Die Kunststoffindustrie beschäftigt sich mit der Modifizierung von Polymeren mittels Carbonfasern sowie Carbonfaserrezyklaten. Als Rezyklate werden recycelte Carbonfasern bezeichnet, welche als Produktionsreste anfallen. Die stetig wachsende Nachfrage nach faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen wird mit den signifikant verbesserten physikalischen und mechanischen Eigenschaften begründet. Zudem sind durch neue Gesetze wie der EU-Abfallrahmenrichtlinie und Altautoverordnung festgeschrieben, dass Carbonfaserreste recycelt werden müssen. Durch die gesetzlichen Vorgaben werden nachhaltige Recyclingwege für Faserverbunde zukünftig unverzichtbar. Die Herstellung von Compounds aus thermoplastischer Matrix und Faserrezyklaten kann einen solchen Recyclingweg darstellen. Die Rezyklatcompounds sind dabei preislich als eine attraktiv Alternative zu Neuware anzusehen. Damit insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen dies realisieren können, benötigen die Unternehmen anwendungsorientierte Untersuchungen zum Compoundierprozess der Faserrezyklate.
Das Ziel des IGF-Projektes war die Untersuchung und Analyse der Einarbeitungsvorgänge von Carbonfaserrezyklaten in thermoplastische Kunststoffe auf verschiedenen Compoundierextrudern. Im Fokus standen zunächst das Dosier- und Einzugsverhalten in Abhängigkeit des Fasertyps. Anschließend wurde die Veränderung der Faserlängen innerhalb des Prozesses betrachtet. Darauf aufbauend wurde ein Modell zur Beschreibung der Faserlängenänderung während des Compoundierens für Carbonfasern entwickelt. In Kombination mit einer Betrachtung der mechanischen Eigenschaften an spritzgegossenen Probekörpern ermöglichen die Projektergebnisse eine verbesserte Auslegung von industriellen Compoundierprozessen.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 07/2018 bis 9/2020 an der Universität Paderborn, Kunststofftechnik Paderborn (KTP), Fachgebiet Kunststoffverarbeitung (Warburger Straße 100, 33098 Paderborn, Tel. 05251 603 057) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner) und am SKZ - KFE gGmbH (Friedrich-Bergius-Ring 22, 97076 Würzburg, Tel. 0931 4104-111) unter der Leitung von Dipl.-Ing. Johannes Rudloff (Leiter der Forschungseinrichtung Dr. Thomas Hochrein).
Das IGF-Vorhaben Nr. 20056 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.