Einkomponenten-Verbundwerkstoffe aus reiner Cellulose

Kategorie(n): Kunststoffe, Werkstoffe, Fertigungstechnik | Lebenswegphase(n): Werkstoffherstellung, Recycling

Cellulosefasern werden bereits in naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) genutzt, sind jedoch nur wenig hitzebeständig und die Adhäsion zwischen hydrophober Polymermatrix und hydrophiler (Natur-)Faser ist gering, was die mechanischen Eigenschaften negativ beeinflusst. Auch gibt es kein nachhaltiges Recyclingkonzept.

Eine Alternative sind einkomponentige Verbundwerkstoffe aus reiner Cellulose, die im englischen als „all cellulose composites“ (ACC), bezeichnet werden. Neben den diskontinuierlichen Naturfasern werden auch die hochfesten Cellulose-Regeneratfasern als Verstärkungskomponente verwendet, etwa aus dem Viskoseprozess. Durch die gute Einbettung der Fasern in die Cellulosematrix verbessern sich die mechanischen Eigenschaften erheblich. ACC sind vollständig biologisch abbaubar und lassen sich vollständig stofflich verwerten. Im Labormaßstab ließen sich vier Generationen erzeugen. Auch ein Erweichen des Komposits in Wasserdampf und Umformen durch Heißpressen ist möglich. Da Cellulose Wasser aus der Umgebung aufnimmt und dadurch verformbar wird, muss die Wasseraufnahme vor der technischen Nutzung unterbunden werden, meist durch Oberflächenbehandlung mit einer teilweise biobasierten Polymerschicht. Diese muss am Produktlebensende, vor der Rezyklierung, Umformung oder Kompostierung, wieder abgelöst werden.


Quelle(n):

lightweight.design Nr. 1/2018 (01.02.2018), S. 16-21

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