![\"Biowert_Spritzguss_CG_kl.jpg\"](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/news-images\/20080407-04\/Biowert_Spritzguss_CG_kl.jpg\")
In der aktuellen Diskussion um Rohstoffpreise und \u2013verknappung gewinnen Werkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe an Bedeutung. Der Einsatz dieser neuen Werkstoffe bleibt bisher aber oft hinter den Erwartungen zur\u00fcck. Die Gr\u00fcnde hierf\u00fcr sind vielf\u00e4ltig, z.B. geringe Bekanntheit, neue Verarbeitungsmethoden, keine genauen Kenntnisse \u00fcber die Eigenschaften. <\/b><\/p>\n
Dieses Ph\u00e4nomen zeigt sich insbesondere auch bei den naturfaserverst\u00e4rkten spritzgie\u00dff\u00e4higen Kunststoffen. Das Urformverfahren Spritzgie\u00dfen kommt haupts\u00e4chlich in der Kunststoffverarbeitung zum Einsatz. Der Rohstoff wird zun\u00e4chst plastifiziert und dann in das Spritzgie\u00dfwerkzeug eingespritzt. Die Kavit\u00e4t des Werkzeugs bestimmt dabei Form und die Oberfl\u00e4chenstruktur des fertigen Teils. Im Spritzgie\u00dfverfahren sind heute nahezu beliebig geformte Teile von wenigen zehntel Gramm bis in den zweistelligen Kilogramm-Bereich herstellbar.<\/p>\n
Trotz der beschriebenen Problematik gibt es in Deutschland bereits eine Reihe von Unternehmen, die sich auf naturfaserverst\u00e4rkte spritzgussf\u00e4hige Kunststoffe spezialisiert haben. Um f\u00fcr deren Werkstoffe einen industriellen Markt zu etablieren, wurde eine Kampagne ins Leben gerufen, deren Ziel es ist, das Interesse von Ingenieuren, Konstrukteuren und industriellen Entscheidungstr\u00e4gern an dieser neuen Werkstoffklasse zu wecken und ihren Bekanntheitsgrad zu erh\u00f6hen (Weitere Informationen zur Kampagne siehe unten).<\/p>\n
Der Werkstoff<\/b>
\nAls Matrixwerkstoff kommen grunds\u00e4tzlich alle Kunststoffe in Frage, die bei Temperaturen verarbeitet werden, die f\u00fcr Naturfasern unkritisch sind. Das ist im Wesentlichen der Bereich von 170 bis 195 Grad Celsius. Polypropylen ist dabei heute in Europa der gebr\u00e4uchlichste Matrixwerkstoff und auch mit einer produzierten Menge von \u00fcber 40 Mio Tonnen pro Jahr einer der weltweit meistverbreiteten Kunststoffe. Die Eigenschaften dieses teilkristallinen, thermoplastischen Werkstoffs lassen sich in weiten Bereichen variieren, so dass er in vielen unterschiedlichen Einsatzgebieten Verwendung findet. Aus \u00f6kologischen Erw\u00e4gungen heraus werden neuerdings auch so genannte Biopolymere wie z.B. Polymilchs\u00e4ure (PLA) oder Lignin besonders interessant.<\/p>\n
Das Spektrum der eingesetzten Fasern reicht von heimischen Fasern wie Gras, Flachs und Hanf bis hin zu subtropischen und tropischen Fasern wie Sisal, Jute, Kenaf und Bambus. Neben den naturfaserverst\u00e4rkten Werkstoffen gibt es noch die Gruppe der Wood Plastic Composites. Dies sind Polymere, die mit Holzmehl oder \u2013fasern verst\u00e4rkt werden. Ohne weitere Aufbereitung besitzen diese Partikel deutlich schlechtere Eigenschaften als die oben erw\u00e4hnten Fasern, haben also eher F\u00fcll- als Verst\u00e4rkungscharakter. Da es sich meist um Beiprodukte der holzverarbeitenden Industrie handelt, sind diese aber auch sehr preiswert.<\/p>\n
