Biopolymernetzwerk Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Formpressen

Von der Vielzahl spezieller Verfahren des Formpressens sollen hier beispielhaft einige typische Prozessketten aufgezeigt werden. Vorprodukt, in der Fachsprache auch Halbzeug genannt, ist ein Naturfaservlies oder -filz. Zusammen mit dem gewünschten Kunststoff wird das textile Halbzeug in eine offene Form geführt, erhitzt und unter Druck gepresst. Das so entstandene "Formpressteil" wird aus der Form gelöst und die Ränder beschnitten. Man spricht von Formpressen im Gegensatz zum Fließpressen, wenn es zu keinem Fließen von Fasern und Kunststoff im Werkzeug kommt. Prozessbedingt können durch Pressvorgänge nur "einfache" dreidimensionale Teile gefertigt werden. Komplexe, nahezu beliebige dreidimensionale Teile, wie beim Spritzgießen, sind beim Form- und auch beim Fließpressen nicht herstellbar.

Etwa 35 Prozent der für die deutsche Automobilindustrie produzierten Naturfaserformpressteile besitzen eine duroplastische Matrix. Thermoplastische Kunststoffe verleihen 65 Prozent dieser Bauteile ihre Stabilität.

Duroplastisches Formpressen

Bei einem exemplarischen Formpressverfahren mit duroplastischer Matrix werden die zugeschnittenen Naturfaserhalbzeuge in der Beschichtungskabine von zwei Hochdruckmischköpfen innerhalb von 10 bis 25 Sekunden auf Vorder- und Rückseite mit Polyurethan beschichtet und anschließend in einer Metallform aus Aluminium oder Stahl bei einem Schließdruck von 20 bar und einer Werkzeugtemperatur von über 120 °C verpresst. Die Wanddicken liegen zwischen 1,5 und 2,0 mm, der Naturfaseranteil kann zwischen 45 und 65 Prozent gewählt werden.

Thermoplastisches Formpressen

Auch für das Formpressen mit thermoplastischer Matrix stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Im One-step-Verfahren werden so genannte Sandwichvliese, hochwertige Nadelfilze aus Natur- und PP-Fasern, auf 170 bis 180 °C erhitzt und kommen in die Formpresse. Die schmelzende Polypropylenkomponente formt die gewünschte Struktur und verklebt das Werkstück mit dem Dekorteil. Das Fertigteil muss nun nur noch beschnitten werden. Der große Vorteil diese Verfahrens: In einem Pressvorgang können komplette Innenverkleidungsteile inklusive Dekor und Schaumstoff sowie Soft-Touch-Oberfläche ohne Einsatz von Klebstoffen hergestellt und sogar mit Halterungs- und Befestigungselementen versehen werden. Die Kaschierung gelingt besonders leicht, da die Naturfaserteile luftdurchlässig sind.

Formpressteile

Beim Formpressverfahren werden Natur- und Polypropylenfasern zunächst zu einem Nadelfilz verarbeitet, der dann erhitzt und in eine Form gepresst wird. 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. Wenngleich Naturfaserformpressteile bislang fast ausschließlich im Automobilbau zum Einsatz kommen, interessieren sich mittlerweile auch andere Branchen dafür. So lassen sich inzwischen auch Bürostühle, Aktenkoffer und Brillenetuis aus Naturfaserformpressteilen herstellen.

Auswahl an BMEL/FNR geförderten Projekten zu diesem Thema
Forschungsverbund Biopolymere (01.06.2009 bis 31.05.2014)
  • Teilvorhaben 2B: Duromere und faserverstärkte Composite mit Lignin aus einheimischer Schwarzlauge - Prozessentwicklung der Lignin-Biocomposite (Link)
Verbundvorhaben: Erstellen von Konstruktionsregelwerken für das Spritzgießen und Formpressen von naturfaserverstärkten Kunststoffen (01.08.2006 bis 31.10.2009)
  • Teilvorhaben 1 (Link)
  • Teilvorhaben 2 (Link)
  • Teilvorhaben 3 (Link)
  • Teilvorhaben 4 (Link)

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