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Aligned Natural Fibres and Textiles for Use in Structural Composite Applications

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Innovative Biokomposite für Strukturbauteile

In der NATEX-Studie stand die Herstellung von Verbundwerkstoffen mit gerichteten Naturfasern und Thermoplasten oder Duroplasten im Mittelpunkt. Diese Hybridmaterialien zeigten verbesserte mechanische Eigenschaften, was sie für die Anwendung in Form von Strukturbauteilen im Verkehrs-, Energie- und Schiffbausektor als geeignet erscheinen lässt.

Industrielle Technologien

Polymerverbundwerkstoffe bestehen aus mindestens zwei Elementen - einem Hauptmaterial, der "Matrix", und einer Verstärkung, die meist Faserform hat. Das ultimative Ziel bei der Entwicklung von Verbundwerkstoffen besteht in der Verbesserung der Eigenschaften der einzelnen Elemente, um in erster Linie Festigkeit und Steifigkeit der Matrix zu erhöhen. Nutzt man Naturfasern in Biokompositen mit thermoplastischen Biopolymeren, so weisen die resultierenden Materialien Verbesserungen hinsichtlich der biologischen Abbaubarkeit, Entsorgung und mechanischen Eigenschaften auf. Für den Einsatz in Form von Strukturbauteilen stand diese Technik bislang jedoch noch nicht zur Verfügung. Um an dieser Tatsache etwas zu ändern, konzentrierte sich das EU-finanzierte NATEX-Projekt ("Aligned natural fibres and textiles for use in structural composite applications") auf die Entwicklung von Strukturmaterialien aus Verbundwerkstoffen, die aus thermoplastischen oder duroplastischen Harzen und Naturfasern bestehen. Man stellte sich vor, dass die neuen Produkte in Anwendungen konkurrieren könnten, bei denen heute Materialien aus nicht erneuerbaren Rohstoffen wie Stahl, Aluminium und verstärkten Kunststoffen dominieren. Schlüsselziel des NATEX-Konsortiums war die Entwicklung und Optimierung von Verfahren zur Modifizierung der Faseroberfläche und zum Spinnen und Weben der Fasern, um deren Eindringen in die Polymermatrix zu verbessern. Gleichermaßen erprobte man eine Reihe von Harzverarbeitungsverfahren und Fügetechniken und passte diese an, um die Kompatibilität der Polymere mit Naturfasern zu verbessern. Es konnten überdies mit Erfolg innovative zwei- und dreidimensionale Gewebe aus Mischungen aus Thermoplast- und Naturfasern hergestellt und charakterisiert werden. Die Verarbeitung thermoplastischer Biokomposite ergab stärkere mechanische Eigenschaften der resultierenden Materialien, wodurch deren voraussichtlicher Einsatz in Form von Strukturbauteilen in greifbare Nähe rückt. Die NATEX-Produkte sollen in industriellen Anwendungen konkurrieren können. Dabei denkt man an Fahrzeugteile und Energiesysteme, den Bau landwirtschaftlicher Maschinen sowie den Schiffbau.

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