Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Grundlagenuntersuchungen zu neuen Hochleistungsverbunden aus Naturfasern und Guss-Polyamid

Anschrift
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
09126 Chemnitz
Reichenhainer Str. 31/33
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel: +49 371 531-32545
E-Mail: wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
FKZ
22004818
Anfang
01.10.2019
Ende
31.03.2021
Aufgabenbeschreibung
In der Projektstudie sollen eingehende Untersuchungen zur Naturfaserverstärkung von Guss-Polyamiden durchgeführt und Grundlagen für ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von unidirektional verstärkten Naturfaser-PA6-Tapes erarbeitet werden. Die sog. Guss-Polyamide sind reaktive thermoplastische Matrixsysteme, die erst nach der Komponentenvermischung im Werkzeug unter kontrollierten Bedingungen und Ausschluss von Feuchte zu einem langkettigen Polyamid vernetzen. Sie sind in ihren Eigenschaften den extrudierten und gespritzten Pendants ebenbürtig. Bei der Extrusions- und Spritzgießverarbeitung konventioneller PA6-Typen ist jedoch eine hohe Verarbeitungstemperatur von ca. 250 °C notwendig. Zudem kommt diese Temperaturbelastung zweifach zustande – zunächst bei der Compoundierung und anschließend beim Spritzgießen zum Fertigteil –, was eine Verwendung von Naturfasern als Füll- oder Verstärkungsstoff nahezu ausschließt. Die Vernetzungstemperaturen von Guss-Polyamiden liegen dagegen zwischen 160 °C und 190 °C, wodurch die Temperaturbelastung von Naturfasern bei der Halbzeugfertigung und Formgebung zum Bauteil (kurzzeitig bei ca. 230 °C) deutlich mindert. Darüber hinaus können dank der geringen Viskosität der Schmelze vor der Vernetzung hohe Faservolumenanteile (bis über 70 vol.-%, nur bei Naturfasern dank der Faserdickenverteilung möglich) bzw. eine sehr gute Faserimprägnierung erreicht werden. Diese besonderen Eigenschaften von Guss-PA sowie ihr gegenüber den Standard-Polyamiden sehr geringer Preis machen die Kombination mit Naturfaserverstärkung sowohl aus der materialtechnischen als auch aus der vermarktungstechnischen Sicht attraktiv. Bisher fehlen jedoch die notwendigen Grundlagen. Der Schwerpunkt der geplanten Arbeiten umfasst den Nachweis prinzipieller Umsetzbarkeit der Naturfaserverstärkung im Guss-PA und der Herstellung von Hochleistungsprepregs aus Naturfasergelegen und -geweben in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahren.

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