Carbon fibers (CF) are indispensable for lightweight applications in the automotive, aircraft, construction, and wind energy sectors. In this paper, the focus is on the development of flexible, highly customizable Uni-directional tape structures (UD-tape) from recycled carbon fibers (rCF) and thermoplastic polyamide 6 (PA 6) fibers for thermoplastic composites with outstanding mechanical properties. For the development of UD-tapes, further developments of the carding and drawing processes for the production of rCF and PA6 slivers and the development of a prototype tape production are necessary. The production of the UD-tape takes place on a modified and constructively adapted set-up, consisting of a drafting unit, thermo-fixation unit, compacting unit, followed by the wind-up unit. The composite manufactured from the UD-tapes shows a very high tensile strength of 1339 ± 28 MPa and an E-module of 84.7 ± 2.3 GPa. The processing of rCF into UD-tapes shows high ecological and economic sustainability and, thus, the efficient usage of fossil resources to protect the environment.
Carbonfaserverstärkte Verbundwerkstoffe (CFK) werden aufgrund ihrer hohen Steifigkeit und Festigkeit sowie der geringen Dichte vermehrt in Leichtbauanwendungen eingesetzt, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Transportwesen, im Windenergiesektor, in der Sportindustrie und im Bauwesen. Prognosen sehen weltweit eine steigende CFK-Nachfrage. Im Jahr 2020 lag der globale Bedarf an CFK bei etwa 119 kt und wird voraussichtlich bis zum Jahr 2023 auf 147,5 kt ansteigen [1]. Die steigende Einsatzmenge von CFK führt zu einer immer größer werdenden Abfallmenge in den unterschiedlichen Prozessstufen, z.B. durch Verschnitt beim Preforming, Produktionsausschuss, Restspulen oder Randverschnitte (rCF Typ I), vorimprägnierte Fasern aus Resten bzw. Verschnitte von Prepregs (rCF-Typ II) sowie End-of-Life-Bauteile (rCF-Typ III). Deshalb fordert die Industrie die Schaffung technischer Möglichkeiten zur ökologischen und ökonomischen Wiederverwertung von CF-Abfällen als recycelte Carbonfasern (rCF).
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