Jedes Jahr entstehen große Mengen an Textilabfällen. Ein Teil davon könnte als kostengünstige und biobasierte Verstärkungsfasern genutzt werden.

Uni Kassel: Aus Textilabfällen werden Kunststoffverbunde

Baumwolle als Faserverstärkung

Fasern

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Kunststoff Werkstoffe

Biokunststoffe

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Aus Textilabfällen werden  Kunststoffverbunde

Wipag investiert in eine neue Produktionsstätte. Der Ausbau soll dabei nur der erste Schritt sein.

Den Baubeginn für die neue Produktionshalle in Gardelegen starteten mit einem symbolischen Spatenstich Norbert Scheinert, Head of Production bei Wipag Gardelegen, Olaf Fröde, Director Operations von Wipag, Jens Kaatze, CEO von Wipag, und Frank Kriebisch, Senior Advisor Technology bei Wipag (v.l.n.r).

Compounds mit recycelten Carbonfasern

Compound

Thermoplaste

Kohlenstofffasern / -matten

Verstärkungsstoffe

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Produktionsausbau bei Wipag in Gardelegen

Gute mechanische Eigenschaften, Wärmeabfuhr und EMI-Abschirmung sind bei Elektrogeräten gefragt. Erreichen lässt sich das etwa mit speziellen Fasern.

Die metallbeschichteten AluCoat-Basaltfasern sind als geschnittene Fasern sowie als Garn, Gewebe und Vlies erhältlich. 

Mit Aluminium beschichtete Basaltfasern als Additiv für Kunststoffe

Additive

Funktionsmantel für Verstärkungsfasern

CFK verfügen in Abhängigkeit vom Carbonfasergehalt, der Faserlänge sowie der Orientierung der Fasern über eine inhärente Leitfähigkeit. Bisher wurde diese jedoch kaum beachtet oder als störender Effekt betrachtet. Richtig umgesetzt, lassen sich damit jedoch zusätzliche Funktionen wie EMV-Abschirmung und Heizleistung in Bauteile integrieren.

Bild 1. Spezifischer Oberflächenwiderstand verschiedener rCFK: Der Widerstand hängt sowohl vom Faservolumengehalt als auch dem Herstellungsverfahren ab 

Die elektrische Leitfähigkeit von CFK für Zusatzfunktionen nutzen

Elektronik

Kunststofffasern

Mehr als nur Leichtbau

Leichtbau mit Faserverbundkunststoffen spart im Betrieb von Automobilen und Flugzeugen Energieressourcen ein. Den Einsparungen stehen jedoch häufig höhere Verbräuche in der Produktion gegenüber. Deshalb rückt die Nachhaltigkeit bei der Fertigung verstärkt in den Fokus. Eine entsprechende Nachhaltigkeitsbetrachtung für die Verarbeitung von thermoplastischen UD-Tapes zu funktionsintegrierten Bauteilen hat das Forschungsinstitut Neue Materialien Bayreuth durchgeführt.

Bild 1. Leichtbau vs. konventionelle Bauweise: Schematische Darstellung des Energiebedarfs für Leichtbaulösungen im Vergleich zu konventionellen Lösungen in der Herstellung sowie anschließenden Nutzungsphase.

16:9

Die Umweltauswirkungen der Produktion von FVK-Bauteilen bewerten

Faserverarbeitung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

UD-Tapes

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Organobleche (gewebeverstärkte Thermoplast-Halbzeuge)

Schnüre, Bänder, Tapes

Wie nachhaltig ist Leichtbau wirklich?

FVK werden für stark beanspruchte Produkte verwendet. Entmischung stellt dabei eine Unsicherheit dar. Ein einfaches Verfahren ermöglicht die Bestimmung.

Einfaches Verfahren zur Analyse der Faserverteilung in Bauteilen

Glasfasern / -matten

Messtechnik

Polyamide

Die Entmischung von Glasfasern bestimmen

Kunststoffe sind für viele Anwendungen im Leichtbau die Materialien der Wahl. Das zeigen auch die Aussteller der JEC 2023 in Paris.

