Ziel der Entwicklung
Für den Hanfbast gibt es derzeit kein endloses Produkt in Form eines hochfesten Roving am Markt. Verfügbare Garne weisen eine Drehung auf und das Ausgangsmaterial dafür wurde prozessbedingt geröstet, was mit einem Festigkeitsverlust einhergeht.
Ziel der Entwicklung war die Untersuchung von Materialeigenschaften, die Entwicklung und Herstellung von endlosen Materialsträngen aus parallel angeordnetem pflanzenbasiertem Bast und dessen Weiterverarbeitung mit Hilfe der Pultrusion zu einem Stab-Prototypen.
Vorteile und Lösungen
Ein neues Verfahren gewinnt die Bastrinde des Hanfes nativ durch Schälen. Die aus dem nativen Bastmaterial erzielten Zugfestigkeits-Kennwerte im Faserverbundbauteil sind vielversprechend. Wenn man das Material mit den am Markt verfügbaren Endlosrovingen aus Flachs vergleicht, werden um 15 % höhere Werte im Verbundbauteil in Bezug auf den E-Modul erreicht. Das Material könnte als Bewehrung im Leichtbau seine Anwendung finden, sobald es ausreichend und in marktgängiger, endloser Form vorliegt.
Mit Hilfe von Aufleimerproben, die unter definierten Bedingungen bezüglich Geometrie, Temperaturmanagement, Feuchtegehalt, Fasergewicht und Harzmenge als Vergleichsprobe hergestellt wurden, konnten Kennwerte wie Zug-E-Modul, Bruchkraft und Dehnung ermittelt werden. Die eingesetzten Bastfasermaterialien unterschieden sich in der Pflanzenart wie z.B. Hanf, Flachs, Ramie und Kenaf, der Art der Vorbehandlung wie z.B. Röste, Fibrillieren oder Bündeln sowie dem eingesetzten Harztyp. Die Auswertung der Kennwerte ergaben bis zu 39 GPa E-Modul in der Zugprüfung, wobei die Hanfbastfaser die besten Werte lieferte. Daraus resultiert ein hohes Potential für die Verwendung zugfester einheimischer Bastfasern insbesondere aus Hanf, die in der Compositebranche eingesetzt werden könnten. Gleichzeitig verdeutlichten die Prüfergebnisse, dass die gemessenen Werte der Naturprodukte stark schwanken. Die praktische Anwendung der Fasern wurde mit Hilfe des Pultrusionsverfahrens überprüft. Hierbei waren Herausforderungen wie die Bereitstellung eines endlosen Faserbandes und das Erzielen eines hohen Fasergehaltes im Pultrudat zu bewältigen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Dem Anwender stehen Materialprüfwerte für natürliche Bastfasern und Composite-Prüfmuster zur Verfügung. Das Wissen kann als Basis für weitere Material- und Produktentwicklung aus heimischen Bastfasern genutzt werden. Akteure aus der Textilindustrie und dem Maschinenbau können weitere notwendige Entwicklungen auf dem Weg zu endlosen Naturfaser-Rovingen tätigen, um die aktuell verwendeten energieintensiven Materialien aus Glasfaser durch nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen. Die Forschung zu Bastfasern unterstützt langfristig die Entwicklungen von Composites, insbesondere Anwendungsszenarien im Bereich von Transport, Bau und Sportgeräten.
