Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

Verbundvorhaben (FSP-Klebstoffe): Holzfurnierprepregs mit anteilig-biobasiertem Bindemittel; Teilvorhaben 1: Entwicklung der Bindemittel und Verbundkoordination

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
22026014
Anfang
01.07.2015
Ende
30.09.2017
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von kontinuierlich getränkten Holzfurnierprepregs. Die Holzfurnierprepregs sind im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem Reaktivharz getränkt sind, welches mit nachwachsend erhaltenen Modifikatoren versehen ist. Das Reaktivharz wird während des Imprägnierverfahrens in den sogenannten B-Zustand überführt. Der B-Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltenen Prepregs lagerstabil sind, obwohl die Harzmatrix (Bindemittel) noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Die Prepregs können im anschließenden Verarbeitungsprozess in Grenzen frei verformt werden und unter Druck und Hitze in ihre endgültige Form überführt werden. Um diese Entwicklung durchzuführen zu können, sind die Entwicklung des nativ-modifizierten, formaldehydemissionsarmen Bindemittels (HNEE, PYCO) und die Entwicklung des Imprägnierverfahrens (PYCO) essentiell. Die Entwicklung erfolgt maßgeschneidert auf die Anwendungen der Industriepartner. Zentrale Aufgabe der PYCO ist die Entwicklung des Imprägnierverfahrens, die Entwicklung des Bindemittels (gemeinsam mit HNEE) und die Koordination des Gesamtvorhabens. Das Kernteam bilden hierbei zwei Chemiker (Projektleiter und Experte für Formaldehydharze), ein Physiker (Materialcharakterisierung), zwei Laboranten (Durchführung der Labortechnischen Arbeiten), ein Maschinenbauingenieur (Entwicklung des Imprägnierprozesses) und ein technischer Mitarbeiter (Unterstützung bei der Prozessentwicklung sowie weitere Werkstattaufgaben). Die Arbeiten umfassen folgende Schwerpunkte: Entwicklung des naturstoffmodifizierten Bindemittels (Grundlagenermittlung und Screening verschiedener Modifikatoren), Laborsynthesen der zielführender Harz/Härter-Kombinationen, Vorabermittlung wesentlicher Werkstoffeigenschaften, Synthese von Harz/Härter-Mischungen, Entwicklung des Imprägnierverfahrens und Recherche verfügbarer Holzfurniere und Prüfung der Prozessierbarkeit der Holzfurniere.
Ergebnisdarstellung
Als Bindemittel wurde ein mit 20 Ma.-% Holzöl modifiziertes Phenolharz entwickelt. Durch die Modifizierung ist die Zähigkeit des Harzes deutlich erhöht. Im Vorhaben wurden auch Raps- und Leinöl sowie Eugenol als biobasierte Modifikatoren untersucht, die sich jedoch vor dem Hintergrund der angestrebten Materialeigenschaften nicht geeignet haben. Ein angestrebter Anwendungsbereich sind Sitzmöbel für Schienenfahrzeuge und öffentliche Einrichtungen, die besonderen brandschutztechnischen Anforderungen gerecht werden müssen. Um den brandschutztechnischen Anforderungen gerecht zu werden, wurde eine flammfeste Harzformulierung entwickelt. Da der Einbau von reaktiven Flammschutzmitteln nicht erfolgreich war, musste auf zwei Flammschutzmittel zurückgegriffen werden, die nicht in das Polymernetzwerk einbauen. Durch die zusätzlichen Flammschutzmittel war es erforderlich, einen diskontinuierlichen Imprägnierprozess unter Verwendung eines Vakuum-Druck-Verfahrens einzusetzen. Die Ziele des kontinuierlichen Prozesses konnten dadurch leider nicht erreicht werden, da der Aufwand für die notwendige technische Modifikation der Imprägnieranlagen im Projekt nicht geleistet werden konnte. Durch die Kombination aus Flammschutzmittel, Bindemittel, Holzfurnier und Prozess konnten Laminate hergestellt werden, die der höchsten Anforderungsklasse der Norm DIN EN 45545-2 gerecht werden. Die mechanischen Eigenschaften dieses neuen Werkstoffs erreichen in etwa die Kennwerte heutiger Werkstoffe. Für ein 23-lagiges, 6 mm dickes Pressholzlaminat wurde eine maximale Biegespannung von 167 MPa und ein Biegemodul von 11,2 GPa erreicht. Gemeinsam mit den Partnern wurde ebenfalls die Anwendung der neuen Holzfurnierprepregs in Büromöbeln und im Instrumentenbau untersucht. Die neuen Holzfurnierprepregs erfüllen die wesentlichen Anforderungen. Für die Verwertung sind noch Scale-Up-Fragestellungen zur Überführung in Produktionsprozesse zu bearbeiten.

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