Naturfibrer har många fördelar:de är förnybara, biologiskt nedbrytbar och robust. De är mer energieffektiva att tillverka än glas- eller kolfibrer, är lättare och har bättre akustik. Deras nackdel:de absorberar vatten mycket lätt. Detta försämrar deras mekaniska egenskaper. Fraunhofer-forskare har samarbetat med sina partners för att kombinera en speciell fiberbehandling och en garnteknologi:som ett resultat, naturliga fibrer kan till fullo utnyttja sina fördelar och användas mer allmänt.

Ämnet biologisk omvandling är på allas läppar. Denna typ av förvaltning fokuserar på hållbar användning av biologiska resurser som växter eller mikroorganismer. I framtiden, det förväntas minska beroendet av fossila bränslen som olja, kol eller gas och hjälpa till att hantera stora utmaningar som klimatförändringar och global befolkningstillväxt. Den biologiska omvandlingen erbjuder möjligheter och möjligheter för nästan alla branscher. Ett användningsområde för biologiska resurser är material – som naturfiberförstärkt plast (NFRP). Deras fördelar gör dem intressanta som ett alternativ till glas- och kolfiberarmerad plast (GRP eller CFRP):de är förnybara, biologiskt nedbrytbar och robust, använda mindre energi för att produceras, är lättare och har bättre akustiska egenskaper. Nackdelen hittills:de absorberar vatten mycket lätt, skadas som ett resultat och förlorar sina annars positiva mekaniska egenskaper.

Fiberbehandling och garnteknik kombineras smart

Fraunhofer-institutet för strukturell hållbarhet och systemtillförlitlighet LBF i Darmstadt, Tyskland har nu löst detta problem tillsammans med Institute for Textile Technology (ITA) vid RWTH Aachen i den explorativa studien "Bastfix", som finansieras av det tyska förbundsministeriet för utbildning och forskning (BMBF). Tillvägagångssätt:En smart kombination av speciell fiberbehandling och garnbearbetning. "En ytbehandling av naturfibrer med enbart vattenavvisande lager ger inga framsteg", förklarar Dr. Roland Klein, gruppchef för design av gränssnitt inom plastdivisionen på LBF. "Vattnet fortsätter sedan att penetrera naturfibern via skurna kanter eller andra skador." Av denna anledning, forskarna har behandlat fibrerna så att de är fuktavvisande på insidan. De gjorde detta genom att producera polymerer inuti de naturliga fibrerna. "Först, vi låter plastens monomerer tränga in i de naturliga fibrernas håligheter. Polymerisationen skedde sedan direkt inuti fibrerna, " säger Klein när han beskriver kärnan i den nya fiberbehandlingen. Användningen av metoden är särskilt intressant för termoplastiska fiberkompositer, sedan i sin produktion, den smälta polymeren är mycket trögflytande, tränger inte in i det inre och väter endast fibrerna ytligt. Fördelen med termoplaster:de kan deformeras efter önskemål även efter tillverkning.

I sina experiment, forskarna använde linfibrer i form av en roving, dvs. tillståndet före spinning till garn och deras vidare bearbetning till textila ytor. Detta har fördelen att fibrerna kan blötläggas helt med monomeren, eftersom de fortfarande är närvarande individuellt. Fullständig impregnering kanske inte garanteras på tyg eller tvinnat garn. Det är här ITA:s garnprocess kommer in i bilden. I lindningsspinningsprocessen, Aachen-forskarna ordnar de naturliga fibrerna parallellt och lindar linfibrernas parallella kärna med en filament. Fördelen:Fibrerna är inte tvinnade, vilket ger dem ökad styrka. "Genom att kombinera båda processerna, de fysiska egenskaperna hos naturfibrer kan utnyttjas fullt ut. Dessa två utvecklingar utökar avsevärt tillämpningsområdet för NFRP, med resultatet att de även kan användas utomhus och i mycket belastade komponenter, " säger Klein när han beskriver mervärdet. Hittills, NFRP används främst i bilar, t.ex. för insidan av dörrar.