Projekt 22562/01

Entwicklung eines umweltgerechten Verfahrens zur Aufbereitung von Faserabfällen in der Cordproduktion

Projektträger

INTERKORDSA GmbH
Am alten Bahndamm 7
99974 Mühlhausen
Telefon: 03601/884-140

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Mit diesem Projektvorhaben wird die Einführung einer neuen, umweltentlastenden Technologie zum Spleißen (Verbinden) von Cordfäden angestrebt. Mit dem zu entwickelnden Verfahren könnten ca. 75 % des bisherigen Faserabfalls bei der Produktion von technischen Fäden vermieden werden.
Ziel ist es, mit einem produktionsintegrierten Verfahren Corde mit gespleißten Verbundstellen, welche bisher nicht weiter verwendet werden können und als Abfall entsorgt werden, weiter in der Produktion zu nutzen.
Bislang hergestellte Spleißverbindungen zeigen Mängel hinsichtlich Dickentoleranz und abstehender Einzelfilamente. In den nachfolgenden Dippprozessen kommt es daher zu einem wesentlich zu hohen Beschichtungsauftrag im Spleißbereich.
Durch ein zu entwickelndes Nachbehandlungsverfahren, welches direkt nach dem Spleißprozess erfolgt, soll die Qualität der hergestellten Spleiße wesentlich verbessert werden, so dass eine Anwendung für hochwertige Erzeugnisse der Reifen- und Riemenproduktion möglich wird.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas zu entwickelnde Verfahren beinhaltet eine partielle chemische Modifizierung des Cords im gespleißten Fadenabschnitt, welche es ermöglicht, eine mechanisch-thermische Umformung durchzuführen. Hierdurch soll, zum einen der Durchmesser des Faserabschnittes im Spleißbereich reduziert und zum anderen herausragende Einzelfilamente angelegt werden.
Durch die Modifizierung des zu behandelnden Cords mit einem Reagenz, welches auf den Spleißknoten dosiert wird, soll die im Anschluss stattfindende Umformung des Materials erleichtert und zugleich die Festigkeit im Knotenbereich gesichert werden. Der Lösungsweg umfasste, beginnend durch eine Literatur- und Patentrecherche, eine Entwicklung von geeigneten Chemikalien und Technologievarianten, die nach chemischen Aspekten Reaktionsmöglichkeiten der Polymere sowie Klebetechniken nutzt, um Modifizierungen der Faserabschnitte durchzuführen. Die Entwicklungsarbeiten orientierten sich dabei an zu prüfenden Festigkeits- und Oberflächenparametern für die Corde sowie an einer Integrationsfähigkeit des Verfahrens in den bestehenden Produktionsprozeß. Innerhalb eines Projektjahres wurden zunächst für die Fasern Polyamid und Aramid geeignete Modellvarianten erarbeitet und das Verfahren für Polyamid bereits in der Praxis getestet.