Das Wabenmaterial Cormaster basiert kann überall dort zum Einsatz kommen, wo geringes Gewicht bei gleichzeitig höchster Stabilität gefordert ist.

Leichtbau

Mit leichtem Gepäck nach Paris

Kohlefasern lassen sich nur schlecht aus Verbundbauteilen zurückgewinnen. Ein Recyclingverfahren verspricht nun Abhilfe ohne die Fasern zu schädigen.

Recycelte Carbonfasern (links) kommen für das vorgestellte CFRTP-UD-Band (rechts) zum Einsatz.

Recycling

Carbonfasern aus Fahrzeugen wiederverwenden

Im Dachhimmel der neuen Mercedes-Benz E-Klasse stattet die International Automotive Components (IAC) Group , Findel/Luxemburg, das Schiebedach mit einem Verstärkungsrahmen aus Naturfasern aus. Die Leichtbaukomponente wurde unter der Bezeichnung IAC FiberFrame-Technologie entwickelt, die ihr Debut in der Serienproduktion gibt. Verkaufsstart der neuen Mercedes-Benz E-Klasse ist im April.

Schiebedachrahmen aus Naturfaser 

Duroplaste

IAC FiberFrame in neuer Mercedes-Benz E-Klasse 

Biokunststoffe können gegenüber konventionellen Materialien zunehmend nicht nur mit ihren mechanischen Eigenschaften bestehen. Durch den Zusatz einfacher mineralischer Additive wird auch der Brandschutz solch alternativer Werkstoffe verbessert. An einer Sandwichplatte aus biobasiertem Polyurethan mit einer Decklage aus Leinengewebe wurden verschiedene Flammschutzmittel erprobt und deren Leistungsfähigkeit nachgewiesen.  

Flammgeschützte Sandwichplatten aus naturfaserverstärktem und biobasiertem Polyurethan 

Polyurethan

Flachfolien- und Plattenextrusion

Platten

Guter Brandschutz mit einfachen Mitteln 

Im neuen Brennstoffzellenauto „Clarity Fuel Cell" von Honda , besteht der Träger des rückwärtigen Stoßfängers aus Polyamid (PA)6-basiertem faserverstärkten Verbundwerkstoff Tepex und dem Hochleistungskunststoff Durethan (PA6). Tepex ist ein Verbundmaterial der Lanxess-Tochter Bond-Laminates , Durethan wird von der Lanxess AG , Köln hergestellt. Damit setzt Honda laut Pressemitteilung den ersten serienmäßigen, im Hybrid-Molding-Verfahren produzierten Stoßfängerträger ein. Er wird im einstufigen One-Shot-Hybrid-Molding-Verfahren hergestellt, bei dem der technische Kunststoff und das Verbundmaterial in einem Schritt zu einem großen Bauteil verarbeitet wird. Das vereinfacht den Produktionsprozess und führt laut Hersteller zu einer Gewichtseinsparung von rund 50% gegenüber Bauteilen aus Metall.

Faserverstärkter Stoßfängerträger per One-Shot Hybrid Molding Faserverstärkter Stoßfängerträger per One-Shot Hybrid Molding 

Spritzgießen

Kunststoff voraus im neuen Brennstoffzellenfahrzeug Kunststoff voraus im neuen Brennstoffzellenfahrzeug 

Ein hybrides Leichtbaukonzept für den Fahrzeugunterboden stellt Röchling Automotive mit dem Integrated Sandwich Floor (ISF) vor. Das multifunktionale Bauteil vereint Innenboden, Unterboden und Karosserie. Für das tragende Strukturbauteil wurde ein dreistufiges Materialkonzept entwickelt, das signifikante Gewichtseinsparungen ermöglicht und gleichzeitig die Anforderungen bezüglich Steifigkeit, Thermo- und Akustikmanagement erfüllt. 

