Консорциум изучает возможность использования конопли и льна в конструкционных композитах

Стивен Мур | 15 июля 2022 г.

Финансируемый правительством Германии проект DuroBast ориентирован на использование лубяных волокон для производства композитных конструкционных компонентов. Целью проекта является разработка термоформуемых термопластичных композитов с использованием возобновляемых лубяных волокон в качестве армирования для широкого спектра применений в автомобильном и спортивном оборудовании. Первоначальные исследовательские работы были сосредоточены на композитных компонентах, таких как пневмоподушки автобусов, центральные консоли и сноуборды.

Местные лубяные растения, такие как лен, конопля и крапива, на протяжении веков использовались для производства волокна. Их волокна характеризуются комплексом свойств и подходят для изготовления самых разных изделий. Помимо одежды, эти волокна исторически использовались для технических целей, таких как мешки, паруса, веревки и сети. Сегодня их легкий конструкционный потенциал делает лубяные волокна интересной альтернативой материала при разработке экономичных автомобилей и электромобильных решений. Еще одним преимуществом льна и конопли является их низкая склонность к раскалыванию, что является положительным свойством, особенно при дорожно-транспортных происшествиях.

Под руководством Института структурной долговечности и системной надежности Фраунгофера LBF, междисциплинарного исследовательского консорциума с 11 партнерами из науки и промышленности, работает над разработкой инновационных материалов на биологической основе. Члены консорциума объединяют свой опыт во всех областях цепочки создания стоимости и стремятся в ближайшем будущем перенести результаты проекта на конкретные приложения, такие как автомобильные салоны (дверные панели), спортивное оборудование (сноуборды) и общественный транспорт (автобусные сильфоны). .

Партнерами проекта являются Dräxlmaier GmbH & Co. KG, Gustav Gerster GmbH & Co. KG, Hübner GmbH & Co. KG, Институт текстильных технологий RWTH Ахен, Институт композитных материалов Лейбница GmbH, nova-Institute for Political and Ecoological Innovation GmbH, Rhenoflex GmbH, silbaerg GmbH, Wagenfelder Spinnereien GmbH и кафедра инженерии испытаний материалов (WPT) Технического университета Дортмунда.

Из-за высокого поглощения влаги лубяные волокна используются лишь в ограниченной степени в производстве пластмасс и других изделий длительного пользования. Поэтому одна из инновационных целей проекта DuroBast — снизить влагопоглощение волокон путем модификации и последующей переработки их в пряжу, нетканые материалы и ткани. Для этого волокна пройдут предварительную обработку. В частности, полости волокон и межволоконные пространства будут заполнены термопластом, предотвращающим впитывание воды даже в поврежденных местах и ​​срезанных краях композитов. С этой целью команда исследует и сравнивает свойства различных лубяных волокон, различные процессы и способ действия различных гидрофобных агентов.

Чтобы в долгосрочной перспективе достичь 100% сочетания материалов на биологической основе, исследовательская группа также стремится использовать полимерную матрицу на биологической основе. Впоследствии этот процесс должен обеспечить улучшенное соединение матрицы с компонентом из натурального волокна. При этом пряжа, нетканые материалы и ткани, полученные из волокон, должны соответствовать требованиям предполагаемого конечного применения. Определение оптимальной длины волокна, его плотности, чистоты и прочности; метод прядения; и степень обжарки волокна в этом контексте представляют собой проблему. Все выбранные компоненты также должны соответствовать целевым критериям технологичности, экономической эффективности, доступности и устойчивости.

Помимо льна, первоначальные исследования подтвердили преимущества растения конопли. Его климатические требования позволяют выращивать его в Германии и, таким образом, обеспечивают надежность поставок во времена неопределенной глобальной логистической ситуации. Цена конопли также выгодна по сравнению с льняным волокном, и все растение можно использовать в медицинских и пищевых целях, например, в качестве семян конопли. Конопля также выгодна с экологической точки зрения благодаря своей способности концентрировать большое количество CO2 во время выращивания. В армированных волокном пластиках конопля может снизить долю компонентов ископаемого пластика, заменив их возобновляемыми альтернативами.