15 August 2003

Mechanische und strukturelle Untersuchungen an Holz- und anderen Naturfaserwerkstoffen

Naturfaserverbundwerkstoffe werden bereits für vielfältige Anwendungen in Fahrzeugbau, Möbelbranche, Bausektor und weiteren Bereichen des täglichen Lebens eingesetzt. Dabei nehmen Holzfaserplatten (MDF) mengenmäßig eine herausragende Stellung ein. Ihr Hauptanwendungsbereich ist die Möbelfertigung sowie seit kurzer Zeit auch das Bauwesen. Formteile aus Flachs, Hanf u.a. finden beispielsweise – nicht zuletzt aus sicherheitstechnischen Gründen wegen ihrer geringen Neigung zum Splittern – im Automobilbau bei der Innenraumgestaltung Anwendung.

Die im Laufe von Jahrmillionen durch evolutionäre Prozesse optimierten Naturfasern verfügen in der Regel über enorme spezifische Festigkeiten. Auch im ursprünglichen Faserverband werden sehr gute elasto-mechanische Eigenschaften gemessen; so verfügt z.B. Holz über ein sehr günstiges Festigkeits-Masse-Verhältnis, verglichen mit anderen Werkstoffen. Hingegen wird bei den heutigen Faserwerkstoffen das in den Festigkeiten der Einzelfasern liegende Potential nicht annähernd ausgeschöpft. Die Festigkeitseigenschaften von Naturfaserverbundwerkstoffen bleiben noch weit hinter den theoretisch realisierbaren Werten zurück.

Für zahlreiche Anwendungen mit erhöhten Festigkeitsansprüchen bei möglicherweise reduziertem Gewicht werden heute faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt. Der Erfolg dieser Materialien liegt nicht zuletzt in der intensiven Forschungs- und Entwicklungsarbeit der letzten Jahrzehnte auf diesem Gebiet begründet. Dagegen steckt die Entwicklung von Naturfaserverbundwerkstoffen als ökologisch vorteilhafte Alternative zu faserverstärkten Kunststoffen noch in den Anfängen. Allerdings haben bisherige Untersuchungen gezeigt, dass insbesondere der Einsatz von langfaserigen Ausgangsmaterialien (i.d.R. Bast- oder Blattfasern) vielversprechend für die gezielte Verbesserung der elasto-mechanischen Werkstoffeigenschaften ist.

Im Rahmen des Projektes, das mit finanzieller Förderung der Arthur und Aenne Feindt-Stiftung am Ordinariat für Holztechnologie der Universität Hamburg in Zusammenarbeit mit der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt wird, werden das Deformations- und Bruchverhalten von Naturfaserverbundwerkstoffen auf makroskopischer und mikroskopischer Ebene untersucht. Diese Untersuchungen beinhalten das Materialverhalten während des Herstellvorgangs wie auch das Verhalten des Endproduktes bei mechanischer Belastung. Holzfasern sowie diverse Bast- oder Blattfasern sind Gegenstand der Untersuchungen. Die endgültige Auswahl der zu betrachtenden Fasern wird anhand von Vorversuchen und Literaturdaten hinsichtlich der technischen Eigenschaften der Fasern, Verfügbarkeit und Kosten vorgenommen. Kombinationen verschiedener Naturfasern wie auch Verbundwerkstoffe unter Einbeziehung von synthetischen Fasern werden Teil der experimentellen Arbeit sein. Von besonderem Interesse ist dabei der Einfluss der Herstellbedingungen auf die Feinstruktur des Werkstoffs einerseits, und der Einfluss der Feinstruktur auf die Werkstoffeigenschaften andererseits.

Kontakt:
Dr. Matthias Ruetze
Bundesforschungsanstalt f. Forst- und Holzwirtschaft, Zentrale Information
Leuschnerstr. 91, 21031 Hamburg
Tel.: 040/73962-247, Fax: 040/73962-480
E-Mmail: ruetze@holz.uni-hamburg.de
Internet: www.bfafh.de

Source: Bundesforschungsanstalt für Forst- + Holzwirtschaft, BFH-Nachrichten 40. JAHRGANG Heft 2/2003.

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