Hybridwerkstoffe aus Kunststoff und Metall ermöglichen leichtere und funktionalere Fahrzeugunterböden 

Polypropylen

Pressen von Kunststoffen

Leichtbau zu unseren Füßen 

Die patentierte FiberFrame-Technologie substituiert den klassischen Werkstoff Stahl für Versteifungs- und Befestigungsrahmen beim Fahrzeugdachhimmel mit Panorama- oder Schiebdach durch einen naturfaserverstärkten Kunststoff. So lassen sich bis zu 40 % des Gesamtgewichts der Komponente einsparen. Genutzt werden CO₂-neutrale Materialien aus den nachwachsenden Rohstoffen Hanf und Kenaf. Die erste Serienanwendung findet sich in der neuen E-Klasse von Mercedes-Benz. 

Gewichtseinsparungen am Fahrzeugdachhimmel durch naturfaserverstärkte Duroplaste 

Himmlisch leicht 

Um die drei Polyphenylensulfide (PPS) Ryton R-4-242, Ryton R-7-232 und Ryton R-4-232 hat die Solvay S.A., Brüssel/Belgien, ihr Portfolio für Lebensmittel- und Getränkeanwendungen erweitert. Während die Typen R-4-242 und R-7-232 komplette Neuentwicklungen sind, ist die dritte Version R-4-232 ein bestehendes PPS, das jetzt auch für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt zugelassen ist. 

Wärmebeständig für Lebensmittel- und Getränkeanwendungen 

Haustechnik

Hochleistungskunststoffe

Portfolioerweiterung von Polyphenylensulfiden Ryton 

Faserverstärkte Kunststoffe lassen sich bisher noch nicht mit additive Fertigungstechniken herstellen. Ein »3D Fibre Printer« soll die Voraussetzungen für Verbundwerkstoffe als Druckmaterial schaffen. Details wurden nun von dem Netzwerk »3D Composite Print (3D-CP)« gezeigt.   

Fibre-Printer-Technik breiter nutzbar machen 

Additive Fertigung

Technik Trend

kunststoffe.de

Faserverstärkte Bauteile drucken 

Aus Gärresten der Biogasproduktion werden Fasern für Verbundkunststoffe

Naturfasern als Verstärkung für Kunststoffe sind unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit sehr interessant. In einem Forschungsprojekt wurde nun die Nutzung von Silphiefasern aus Abfällen der Biogasherstellung untersucht.

Naturfasern als Verstärkung für Kunststoffe sind unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit sehr interessant. Damit ihr ökologischer Fußabdruck möglichst gering ist, bietet es sich an, Fasern aus regional angebauten Pflanzen zu verwenden. In einem Forschungsprojekt wurde nun die Nutzung von Silphiefasern aus Abfällen der Biogasherstellung untersucht.

Im Transportwesen bietet der Leichtbau mit Faserverbundkunststoffen (FVK) ein hohes Energieeinsparpotenzial. Durch den Einsatz von Naturfasern lässt sich außerdem der ökologische Fußabdruck von FVK-Bauteilen verbessern. Allerdings weisen bisher verwendete Fasern noch Optimierungspotenzial auf. Lange Transportwege für die Naturfasern und der explizite Anbau für die FVK-Nutzung könnten etwa vermieden werden. Vorteilhaft ist dafür die Nutzung von regional verfügbaren Naturfasern, die idealerweise aus einem Abfallstoffstrom stammen. Eine solche Faser ist die Silphiefaser.

Die ursprünglich aus Nordamerika stammende „durchwachsene Silphie“ (Titelbild) kann in Deutschland angebaut werden und rückt zunehmend als Energiepflanze in den Vordergrund. Die bis zu 3 m große Pflanze lässt sich mehrjährig anbauen und bietet gegenüber dem weitverbreiteten Mais einen ganz entscheidenden Vorteil: Sie kann durch ihre langen Blütezeiten (Juli bis September) einen wesentlichen Beitrag zum Erhalt bestehender Ökosysteme sowie der Biodiversität leisten [1]. Im Verhältnis zur Silphie (173 dt/ha Trockenmasse) bietet Mais zwar mit 218 dt/ha mehr Trockenmasse, er besitzt jedoch auch einige Nachteile [2]: Mais ist einjährig und steht unter anderem in der Kritik, da damit bepflanzte Felder überdüngt seien [3]. Die Silphie benötigt hingegen kaum Düngung [1].

