Biopolymernetzwerk Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Naturfaser verstärkte Kunststoffe NFK

Faseraufschluss

Die Verarbeitung der Faserballen erfolgt in eigenen Faseraufschlussanlagen. Dabei wird der Holzkern des Stängels (die späteren „Schäben“) gebrochen, die Fasern trennen sich vom Holz. Je nach Weiterverarbeitung bleiben Faserbündel unterschiedlicher Feinheit und Längenverteilung übrig. Während die Fasern für die textile Verarbeitung möglichst lang, fein und schäbenfrei sein müssen, stellen technische Anwendungen und insbesondere NFK nur geringe Anforderungen, die sich auch in niedrigeren Faserpreisen niederschlagen.

Möglichst feine und kurze Hanffasern können im Spritzgießverfahren verarbeitet werden. Für Vliese und Filze für spätere Formpressteile dagegen werden 6 bis 10 cm lange technische Fasern benötigt. In beiden Fällen ist ein möglichst geringer Schäbengehalt von weniger als ein bis zwei Prozent gewünscht, da die Schäben die weitere Verarbeitung stören können – bis hin zu sichtbaren Oberflächenstörungen im fertigen Produkt.

Gewebe

Hanffasern können versponnen und das Garn zu technischen Geweben verwoben werden, die für hochwertige NFK Verwendung finden. Da dieser Prozessweg sehr kostspielig ist, wird er bislang kaum praktiziert.

Vliese und Filze: Formpressteile

Preiswerter ist es, die Fasern direkt zu textilen Halbzeugen wie Vliesen oder Filzen, häufig auch als „non-wovens“ bezeichnet, zu verarbeiten. Während die Fasern bei Filzen ineinander verschlungen sind, werden sie für Vliese nur geschichtet und durch ein Bindemittel, insbesondere duroplastische Harze oder Thermoplaste, verfestigt. Vorprodukte für Formpressteile sind sowohl reine Naturfaservliesstoffe als auch Mischfilze aus Natur- und z.B. Polypropylenfasern. In der Praxis haben sich besonders Mischungen von Naturfasern bewährt. Werden eher feine Fasern wie Flachs oder Jute mit gröberen Fasern wie Hanf oder Sisal gemischt, so ergeben sich die besten mechanischen Werte für die Verbundwerkstoffe. Die feinen Fasern schaffen mehr Bindung zwischen Faser und Kunststoff, die gröberen gewährleisten das Eindringen des Binders in das textile Produkt.

Matrix - Kunststoffe als Bindemittel

Um aus Naturfasern oder auch Naturfaserhalbzeugen moderne Werkstoffe herstellen zu können, benötigt man Bindemittel zu ihrer Verfestigung. Traditionell wurden hierzu tierische und pflanzliche Leime, Kleber und Harze verwendet, heute vor allem Kunststoffe. Bei Naturfaserverbundwerkstoffen spricht man auch von einer so genannten Kunststoffmatrix, in die die Naturfasern eingebettet sind. Grundsätzlich unterscheidet man, unabhängig davon, ob es sich um Polymere auf petrochemischer oder nachwachsender Basis handelt, duro- und thermoplastische Kunststoffe.

