Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Selektive Rückgewinnung von Aramid-Fasern zur Herstellung nachhaltiger papierabgeleiteter Werkstoffe

Forschungsth.

Selektive Rückgewinnung von Aramidfasern zur Herstellung nachhaltiger papierabgeleiteter Werkstoffe

Forschungsziel

Ziel des Projektes ist es den Aufbau von Stoff- und Materialkreisläufen in den mit Leichtbau verbundenen Industrien zu unterstützen. Zunächst wird auf eine inkrementelle Prozessinnovation abgezielt, statt Primärfasern werden für die Aramidpapierherstellung vollständig oder anteilsmäßig Rezyklatfasern verwendet. Die Fasern sollen ohne Degradation gewonnen werden und durch den Wiedereinsatz wird die Ressourceneffizienz verbessert und dadurch die Wert-schöpfung gesteigert.

Lösungsweg

Zur Erreichung des Forschungszieles wird ein chemisch-mechanisches Recycling von Aramidfasern aus Wabenstrukturen sowie Verschnitten zum Wiedereinsatz als Sekundärfaser in papierabgeleiteten Werkstoffen angestrebt. Die Rückgewinnung der Fasern erfolgt über eine Solvolyse im Reaktor sowie durch eine durch Mikrowellenstrahlung akzelerierte Solvolyse. Im zweiten Teil wird der Feststoff aus dem aufgelösten Stoffgemisch separiert und für die Papierherstellung aufbereitet.

Angestrebte Ergebnisse

Es sollen Aramidfasern aus Wabenstrukturen, wie sie z.B. als brandfeste Kernwerkstoffe in Leichtbaukomponenten u. a. in der Luftfahrt eingesetzt werden sowie aus Ver-schnittresten möglichst ohne Degradation zurückgewonnen werden, welche im Anschluss zurücküberführt werden in ein Papier.

Wirtschaftliche Bedeutung

Die Entwicklung eines Verfahrens zur Rückgewinnung von Aramidfasern bietet vielfältige neue Anwendungsoptionen für den Einsatz. KMU aus dem Bereich Recycling und Herstellung aber auch aus den diversen Anwendungssektoren können neue Produktlinien aufbauen und einen bestehenden sowie neuen Kundenkreis durch eine Steigerung der Wert-schöpfung erreichen.

Transfer

Der Transfer der Ergebnisse in die Wirtschaft erfolgt über spezialisierte Weiterbildungsveranstaltungen und Diskussionsrunden mit Industriepartnern sowie eigene gedruckte u. elektronische Publikationen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojektes ist es erstmals gelungen, kostbare Aramid-Faserstoffe aus Honeycomb-Wabenplatten zurückzugewinnen und deren Nutzung im Rahmen der Erzeugung von Rezyklat-Aramidpapieren zu demonstrieren. Im Detail wurden dabei folgende Ergebnisse erhalten:

Im Rahmen der Untersuchungen zur Aufbereitung der Solvolyseproben ist es gelungen, wirksame Methoden zu erarbeiten. Der Reinigungseffekt papiertechnologischer Fraktionierverfahren wurde hinsichtlich der Ausbeute an aufbereiteten Rezyklatfasern, der Faserlängenverteilung vor und nach der Aufbereitung und der Reduzierung der von den sich zwischen den Fasern befindlichen Harzpartikel eingenommenen Fläche beurteilt. Eine vollständige Abtrennung der kurzen Fasern und Schmutzpartikel war mit den angewendeten Methoden nicht möglich. Die Ausbeute an aufbereiteten Rezyklatfasern war typischerweise geringer als 50 %; hierbei konnten jedoch Faserlängen über 3 mm erzielt werden.

Mit den aufbereiteten Aramid-Rezyklatfasern wurden Papiere im Labormaßstab mit bis zu 30% Rezyklatanteil erfolgreich erzeugt. Anschließend wurde die Herstellung der Aramidpapiere mit unterschiedlichem Rezyklatanteil in den Technikumsmaßstab übertragen. Die Papiererzeugung mithilfe der Versuchspapiermaschine lieferte ebenso erfolgreiche Ergebnisse, sodass in der Folge Papiere mit bis zu 20% Rezyklatanteil kontinuierlich erzeugt werden konnten.