Wie bei anderen Energiepflanzen auch, bleibt bei Verwendung von Silphien in Biogasanlagen ein Gärrest zurück. Dieser kann aufgrund seines Nährstoffgehalts als Dünger für die Landwirtschaft genutzt werden [4]. Der Einsatz als Düngemittel birgt jedoch die Problematik, dass der Gärrest deutlich zu viel Stickstoff enthält, was das Grundwasser belastet [5]. Eine alternative Nutzung des Gärrests bietet die Firma Out-Nature an. Bei dieser erfolgt der Faseraufschluss in einer Steam-Explosion-Anlage. Aktuell werden die dadurch gewonnenen Fasern als Alternative in der Papierherstellung verwendet [6]. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung und des Trockenmassegehalts an Cellulose [7] ähnelt die Silphiefaser der Kenaffaser [8].

Silphiefasern mit PLA und Bio-PE  kombinieren

Am Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart wurde hingegen die Nutzung von Silphiefasern für Faserverbundkunststoffe untersucht. Zur Vorbereitung und zum Aufbrechen der Faserklumpen wurden die Silphiefasern zunächst homogenisiert. Dafür kam eine SM1-Mühle der Retsch GmbH mit einem quadratischen Siebeinsatz der Kantenlänge 4 mm zum Einsatz. Zur Identifikation des für die Anwendung geeigneten Werkstoffs und der Untersuchung des Fasereinflusses wurden verschiedene Faservolumengehalte realisiert. Die Matrixauswahl fiel auf biobasiertes Polyethylen (PE) und Polylactid (PLA). Beide Werkstoffe wurden von dem Unternehmen Tecnaro GmbH bereitgestellt. Bio-PE wurde aufgrund des biobasierten Ursprungs und der damit bereits gesammelten Erfahrungen hinsichtlich der Recyclingfähigkeit ausgewählt. Für PLA sprach, dass es sowohl biobasiert als auch bioabbaubar ist.

Zur Aufbereitung wurde ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder ZSK 26 K 10.6 von Coperion genutzt (Schneckenkonzept in Bild 1). Die Zugabe des Dryblends, bestehend aus Kunststoffgranulat und Silphiefasern, erfolgte in Zone 1 mit einer Dosiereinheit ebenfalls von Coperion. Nach Austritt der Schmelze aus der Einlochdüse mit einem Durchmesser von 10 mm in Zone 11 erfolgte die Abkühlung zunächst an der Luft und anschließend im Wasserbad. Die sich anschließende Granulierung wurde mit einem Granulierer des Typs SGS 50-E der Reduction Engineering GmbH durchgeführt. Die elf Zonen des Doppelschneckenextruders wurden entsprechend den Werten in Tabelle 1 beheizt. Der Einzug beziehungsweise Zone 1 wurde nicht aktiv beheizt.

Das Ergebnis der Werkstoffaufbereitung waren Bio-PE mit 5 und 10 Vol.-% Silphiefasern. Höhere Faservolumengehalte konnten in Kombination mit Bio-PE aufgrund des abreißenden Schmelzestrangs nicht realisiert werden. Mit PLA waren Varianten mit 5, 10, 15 und 20 % Faservolumenanteilen herstellbar. Um den Feuchtegehalt nach dem Kühlvorgang im Wasserbad wieder zu reduzieren, wurden die FVK mit Faservolumengehalten unter 10 % in einem Vakuumofen (Typ: VDL E2, Hersteller: Binder) für circa 12 h getrocknet. Durchgeführt wurde das bei PLA mit 60 °C und bei Bio-PE mit 80 °C. FVK mit Faservolumengehalten über 10 % wurden in einem Silotrockner (Typ: DR 205 HAT; Hersteller: Bierther) mindestens 15 h getrocknet.

