Die Situation
Bei zahlreichen Anwendungen faserverstärkter Verbundwerkstoffe ist ein Trend zu biobasierten Werkstoffen zu beobachten. Zunehmend wird beispielsweise wird Viskose als Verstärkungsfaser eingesetzt. Allerdings sind die mechanischen Eigenschaften der resultierenden Verbünde oft unbefriedigend. Interessant ist, dass pflanzliche Strukturen, die hohen mechanischen Lasten widerstehen, so genannte gradierte Übergänge zwischen Verstärkungselementen und umgebender Matrix aufweisen.
Das Projekt
Ausgehend hiervon wurde im jetzt abgeschlossenen IGF-Projekt untersucht, inwieweit photochemisch erzeugte Dünnschichten eine Zwischenschicht zwischen Faser und Matrix ausbilden und in biomimetischer Weise gradierte Übergänge erzeugen können. Zentrale Erkenntnis war, dass die erzielte Schichtbildung die Affinität von unpolaren Substanzen zur Viskosefaser erhöht.
Faserauszugsversuche und mechanische Untersuchungen von Modellverbünden bestätigten die hieraus resultierende Verbesserung der Faser-Matrix-Haftung. Dieses wird durch die Unterdrückung der für die Viskosefaser typischen Wassersorption gedeutet, die die Faser-Matrix-Haftung beeinträchtigt. Die gleichzeitig angestrebte Verbesserung der Dämpfungseigenschaften zeigte sich durch Steigerung der Schlagzähigkeit und eine deutlich höhere Dauerfestigkeit. So wurde der Projektansatz erfolgreich bestätigt.
Der Nutzen für den Mittelstand
Für die mittelständischen Zulieferer von Komponenten und Halbzeugen bietet das gezeigte Verfahren somit die Perspektive, speziell den hier betrachteten biobasierten Verbundwerkstoffen hohes Leistungsvermögen zu verleihen. Gleichzeitig eröffnet sich auch die Perspektive, unterschiedlichste Werkstoffpaarungen zu optimieren.
Auf der anderen Seite bietet der Ansatz Perspektiven für hochspezialisierte technische bzw. Industrietextilien. Auch hier wird heute auch bei beschichteten Geweben zunehmend der Einsatz biobasierter Fasern gefordert. So ist bei Transportbändern der Lebensmittelindustrie der Ersatz von PET als Verstärkungsfaser explizit erwünscht.
Der Markt faserverstärkter Thermoplaste liegt in Europa bei über 1 Mio. Tonnen, bei olefinbeschichteten Geweben weltweit mehr als 1,3 Mio. Quadratmeter. Der Anteil biobasierter Werkstoffe wird sich bis 2019 im Vergleich zu 2014 verdreifachen.
Ansprechpartner
Klaus Opwis
opwis@dtnw.de
+49 2151 843 2014
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" mit der Projektnummer 18059 N.