Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Erschließung des Verstärkungspotenzials von Naturfasern für Gummi und TPE

Anschrift
Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V.
Breitscheidstr. 97
07407 Rudolstadt
Kontakt
Dr. Axel Nechwatal
Tel: +49 3672-379 312
E-Mail: nechwatal@titk.de
FKZ
22017405
Anfang
01.02.2007
Ende
31.07.2009
Ergebnisdarstellung
Die anisotrope Verstärkung von Elastomeren durch Kurzfasern ist seit langem bekannt, bisher allerdings meist mit speziell aufbereiteten synthetischen Produkten. Natur- oder Lyocellfasern blieb diese Anwendung bisher verschlossen, da sie beim Verteilen und Vereinzeln in der polymeren Matrix große Probleme bereiten. Vor diesem Hintergrund wurde untersucht, ob man über ein Fasergranulat derartige Schwierigkeiten beseitigen und auf diese Weise das Potential dieser Cellulosefasern auch im industriellen Maßstab nutzen kann. Im Projekt gelang es, Granulate auf Basis der cellulosischen Komponente und einer niedrig schmelzenden thermoplastischen Faser zu entwickeln; Länge und Cellulosefasergehalt können dabei in einem weiten Bereich variiert werden. An ganz unterschiedlichen Gummicompounds und auch an verschiedenen TPE wurde nachgewiesen, daß sich diese Granulate einfach handhaben und im Innenmischer unproblematisch verarbeiten lassen. Auch bei großtechnischem Einsatz sind deutliche anisotrope Verstärkungen der Elastomere nachweisbar. Allerdings überträgt sich das außergewöhnliche Spannungs-Dehnungs-Verhalten der Naturfaser nur teilweise auf den Verbund. Eine Ursache dafür dürfte die (im Vergleich zu anderen Verstärkungsfasern) relativ geringe Feinheit sein. Daneben könnten auch die Sprödigkeit der Bastfaser und die daraus resultierende Faserverkürzung beim Compoundieren eine Rolle spielen. Hinsichtlich Feinheit und Sprödigkeit liegt Lyocell besser, und tatsächlich wirkt Lyocell - trotz geringerer Steifheit - in den meisten der hier verglichenen Fälle höher verstärkend als Flachs.
Aufgabenbeschreibung
Die anisotrope Verstärkung von Gummi durch Kurzfasern ist seit langem bekannt. Allerdings werden Natur- oder Lyocellfasern trotz ihrer herausragenden Kombination bei den textilen Parametern bisher kaum verwendet, da sie sich in der Gummi-Matrix schlecht verteilen und vereinzeln. Das Projekt stellt sich daher das Ziel, das "wahre" Potential der Natur- und Lyocellfasern für Elastomere herauszuarbeiten, indem die technologischen Probleme zum Einbringen gelöst werden. Neben anderen Richtungen ist als Schwerpunkt vorgesehen, die Fasern nicht direkt in den Elastomer-Compound zu geben, sondern über ein Fasergranulat aus niedrigschmelzender thermoplastischer Komponente und Naturfaser/Lyocell in eine "Gummiphile" Form zu modifizieren. Ein solches Fasergranulat kann über vielfältige Freiheitsgrade an die jeweilige Matrix und das Compoundierverfahren angepasst werden und so das Verstärkungsvermögen der Kurzfasern voll zur Geltung bringen. Über die Incorporation in ganz unterschiedlichen Gummi- und TPE-Erzeugnissen und die damit verbundene hohe Wertschöpfung wird im Ergebnis des Projekts ein völlig neues Marktsegment für Naturfasern und für Lyocell entstehen.

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