Jute Bio-Comp<\/a> haben deutsche und indische Forscher mit Partnern aus der Industrie nun Jutefasern f\u00fcr Verbundwerkstoffe unter die Lupe genommen. Das Ziel: jutefaserbasierte Komposite f\u00fcr vielf\u00e4ltige industrielle Anwendungen zu entwickeln, deren Herstellung kosteng\u00fcnstig ist. Das Vorhaben wurde vom Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) koordiniert und vom Bundesforschungsministerium im Rahmen der F\u00f6rderma\u00dfnahme \u201eBio\u00f6konomie International” von 2015 bis 2018 mit rund 400.000 Euro gef\u00f6rdert. \u201eWir wollten unsere standardisierten Prozesse zur Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen auf Jutefasern \u00fcbertragen und zeigen, wie man sie zu entsprechenden Bauteilen verarbeitet”, erkl\u00e4rt Projektleiter Julian H\u00fcttl vom KIT.<\/p>\nIndien ist eines der Hauptanbaul\u00e4nder. Dort wurden Jutepflanzen viele Jahre zur Herstellung von Verpackungen genutzt. Doch der Markt schw\u00e4chelt, weil Kunststoffverpackungen immer g\u00fcnstiger werden. \u201eDas war ein politischer Hintergrund des Projekts: Die Verarbeiter in Indien haben neue Anwendungsgebiete f\u00fcr ihr Produkt gesucht”, erkl\u00e4rt Projektmitarbeiter Patrick Griesbaum. Er war am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Chemische Technologie (ICT) f\u00fcr die Prozessentwicklung zur Herstellung jutefaserbasierter Verbundwerkstoffe zust\u00e4ndig.<\/p>\n
Jutefasern so gut wie Glasfasern
\nVor der Verarbeitung musste die Jutefaser erst charakterisiert und auf ihre F\u00e4higkeiten untersucht werden. Die Messlatte lag hoch: Keine geringeren Eigenschaften als die der Glasfaser sollte der Naturstoff vom Subkontinent aufweisen, um als Verbundstoff-Kandidat in Betracht zu kommen. Entscheidend waren hier Zugfestigkeit, Elastizit\u00e4t und Dichte. \u201eAls erstes haben wir festgestellt, dass die Jutefaser in ihren Eigenschaften der Glasfaser sehr \u00e4hnelt, vor allem hinsichtlich dessen, wie sich die Faser in die Matrix integrieren l\u00e4sst. Mit 1,3 Gramm pro Kubikzentimeter ist die Dichte viel geringer als bei der Glasfaser”, berichtet H\u00fcttl. Die Jutefaser ist demnach noch leichter als der Konkurrent – ein Vorteil, der sie f\u00fcr den Leichtbau attraktiv machen k\u00f6nnte.<\/p>\n
Generell sorgen Fasern im Verbundwerkstoff f\u00fcr die notwendige Festigkeit. Entscheidend im Projekt war, ob Jutefasern auch den nicht unerheblichen Kr\u00e4ften im Verarbeitungsprozess gewachsen sind. In drei Verfahren, sogenannten Prozessrouten, die bereits zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen genutzt werden, testen die Forscher die Verarbeitbarkeit: beim Nasspressen, dem Resin Transfer Molding (RTM), und dem Sheet Molding Compounds (SMC).<\/p>\n
Die T\u00fccken der Naturfaser
\nDoch Naturstoffe haben ihre T\u00fccken, mit denen sich die Forscher im Projekt arrangieren mussten. Bei der Jutefaser waren es die hohe Affinit\u00e4t zum Wasser und die polare Faseroberfl\u00e4che. Beides behindert eine optimale Anbindung der Faser an die duromere Matrix. Die Schwierigkeit: Als nat\u00fcrlicher Rohstoff zieht die Jutefaser selbst nach der Ernte noch Wasser aus der Luft. Dieses Problem haben die Forscher durch Trocknen im Ofen bei 80 Grad gel\u00f6st. \u201eAber man musste die Fasern dann direkt weiterverarbeiten, denn sobald sie wieder der Umgebungsluft ausgesetzt sind, ziehen sie wieder Wasser. Das Zeitfenster war also sehr kurz”, berichtet H\u00fcttl.<\/p>\n
Die Polarit\u00e4t der Oberfl\u00e4che ergibt sich aus organischen Resten, die sich an dem nat\u00fcrlichen Rohstoff befinden. Hier kam ein Verfahren der indischen Partner zur Hilfe, wie H\u00fcttl berichtet. \u201eMit Wasserstoffperoxid, also durch chemisches Bleichen, wurden die organischen Reste entfernt. Danach war die Anhaftung messbar besser.”<\/p>\n