Zur Bestimmung der mechanischen Kennwerte wurden zunächst Normprüfkörper für Zugprüfversuche nach DIN EN ISO 527-4 vom Typ 1B auf einer Spritzgießmaschine Allrounder 370 S 700-10/70 von Arburg hergestellt. Für die Einstellung der Verarbeitungsparameter wurde auf Erfahrungswerte sowie auf die Kunststoffdatenblätter zurückgegriffen. Die Temperaturen in den Heizzonen betrugen 160 - 195 °C, die Werkzeugtemperatur 40 °C. Zur grundlegenden Charakterisierung wurden die mechanischen Kennwerte im Zugprüfverfahren an einer Universalprüfmaschine 1455 (E 2918-02E) von ZwickRoell ermittelt. Wie erwartet stieg die Steifigkeit mit Zugabe der Fasern bei beiden Matrixmaterialien an (Bild 2) und die Dehnung nahm ab. Diese Tendenzen zeigten sich auch bei den nach DIN 75220 durchgeführten Bewitterungsversuchen. Für diese wurden die spritzgegossenen Normprüfkörper bei einer Prüfkammertemperatur von 42 °C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 % und unter einer UV-Lampe mit einer Strahlungsstärke von 1000 W/m² für 240 h gelagert und anschließend geprüft. Dafür kam eine Klimakammer vom Typ SolarClimatic Test Cabinet SC 1000 MHG der Firma Weiss Technik zum Einsatz.

Weitere Werkstoffcharakterisierungen, wie eine Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) mithilfe des DSC 204 der Erich Netzsch GmbH & Co. KG, ergaben die für die Verarbeitung relevanten Temperaturen. Demnach veränderte sich der Schmelztemperaturbereich der Bio-PE kaum durch die Zugabe der Silphiefasern. Die Peak-Temperatur lag bei 136 °C. Ähnliches Verhalten zeigen die PLA-FVK. Auch bei diesen lagen die Temperaturen der Doppel-Peaks unverändert bei 175 °C beziehungsweise 179 °C. Durch die DSC zeigte sich außerdem, dass sich bei allen hergestellten FVK die Schmelzenthalpien durch die Zugabe der Silphiefaser kaum verändern.

Die Zugabe der Fasern bewirkte jedoch wie erwartet eine Zunahme der Viskosität (Bild 3). Für die Messung kam ein Rotationsrheometer des Typs Discovery HR2 von TA Instruments mit einem Platte-Platte-Aufbau zum Einsatz. Aus Vergleichsgründen wurden alle Compounds bei 180 °C gemessen. Zusätzlich wurden die Dichten der neu compoundierten Werkstoffe im Eintauchverfahren ermittelt. Dazu wurden die Werkstoffe zu Platten gepresst und anschließend Würfel von ungefähr 10 mm Seitenlänge herausgesägt. Auffällig ist die geringfügige Zunahme der Dichte mit steigendem Füllgrad. PLA mit 15 und 20 % Volumenanteilen Silphiefasern weist dabei eine unerwartete Dichteabnahme auf (Tabelle 2). Eine mögliche Ursache dafür könnten größere Lufteinschlüsse im Inneren der ausgesägten Würfel sein.

Die Studie zeigt, dass die Silphiefasern bei geeigneten Parametern ohne weitere Zusatzstoffe in einen thermoplastischen Kunststoff eingearbeitet werden können. Als Vergleich für die verstärkende Wirkung wurden für die PLA-FVK Untersuchungen mit Kenaffasern herangezogen [9]. Bei diesen beträgt die Zunahme des E-Moduls vom ungefüllten zum mit 10 % Massenanteilen gefüllten Kenaffasercompound etwa 1,7 %. PLA-Compounds mit 10 % Volumenanteilen Silphiefasern verfügen über einen ungefähr 10,7 % höheren E-Modul als ungefülltes PLA. Bei den Bio-PE können Untersuchungen von mit 10 % Volumenanteilen Flachs gefüllten PE vergleichend herangezogen werden [10]. Die Flachscompounds erreichen eine E-Modulerhöhung von 40 %, mit 10 % Silphiefasern verstärktes Bio-PE eine von 49 %.

