Das Rotor- und Schneidwerk des Zerkleinerers besteht aus einem profilierten und gepanzerten Walzenrotor. Damit lassen sich auch zum Verkleben neigende Prepregs zerkleinern. (Bildquelle: Vecoplan)

Das Rotor- und Schneidwerk des Zerkleinerers besteht aus einem profilierten und gepanzerten Walzenrotor. Damit lassen sich auch zum Verkleben neigende Prepregs zerkleinern. (Bildquelle: Vecoplan)

Sie ist nur etwa ein Zehntel so dick wie ein menschliches Haar. Doch zu Matten verwoben, übereinandergeschichtet, mit Harz getränkt, geformt und ausgehärtet ist die Carbonfaser zehnmal stärker als Stahl – und nur halb so schwer. Deshalb kommen Verbundwerkstoffe aus CFK immer häufiger dort zum Einsatz, wo es um Masseneinsparung geht. Die Fliegengewichte zeigen ihre Kraft zum Beispiel im Flugzeugbau, in der Automobilindustrie, beim Herstellen von Windrädern, aber auch bei Tennisschlägern oder Sportfahrrädern. Für viele Unternehmen, die den Hochleistungswerkstoff nutzen und weiterverarbeiten, ist jedoch das dringendste Problem, das Material kosteneffizient und schnell herzustellen. Das Erzeugen von Roh-Aluminium erfordert zum Beispiel nur ein Sechstel des Energieaufwandes. „Eine Lösung ist es, Carbonfasern hochwertig zu recyceln, um sie mit nur geringem Qualitätsverlust zurückgewinnen und wieder verarbeiten zu können“, erklärt Stefan Stehle. Er muss es wissen, denn Stehle arbeitet als leitender Ingenieur in der Anwendungstechnik bei Vecoplan. Das Unternehmen mit Sitz in Bad Marienberg im Westerwald baut Maschinen und Anlagen, die Primär- und Sekundärrohstoffe im Produktions- und Wertstoffkreislauf zerkleinern, fördern und aufbereiten – zum Beispiel für nachfolgende Recycling-Prozesse. Zu den Firmen, die auf eine dieser Anlagen setzen, gehört ein Anbieter von recycelten Carbonfaserprodukten.

Der Ein-Wellen-Zerkleinerer der Baureihe VAZ 2000 hat einen sehr langsam drehenden Rotor, wodurch der Zerkleinerungsprozess deutlich staubärmer ist als bei klassischen Zerkleinerungsmaschinen, wie Hammermühlen. (Bildquelle: Vecoplan)

Der Ein-Wellen-Zerkleinerer der Baureihe VAZ 2000 hat einen sehr langsam drehenden Rotor, wodurch der Zerkleinerungsprozess deutlich staubärmer ist als bei klassischen Zerkleinerungsmaschinen, wie Hammermühlen. (Bildquelle: Vecoplan)

Auf dem Weg zur reinen Carbonfaser

Um die Carbonfasern aus Produktionsabfällen, Formteilen und Halbzeugen zu gewinnen, setzt das Unternehmen auf die pyrolytische Zersetzung, besser bekannt als Pyrolyse. Dabei wird das Matrixmaterial unter Hitzeeinwirkung thermochemisch gespalten. „Das Harz verbrennt nicht, es löst sich quasi durch einen Bindungsbruch der Moleküle einfach auf“, erklärt der Ingenieur. Zurück bleibt die reine Carbonfaser. Wie viel Hitze nötig ist, hängt vom Material ab. Die Temperaturen können zwischen 450 und 700 °C liegen. Je nach Wunsch der Kunden bietet das Unternehmen das so recycelte Material in unterschiedlichen Qualitäten an. Hier kommt der Maschinenbauer aus dem Westerwald ins Spiel. „Bevor der Werkstoff in die Pyrolyse gelangt, muss er zuerst mechanisch aufbereitet werden“, erklärt Stehle. Und das nicht nur, damit der Kunde hinterher seine gewünschte Qualität bekommt. Denn zerkleinert kann der Recycler das Material in den richtigen Mengen kontinuierlich dem Ofen zuführen – und so erhält er auch eine maximale Produktionsausbeute. Die Technik für die Voraufbereitung muss einiges leisten können. „Die Formteile sind zum Teil sperrig, mit Störstoffen belastet und können eine überaus hohe Scherfestigkeit aufweisen. Ähnliches gilt für das Plattenmaterial, das dazu noch bis zu mehrere Zentimeter stark sein kann – und je dicker es ist, desto höher ist die Scherfestigkeit“, erklärt Stehle. Rohre lassen sich mechanisch nur schwer greifen. Das kann beim Handling zu Problemen führen. Bei sogenannten Prepregs, gemeint sind vorimprägnierte Fasern, ist das Harz nicht ausgehärtet. Dieses Material neigt daher zum Verkleben am Rotor.


