Natuurlijke vezels hebben veel voordelen:ze zijn hernieuwbaar, biologisch afbreekbaar en robuust. Ze zijn energiezuiniger om te produceren dan glas- of koolstofvezels, zijn lichter en hebben een betere akoestiek. Hun nadeel:ze nemen heel gemakkelijk water op. Dit tast hun mechanische eigenschappen aan. Fraunhofer-onderzoekers hebben met hun partners samengewerkt om een ​​speciale vezelbehandeling en een garentechnologie te combineren:als resultaat natuurlijke vezels kunnen hun voordelen ten volle benutten en op grotere schaal worden gebruikt.

Het onderwerp biologische transformatie ligt op ieders lippen. Dit type beheer is gericht op het duurzaam gebruik van biologische hulpbronnen zoals planten of micro-organismen. In de toekomst, verwacht wordt dat het de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen zoals olie, kolen of gas en helpen bij het aanpakken van grote uitdagingen zoals klimaatverandering en de groei van de wereldbevolking. De biologische transformatie biedt opties en kansen voor bijna alle industrieën. Een toepassingsgebied voor biologische hulpbronnen zijn materialen, zoals natuurlijke vezelversterkte kunststoffen (NFRP). Hun voordelen maken ze interessant als alternatief voor glas- en koolstofvezelversterkte kunststoffen (GVK of CFRP):ze zijn hernieuwbaar, biologisch afbreekbaar en robuust, minder energie verbruiken bij de productie, zijn lichter en hebben betere akoestische eigenschappen. Het nadeel tot nu toe:ze nemen heel gemakkelijk water op, worden daardoor beschadigd en verliezen hun anders positieve mechanische eigenschappen.

Vezelbehandeling en garentechnologie slim gecombineerd

Het Fraunhofer Instituut voor structurele duurzaamheid en systeembetrouwbaarheid LBF in Darmstadt, Duitsland heeft dit probleem nu samen met het Instituut voor Textieltechnologie (ITA) van de RWTH Aken opgelost in de verkennende studie "Bastfix", die wordt gefinancierd door het Duitse federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF). De aanpak:Een slimme combinatie van speciale vezelbehandeling en garenverwerking. "Een oppervlaktebehandeling van natuurlijke vezels met alleen waterafstotende lagen levert geen vooruitgang op", legt dr. Roland Klein uit, groepsmanager voor ontwerp van interfaces in de kunststofdivisie bij de LBF. "Het water dringt dan via snijranden of andere beschadigingen verder in de natuurlijke vezel." Om deze reden, de wetenschappers hebben de vezels zo behandeld dat ze van binnen vochtafstotend zijn. Ze deden dit door polymeren te produceren in de natuurlijke vezels. "Eerst, we laten de monomeren van het plastic doordringen in de holtes van de natuurlijke vezels. De polymerisatie vond vervolgens direct in de vezels plaats, " zegt Klein bij het beschrijven van de kern van de nieuwe vezelbehandeling. Het gebruik van de methode is vooral interessant voor thermoplastische vezelcomposieten, aangezien in hun productie, het gesmolten polymeer is zeer stroperig, dringt niet door in het interieur en bevochtigt de vezels slechts oppervlakkig. Het voordeel van thermoplasten:ze kunnen ook na productie naar wens worden vervormd.

In hun experimenten, gebruikten de onderzoekers vlasvezels in de vorm van een roving, d.w.z. de toestand vóór het spinnen tot garens en hun verdere verwerking tot textieloppervlakken. Dit heeft als voordeel dat de vezels volledig doordrenkt kunnen worden met het monomeer, aangezien ze nog steeds individueel aanwezig zijn. Volledige impregnering is mogelijk niet gegarandeerd op stof of getwijnd garen. Hier komt het garenproces van de ITA om de hoek kijken. In het wrap-spinproces, de Aken-wetenschappers rangschikken de natuurlijke vezels parallel en wikkelen de parallelle kern van de vlasvezels met een filament. Het voordeel:de vezels zijn niet gedraaid, waardoor ze meer kracht krijgen. "Door beide processen te combineren, de fysieke eigenschappen van natuurlijke vezels kunnen volledig worden benut. Deze twee ontwikkelingen vergroten het toepassingsgebied van NFRP aanzienlijk, waardoor ze ook buiten en in zwaar belaste componenten kunnen worden gebruikt, ", zegt Klein bij het beschrijven van de toegevoegde waarde. Tot nu toe, NFRP's worden voornamelijk gebruikt in auto's, zoals voor de binnenbekleding van deuren.