Vliesstoff aus Jutefasern in Duromermatrix verarbeitet
\nAuch bei der Verarbeitbarkeit musste das Jute BioComp-Team einige H\u00fcrden meistern. Beim SMC-Prozess werden gew\u00f6hnlich die Fasern in einen fl\u00fcssigen Film aus Kunststoffharz eingebettet. Die Fasern haben eine gewisse Schnittl\u00e4nge und erm\u00f6glichen so das Flie\u00dfen mit der Matrix. Die anfangs honigartige Masse wird im Prozess schlie\u00dflich zu einem lederartigen Material, das sich zuschneiden l\u00e4sst. \u201eMit der Jutefaser wollten wir ein \u00e4hnliches Material herstellen. Doch die Fasern konnten wir auf den bestehenden Anlagen nicht zu Schnittfasern verarbeiten”, berichtet Griesbaum, der f\u00fcr die SMC-Tests verantwortlich war. Die L\u00f6sung: Die Jutefasern wurden von einem indischen Partner zu einem Vliesstoff verarbeitet. Dieser konnte dann problemlos in den bestehenden Anlagen am ICT in die fl\u00fcssige Duromermatrix eingebracht und zum Faserverbundwerkstoff verarbeitet werden.<\/p>\n
Ein Problem bleibt jedoch: Die Qualit\u00e4t der Jutefasern h\u00e4ngt von Klima- und Bodenverh\u00e4ltnissen ab und ist daher nicht konstant. \u201eEs ist eine Naturfaser, die immer Schwankungen haben wird. Da kann man auch nicht viel dagegen tun”, sagt Griesbaum. \u201eEine M\u00f6glichkeit w\u00e4re, die Fasern aus verschiedenen Jahrg\u00e4ngen zu mischen, um die Unterschiede auszugleichen.”<\/p>\n
Prinzip auf andere Naturfasern \u00fcbertragbar
\nIm Ergebnis konnten die Forscher zeigen, dass Jutefasern \u00e4hnlich gute Verbundeigenschaften wie Glasfasern aufweisen und in bestehenden Prozessen zu Verbundwerkstoffen verarbeitet werden k\u00f6nnen. \u201eWir haben durch das Projekt gelernt, wie wir Naturfasern in unseren Prozessen verarbeiten k\u00f6nnen. Denn grunds\u00e4tzlich ist dieses Prinzip auch auf andere Naturfasern wie Hanf oder Flachs \u00fcbertragbar”, betont Griesbaum. Und noch eine Erfahrung nehmen die Forscher mit: \u201eEs ist ein Naturprodukt, und da muss man anders arbeiten als mit gewohnten Fasern. Das muss man den Leuten n\u00e4herbringen”, so H\u00fcttl.<\/p>\n
Ob in der Autoindustrie, im Bauwesen oder in der Spiel- und Freizeitbranche: Verbundwerkstoffe aus Jute- oder anderen Naturstoffen haben zweifellos ein gro\u00dfes Potenzial und das wollen die Forscher um H\u00fcttl und Griesbaum weiter ausloten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Ob im Haushalt, beim Sport oder im Auto: Gegenst\u00e4nde aus Faserverbundwerkstoffen sind allgegenw\u00e4rtig, ohne dass wir sie bewusst wahrnehmen. Durch das Zusammenf\u00fcgen zweier Komponenten wie etwa einer Kunststoffmatrix mit Fasern entsteht ein hochfester und zugleich leichter Werkstoff, der vielf\u00e4ltigen Anspr\u00fcchen gerecht wird. Das Einsatzspektrum reicht vom Skateboard \u00fcber Beinprothesen bis hin zum Flugzeugrumpf. Bisher dominiert […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"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":[12423,13217,10719],"supplier":[187,201,1563],"class_list":["post-62552","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-baumaterial","tag-komposite","tag-naturfasern","supplier-bundesministerium-fuer-bildung-und-forschung-bmbf","supplier-fraunhofer-institut-fuer-chemische-technologie-ict","supplier-karlsruher-institut-fuer-technologie-kit"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/62552","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\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=62552"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/62552\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=62552"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=62552"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=62552"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=62552"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}