Auswahl an BMEL/FNR geförderten Projekten zu diesem Thema
Verbundvorhaben: Platten aus umweltfreundlichen Sandwichelementen aus pflanzlichen Reststoffen mit integrierter Schall- und Wärmeschutzfunktion für Anwendungen in der Architektur (PLUS) (01.01.2015 bis 30.06.2017)
Verbundvorhaben: Prothesen- und Orthesenherstellung aus naturfaserverstärkten Biokunststoffen (Bio-Ortho) (01.12.2014 bis 30.11.2017)
Verbundvorhaben: Innovative biogene Flammschutzausrüstung für naturfaserverstärkte Formteile mit biogener duroplastischer Matrix (01.10.2014 bis 30.09.2016)
ERA-WoodWisdom: Plastifizierung und Vulkanisierung von Naturfasern, vorzugsweise Holz, zur Erzeugung von Verpackungsmaterial (COMPAC) (15.07.2014 bis 14.07.2017)
Nachwuchsgruppe - Identifizierung und praktische Umsetzung von Synergien im Bereich der Biopolymere, Biopolymerfasern und Verbundwerkstoffe inklusive Optimierung zugehöriger Prozesstechnik und Verarbeitung zur anwendungsorientierten Weiterentwicklung (01.07.2012 bis 30.06.2015)
Quantitative und qualitative Bedarfsanalyse für Naturfasern und Optionen zur regionalen Sicherung der Rohstoffbereitstellung in Deutschland (16.06.2012 bis 31.12.2012)
Verbundvorhaben: Geruchsoptimierung von Naturfaserverbundwerkstoffen durch enzymatischen Aufschluss (01.05.2012 bis 30.04.2015)
Verbundvorhaben: Einsatz von Kunststoffcompounds aus biobasierten Rohstoffen deren Herstellung und Eigenschaftsparameter (NAWARO 70) (01.12.2011 bis 30.11.2013)
Entwicklung von Querschnittsprofilen für Tragelemente aus Naturfasern und biobasierten Harzen (01.09.2011 bis 31.08.2012)
Verbundvorhaben: Werkstoff- und Fließmodelle für naturfaserverstärkte Spritzgießmaterialien für den praktischen Einsatz in der Automobilindustrie (01.07.2011 bis 30.06.2014)
FENAFA-Netzwerkverbund (01.06.2009 bis 31.05.2014)
  • Teilvorhaben 1a - 1b: Entwicklung einer mobilen Technologie zur Bereitstellung vorkonfektionierter Ganzpflanzenrohstoffe (Schwerpunkt: Grünflachs) (1a, 1b)
  • Teilvorhaben 2a - 2b: Serienfähige Konzepte zum Trennen und Schneiden sowie zielgerichteten Reinigung und Konditionierung für die Gewinnung von ganzpflanzenbasiertem Kurzfasermaterial als Naturfaserrohstoff für Fließpress- und Spritzgießverfahren (2a, 2b)
  • Teilvorhaben 3a - 3b: Zielgerichtete Weiterentwicklung und Anpassung der Verfahrensschritte zur Bereitstellung und Konditionierung von Naturfaserkonservat für den Einsatz in Verbundwerkstoffen (Schwerpunkt Hanf) (3a, 3b)
  • Teilvorhaben 4a, 4c - 4d: Entwicklung eines serientauglichen Stängel-Direkthalbzeugs zur kostenoptimierten Verwertung von Bastfaserpflanzen in Kfz-Innenverkleidungsbauteilen (4a, 4c, 4d)
  • Teilvorhaben 5a - 5d: Entwicklung von Dosiersystemen und Compounderkonfigurationen für optimierte Compoundierprozesse mit ganzpflanzenbasierten Naturfasern (5a, 5b, 5c, 5d)
  • Teilvorhaben 6a - 6c: Neuartige Bauteilkonzepte unter Nutzung von Holzfaserwerkstoffen mit Thermoplastmatrix in serientauglichen Verfahren (6a, 6b, 6c)
  • Teilvorhaben 7a - 7c: Oberflächenendbearbeitete naturfaserverstärkte Bauteile unter Verwendung komplexer Spritzgießtechnologien (7a, 7b, 7c)
  • Teilvorhaben 8a - 8c: Entwicklung innovativer Werkstoffkombinationen zur Etablierung von Matrixmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen in Produkten der Konsumgüterindustrie (8a, 8b, 8c)
  • Teilvorhaben 9a - 9c:
    IMC basierte Technologien für den Einsatz von Natrufasern in innovativen Spritzgießbauteilen am Beispiel von Transportsystemen (9a, 9b, 9c)
Naturstoffchemische Aspekte und Eigenschaftsmodifikationen von mineralischen Faserverbundwerkstoffen aus Nachwachsenden Rohstoffen in Bauprodukten (01.07.2008 bis 30.09.2011)
Verbundvorhaben: Entwicklung von hochintegrativen Herstellungsprozessen für Kfz-Innenverkleidungsbauteile auf Basis von Naturfasern mit Duroplastmatrix (01.06.2008 bis 31.05.2010)
Entwicklung spritzgießfähiger naturfaserverstärkter Biopolymere für Gehäuseteile im Hausgerätebereich (01.10.2007 bis 30.09.2009)
Verbundvorhaben: Pflasterschalung aus nachwachsenden Rohstoffen (01.10.2006 bis 31.03.2008)
Erschließung des Verstärkungspotenzials von Naturfasern für Gummi und TPE (01.02.2007 bis 31.07.2009)
Verbundvorhaben: Erstellen von Konstruktionsregelwerken für das Spritzgießen und Formpressen von naturfaserverstärkten Kunststoffen (01.08.2006 bis 31.10.2009)
Entwicklung modularer Naturfaser-Absorber für kommunikationsintensiv genutzte Räume (01.08.2006 bis 30.09.2008)
Nachwuchsgruppe: Naturfasern - Neue Möglichkeiten zur Einstellung definierter Eigenschaften in Kunststoffverbunden (01.08.2006 bis 31.07.2011)
Schallisolierende Sandwich-Strukturen aus naturfaserverstärktem Kunststoff (01.12.2005 bis 28.02.2008)
Verbundvorhaben: Faserpflanzenstängel für Konstruktionswerkstoffe (01.09.2005 bis 28.02.2007)
Material- und Verfahrensentwicklung zur Herstellung von eigenschaftsoptimierten Verbundwerkstoffen auf Basis von cellulosischen Kurzfasern (01.09.2005 bis 31.08.2007)
Verbundvorhaben: Tuning von Biopolymeren für die breite Anwendung in aktiven und passiven Funktionsstrukturen (BioFun) (01.07.2005 bis 31.12.2008)
Entwicklung eines neuen Verbundwerkstoffes aus Naturfaservliesen, Naturfaserwaben und PE-Schaum für leichte und stabile dreidimensionale Formteile, insbesondere freitragende Teile im KFZ-Bereich (01.09.2004 bis 28.02.2006)
Verbundvorhaben: Entwicklung von extrudierten Profilen aus Arboform (01.04.2004 bis 31.08.2006)

Mitteilungen

Hier können Sie sich für Mitteilungen aus dem Bereich Biowerkstoffe anmelden.

Wenn Sie unsere Mitteilungen aus dem Bereich Biowerkstoffe bereits bestellt haben, können Sie sie hier abbestellen oder Ihr Profil ändern.