Seit Oktober 2020 ist Warden Schijve Teil des AZL-Engineering-Teams und baut den Bereich für Produkt- und Anwendungsentwicklung im Leichtbau weiter aus.

Begrüßung des neuen Kollegen im AZL Tech Center (v. l.): Dr. Michael Emonts, Warden Schijve, Philipp Fröhlig und Dr. Kai Fischer

16:9

Glasfasern / -matten

Kunststoff Werkstoffe

Verstärkungsstoffe

Kohlenstofffasern / -matten

Sekundärfasern

Kunststoff-Rezyklat

Fasern

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Faserverarbeitung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Aramidfasern

Personen

kunststoffe.de

Werkzeuge für Faserverarbeitung

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Kunststofffasern

Neues Mitglied im AZL-Engineering-Team

Zum sechzehnten Mal hat Composites Germany aktuelle Kennzahlen zum Markt für faserverstärkte Kunststoffe erhoben. Befragt wurden alle Mitgliedsunternehmen der drei großen Trägerverbände von Composites Germany.

Kunststoffverarbeitung allgemein

Kunststoffverarbeitung

Verbände

Ergebnis der 16. Composites-Markterhebung liegt vor

Nach 2019 veranstaltete der Maschinenbauer Engel am 6. Mai 2021 zum zweiten Mal seinen „Lightweight Future Day“, diesmal als Online-Format. Der Titel war durchaus programmatisch zu verstehen.

Der Fahrzeuginnenraum ist eine wahre Spielwiese für Leichtbauwerkstoffe, Lacke und hauchdünne Kunststofffolien

Zweite Auflage des Engel Lightweight Future Day

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Doriat, Clemens, Dr.

Spritzgießmaschinen, allgemein

Spritzgießmaschinen

Leichtbau

UD-Tapes

Organobleche (gewebeverstärkte Thermoplast-Halbzeuge)

Crashtüren, Bio-Kindersitze und Schweizer Finnen

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

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.

Die Umweltauswirkungen der Produktion von FVK-Bauteilen bewerten

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

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

Messtechnik

Polyamide

Thermoplaste

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.

Mit leichtem Gepäck nach Paris

In modernen Fahrzeugen spielt die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine immer wichtigere Rolle. EMV-Kunststoffe helfen dabei, Störungen durch elektromagnetische Felder sicher und kosteneffizient zu verhindern.

Interieur des Konzeptfahrzeugs Rinspeed MetroSnap: Bei aktuellen Fahrzeugentwicklungen spielt die EMV-Abschirmung eine immer größere Rolle. Dafür bieten sich in vielen Fällen entsprechend gefüllte Kunststoffe an. 

Fahrzeugelektronik gegen elektrische und magnetische Felder abschirmen

Füllstoffe, allgemein

Füllstoffe für Kunststoffe

Technische Kunststoffe

EMV-Schutz für den  rollenden Computer

Mit mikrofibrillierter Cellulose können die Eigenschaften von Elastomeren verbessert werden. Eine Oberflächenmodifizierung erleichtert nun deren Einsatz.

Die Oberflächenmodifizierung soll den Einsatz von Cellulose anstatt von Aramidfasern ermöglichen.

Füll- und Verstärkungsstoff für Elastomere

Kautschuk / Elastomere

Additive

Cellulose anstatt Aramidfasern

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

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Carbonfasern aus Fahrzeugen wiederverwenden

Die Victrex plc , Lancashire/Großbritannien, bietet mit Victrex AE250 unidirektionale Tapes aus Polyaryletherketon (PAEK) und Carbonfasern an. Die Laminate wurden hinsichtlich schneller Bauteilfertigung und -installation entwickelt. Die hochfesten, endlosfaserverstärkten Composite-Halbzeuge sollen neben bis zu 60 % geringerem Bauteilgewicht gegenüber Metallen, auch Herstellungszeit und Systemkosten verringern. Im Hybridspritzgießverfahren lassen sich die Composites analog Metallen als Einlegeteile mit kurzfaserverstärkten PEEK-Polymer-Werkstoffen umspritzen. Laut Hersteller kann dabei auf das Vorwärmen des Organobleches vor dem Einlegen in das Spritzgießwerkzeug verzichtet werden. Damit können Zykluszeiten, Energieverbrauch, Nachbearbeitungsschritte und Abfall reduziert werden.

Für schnelle Bauteilfertigung und -installation 

Polyetherketon

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Unidirektionale Tapes Victrex AE250 

Die Domo Chemicals GmbH, Leuna, bietet ab sofort ein halb mattes und nach eigenen Aussagen noch leistungsfähigeres Spinngranulat für textile Mono- und Multifilamentgarne an. Domamid 24 SD ersetzt das bis dato vertriebene Domamid 2403 T-HS in der Produktpalette. Das exklusiv in Leuna hergestellte, licht- und wärmestabilisierte Polyamid 6 (PA 6) ist besonders für Spinnanwendungen  im POY (POY = partially oriented yarn) und FDY – Verfahren (FOY = fully drwan yarn) geeignet und zeichnet sich durch eine verbesserte Gleichmäßigkeit in der Anfärbbarkeit aus. 

Verbessertes Spinngranulat für textile Anwendungen 

Faser- und Filamentextrusion

High Performance Polyamid Domamid 24 SD 

Ein Werkstoff für den Möbelbau, der dreidimensional formbar wie Kunststoff und die positiven Eigenschaften von Holz kombiniert, bietet die Jelu-Werk Josef Ehrler GmbH & Co. KG , Rosenberg, mit Jeluplast an. Er erreicht laut Herstellerangaben eine höhere Steifigkeit und Biegefestigkeit als Kunststoff und ähnelt im Geruch und der Haptik dem natürlichen Material Holz.

Halb Holz, halb Kunststoff 

Biokunststoffe

Holz

Biokunststoff Jeluplast für den Möbelbau 

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 

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.