Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Biobasierte Molding Compounds für Elektronikanwendungen; Teilvorhaben 1: Reaktivharzformulierungen, Reaktivverdünner, Koordinierung

Anschrift
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. - Fraunhofer-Einrichtung für Polymermaterialien und Composite (PYCO) des Fraunhofer IAP
14513 Teltow
Kantstr. 55
Kontakt
Dr. rer. nat. Sebastian Steffen
Tel: +49 3328 330-246
E-Mail: sebastian.steffen@pyco.fraunhofer.de
FKZ
22011114
Anfang
01.07.2016
Ende
31.12.2018
Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen des Vorhabens sollen Bulk und Sheet Molding Compounds (BMC/SMC) auf Basis biobasierter/nativ-basierter Rohstoffe entwickelt werden, die zunächst als Werkstoffe für Elektronikanwendung untersucht und entwickelt werden sollen. Bei der Entwicklung sollen alle Komponenten der SMC/BMC-Formulierung durch nativ-basierte Rohstoffe ersetzt werden. Hierbei werden besonders die Verstärkungsfasern (bevorzugt heimische Fasern), die Füllstoffe (mineralische Verbindungen) und das essentielle Reaktivharz (nativ-basierte Synthesebausteine und Reaktivverdünner) fokussiert. Weiterer Schwerpunkt ist die Anpassung der SMC-Herstellung an die Erfordernisse der Naturfasern. Im Gegensatz zu heute eingesetzten Glasfasern, ist es bei Naturfasern erforderlich, die Fasern zu schneiden. Die Anpassung der Schneidwerke ist daher essentiell für die Zielerreichung. Schwerpunkt der Arbeiten der PYCO sind die Untersuchung nativbasierter Reaktivverdünner und die Entwicklung innovativer Reaktivharzformulierungen. Der Reaktivverdünner hat im Polyesterharz zwei zentrale Aufgaben: Er muss zum Einem das Harz schnell und einphasig lösen, und zum Anderen eine gute Copolymerisation und Vernetzung mit den reaktiven Doppelbindungen ermöglichen. Es werden zunächst anhand theoretischer Ansätze die entsprechenden Parameter ermittelt und im Anschluss im Labor das tatsächliche Verhalten beurteilt. In Härtungsversuchen (Subcase und Reinharzproben) wird die Copolymerisation/Vernetzung untersucht und bewertet. Gleiches gilt für die Werkstoffeigenschaften (u.a. DMA, IR, Brandfestigkeit, Bewitterung). Der Entwicklungsprozess erfordert eine genaueste Abstimmung des/r Reaktivverdünner/s auf die neuen ungesättigten Polyesterharze um hervoragende Werkstoffeigenschaften zu erreichen. Daher sind umfangreiche, iterative Untersuchungen erforderlich. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt der PYCO ist die Bewertung der Werkstoffeigenschaften gemäß der vorliegenden Expertise (Einbeziehung aller Partner).
Ergebnisdarstellung
Im Projekt konnten erstmalig SMC- (auf Schnittfasern-basierend) und BMC-Formmassen mit einem bio- bzw. nativ-basierten Anteil von >95% hergestellt werden. Insbesondere durch das bio-basierte ungesättigte Polyesterharz und dem Schwundkompensator sowie die Verwendung von Naturfasern konnte dieses Ziel erreicht werden. Durch die neuen Werkstoffe kann, nach weiteren Optimierungsmaßnahmen, ein technisch einsetzbarer und gleichzeitig „grüner“ Werkstoff zur Verfügung gestellt werden. Allerdings führen der hohe bio- bzw. nativ-basierte Anteil, zu geringeren Werkstoffeigenschaften als bei herkömmlichen glasfaserbasierten Formmassen. Im Projekt konnte die prinzipielle Eignung der einzelnen Komponenten und der Werkstoffe gezeigt und die wesentlichen Materialkennwerte bestimmt werden. Durch die gute Verarbeitbarkeit der Werkstoffe konnten hochwertige Demonstratoren gefertigt werden, die die Verwertung und Verbreitung der Projektergebnisse ermöglichen. Die Arbeiten innerhalb des Teilvorhabens bezogen sich auf die Optimierung des Reaktivverdünners, die Optimierung des Reaktivverdünneranteils, die Entwicklung einer Eindickungsmethode, die Aushärtung des Harzes und die Werkstoffcharakterisierung insbesondere in Bezug auf die Brandfestigkeit der Werkstoffe.

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