Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung von Holzfurnier-Basaltfaser-Compositen für Anwendungen im baulichen Brandschutz; Teilvorhaben 3: Anteilig biobasierte, flammfeste Phenolharze für Holzfurnier-Basaltfaser-Composite - Akronym: HoBaCo

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Schmiedestr. 5
15745 Wildau
Projektleitung
Dr. rer. nat. Sebastian Steffen
Tel: +49 3328 330-246
E-Mail schreiben
FKZ
22007318
Anfang
01.10.2019
Ende
30.09.2022
Ergebnisverwendung
Ausgangspunkt für die Arbeiten im Teilvorhaben war ein naturstoffmodifiziertes Phenolharz in einem organischen Lösungsmittel. Im Vorhaben gelang es, das Phenolharz durch die Anpassung der Synthesebedingungen und die Verwendung von Emulgatoren und weiteren Kompatibilisatoren entsprechend weiterzuentwickeln und so das organische Lösungsmittel durch Wasser zu substituieren. Hierdurch konnten insbesondere Vorteile hinsichtlich der Verarbeitbarkeit erreicht werden, da keine explosionsgeschützten Anlagen mehr für die Verarbeitung benötigt werden. Zur Verbesserung der Flammfestigkeit wurden verschiedene Flammschutzmittel hinsichtlich ihrer Kompatibilität untersucht und bewertet. Ziel war es hierbei eine einphasige und großtechnisch verarbeitbare Formulierung zu erreichen. Im Vorhaben konnte ein geeignetes Flammschutzmittel gefunden werden, dass den Anforderungen hinsichtlich Mischbarkeit und Verarbeitungseigenschaften gerecht wurde. Die Phenolharzsysnthese wurde vom Labormaßstab in den Technikumsmaßstab überführt und auch die großtechnische Fertigung erprobt und die Anforderungen hierfür abgeleitet. Aus dem flammgeschützten, naturstoffmodifizierten, wässrigen Phenolharz wurden im Vorhaben glas- und basaltfaserverstärkte Prepregs und Laminate hergestellt, um die Brandfestigkeit sowie die mechanischen Eigenschaften des Harzes, insbesondere im Vergleich zur lösungsmittelbasierten Variante, zu charakterisieren und zu vergleichend zu bewerten. Gemeinsam mit den Projektpartnern wurde das Harzsystem auch in Kombination mit den Holzfurnieren zu entsprechenden Sperrhölzern und Hybridwerkstoffen in Kombination mit den Basaltfaserprepregs verarbeitet. Hierfür wurden die großtechnischen Anlagen der Projektpartner eingesetzt, um die großtechnische Umsetzbarkeit dieser Werkstoffe beurteilen zu können. Hinsichtlich der Flammfestigkeit der Holz- und Hybridwerkstoffe besteht weiterer Optimierungsbedarf, um den Anforderungen der Normen gerecht zu werden.
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Projektvorhabens war die Entwicklung und Optimierung eines schwer entflammbaren Hybrid-Verbundwerkstoffes aus Laubholzfurnieren und Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) für den Einsatz als Baustoff im konstruktiven Brandschutz unter Berücksichtigung einer deutlichen Reduzierung von Bauteildicken bzw. -massen, sowohl im Gebäudebau als auch im Fahrzeugbau. Die Holzfurniere sollten aus Rotbuchen- und Birkenholz bestehen, da u. a. die Substitution von Nadelholz (z. B. Kiefersperrholz) im Fokus des Forschungsprojektes liegt. Als Verstärkung wurden textile Basaltfaserflächengebilde (Gewebe, Vliese etc.) verwendet, die auf Grund ihrer hervorragenden thermischen Beständigkeit bereits im Bereich des Brandschutzes zum Einsatz kommen. Als Bindemittel bzw. Matrixmaterial wurde ein anteilig biobasiertes Phenolharz weiterentwickelt. Hierzu war es notwendig eine entsprechend kompatible Faserschlichte zu entwickeln, welche eine geeignete Haftvermittlung zwischen den Basaltfasern und dem Bindemittel bzw. Matrixmaterial erzeugt. Darüber hinaus wurde sowohl der Aufbau des textilen Gewebes als auch die Faserorientierung innerhalb des Holzfurniers aus mechanischer Sicht evaluiert und bemessen. Im Teilvorhabens wurde ein naturstoffmodifiziertes Phenolharz in Bezug auf die Substitution des organischen Lösungsmittels durch Wasser und die Additivierung des Harzes mit (reaktiven) Flammschutzmitteln auf Basis organischer Phosphor- und Borverbindungen weiterentwickelt und der Verbund zwischen Harz und Verstärkungsfasern untersucht. Des Weiteren erfolgt eine Betrachtung großtechnischer Harz- und Prozesskosten. Im Rahmen des Teilvorhabens wurden zudem orientierende Brandprüfungen mittels Cone-Kalorimeter am neuen Hybridwerkstoff im Vergleich zu Benchmarkmaterialien durchgeführt und in Bezug auf die Normen, insbesondere DIN EN 45545-2 "Bahnanwendungen – Branschutz in Schienenfahrzeugen - Teil 2: Anforderungen an das Brandverhalten von Materialien und Komponenten", bewertet.

neue Suche