Nachhaltige Interieurbauteile - neue Werkstoffkonzepte für NFK-Verbunde
Projektleiter: Dr. Thomas Reußmann
Projektnummer: BMWi / INNO-KOM, 49MF170072
Laufzeit: 01.01.2018 – 31.12.2019
Aufgabenstellung
Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand in der Entwicklung von nachhaltigen Materialkonzepten für naturfaserverstärkte Leichtbaumaterialien in der Automobilindustrie. Dabei wurden folgende Schwerpunkte betrachtet:
- Erhöhung der stofflichen Recyclingquote
- Eigenschaftspotential von Recyclingfasern aus unterschiedlichen Quellen
- Verbesserung der Umformeigenschaften der Naturfasermatten
- Beibehaltung oder Steigerung der mechanischen Eigenschaften
Ergebnisse
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden Recyclingfasern aus unterschiedlichen Materialquellen (Randbeschnitt, Webkanten, Fasern aus Flaschenrecycling) beschafft und hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und Eignung für thermoplastische Naturfaserverbunde bewertet. Ausgehend vom Eigenschaftspotenzial der Fasern sind vor allem hochfeste Fasertypen für die Modifizierung von Naturfaserverbundwerkstoffen prädestiniert.
Die Zumischung der Recyclingfasern kann mit Anteilen von bis zu 20 Gew.-% im Verbund erfolgen. Dabei kommt es zu einer deutlichen Steigerung der Schlagzähigkeit und der Durchstoßeigenschaften. Die Biegefestigkeit und der Biege-E-Modul verringern sich mit zunehmendem Anteil an Reißfasern, erfüllen aber noch die geforderten Spezifikationen für Automobil-Innenverkleidungen.
Das Umformverhalten der Naturfaserverbunde kann insbesondere durch Zumischung von langen Recyclingfasern verbessert werden. Das ist ein entscheidender Vorteil im Vergleich zu reinen Naturfaser / PP-Verbunden, insbesondere bei zunehmend komplizierterer Geometrie von Bauteilen neuer Fahrzeuggenerationen.
Anwendung
Das Hauptanwendungsgebiet für die entwickelten Naturfaserverbundwerkstoffe liegt in der Herstellung von leichten und nachhaltig ausgelegten Innenraumbauteilen im Automobilbau. Herstellern von Naturfaserverbund-Halbzeugen können somit Lösungsansätze zur Wiederverwendung von Recyclingfasern aufgezeigt werden. Auf der Grundlage der Untersuchungsergebnisse eröffnen sich auch für Recyclingfaserhersteller neue Einsatzmöglichkeiten ihrer Reißfasern in Faserverbundstrukturen mit hohen mechanischen Eigenschaften.