KMU-innovativ Entwicklung eines neuartigen Prozesses zur in-situ Trocknung von Glasfasern (InDry)

Problemstellung
Glasfasern sind mit einem geschätzten Produktionsvolumen von ca. 693.000 Tonnen in der EU im Jahr 2018 die am weitesten verbreiteten Verstärkungsfasern. Hauptanwendung für Glasfasern sind sogenannte Faserverbundkunststoffe (FVK). Diese Verbundwerkstoffe bestehen aus einer Kunststoffmatrix, wie z. B. Polyester, sowie einer eingebetteten Glasfaserverstärkung. Solche mit Glasfasern verstärkten Kunststoffe sind für die Produktion von Leiterplatinen, Windkrafträdern und Sportausrüstungen oft unabdinglich. Um eine optimale Kraftübertragung im Verbund zu erreichen, ist eine starke Verbindung zwischen Fasern und Matrix von herausragender Bedeutung. Hierzu wird ein sogenanntes Sizing auf die oft nur 5 – 30 Mikrometer dicken Glasfasern aufgetragen, welches eine haftvermittelnde Wirkung besitzt.

Zielsetzung
Das Ziel des KMU-innovativ Projekts InDry ist die Erforschung eines neuartigen Sizings und in-situ Trocknungsverfahrens, um die Verarbeitbarkeit und Haftung der Glasfasern zu erhöhen. Die durch die hohen Wickelgeschwindigkeiten von bis zu 4.000 m/min induzierten Fliehkräfte haben zur Folge, dass das auf die Glasfasern aufgebrachte Sizing innerhalb einer Spule nach außen gedrückt wird. Dies führt zu Abweichungen bei der Weiterverarbeitung der Fasern. Durch innovative Lösungen wird im Rahmen des Projektes InDry eine neue Prozesstechnik entwickelt, um dieser Herausforderung zu begegnen.

Vorgehensweise
Dabei bilden ein zu erarbeitendes schaumartiges Sizing mit reduziertem Wasseranteil sowie eine adaptierte in-situ Trocknung des Sizings durch eine energieeffiziente Infrarotheizung die Grundlage der Entwicklung. Anhand von Prototypen werden die neuen Konzepte und Anlagenmodule getestet, um einen optimierten Prozess für die industrielle Glasfaserherstellung zu erarbeiten. Es wird angestrebt, den qualitätsbedingten Ausschuss (das sogenannte inhomogene Sizing) zu 99 % zu reduzieren und gleichzeitig eine Energieeinsparung in der konventionellen Trocknung von 20 % zu erreichen.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch die entwickelte Technologie kann nachhaltig eine Optimierung sämtlicher Glasfaser-verstärkter Kunststoffe erreicht werden. Nicht nur die Projektpartner ergründen durch die Verwertung der erforschten Technologien ein neues Anwendungsgebiet, sondern auch der in Deutschland stark vertretene Leichtbausektor profitiert von dem Projekterfolg. Global kann der Energiebedarf in der Glasfaserherstellung gesenkt werden bei gleichzeitiger Reduktion des Ausschusses minderwertiger Glasfasern. Zuletzt können die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse auch in den Bereichen Leichtbau, Maschinenbau, organische Chemie sowie Wärme- und Trockentechnik genutzt und weiterverwertet werden.

• 3 WIN Maschinenbau GmbH
• DAKO Aktiengesellschaft, Chemische Spezialprodukte
• Micor, Gesellschaft für industrielle Wärme- und Trocknungstechnik m.b.H.
• RWTH Aachen