38 Hersteller von  Zerkleinerungsanlagen

(Bildquelle: Lindner , NGR, Weima)

Marktübersicht Zerkleinerungsanlagen

Die Marktübersicht enthält das Maschinenangebot von fast 40 Herstellern. Schneiden, Reißen, Schlagen – die meisten Hersteller haben mehrere Zerkleinerungsprinzipien im Programm. Ebenso können meist Consumer-Abfälle ebenso zerkleinert werden wie Produktionsabfälle. Wichtige Veränderungen im Maschinenprogramm der Hersteller ergeben sich aus unterschiedlichen Baugrößen sowie verbessertem Verschleißsschutz und optimiertem Energieeinsatz. Starten Sie den Vergleich und finden Sie den richtigen Anbieter.

Der Hitorc-Direktantrieb hat keine mechanischen Elemente wie Riementriebe, Kupplungen oder Hydraulikaggregate. Dadurch muss weniger Masse bewegt werden, was zu einem hohen Wirkungsgrad führt. (Bildquelle: Vecoplan)

Der Hitorc-Direktantrieb hat keine mechanischen Elemente wie Riementriebe, Kupplungen oder Hydraulikaggregate. Dadurch muss weniger Masse bewegt werden, was zu einem hohen Wirkungsgrad führt. (Bildquelle: Vecoplan)

Vom sperrigen Rohr zum dosierbaren Rezyklat

Um das Material effizient zu schreddern, lieferte Vecoplan einen Ein-Wellen-Zerkleinerer der Baureihe VAZ 2000. „Bei diesen Maschinen dreht sich der Rotor besonders langsam. Dadurch ist der Zerkleinerungsprozess deutlich staubärmer als bei klassischen Zerkleinerungsmaschinen, wie Hammermühlen“, beschreibt Stehle. Um sperriges oder zylindrisches Aufgabematerial zu handhaben, enthält die Baureihe einen hydraulisch betriebenen Niederhalter. Der Schredder verfügt über den sogenannten Hitorc-Direktantrieb. Mit seinem maximalen Drehmoment von 20.000 Nm bekommt er auch hochscherfestes Material klein. „Platten mit Stärken über 15 mm oder mit Längen ab 1.500 mm sollten idealerweise vorkonfektioniert werden, da auch in der Zerkleinerung physikalische Grenzen bestehen“, erläutert Stehle. Das Rotor- und Schneidwerk dieser Anlagen besteht aus einem profilierten und gepanzerten Walzenrotor mit einem Durchmesser von 640 mm und einer Länge von 2.000 mm. Dazu kommt ein Sieb mit einer Lochung von 80 mm. Für Überlängen ist das Sieb mit einem Spanbrecher ausgerüstet.

Zugeführt wird das Abfallprodukt über einen Gurtförderer mit einer Breite von 1.400 mm. Ein geschlossener Trogkettenförderer bewegt das Material nach der Zerkleinerung zur Dosiereinrichtung. „Dafür haben wir eine Sonderkonstruktion für die chargenweise Abfüllung entwickelt“, sagt Stehle. „Diese besteht aus Doppelschleusen mit einer automatischen Füllstandkontrolle und Spezial-Behältern mit je 0,8 m3 Netto-Volumen.“ Diese kommen unter anderem zur Lohnaufbereitung für spezielle Ausgangsmaterialien zum Einsatz. Bevor das zerkleinerte Material in die Pyrolyse kommt, wird es zwischengelagert. Dazu installierte der Maschinenbauer ein Be- und Entladefördersystem: Das Schüttgut wird in drei Boxen mit einem Gesamtfassungsvermögen von 1.170 m3 nach Materialgruppen getrennt zwischengelagert. Ein Förderer, der über Drahtseile abgehängt ist, verteilt und trägt das Schüttgut aus. Eine speicherprogrammierbare Steuerung leitet dazu die nötigen Arbeitsschritte ein. Das Befüllen und Entleeren der Lagerboxen ist gleichzeitig möglich.

Mit einer Kapazität von bis zu 15.000 Tonnen im Jahr zählt die Anlage zu den größten Europas. Der Kunde ist nicht nur mit der Technik sehr zufrieden. Die Anlagen sind auch wartungsfreundlich und energieeffizient. Dadurch kann der Recycler Kosten und lange Ausfallzeiten sparen. Überzeugen konnte auch die gute Beratung, ebenso die rasche Montage und Inbetriebnahme durch das Fachpersonal. Denn von der Planung bis zum ersten Einsatz benötigte Vecoplan nur sechs Monate.

Über den Autor

Karin Theine

ist in der Unternehmenskommunikation von Vecoplan, Bad Marienberg, tätig.

karin.theine@vecoplan.de