Anwendungszentrum für Holzfaserforschung HOFZET®

Forschungsprojekt

Beschichtung von Naturfasern zum effizienten Einsatz in technische Thermoplaste

Im Zusammenhang mit dem wachsenden Umweltbewusstsein und den vorteilhaften Eigenschaften von Naturfasern steigt industrieseitig die Nachfrage nach neuen naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK). Durch die Nutzung höherwertiger technischer, thermoplastischer Matrices wie zum Beispiel (biobasiertes) Polyamid in der Herstellung von NFK, können verbesserte mechanischen Eigenschaften erzielt, sowie eine höhere thermische Stabilität und chemischer Beständigkeit von NFK ermöglichen werden. Diese Vorteile fördern Nutzung von NFKs in Außenanwendungen, beispielsweise in Karosserien. 

© Fraunhofer WKI | Madina Shamsuyeva

Flachsgewebe unbeschichtet

© Fraunhofer WKI | Madina Shamsuyeva

Mit verdünntem Epoxidharz beschichtetes Flachsgewebe

© Fraunhofer WKI | Madina Shamsuyeva

Mit verdünntem Epoxidharz beschichtetes Flachsgewebe in gebogenem Zustand

Gesamtziel des Projekts »DeFiCoat« ist die Verbesserung der Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften von Naturfasern zur Erweiterung des Einsatzspektrums von naturfaserverstärkten Verbundwerkstoffen.

Derzeit werden in der NFK-Herstellung neben Duromeren ausschließlich Standardthermoplaste wie z.B. Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) eingesetzt. Die Verarbeitungstemperaturen dieser Thermoplaste liegen in einem geringen Temperaturbereich von in der Regel weniger als 200 °C. Im Vergleich zu den Standardthermoplasten bieten technische Thermoplaste wie Polyamid (PA) höhere mechanische Eigenschaften sowie bessere chemische und thermische Beständigkeit. Aus diesem Grund ergibt sich ein großes Potential seitens der Industrie für ihren Einsatz in Kombination mit Naturfasern. Da bei höheren Verarbeitungstemperaturen eine thermische Zersetzung von Naturfasern erfolgt, können diese nicht direkt mit Thermoplasten wie PA verarbeitet werden.

Wir forschen anwendungsorientiert an der Verbesserung der thermischen Stabilität von Naturfasern, um deren Einarbeitung in technische Thermoplaste bei Temperaturen höher als 200°C zu ermöglichen. Das Verfahren basiert auf einer Beschichtung der Naturfasern mit duroplastischem Polymer um deren thermischen Abbau bei höheren Verarbeitungs- und Gebrauchstemperaturen zu verhindern.

Im Rahmen des Projekts werden Naturfasern bzw. textile Halbzeuge mit duroplastischer Beschichtung ummantelt und anschließend über das Heißpressen im Polyamid integriert. Durch das ergänzende Additivieren werden Beschichtungseigenschaften zielgerichtet optimiert um eine reproduzierbare Qualität zu erzeugen. Der Erfolg der zu entwickelnden Technologie wird durch eine umfassende Charakterisierung der beschichteten Fasern und der hergestellten Biokomposite inklusive zerstörungsfreier Analyse der internen Struktur durch Computertomographie (CT) belegt. Außerdem erfolgt eine Untersuchung der thermischen Stabilität sowie der mechanischen Eigenschaften. Die erzielten Projektergebnisse werden anwendungsspezifisch in Bauteile übertragen. Im Laufe des Projekts soll eine Basis für die Entwicklung einer neuen Klasse der hochwertigen NKF für technische Anwendungen in diversen Industriebereichen, wie Bauwesen, Automobil-, Sport- sowie Freizeitindustrie angestrebt werden. 

Projektförderung

Projektlaufzeit 1.11.2017 – 31.10.2019
Projektträger        Projektträger Jülich (PTJ)
Fördermittelgeber Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektpartner University of Guelph
Projektträger Jülich (PTJ)
 
Projektträger Jülich (PTJ)
Projektträger Jülich (PTJ)
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