FoWoCo (Foamed Wood Composites): Geschäumte Faserverbunde aus Holzfasern und Biopolymeren für technische Leichtbauanwendungen

Hintergrund des Projekts

Projektidee ist die Entwicklung von geschäumten Faserverbunden mit Holzfasern und Biokunststoffen. Durch Biokunststoffe in Verbindung mit Holzfasern lassen sich Biocomposites herstellen, welche zu 100 % auf nachwachsenden Rohstoffen basieren. Die Holzfasern dienen dabei nicht nur als Füllstoff sondern auch als Verstärkungsfaser.

Durch Schäumen der Strukturen kann das Gewicht des Faserverbunds weiter gesenkt werden, um das Leichtbaupotential voll nutzen zu können. Das hohe Gewicht von Kunststoffen mit Holz ist nach wie vor ein Problem. Als Rohstoffe werden in diesem Vorhaben nicht nur nachwachsende Rohstoffe sondern auch recycelte nachwachsende Rohstoffe verwendet wie z.B. Reststoffe aus der Papier- und Holzindustrie.

Projektziel

Ziel ist das Potential von geschäumten Strukturen aus Biokunststoffen in Verbindung mit Holzfasern zu untersuchen und zur Marktreife zu bringen. Dabei werden Materialien (Grundpolymer, Additive, Treibmittel und Holzfasern) neu entwickelt, Eigenschaften über Prüfkörper untersucht, bei einem Endprodukt angewendet und anhand eines Demonstrators die mögliche Marktreife nachgewiesen.

Aktueller Nachteil von Kunststoffen mit Holz, ist das hohe Gewicht. Bei einem Füllgrad von 30 Gew.-% Fichtenfasern erhöht sich die Dichte bei Polypropylen von 0,9 g/cm³ auf ca. 1,2 g/cm³ je nach Verarbeitung. Zudem wird Holz meist nur als Füllstoff in sog. WPCs(Wood-Plastic-Compounds) in Verbindung mit Kunststoffen eingesetzt. Das Potential von Holz als Verstärkungsfaser wird daher aktuell nicht genutzt. Des Weiteren werden für WPCs meist nur Standardpolymere aus fossilen Quellen genutzt. Die große Bandbreite der Biopolymere findet dabei noch geringe Beachtung.

Projektablauf

• Verwendung von Biopolymeren aus Resten der Papierindustrie (ARBOFORM®) sowie weiterer Biopolymere (ARBOBLEND®: PHA, PCL, Bio-PET, PLA, Bio-PE, Bio-PA) für das Schäumen im Spritzguss in Kombination mit Holzfasern
• Entwicklung eines Treibmittels auf Biopolymer-Basis
• Anwendung des Materials über Inline-Schaum-Extrusion an einem Endprodukt (Konstruktionselement für z.B. Carports)
• Umsetzung an einem Demonstratorbauteil (Volle Nutzung des Leichtbaupotentials, hohe Wandstärken, große Wandstärkensprünge, hohe Torsionssteifigkeit und Crasheigenschaften, Stärkung der Schaumstruktur durch Holzfasern, hohes akustisches Dämpfungsverhalten, lange Fließwege, hohe Wandstärkensprünge am Fließwegende, Umsetzung von Funktionselementen sowie Schnapphaken und Filmscharnieren) 

Innovation

Mögliche Anwendungsbereiche für das Material sind technische Bauteile, die Automobilindustrie sowie die Möbel- und Bauindustrie. Solche Bauteile werden bisher selten eingesetzt, da die Dichte das Materials sehr hoch und die Verarbeitung schwierig ist. Die Umsetzung mit geschäumten Biopolymeren und Holzverstärkungsfasern sollen den Nachhaltigkeitsgedanken maximieren, Leichtbaupotential ausnutzen und so die Weiterentwicklung, Akzeptanz und Marktreife von Biocomposites vorantreiben. Materialkombinationen aus Holz und Kunststoff bzw. Biokunststoff können so deutlich verbessert werden.

Die KMU-Verbundpartner haben so die Möglichkeit bestehende Produkte und Prozesse weiterzuentwickeln. Außerdem können gänzlich neue Geschäftsfelder erschlossen und Absatzmärkte gewonnen werden. Die Firma Novo-Tech (assoziierter Partner) stellt aktuell Konstruktionselemente aus rohölbasiertem Polyethylenschaum her. Gerne würden Sie auf geschäumte Biokunststoffe mit Holzfasern umstellen. Spritzguss Müller (Kooperationspartner) plant die Umsetzung der neuartigen Materialkombination an Spielzeugen für Tiere.