Potenzial der Werkstoffe<\/b> Naturfasern zeichnen sich gegen\u00fcber klassischen mineralischen F\u00fcll-\/Verst\u00e4rkungsstoffen (Dichte zwischen 2,5 und 2,85 g\/cm3<\/sup>) zun\u00e4chst durch ihre geringe Dichte (ca. 1,5 g\/cm3<\/sup>) aus. Daraus resultiert eine besonders bei hohem F\u00fcllstoffgehalt entsprechend niedrige Dichte des Naturfaser-Compounds im Vergleich zum Glasfaser-Compound. Insbesondere bei gr\u00f6\u00dferen Bauteilen ist die Wanddicke h\u00e4ufig nicht nur von der Belastung, sondern auch vom Fertigungsprozess oder anderen Randbedingungen abh\u00e4ngig. F\u00fcr den Fall, dass der bisher eingesetzte glasfaserverst\u00e4rkte Werkstoff, z.B. durch die verfahrensbedingte Wanddicke, \u00fcberdimensioniert ist, kann der NF-Werkstoff seine Vorteile voll ausspielen.<\/p>\n Um die mechanischen Eigenschaften naturfaserverst\u00e4rkter Kunststoffe besser einsch\u00e4tzen zu k\u00f6nnen, werden diese mit folgenden Polymerwerkstoffen verglichen:<\/p>\n Die untersuchten Eigenschaften sind:<\/p>\n Zun\u00e4chst zeigt sich deutlich, dass Naturfasern im Gegensatz zu einfachen F\u00fcllstoffen wie Talkum eine verst\u00e4rkende Wirkung haben. Die Abbildung unten zeigt, dass h\u00f6her gef\u00fcllte Naturfaserverbundwerkstoffe (hier: WPC und PP-Bastfaser) in Punkto Steifigkeit durchaus mit glasfaserverst\u00e4rkten Werkstoffen mithalten k\u00f6nnen und \u00fcber den unverst\u00e4rkten oder gef\u00fcllten Polymeren liegen. Aufgrund der aufw\u00e4ndigeren Anlagentechnik und den geringen Produktionsmengen liegen die Kosten f\u00fcr NFK mit einer Preisspanne von 1,30 \u20ac bis 3,30 \u20ac\/kg f\u00fcr ein PP-NF Granulat heute noch \u00fcber denen von konventionell gef\u00fcllten und verst\u00e4rkten Polymeren auf petrochemischer Basis. Durch die gro\u00dfe Unabh\u00e4ngigkeit vom Roh\u00f6l zeigten sich die Preise f\u00fcr einheimische Naturfasern in den letzten Jahren aber sehr stabil, so dass zuk\u00fcnftig mit gr\u00f6\u00dferer Preisattraktivit\u00e4t zu rechnen ist. Steigende Produktionsmengen und weiterentwickelte Anlagentechnik werden diesen Effekt sicherlich noch verst\u00e4rkten.<\/p>\n Naturfaser-Spritzguss-Kampagne<\/b> Die n\u00e4chsten Termine:<\/p>\n Die Kampagne wird von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR<\/a>), die Projekttr\u00e4ger des Bundesministeriums f\u00fcr Ern\u00e4hrung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV<\/a>) ist, finanziell gef\u00f6rdert (F\u00f6rderkennzeichen (FKZ) 22018706).<\/p>\n Durchgef\u00fchrt wird die Kampagne von einem interdisziplin\u00e4ren Team der Partner nova-Institut GmbH<\/a> (H\u00fcrth), M- Base Engineering + Software GmbH<\/a> (Aachen), Hochschule Bremen, Abteilung Bionik<\/a>, Professur Biologische Werkstoffe und Scheben Scheurer und Partner SSP Agentur f\u00fcr Kommunikation GmbH<\/a> (H\u00fcrth).<\/p>\n Die folgenden Materiallieferanten sind vertreten:<\/p>\n Weitere Informationen zur Kampagne und zu naturfaserverst\u00e4rkten Werkstoffen finden sich auf www.n-fibrebase.net<\/a>.<\/p>\n Kontakt<\/b> (Vgl. Meldungen vom 2007-10-15<\/a>, 2007-12-07<\/a> und 2007-07-30<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" In der aktuellen Diskussion um Rohstoffpreise und –verknappung gewinnen Werkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe an Bedeutung. Der Einsatz dieser neuen Werkstoffe bleibt bisher aber oft<\/b><\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[],"supplier":[],"class_list":["post-10904","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10904","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10904"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10904\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10904"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10904"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10904"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=10904"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