Ergebnisse und Diskussion

Die Auswertung der Literatur- und Patentrecherche ergab keine bereits technisch realisierten Verfahren, welche die spezielle Problematik des Spleißprozesses in der Cordindustrie lösen können. Im Unterschied zur Textilindustrie werden in diesem Sektor der technischen Fäden ausschließlich Filamentgarne verar-beitet. Hinzu kommen die Anforderungen, welche der nachfolgende Dippprozess an die Qualität der Spleiße stellt. Verfahrenstechnisch ist diese Problemstellung bisher kaum untersucht. Innerhalb der Projektbearbeitung wurde deshalb versucht, ein Verfahren zu entwickeln, welches den folgenden Anforderungen genügt:
Wirksame Reduktion des Spleißdurchmessers, Anlegen der Einzelfilamente
keine Veränderung der Benetzbarkeit durch die Modifizierung der Spleißregionen
keine Verringerung der Haftung der RFL
wirksame Reduktion der Aufnahmemenge an RFL trotz erhöhter Filamentzahl im Spleißbereich
kein wesentlicher Verlust an Flexibilität und Festigkeit im behandelten Spleißbereich
In den durchgeführten Handversuchen wurden geeignete Reagenzien zum Modifizieren der Fasern gesucht und nötige Prozessparameter ermittelt. Für Polyamid wurde eine Chemikalie gefunden, durch de-ren Benetzung eine mechanisch thermische Umformung der Faserabschnitte bei Temperaturen unterhalb des eigentlichen Schmelzpunktes des Materials möglich wird. Ein Geräteprototyp wurde entwickelt, welcher auf maschinellem Wege die Umformung reproduzierbar verwirklicht.
Das Modellgerät wurde bereits versuchsweise in der Produktion getestet. Durch seine leichte und mobile Bauweise wird eine optimale Integration des Verfahrens in den bestehenden Arbeitsprozess ermöglicht. Da Polyamid die Hauptmenge der zu verarbeiteten Garne ausmacht (ca. 50 % des gesamten Fasermaterials), wird durch die Anwendung des Verfahrens in der Firma eine wesentlich effizientere Materialnut-zung möglich. Bereits in diesem Jahr wird mit einer Einsparung von 25 t an Polyamidfasern gerechnet. Damit könnten im Unternehmen die Aufwendungen für den Zukauf neuer Fasern um ca. 125 tausend € pro Jahr gesenkt werden.
Gleichzeitig kann durch diese Einsparung an Polyamid eine Entlastung der Umwelt erreicht werden. Neben der Vermeidung von Abfällen und der damit verbundenen Entsorgungsproblematik wird auch ein Beitrag zur Schonung unserer Ressourcen geleistet.
Eine Umformung von Aramidspleißen ist mit der gleichen Technologie nicht möglich. Die hohe Chemikalien- und Temperaturresistenz des Materials stellen andere Anforderungen an die Realisierung eines entsprechenden Verfahrens. Letztendlich wurde für dieses Material ein Klebeprozess zur Spleißumformung erarbeitet und ein entsprechend robuster Geräteaufbau realisiert. Versuche zur Praxiserprobung sind für das laufende Jahr geplant, da zurzeit noch an der Fertigstellung der Anlage gearbeitet wird. Weitere Ar-beiten zur Geräteentwicklung und Anpassungen an den industriellen Fertigungsprozess sind für dieses Verfahren noch erforderlich.
Mit einem Anschlussprojekt ist geplant, die beiden Verfahren weiter zu entwickeln und auszubauen, so dass auch eine Anwendung auch für Rayon- und Polyesterfasern möglich wird.
Besonderes Interesse an der Einführung des Verfahrens für Rayon wurde bereits von Seiten der Reifenindustrie als Hauptabnehmer dieser Garne signalisiert.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Behandelte Polyamidcorde wurden bereits bei Kunden positiv getestet. Es wurde die Freigabe erteilt, behandelte Polyamidcorde in der Produktion zu nutzen.
Es erfolgte eine Vorstellung des Gerätes bei Faserherstellern. Das Interesse an der Nutzung des Gerätes und Verfahrens in diesen Firmen ist groß.


Fazit

Die Bearbeitung des Projektes ermöglichte die Erarbeitung eines produktionstauglichen Verfahrens zur Spleißnachbehandlung von Polyamidcorden. Eine Erprobung des Geräteprototyps erfolgt derzeit in der Firma.
Für Aramid ist die Geräteentwicklung noch nicht abgeschlossen. Klebeprozess und Gerätetechnik müssen noch angepasst und optimiert werden.
Die Übertragung des Nachbehandlungsprozesses auf Rayon- und Polyestercorde ist in einem weiteren Projekt geplant. Damit wäre es möglich alle in der Cordproduktion anfallenden Fasern bzw. deren Spleißstellen uneingeschränkt zu nutzen.