Wie sich die Silphiefasern in der Praxis bewähren, soll künftig anhand eines Leichtbauprodukts in einem zweijährigen Projekt untersucht werden. Gefördert wird dieses durch das Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz in Baden-Württemberg im Rahmen des FuE-Förderprogramms „Nachhaltige Bioökonomie als Innovationsmotor für den Ländlichen Raum“. Als Technologiedemonstrator wurde die Box eines Elektrolastenrads ausgewählt. Bisherige Materialien wie Aluminium oder in Harz getränktes Holz werden dafür durch den mit Silphiefasern verstärkten Leichtbauwerkstoff ersetzt. Projektpartner des IKT ist dabei die Gemeinnützige Werkstätten und Wohnstätten GmbH (GWW) als Inhaber der Lastenradmarke XCYC (Bild 4). Dabei soll eine ausführliche und umfangreiche Prüfung des Werkstoffs sowie die Entwicklung eines nachhaltigen Designs umgesetzt werden. Ziel ist es außerdem, die Eigenschaften der einzelnen Werkstoffkomponenten wie der Silphiefasern weiter zu verbessern. Begleitet wird das Projekt durch die Erstellung einer Ökobilanz durch das Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung der Universität Stuttgart (IGTE). Die aus der Studie und der zweijährigen Innovationsprojektphase gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend für weitere Bereiche wie den Automobilsektor und das Verpackungswesen genutzt werden.

[1] TFZ Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe. Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L.) [online] [Zugriff am: 04. April 2022]. Verfügbar unter: <a href="https://www.tfz.bayern.de/silphie" target="_blank">https://www.tfz.bayern.de/silphie</a>

[2] Boese, L., Reichardt, I. und J., Rumpler. Mehrjährige Energiepflanzen im Vergleich [online], 2016 [Zugriff am: 04. April 2022]. Verfügbar unter: <a href="https://llg.sachsen-anhalt.de/fileadmin/Bibliothek/Politik_und_Verwaltung/MLU/LLFG/Dokumente/04_themen/nawaro_energiepfl/veroeffentlichungen/16_boese-reichardt-rumpler_energie-pfl.pdf" target="_blank">https://llg.sachsen-anhalt.de/fileadmin/Bibliothek/Politik_und_Verwaltung/MLU/LLFG/Dokumente/04_themen/nawaro_energiepfl/veroeffentlichungen/16_boese-reichardt-rumpler_energie-pfl.pdf</a>

[3] Mayer, A. Mais & Umwelt [online], 2019 [Zugriff am: 04. April 2022]. Verfügbar unter: <a href="http://www.bund-rvso.de/mais-umwelt.html" target="_blank">http://www.bund-rvso.de/mais-umwelt.html</a>

[4] Märtel, C. Das Gärrestelager – Zwischenspeicher für vergorenes Substrat [online] [Zugriff am: 04. April 2022]. Verfügbar unter: <a href="https://www.heizungsfinder.de/bhkw/biogasanlage/gaerrestlager" target="_blank">https://www.heizungsfinder.de/bhkw/biogasanlage/gaerrestlager</a>

[5] Grotelüschen, F. Biogasproduktion [online]. Fußbodenbeläge aus Gärresten, 2015 [Zugriff am: 04. April 2022]. Verfügbar unter: <a href="https://www.deutschlandfunk.de/biogasproduktion-fussbodenbelaege-aus-gaerresten.676.de.html" target="_blank">https://www.deutschlandfunk.de/biogasproduktion-fussbodenbelaege-aus-gaerresten.676.de.html</a>?dram:article_id=310128

