Zellstoff aus Holz, aber auch Hanf und Flachs sind nachwachsende Rohstoffe, die mit innovativen Technologien zu Fasern einer neuen Leistungsklasse verarbeitet werden. Sie sind umweltfreundlich und helfen, Abfallprobleme zu l\u00f6sen. An den DITF Denkendorf werden Produkte und Verfahren f\u00fcr diese Zukunftsfasern entwickelt. Sie eignen sich f\u00fcr textile und technische Anwendungen.<\/p>\n
Wenn es um Biopolymere geht, muss zun\u00e4chst definiert werden, was genau damit gemeint ist. Denn es sind mitnichten alle Polymere, die sich biologisch abbauen lassen, Biopolymere, wie Dr. Frank Hermanutz sagt. Er leitet den Bereich Biopolymere und Nassspinnverfahren an den DITF und stellt klar: \u201eBiopolymere wie zum Beispiel viele bioabbaubare Ester k\u00f6nnen, m\u00fcssen jedoch nicht aus nat\u00fcrlichen Rohstoffen gewonnen werden. Sie lassen sich ebenso gut aus Erd\u00f6l herstellen, das \u00e4ndert nichts an ihrer biologischen Abbaubarkeit. F\u00fcr uns besonders interessant sind Biopolymere aus nachwachsenden Rohstoffen, also aus nat\u00fcrlichen Quellen.\u201c Diese nativen Polymere sind ebenso vielf\u00e4ltig wie die Produkte, die daraus entstehen k\u00f6nnen. Schwerpunktm\u00e4\u00dfig verarbeiten Hermanutz und sein Team neben dem g\u00e4ngigen Rohstoff Holz und dem daraus gewonnenen Zellstoff auch Chitin und Alginat zu Fasern. Die cellulosebasierten Fasern werden neben Hanf und Flachs in Verbundwerkstoffen eingesetzt.<\/p>\n
Mit \u201egreen solvents\u201c umweltfreundlich Fasern spinnen
\nUm Cellulosefasern besonders nachhaltig und umweltfreundlich herzustellen, wurde an den DITF ein besonderes Verfahren mit \u201egreen solvents\u201c entwickelt. Damit Cellulose zu Fasern versponnen werden kann, muss das Material zun\u00e4chst in L\u00f6sung gebracht werden. Da sich Cellulose jedoch nicht in Wasser l\u00f6st, werden bei herk\u00f6mmlichen Verfahren giftige L\u00f6sungsmittel eingesetzt. Hermanutz und seine Kollegen haben mit ionischen Fl\u00fcssigkeiten eine Alternative gefunden, die genauso gut funktioniert, aber keine toxischen Abw\u00e4sser produziert. Sie verwenden ein fl\u00fcssiges organisches Salz. Es weist relativ gro\u00dfe Kationen auf und ist deshalb bei Raumtemperatur fl\u00fcssig. Es l\u00f6st die Cellulose direkt, die dann ohne Zugabe von Stabilisatoren gesponnen werden kann. Das L\u00f6semittel kann einfach mit Wasser ausgewaschen werden. Das Verfahren f\u00fcr diese Verarbeitung von Cellulose wurde an den DITF entwickelt und etabliert. \u201eIonische Fl\u00fcssigkeiten erm\u00f6glichen uns au\u00dferdem die Herstellung von Super-Mikrofaser-Filamenten, die besonders viel Wasser aufnehmen und zum Beispiel zu Hygiene- und Medizintextilien verarbeitet werden k\u00f6nnen\u201c, erg\u00e4nzt Hermanutz.<\/p>\n
Ein Flaggschiff aus der Entwicklung innovativer Cellulosefasern an den DITF ist deren Verarbeitung als Verst\u00e4rkungsfasern in \u201ePURCELL\u201c, einem Verbundwerkstoff, der ausschlie\u00dflich aus Cellulose aufgebaut ist. \u201eWenn wir die Fasern in eine Cellulosematrix einbinden, erhalten wir einen Verbund mit sehr guter Faser-Matrix-Haftung, weil beides aus dem gleichen Material besteht\u201c, sagt Hermanutz. So entsteht ein Verbundwerkstoff, der vielseitig, zum Beispiel im Automobilbau eingesetzt werden kann. \u201eWir produzieren zun\u00e4chst formbares Halbzeug, das hei\u00dft Platten mit einem gewissen Wasseranteil. Dieser verdampft, wenn die Platte in der Hei\u00dfpresse bei 160 Grad Celsius in die gew\u00fcnschte Form gebracht wird\u201c, erkl\u00e4rt Hermanutz. In puncto Oberfl\u00e4chenmodifizierung ist der PURCELL-Verbundwerkstoff sogar glasfaserverst\u00e4rkten Kunststoffen, den GFK, \u00fcberlegen: Die Versuche an den DITF haben gezeigt, dass sich die Oberfl\u00e4che gut lackieren oder f\u00e4rben l\u00e4sst, was mit GFK nicht m\u00f6glich ist. \u201eDa das Material zudem nicht klebt, ben\u00f6tigen wir kein Trennmittel, wenn der Werkstoff in der Presse in Form gebracht wird\u201c, erg\u00e4nzt Hermanutz.<\/p>\n
