{"id":124236,"date":"2023-03-21T07:32:00","date_gmt":"2023-03-21T06:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=124236"},"modified":"2023-03-17T11:46:34","modified_gmt":"2023-03-17T10:46:34","slug":"carbonfasern-auf-der-basis-von-holz-kostensparend-und-umweltfreundlich","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/carbonfasern-auf-der-basis-von-holz-kostensparend-und-umweltfreundlich\/","title":{"rendered":"Carbonfasern auf der Basis von Holz – kostensparend und umweltfreundlich"},"content":{"rendered":"\n\n\n
\"Aus
Aus Wasser gesponnene Lignin-Pr\u00e4kursorfasern, stabilisierte und carbonisierte Endlosfasern. Photo: DITF<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die DITF haben ein nachhaltiges und kostensparendes Verfahren entwickelt, um Carbonfasern aus Lignin herzustellen. Dabei handelt es sich um einen g\u00fcnstigen und in gro\u00dfen Mengen verf\u00fcgbaren Rohstoff, der als Abfallprodukt in der Papierproduktion anf\u00e4llt. Das Verfahren bietet ein hohes Energiesparpotential und ist besonders umweltfreundlich. Es nutzt nat\u00fcrliche, nachwachsende Rohstoffe und kommt ohne L\u00f6sungsmittel aus.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Neuer Rohstoff ersetzt etabliertes Verfahren<\/h3>\n\n\n\n

Carbonfasern werden im industriellen Ma\u00dfstab gew\u00f6hnlich aus Polyacrylnitril (PAN) hergestellt. Die Stabilisierung und die Carbonisierung der Fasern geschieht dabei mit langer Verweildauer in hochtemperierten \u00d6fen. Das kostet viel Energie und macht die Fasern teuer. Au\u00dferdem entstehen giftige Nebenprodukte, die aufwendig und energieintensiv aus dem Herstellungsprozess abgetrennt werden m\u00fcssen.
Ein neuartiges, an den DITF entwickeltes Verfahren erm\u00f6glicht hohe Energieeinsparungen in all diesen Prozessschritten. Lignin ersetzt dabei das Polyacrylnitril f\u00fcr die Herstellung der Pr\u00e4kursorfasern, die in einem zweiten Prozessschritt zu Carbonfasern umgewandelt werden. Lignin als Ausgangsmaterial f\u00fcr die Herstellung von Carbonfasern hat bisher kaum Beachtung in der industriellen Fertigung gefunden. Dabei handelt es sich um einen g\u00fcnstigen und in gro\u00dfen Mengen verf\u00fcgbaren Rohstoff, der als Abfallprodukt in der Papierproduktion anf\u00e4llt.<\/p>\n\n\n\n

Neue Wege zur Carbonfaser<\/h3>\n\n\n\n

Im neuen Verfahren zur Herstellung von Ligninfasern wird zuerst Holz in seine Bestandteile Lignin und Cellulose getrennt. Ein Sulfit-Aufschluss erm\u00f6glicht die Erzeugung von Lignosulfonat, welches in Wasser gel\u00f6st wird. Eine w\u00e4ssrige L\u00f6sung von Lignin ist dann das Ausgangsmaterial f\u00fcr das Spinnen der Fasern.

Der Spinnprozess selbst erfolgt im sogenannten Trockenspinnverfahren. Dabei presst ein Extruder die Spinnmasse durch eine D\u00fcse in einen beheizten Spinnschacht. Die entstehenden Endlosfasern trocknen im Spinnschacht schnell und gleichm\u00e4\u00dfig. Ligninfasern, die aus einer w\u00e4ssrigen L\u00f6sung gesponnen werden \u2013 das ist ein v\u00f6llig neuer und umweltfreundlicher Ansatz, denn das Verfahren kommt g\u00e4nzlich ohne den Einsatz von L\u00f6sungsmitteln und giftigen Additiven aus. 

Die folgenden Schritte zur Herstellung von Carbonfasern, n\u00e4mlich die Stabilisierung in Hei\u00dfluft und die anschlie\u00dfende Carbonisierung im Hochtemperaturofen \u00e4hneln denen des \u00fcblichen Prozesses bei Verwendung von PAN als Pr\u00e4kursorfaser. Allerdings spielen auch hier die Ligninfasern ihre Vorteile aus, denn sie lassen sich im Ofen besonders schnell mit Hei\u00dfluft stabilisieren und ben\u00f6tigen nur relativ niedrige Temperaturen in der Carbonisierung. Die Energieersparnis in diesen Prozessschritten gegen\u00fcber PAN liegt bei rund 50% und bedeutet einen echten Wettbewerbsvorteil.<\/p>\n\n\n\n

Aus Wasser gesponnene Ligninfasern bieten technische Vorteile<\/h3>\n\n\n\n

Neben der umweltfreundlichen, da l\u00f6semittelfreien Herstellung, und der Energieeffizienz bietet das neue Verfahren weitere Vorteile gegen\u00fcber PAN: Lignin ist ein \u00fcberaus g\u00fcnstiger und leicht verf\u00fcgbarer Rohstoff, der aus Holz gewonnen wird. Die Verwendung eines nat\u00fcrlichen Rohstoffes f\u00fcr die Erzeugung von hochfesten Carbonfasern folgt dem Nachhaltigkeitsgedanken in der Produktion.
Der Trockenspinnprozess erlaubt hohe Spinngeschwindigkeiten. Hierdurch wird in k\u00fcrzerer Zeit viel mehr Material produziert, als es mit PAN-Fasern m\u00f6glich ist. Das ist ein weiterer Wettbewerbsvorteil, der dennoch keine Kompromisse an die Qualit\u00e4t der Lignin-Pr\u00e4kursorfasern zul\u00e4sst: Diese sind n\u00e4mlich \u00e4u\u00dferst homogen, haben glatte Oberfl\u00e4chen und keine Verklebungen. Solche strukturellen Merkmale erleichtern die Weiterverarbeitung zu Carbonfasern und letztlich auch zu Faserverbundwerkstoffen. 

Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass die in dem neuen Spinnverfahren gewonnenen Pr\u00e4kursorfasern aus Lignin gegen\u00fcber PAN deutliche Vorteile in der Kosteneffizienz und in ihrer Umweltvertr\u00e4glichkeit zeigen. Die mechanischen Eigenschaften der aus ihnen hergestellten Carbonfasern sind hingegen nahezu vergleichbar \u2013 sie sind ebenso zugfest, widerstandsf\u00e4hig und leicht, wie es von marktg\u00e4ngigen Produkten bekannt ist. 

Besonders interessant d\u00fcrften Carbonfasern aus Wasser gesponnenen Ligninfasern f\u00fcr Anwendungen in der Bau- und Automobilbranche sein, die von Kostensenkungen im Produktionsprozess in hohem Ma\u00dfe profitieren.<\/p>\n\n\n\n

Kontakt<\/h3>\n\n\n\n

Dr. Erik Frank
Deutsche Institute f\u00fcr Textil- und Faserforschung 
Stellv. Leiter Kompetenzzentrum Hochleistungsfasern
Tel. 0711 \/ 9340-133
E-Mail erik.frank@ditf.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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