Entwicklung eines integrierten Schnellextraktionsverfahrens für Verbundwerkstoffe mit Holz- und Naturfasern

Faserverstärkte Anwendungen sind in vielen Bereichen anzutreffen. Gegenüber glasfaserverstärkten Werkstoffen bieten faserverstärkte Kunststoffe mit Naturfasern (NFK) oder Holzfasern (WPC) vor dem Hintergrund der Rezyklierbarkeit, der Umweltverträglichkeit und des kumulativen Energieaufwandes deutliche Vorteile.

Durch die seit einigen Jahren am Markt verfügbaren Polypropylen-Granulate mit Naturfasern konnten serienfähige spritzgegossene Anwendungen erzielt werden. Die Verwendung von Holzfasern mit Hilfe von Extrusions- oder Direktcompoundierverfahren hat nun auch in Europa eine zunehmende Bedeutung.

Im Vergleich zu traditionellen Werkstoffen wie z.B. Spritzguss mit Glasfasern ergeben sich für den Verarbeiter neue Problemstellungen bei der Verarbeitung von naturfaserverstärkten Kunststoffen. Um die Eigenschaften der Verbundbauteile auf der Basis von Natur- oder Holzfasern weiter entwickeln zu können, müssen zuverlässige Kennwerte über den Faseranteil und die Fasergeometrie vorhanden sein. Für die Entwicklung neuer und anspruchsvoller Anwendungen werden diese Daten immer wichtiger.

Zurzeit ist es sehr aufwändig, die Fasergeometrien und die lokalen Fasergehalte in dem fertigen Bauteil erfassen zu können. Um den Fasergehalt im Naturfaserverbundwerkstoff zu bestimmen, wird in der Regel die Extraktion (Soxhlet-Verfahren) in Abwandlung einer Textilnorm (DIN 54215) angeboten. Diese Methode ist in ihrer jetzigen Form sehr zeit- und energieaufwändig. Es kann mehrere Tage zur kompletten Extraktion des Polymers dauern.

Ein weiterer Nachteil ist der hohe Verbrauch an chemischen Lösungsmitteln (Xylol, Petrolether). Dazu fehlen heute allgemeingültige Regelungen für die Auswertung der Fasergeometrie. Diese Auswertung wird entweder gar nicht oder nur mit zeitaufwendigen und unterschiedlichen Verfahren durchgeführt. Die Ergebnisse sind damit nicht vergleichbar.

Derzeit läuft in Bremen ein vom Land Bremen gefördertes Forschungsprojekt (Landesprogramm PFAU, 2VE0064B) über die Entwicklung eines schnellen und kostengünstigen Messverfahrens zur Extraktion von Naturfasern aus einer Polypropylenmatrix.

Die Verbundpartner, das Faserinstitut Bremen e.V. und die Firma IST Ficotex, haben sich als Ziel gesetzt, eine neue Methode zu entwickeln, um die Fasern bei einem verringerten Chemikalienverbrauch aus dem Bauteil herauslösen und anschließend mit dem Bildbearbeitungssystem Fibreshape vermessen zu können.

Im Rahmen der geplanten Aktivitäten werden vorhandene und separate Messverfahren für die Faserextraktion (Soxhlet-Verfahren) und Fasergeometriebestimmung (Fibreshape) für die Messung der Verteilung und Geometrien von Fasern aus Verbundwerkstoffen erweitert und kombiniert. Das Projekt wird von einem Beirat begleitet, der sich aus kompetenten Industriefirmen aus dem Bereich WPC und PP/NF zusammensetzt.

Granulathersteller oder WPC-Hersteller können somit Faserschädigungen entlang der Produktionskette messen und qualifizieren. Die Ergebnisse können als Basisdaten für Simulationen und für Qualitätskontrolle in der Produktion dienen. Mit einer verbesserten Kontrollmöglichkeit über die Fasereigenschaften trägt das integrierte Messsystem zum vermehrten Einsatz von Naturfasern in industriellen Anwendungen bei.

Faserinstitut Bremen e.V.
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. G. Cescutti
Abteilung Naturnahe Werkstoffe/ Nachhaltigkeit
Am Biologischen Garten 2
28359 Bremen
Telefon: 0421 / 218 3112
Fax: 0421 / 218 3110
Email: cescutti@faserinstitut.de

IST Ficotex
Herr C. Grashorn
Tom Dyk Str. 61 a
28259 Bremen
Tel.: 0421 / 5494 6885
Fax: 0421 / 494 6887
Email: cord.grashorn@ist-ficotex.de

Source

Pers. Mitteilung von G. Cescutti (Faserinstitut Bremen e.V.) vom 2006-04-18.

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