Anwendungszentrum für Holzfaserforschung HOFZET

Forschungsschwerpunkt

Faseranalytik und -modifizierung

Wachsende Anforderungen an die Funktionalität, Wirtschaftlichkeit und Recyclefähigkeit von Bauteilen erfordern die Entwicklung innovativer Hybridmaterialien wie (Bio-)Faserverbundwerkstoffe. Für ein maximales Leistungspotenzial dieser neuartigen Materialien muss die Grenzflächenqualität zwischen Fasern und Matrix optimiert werden. Die optimierte Grenzfläche dient einer effektiven Kraftübertragung und sichert eine hohe mechanische Beständigkeit des fertigen Bauteils. Am »Anwendungszentrum für Holzfaserforschung HOFZET« untersuchen und entwickeln wir nasschemische und physikalische Ansätze zur Oberflächenmodifizierung von Fasern für die Automobil-, Bau-, Raumfahrt- und Luftfahrtindustrie.

© Foto Fraunhofer WKI | Florian Bittner

REM-Aufnahme von Naturfasern an der Bruchfläche eines Verbundwerkstoffs

Komponenten eines Verbundwerkstoffs, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung, Struktur und Morphologie stark unterscheiden, benötigen eine zusätzliche Prozessstufe zur Optimierung der Grenzflächenqualität. Wir entwickeln und erproben  Methoden zur (kontinuierlichen) Oberflächenmodifizierung von Kurzfasern, Stapelgarnen, Rovings und textilen Halbzeugen. Unsere Forschungsschwerpunkte umfassen hierbei unter anderem die Vorbehandlung mit Polyelektrolyten und Haftvermittlern sowie die Mercerisation oder Auftragung von duromeren Beschichtungen. Neben der Faser-Matrix-Haftung können wir durch die Oberflächenmodifizierung auch thermische, hygroskopische, optische Eigenschaften sowie Flammschutzeigenschaften von Fasern und von Verbundwerkstoffen gezielt beeinflussen und optimieren. Darüber hinaus untersuchen und entwickeln wir am HOFZET neue Ansätze zur Funktionsintegration auf Basis von Polyelektrolytbeschichtung, wie z. B. elektrische oder thermische Leitfähigkeit.

In unserem hochmodernen Technikum, das wir gemeinsam mit dem »IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe« der Hochschule Hannover betreiben, können wir die modifizierten Fasern umfangreich charakterisieren. Die ausführliche Analyse der morphologischen und oberflächenchemischen Eigenschaften ermöglicht es uns, qualitätssichere, reproduzierbare Oberflächenmodifizierungsmethoden zu entwickeln. Diese Methoden setzen wir im Rahmen von anwendungsspezifischen Entwicklungsaufträgen für unsere Kunden ein. Außerdem nutzen wir sie für unsere eigenständige Entwicklung von funktionalisierten (Bio-)Hybridmaterialien für die Klein- und Großserienproduktion. Unsere Materialentwicklung umfasst unter anderem technische (Hybrid-)Textilien, biobasierte Thermoplast-Duroplast-Verbundbauteile und Bauteile aus (natur-)faserverstärktem Kunststoff.

 

© Foto Fraunhofer WKI | Madina Shamsuyeva

Analyse der Holzfaseroberfläche mit einem 3D-Mikroskop vor der Modifizierung

© Foto Fraunhofer WKI | Madina Shamsuyeva

Analyse der Holzfaseroberfläche mit einem 3D-Mikroskop nach der Modifizierung

© Foto Fraunhofer WKI | Madina Shamsuyeva

Messung der Längenverteilung von Holzfasern mittels statischem Bildanalysesystem