[6] <a href="http://OUT-NATURE.DE" target="_blank">OUT-NATURE.DE</a>. Über Silphie [online]. Von der Silphie-Pflanze bis zur nachhaltigen Verpackungslösung [Zugriff am: 04. April 2022]. Verfügbar unter: <a href="https://out-nature.de/ueber-silphie/" target="_blank">https://out-nature.de/ueber-silphie/</a>

[7] Peni, D., Stolarski, M.J., Bordiean, A., Krzyzaniak, M. und M. Debowski. Silphium perfoliatum – A Herbaceous Crop with Increased Interest in Recent Years for Multi-Purpose Use [online]. Agriculture, 2020, 10(12), 640. doi:10.3390/agriculture10120640

[8] Thomas, S. und P. Balakrishnan, Hg. Green Composites. Singapore: Springer Singapore; 2021. ISBN 9789811596438.

[9] Razak, N.I.A., N.A. Ibrahim, N. Zainuddin, M. Rayung und W.Z. Saad. The influence of chemical surface modification of kenaf fiber using hydrogen peroxide on the mechanical properties of biodegradable kenaf fiber/poly(lactic acid) composites [online]. Molecules (Basel, Switzerland), 2014, 19(3), 2957–2968. Verfügbar unter: doi:10.3390/molecules19032957

[10] Ku, H., H. Wang, N. Pattarachaiyakoop und M. Trada. A review on the tensile properties of natural fiber reinforced polymer composites [online]. Composites Part B: Engineering, 2011, 42(4), 856–873. ISSN 13598368. Verfügbar unter: doi:10.1016/<a href="http://j.compos" target="_blank">j.compos</a>itesb.2011.01.010

Universität Stuttgart Institut für Kunststofftechnik 

https://www.ikt.uni-stuttgart.de/

Ausgabenartikel KU06-22

Die „durchwachsene Silphie“ wird in Deutschland für die Biogasherstellung angebaut. Aus den dabei entstehenden Gärresten lassen sich die Fasern der Pflanze herauslösen und anschließend für Verbundkunststoffe nutzen.

Tabelle 1. Temperaturprofile für die beiden Matrixwerkstoffe bei der Compoundierung der Silphiefasern

Tabelle 2. Messergebnisse der Dichtebestimmung für die verstärkten PLA und PE nach DIN EN ISO 1183-1 Verfahren A (Volumengehalt der Silphiefasern in Klammern)

Bild 1. Schneckenkonzept zur Silphieaufbereitung: Die verschiedenen Zonen wurden für PE und PLA unterschiedlich beheizt.

Bild 2. Ergebnisse der Zugprüfversuche bei Normklima und nach Bewitterung: Durch die Zugabe der Silphiefasern (Volumengehalt in Klammern) steigt sowohl die Steifigkeit von PLA als auch von PE an und die Dehnung verringert sich. 

Bild 3. Viskosität von PLA und Bio-PE in verarbeitungsrelevanten Frequenzbereichen: Die Viskosität erhöht sich bei beiden durch die Zugabe der Silphiefasern.

Bild 4. Der Einsatz von Silphiefasern wird an Transportboxen für Lastenräder der Marke XCYC getestet.

KU 6-22_IKT_Mostovenko - Hauptartikel

Irina Mostovenko ist seit 2020 wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Werkstofftechnik am Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart; <a href="mailto:irina.mostovenko@ikt.uni-stuttgart.de">irina.mostovenko@ikt.uni-stuttgart.de</a> Prof. Christian Bonten leitet das IKT.

Die Autoren bedanken sich beim Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg für die Landesförderung im Rahmen des Förderprogramms „Nachhaltige Bioökonomie als Innovationsmotor für den Ländlichen Raum“. Außerdem bedanken sie sich bei der OutNature GmbH für die Bereitstellung der Silphiefasern und der Tecnaro GmbH für die zur Verfügung gestellten Matrixmaterialien.