Nat\u00fcrliche Polymere sind enorm vielseitig und zu 100 Prozent rezyklierbar
\nDer gr\u00f6\u00dfte Pluspunkt f\u00fcr die Nachhaltigkeit des neuen Materials zeigt sich am Ende der Nutzungsdauer der daraus gefertigten Produkte: Der Cellulose-Verbundwerkstoff l\u00e4sst sich abfallfrei zu 100 Prozent rezyklieren. In den DITF-Laboren wurden entsprechende Produkte bereits bis zu vier Mal rezykliert und zu neuen Verbundwerkstoffen verarbeitet. Unter Laborbedingungen haben sich seine Produkteigenschaften dabei nicht verschlechtert. \u201eWir haben auch die Alterung bereits simuliert und keine Einbu\u00dfen festgestellt. Jedoch muss noch untersucht werden, wie sich das Material nach realen zehn, 15 Jahren unter verschiedensten Umwelteinfl\u00fcssen verh\u00e4lt\u201c, r\u00e4umt Hermanutz ein. Am Ende einer Werkstoffnutzung kann das Rezyklat also entweder wiederverwertet oder auch kompostiert und \u00fcber diesen Weg wieder in den Stoffkreislauf eingebracht werden. Aber es gibt noch eine weitere interessante M\u00f6glichkeit: Der Cellulose-Werkstoff kann mechanisch zerkleinert und zu Fischfutter verarbeitet werden. \u201eDer Werkstoff ist garantiert frei von Mikroplastik und wird von den Fischen genauso gerne gefressen wie herk\u00f6mmliche Pflanzenreste\u201c, sagt Hermanutz.<\/p>\n
Mittel- und langfristig kann der neue Werkstoff dazu beitragen, dem zunehmenden Abfall-Problem mit Verbundwerkstoffen entgegenzuwirken. Aktuell entstehen j\u00e4hrlich allein in Deutschland rund 250.000 Tonnen Abf\u00e4lle aus glasfaserverst\u00e4rktem Kunststoff, die nicht wiederverwertet werden k\u00f6nnen. Zurzeit wird GFK-M\u00fcll schlicht verbrannt und der Glasfaseranteil nach der Verbrennung als Zementzusatz genutzt. \u201eDie Fl\u00fcgel von Windr\u00e4dern zum Beispiel bestehen aus GFK. Nun ist es so, dass die F\u00f6rderung f\u00fcr immer mehr Windr\u00e4der ausl\u00e4uft und diese h\u00e4ufig nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden k\u00f6nnen. Es folgt der Abbau und damit eine Versch\u00e4rfung des Problems mit immer mehr GFK-Abfall\u201c, erkl\u00e4rt Hermanutz. Er hofft, dass PURCELL und die daraus gewonnenen Werkstoffe hier eine technisch ebenb\u00fcrtige, nachhaltige Alternative bieten werden.<\/p>\n
Trotz der guten Aussichten gibt es \u2013 noch \u2013 einige Einschr\u00e4nkungen f\u00fcr das neue Material. Wenn hochfeste, konstruktive Bauteile gefragt sind, etwa im Karosseriebau, ist das reine Cellulosematerial nicht geeignet. \u201eDeshalb haben wir einen Hybridwerkstoff mit einem 30-prozentigen Carbonanteil entwickelt. Dieser liefert uns die geforderte Festigkeit und Steifigkeit\u201c, so Hermanutz. Allerdings ist auch nicht f\u00fcr jedes denkbare Produkt h\u00f6chste Festigkeit gefordert. Und hier kommen dann auch Hanf und Flachs als Rohstoff f\u00fcr Verbundwerkstoffe ins Spiel. Die Pflanzen weisen von Natur aus Fasern h\u00f6chst unterschiedlicher Dicken und L\u00e4ngen auf. Deshalb sind hochfeste Produkte damit nicht machbar. Verpresst gibt das Material jedoch hervorragende Matten ab, die zum Beispiel als Auto-R\u00fccksitze dienen k\u00f6nnen. Das ist aber noch nicht alles. Prinzipiell kann jede Cellullosefaser, egal aus welchem Rohstoff und welcher Mischung, gewoben, verstrickt oder auf sonstige Weise textil weiterverarbeitet werden, was das Nutzungsspektrum weiter erh\u00f6ht, zum Beispiel im Bereich der Geb\u00e4ude-Innenausstattung.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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