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Bio-basierte und nachwachsende Füllstoffe für duroplastische Fließpressmassen

Sunday (01.01.2040)
00:00 - 00:48 Uhr

Im Bereich der glasfaserverstärkten Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) besitzt das Sheet Molding Compound (SMC) einen hohen Stellenwert, da ca. 20 % aller in Europa verarbeiteter Glasfasern im SMC-Verfahren Verwendung finden. SMC besteht in der Regel aus einem hochgefüllten duroplastischen Harzsystem, meist basierend auf ungesättigten Polyesterharzen, Glasfasern, anwendungsspezifischen Additiven und mineralischen Füllstoffen. Aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften ist SMC für den Einsatz im Bereich der semi-strukturellen Bauteile prädestiniert. Durch Variation der anwendungsspezifischen Additive und der damit verbundenen Änderungen der Zusammensetzung des Halbzeuges kann der Anwendungsbereich für SMC-Bauteile sehr breit gefächert werden. So kann dieser zum Beispiel von elektrisch isolierenden Eigenschaften, welche die Anwendung für Elektro-Schaltschränke ermöglichen, bis zu einer gleichen Wärmeausdehnung wie Stahl angepasst werden. Weitere Vorteile des SMC-Materials sind der günstige Halbzeug-Preis und die Möglichkeit der kostengünstigen Großserienfertigung im parallelgeregelten Fließpressprozess. In einem klassischen SMC, auf Basis ungesättigter Polyesterharze, bestehen ca. 40 gew.-% der Gesamtmasse aus mineralischen Füllstoffen, welche eine Dichte von 2,4 bis 2,7 g/cm³ aufweisen. Die Dichte eines SMC-Halbzeuges liegt im Bereich von 1,7 bis 1,9 g/cm³.

In einem intrinsischen Forschungsprojekt wurde die Verwendung von bio-basierten und nachwachsenden Rohstoffen als Ersatz für die konventionellen Füllstoffe in einer eigens entwickelten SMC-Harzpaste untersucht. Hierbei sollten die Rohstoffe als regionale Beiprodukte bzw. Produktionsreste der Nahrungsmittel- und Forstindustrie vorliegen. Unter anderem wurden Hart- und Weichholzmehl, Rapsschrot, Reisschalen- und Sonnenblumenkernschalenmehl hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit in duroplastischen Halbzeugen untersucht. Durch Modifikation der Harzpastenrezeptur konnten die konventionellen Füllstoffe durch bio-basierte und nachwachsende Füllstoffe ersetzt und dabei die Dichte des Halbzeuges um bis zu 10 % reduziert werden. Die Herstellung und Verarbeitung der Halbzeuge mit bio-basierten und nachwachsenden Füllstoffen sowie die mechanischen Eigenschaften sind mit denen konventioneller Halbzeuge vergleichbar. Durch den Einsatz ehemaliger Beiprodukte aus Nahrungsmittel- und Forstindustrie als Rohstoffe in neuen Materialien der Kunststoffbranche wird ein ökologisch sinnvolles Upcycling ermöglicht.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Florian Gortner
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Peter Mitschang
    Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW)