Hartschaum aus selbstorganisierender Cellulose
Cellulose ist wichtigste strukturelle Komponente von Pflanzen und die häufigste organische Substanz auf der Erde. Aus Cellulosefasern, die bei der Holz- und Papierverarbeitung abfallen, lassen sich unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen auch hochkristalline Nanopartikel herstellen, so genannte nanokristalline Cellulose. Das EU-finanzierte Projekt NCC-FOAM(öffnet in neuem Fenster) (Self-assembly of nano crystalline cellulose for lightweight cellular structures) entwickelte eine neue Technologie, mit der NCC nach dem "Blätterteigprinzip" hochgeordnete, geschichtete Zellstrukturen bilden. Ziel war es, aus erneuerbaren Rohstoffen einen langlebigen NCC-Schaum/Harzkompositwerkstoff für die Entwicklung und Verarbeitung von Strukturschaumstoffen herzustellen. Durch Steuerung der selbstorganisierenden Nanostrukturbildung bei der Harzinfusion kann die Stabilität und Biegefestigkeit von Schaumstoffen verbessert und die Innenstruktur und Richtungsfestigkeit spezifisch angepasst werden. Die Selbstorganisation kann so gesteuert werden, dass genau vordefinierte Strukturen entstehen, die speziell der Anwendung entsprechen. Da das NCC-Gerüst sehr stabil und fest ist, wird nur sehr wenig Verstärkungsharz benötigt, was Gewicht und Produktionskosten reduziert. Die Forscher entwickelten auch biologische Bindemittel für die Selbstorganisation des NCC und stellten damit 200x300x10 mm große Platten aus reinem Schaumstoffmaterial her. Mit der Infusion des Polymers in die Schäume ist nun eine Herstellung im großtechnischen Maßstab möglich. Tests bestätigten, dass sich der NCC-Schaum für leichte Bauteile eignet, die nach dem Sandwich-Prinzip konstruiert sind, was speziell für den Seeschifffahrts- und Bausektor interessant ist. Lebenszyklusanalysen ergaben, dass NCC-Schaum weniger energieaufwändig in der Herstellung und damit umweltfreundlicher ist. Er ist auch leichter und kann damit Stahl- und Mineralwolle in Schiffen ersetzen. NCC-FOAM ist ein wichtiger Durchbruch für nachhaltigere Hartschaumtechnologien, da die Produktion an den industriellen Maßstab angepasst wurde.
Schlüsselbegriffe
Selbstorganisation, nanokristalline Cellulose, Hartschaum, NCC-FOAM, Harz
