Kaskadennutzung naturfaserverstärkter Kunststoffe

Hintergrund des Projekts

Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) werden zunehmend im Automobilbau eingesetzt, da sie eine nachhaltige Alternative zu konventionellen Faserverbundwerkstoffen bieten. Dennoch erfolgt ihre Verwertung am Ende des Lebenszyklus bislang überwiegend thermisch, da geeignete werkstoffspezifische Recyclingprozesse fehlen. Im Projekt wird daher eine neuartige Prozesskette entwickelt, die den mechanisch-thermischen Aufschluss, die gezielte Trennung in lang- und kurzfaserige Materialfraktionen sowie deren erneute Weiterverarbeitung in Vlies- und Spritzgussanwendungen umfasst.

Projektziel

Im Rahmen des Projektes soll durch den Einsatz eines Refiners eine neuartige, besonders faserschonende Recyclingroute für naturfaserverstärkte Kunststoffe etabliert werden. Ziel ist es, hochwertige Langfaserfraktionen für die Herstellung neuer Vlieshalbzeuge zu gewinnen. Kürzere Fasern sollen im Sinne einer kaskadierten Wiederverwendung zu Spritzgussgranulat aufbereitet werden, das anschließend im Spritzguss als Rezyklat eingesetzt werden kann. Durch den Refiner-Aufschluss wird eine deutlich höhere Faserqualität erhalten, sodass der Bedarf an Neuware reduziert, CO₂-Emissionen verringert und zukünftige europäische Vorgaben zur Kreislaufwirtschaft zuverlässig erfüllt werden können.

Projektablauf

Die Technische Hochschule Rosenheim legt ihren Schwerpunkt auf die Compoundierung, Weiterverarbeitung und ausgewählte Materialanalysen der NFK, während sich die Technische Universität Dresden - Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik auf die detaillierte Werkstoffcharakterisierung, die Modellierung und Prozessanalyse konzentriert. Die Technische Universität Dresden - Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik ist verantwortlich für Aufschluss und Trennung der Stoffströme und die dafür erforderlichen Werkstoffanalysen. Die Institute werden von Industriepartnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette unterstützt.

Innovation

Die Verwendung von mechanischen oder thermo-mechanischen Refinerverfahren zur Wiederaufbereitung von naturfaserverstärkten Kunststoffen ist bislang nicht bekannt. Im Projekt wird daher ein neuartiger Ansatz verfolgt, bei dem durch den Refiner ein besonders faserschonender Aufschluss ermöglicht wird, sodass Naturfasern als Lang- und Kurzfasern erhalten bleiben. Damit ergeben sich erstmals Möglichkeiten zum simultanen Recycling der Faser- und Kunststoffkomponente und zur Verarbeitung in anwendungsrelevanten Hybridbauteilen. Dies erlaubt die Herstellung von recycelten NFK-Bauteilen, die höheren Belastungen standhalten können als konventionell mechanisch recycelte Materialien und eröffnet der Automobilindustrie neue Optionen zur Erfüllung zukünftiger Richtlinien zur Verwertung von Bauteilen.