Aus der Branche

Auf der diesjährigen JEC World zeigt das STFI Highlights aus dem Carbonfaserrecycling sowie einen neuen Ansatz von hanfbasierten Bastfasern, die als Bewehrung im Leichtbau vielversprechende Eigenschaften mitbringen.

Grünes Snowboard
Auf der JEC World in Paris vom 5. bis 7. März 2024 zeigt das STFI ein Snowboard der Firma silbaerg GmbH mit patentiertem anisotropen Kopplungseffekt aus Hanf und recycelten Carbonfasern mit biobasiertem Epoxidharz. An der Entwicklung des Boards waren neben silbaerg und STFI auch die Partner Circular Saxony - das Innovationscluster für die Kreislaufwirtschaft sowie FUSE Composite und die bto-epoxy GmbH beteiligt. Das grüne Snowboard wurde mit JEC Innovation Award 2024 in der Kategorie „Sport, Freizeit und Erholung“ ausgezeichnet.

VliesComp
Rezyklate in verschiedenen Leichtbaulösungen wieder in den Markt zu bringen, ist das Ziel der im Projekt VliesComp vereinigten Industriepartner Tenowo GmbH (Hof), Siemens AG (Erlangen), Invent GmbH (Braunschweig) und STFI. Beispielhaft wurden dabei unter anderem die Anwendungsfelder „Innovative E-Maschinenkonzepte für die Energiewende“ und „Innovative E-Maschinenkonzepte für die E-Mobilität“ betrachtet. Gezeigt wird auf der JEC World in Paris ein Leichtbaulagerschild für E-Motoren, das auf Basis von Hybridvliesstoffen – einer Mischung aus thermoplastischer Faserkomponenten und recycelter Verstärkungsfasern – sowie auch Vliesstoffen mit 100 % recycelten Verstärkungsfasern hergestellt wurde. Das Lagerschild wurde schlussendlich mit einem Rezyklatanteil von 100 % gefertigt. Die Untersuchungen ergaben, dass im Vergleich zur Variante aus Primärkohlenstofffasern im RTM-Verfahren eine Reduzierung des CO₂-Äquivalents um 14 % bei gleicher Leistung möglich ist. Die Berechnung zur Verwendung des Prepreg-Verfahrens unter Nutzung eines Bioharzsystems zeigt ein Potenzial zur Reduzierung des CO₂-Äquivalents um fast 70 %.

Bastfaserbewehrung
Zur Stabilitätserhöhung im Pflanzenstängel bilden sich im Rindenbereich Bastfasern aus, die den Stengel stützen, aber im Gegensatz zum starren Holz sehr flexibel aufgebaut sind und es ermöglichen, dass schlanke, hohe Pflanzen sich im Wind bewegen können, ohne zu brechen. Ein neues Verfahren gewinnt die Bastrinde des Hanfes durch Schälen. Die daraus erzielten Kennwerte, wie Zug-E-Modul, Bruchkraft und Dehnung, sind vielversprechend im Vergleich mit den am Markt verfügbaren Endlosrovingen aus Flachs. Das Material könnte als Bewehrung im Leichtbau seine Anwendung finden. Das STFI stellt zur JEC World Bewehrungsstäbe aus, die im Pultrusionsverfahren auf Basis biobasierter Bewehrungsfasern aus Hanfbast für mineralische Matrices, zu einem Gewirke verarbeitet wurden.

Bis 2030 sollen in der EU 55 % der Kunststoffverpackungen werterhaltend recycelt werden. Inwieweit sich Rezyklate dabei für die Herstellung hochwertiger Verpackungsprodukte eignen und wann die Umstellung auf Recyclingkunststoffe für KMU wirtschaftlich sinnvoll ist, darüber informiert das VDI Zentrum Ressourceneffizienz im Rahmen einer neuen Studie.

Die Verwendung von Kunststoffen geht mit hohen Aufwänden an Primärressourcen bei der Werkstoffherstellung einher. Kunststoffrecycling stellt daher einen Schwerpunkt der politischen und regulatorischen Bestrebungen dar, um eine weitgehende stoffliche Verwertung von Kunststoffabfällen bis 2030 zu etablieren.
 
Um die Wiedereinsatzquote recycelter Kunststoffabfälle im Verpackungssektor zu erhöhen und Kunststoffkreisläufe nachhaltig zu schließen, braucht es Rezyklate, die u. a. mit Blick auf die gebotene Qualität eine möglichst geringe Schwankungsbreite aufweisen. Zugleich müssen die Preise für Rezyklate konkurrenzfähig gegenüber sogenannten virgin plastics (Kunststoffneuware) sein.

Hier setzt die neue Studie „Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands – Einsatz von rezyklierten Kunststoffen in Verpackungsmaterialien“ des VDI ZRE an. Sie bietet einen praxisrelevanten Überblick zu Aspekten der Nutzung von Kunststoffrezyklaten für die Herstellung hochwertiger Verpackungsprodukte – auch für Anwendungsbereiche mit hohen Anforderungen an Maßhaltigkeit und mechanische Eigenschaften.
 
Ein Beitrag zur Ressourcenschonung und zum Klimaschutz
Die ökologisch-ökonomische Bewertungsstudie, die in Zusammenarbeit mit Forschenden des Öko-Institut e. V. und der Institut cyclos-HTP GmbH ausgearbeitet wurde, richtet sich insbesondere an kleine und mittlere Unternehmen (KMU) der kunststoffverarbeitenden Industrie, die den Einstieg in die Verwendung von Rezyklaten erwägen. Die Studie beinhaltet zum einen eine ökobilanzielle Vergleichsrechnung nach den VDI-Richtlinien 4800 Blatt 1 und 2 sowie eine Sensitivitätsanalyse. Zum anderen liefert sie einen Kostenvergleich für die zwei gegenübergestellten kunststoffbasierten Verpackungsvarianten und gibt Empfehlungen zur Evaluierung.

Aus ökologischer Sicht zeigt sich, dass das Treibhausgaspotenzial des Produkts aus rezykliertem Polypropylen (PP) um 25 % geringer ausfällt als das der Produktvariante aus PP-Neuware. Aus ökonomischer Sicht hat der Einkaufspreis den größten Einfluss an den gesamten spezifischen Betriebskosten. Zum Zeitpunkt der Erhebung beliefen sie sich auf 54 % für die Produktvariante aus recyceltem PP und auf 62 % für das Produkt aus primärem PP.

Die Studie „Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands – Einsatz von rezyklierten Kunststoffen in Verpackungsmaterialien“ des VDI ZRE wurde im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) erarbeitet und kann kostenfrei heruntergeladen werden.