\nNeben den generellen Vorteilen wie der weitgehenden CO2<\/sub>-Neutralit\u00e4t und der gr\u00f6\u00dferen Unabh\u00e4ngigkeit vom Erd\u00f6lpreis, den der Einsatz nachwachsender Rohstoffe mit sich bringt, besitzen diese Werkstoffe auch eine ganze Reihe hoch interessanter Eigenschaften, die eine Nutzung in einer Vielzahl von Anwendungen erm\u00f6glicht. Neben den guten mechanischen Eigenschaften sprechen vor allem ihre guten akustischen Eigenschaften und arbeitsmedizinische Vorteile gegen\u00fcber Glasfasern f\u00fcr diese Materialien. So ist die Verwendung von naturfaserverst\u00e4rktem Polypropylen in Bereichen mit Lebensmittelkontakt im Vergleich zu glasfaserverst\u00e4rktem PP problemlos m\u00f6glich.<\/p>\n\n
\n
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\nBei der Betrachtung des folgenden Diagramms zeigt sich allerdings auch das Problem dieser Werkstoffklasse; die geringe Schlagz\u00e4higkeit. Diese ist offenbar in der Struktur der Naturfasern begr\u00fcndet. Verbesserungen sind daher nur schwierig zu erzielen. Als viel versprechender L\u00f6sungsansatz f\u00fcr dieses Problem hat sich die Beimischung anderer Faserarten, wie Cotton oder auch regenerierten Zellulosefasern erwiesen. Diese Fasern weisen sich anders als die festen und steifen Bastfasern deutlich h\u00f6here Bruchdehnungen auf, wodurch sich in der Mischung eine deutliche Verbesserung der Schlagz\u00e4higkeit bei einer nur wenig verringerten Steifigkeit ergibt.
\n![\"2.jpg\"](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/news-images\/20080407-04\/2.jpg\")
\nEin weiterer Vorteil von PP-NF und WPC wird bei Betrachtung der Temperaturbest\u00e4ndigkeit und den Schwindungswerten deutlich (siehe Abbildung unten). Durch die die Naturfaserverst\u00e4rkung wird der m\u00f6gliche Einsatzbereich um bis zu ca. 20 \u00b0C im Vergleich zu reinen oder talkumgef\u00fcllten Polypropylen angehoben. Die Schwindungswerte sind zwar f\u00fcr PP-Bastfaser nicht ganz so gut wie f\u00fcr WPC, jedoch ist die Schwindung gerade im Vergleich zu glasfaserverst\u00e4rktem Polypropylen fast isotrop. In Bereichen, in denen PC\/ABS haupts\u00e4chlich auf Grund seiner Temperaturbest\u00e4ndigkeit und Schwindung und nicht wegen seiner hohen Schlagz\u00e4higkeit eingesetzt wird, ergibt sich ein erhebliches Substitutionspotenzial f\u00fcr NFK, da es preislich deutlich unter PC\/ABS liegt.
\n![\"3.jpg\"](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/news-images\/20080407-04\/3.jpg\")
\nZusammenfassung<\/b>
\nEs steht heute bereits eine Vielzahl von hochwertigen naturfaserverst\u00e4rkten Spritzgussgranulaten am Markt zur Verf\u00fcgung. Gemessen an ihren technischen Eigenschaften sind diese durchaus in der Lage, mit konventionellen Spritzgusspolymeren zu konkurrieren. Auch aufgrund der aktuellen Preisentwicklungen auf dem Rohstoffmarkt und einer sich ver\u00e4ndernden gesellschaftlichen Wahrnehmung werden diese Werkstoffe in Zukunft gr\u00f6\u00dfere Bedeutung erlangen.<\/p>\n
\nIn der Kampagne werden Marketingma\u00dfnahmen wie die Erstellung eines Produktkataloges, eine Konferenz, Roadshows, Seminare und Workshops durchgef\u00fchrt. Eine aktuelle \u00dcbersicht \u00fcber die Kampagne, der Produktkatalog zum Download, sowie aktuelle Termine zu Seminaren und Workshops finden sich hier<\/a>.<\/p>\n\n
\n22.-23. September 2008: 6.N-FibreBase-Kongress im Rahmen der 11. Internationale AVK-Tagung<\/a> f\u00fcr verst\u00e4rkte Kunststoffe und technische Duroplaste mit Composites Europe<\/a>, Essen (www.n-fibrebase.net<\/a>)<\/li>\n<\/ul>\n\n
\nDipl.-Gwl. Christian Gahle
\nAbteilungsleiter “Biowerkstoffe” (Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen)
\nnova-Institut GmbH<\/a> – Chemiepark Knapsack
\nIndustriestra\u00dfe
\n50354 H\u00fcrth
\nTel 02233-48 14 40
\nE-Mail: christian.gahle@nova-institut.de<\/a><\/p>\n