Biokraftstoffe Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte

Verbundvorhaben: Strukturoptimierte naturfaserverstärkte geschäumte und ungeschäumte Polymere für höher belastbare, leichte Fahrzeuginnenbauteile: Teilvorhaben 1: Verbund- und Bauteilentwicklung

Anschrift
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststoff- und Recyclingtechnik
34125 Kassel
Mönchebergstr. 3
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. A.K. Bledzki
Tel: +49 561 804-3690
E-Mail: kutech@uni-kassel.de
FKZ
22000796
Anfang
01.08.1997
Ende
31.10.2000
Aufgabenbeschreibung
Der Einsatz von Naturfasern (Flachs, Hanf) soll auf faserverstärkte Kunststoffe (PU, PP) für höher belastbare, leichte Bauteile der Automobilindustrie ausgedehnt werden. Hierbei werden an die physikalischen Fasereigenschaften, die Faser-Matrix-Haftung und die Qualitätssicherung der Fasern erhöhte Anforderungen gestellt. Neben den Naturfasern Flachs und Hanf soll daher auch die Eignung technischer Celluloseregeneratfasern für diesen Einsatzzweck untersucht werden. Als Grundlage der Qualitätssicherung der Naturfasern werden Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeitet. Das Eigenschaftsprofil der Fasern sowie die Faser-Matrix-Haftung sollen durch geeignete Nachbehandlungen optimiert werden. Angestrebt werden ein stabiles Langzeitverhalten des Verbundes bei zyklischer Belastung sowie ein verbessertes Impactverhalten. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem IAP der FhG in Teltow (97NR050) und der Becker Group Europe GmbH Grefrath (97NR051) bearbeitet. Die Akzo-Nobel Faser AG wird die Herstellung der Regeneratfasern übernehmen.
Ergebnisdarstellung
Im Rahmen des Vorhabens wurden vom Partner (IAP) mercerisierte und oberflächenbehandelte acetylierte Hanf- und Flachsfasern zur Verfügung gestellt, die in Verbunde eingearbeitet und deren Eigenschaften aufgenommen wurden. Dabei kamen sowohl thermoplastische als auch duroplastische Matrices und entsprechende Herstellungsverfahren zu Anwendung. Die vorbehandelten Fasern wurden in Polypropylen als Vertreter der Thermoplaste undirektionale im Film-Stacking-Verfahren sowie im Spritzgussverfahren eingebettet. Durch eine optimierte Maleinsäureanhydrid-Polypropylen-Copolymer-Zugabe als Haftvermittler konnte eine wesentliche Erhöhung der statischen sowie dynamischen Festigkeits- und Steifigkeitswerte in Abhängigkeit von den Verarbeitungsverfahren erzielt werden. Bei den Naturfaser-Polyurethan-Verbunden konnte mit Hilfe einer gezielten Haftvermittlerapplikation bei unterschiedlichen Silan- bzw. Silicon-Konzentrationen eine gewünschte Festigkeit und Zähigkeit eingestellt und die dynamischen Eigenschaften verbessert werden. Durch die Kombination von Mercerisierung und Haftvermittler kam es zur Erhöhung der mechanischen Kennwerte. Die Acetylierung der Fasen verursachte eine deutliche Reduzierung der Feuchtigkeitsaufnahme in den Naturfaserverbunden. Die bisherigen bekannten Mängel der Naturfaserverbunde, wie z. B. relativ hohe Feuchtigkeitsaufnahme, nicht ausreichende Faserhaftung oder gar unzureichende Schlagzähigkeiten, konnten damit weitgehend beseitigt werden. Außerdem wurde eine neue Gruppe von Naturfaserverbundwerkstoffen entwickelt und untersucht. Es handelt sich dabei um naturfaserverstärkte Mikroschäume auf Basis Polyethylen bzw. Polyurethan. Solche Werkstoffe wurden in der Literatur bisher nicht beschrieben. Bei den mikrogeschäumten Faserverbundwerkstoffen konnte unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften eine Dichte von ca. 0,80 g/cm³ realisiert werden. Diese Dichtereduzierung ist besonders für die Anwendung im Automobilbau von Interesse.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
European Technology and Innovation Platform Bioenergy – Support of Renewable Fuels and Advanced Bioenergy Stakeholders 2
ADVANCEFUEL: Unterstützung der Markteinführung fortschrittlicher flüssiger Biokraftstoffe und anderer flüssiger erneuerbarer Kraftstoffe im Verkehrssektor bis 2030 und darüber
IEA - Technology Collaboration Programme Advanced Motor Fuels
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