Das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden hat das gemeinsam mit der Papiertechnischen Stiftung (PTS) durchgeführte IGF-Projekt „Entwicklung eines Herstellungsprozesses für neuartige cellulosebasierte Composites zur Spritzgießverarbeitung – CeCo“ im April 2022 erfolgreich abgeschlossen. Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines biobasierten Thermoplast-Verbundwerkstoffes, welcher durch seine guten Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften ein breites Einsatzspektrum für Leichtbau-Spritzgießanwendungen eröffnet. Als Faserverstärkung kam ein Miscanthusgras aus Sachsen zum Einsatz, welches mit einem Celluloseester als Matrixwerkstoff kombiniert wurde. Um hohe mechanische Eigenschaften zu erreichen und die Verträglichkeit beider Materialien zu verbessern, wurden die Miscanthusfasern in einem neuartigen Reaktiv-Extrusionsverfahren gleichzeitig faserschonend fibrilliert und chemisch so modifiziert, dass die eigentlich hydrophobe Faseroberfläche besser mit der hydrophilen Thermoplastmatrix interagiert. Durch Compoundierung mit einem Weichmacher auf Basis von Zitronensäure konnten Granulate für die Spritzgießverarbeitung mit Faseranteilen von bis zu 30 % bereitgestellt werden. Die werkstoffmechanischen Untersuchungen zeigten schließlich, dass die Eigenschaften der Miscathus-Celluloseacetat-Formmassen auf dem Niveau glasfaserverstärkter Polypropylene liegen. Auf Basis dieser vielversprechenden Ergebnisse erfolgten im Projekt dann weitere Untersuchungen zum Upscaling des Extrusionsverfahrens sowie zur Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz. Abschließend wurde am Beispiel einer Demonstratorstruktur gezeigt, dass auch technisch anspruchsvolle Bauteile mit dem neuartigen Werkstoff realisierbar sind.
Vom Miscanthus zum Bauteil
Ihr Ansprechpartner für Fragen und Anregungen:
Dr. Robert Kupfer
Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik, TU Dresden, Holbeinstraße 3, 01307 Dresden
robert.kupfer@tu-dresden.de
Dieses AiF-Forschungsprojekt Nr. 20338 BR der DECHEMA (Deutsche Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie) wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert unter Unterstützung durch den Technical Service Kuehn GmbH, Jungbunzlauer Ladenburg GmbH, CKT-Oekoplast GmbH und Thermo Electron (Karlsruhe) GmbH.
