Themenfeld A.6: Entwicklung von Bio-Verbundwerkstoffen mit vorextrahierten Lignocellulosen

Art und Weise der Veränderung von Eigenschaften von Werkstoffen aus Lignocellulosen sind kaum bekannt, wenn chemische Vornutzungen vorgeschaltet sind. Durch die Herausnahme bestimmter chemischer Bestandteile aus dem Zellverband verändern sich z.B. physikalisch-mechanische Eigenschaften wie das Sorptionsverhalten (Konnerth et al., 2010; Wimmer et al., 2010). In diesem Themenfeld werden verschiedene Werkstoffe wie Spanplatten, Oriented-Strand-Board oder Faserplatten im Labor mit solchen vorgenutzten bzw. genau definierten Rohstoffen hergestellt und getestet. Als Rohstoffe kommen forstliche und agrarische Rohstoffe zum Einsatz, die in den Themenfeldern A.2 bzw. A.3 charakterisiert werden. Bei A.2 kommen in erster Linie Sägespäne und Hackschnitzel in Betracht, die als Kuppelprodukte anfallen. Aus dem Themenfeld A.3 sollen Großgräser wie Miscanthus oder Schilf, aber auch Weizenstroh verwendet werden. Der erhöhte Siliziumanteil dieser Pflanzen wird mit zusätzlichen Verarbeitungsschritten kontrolliert bzw. verringert. Bastfaserpflanzen wie Hanf können beigemengt werden, deren Langfaserigkeit neue Eigenschaften schaffen kann, wie beispielsweise verbesserte Verformbarkeit (besonders bei Faserplatten). Mittels statistischer Versuchsplanung, wie Simplex-Centroid Mischdesign-Modellierung (Holzarten, Matrix, Faserpflanzen, Additive), werden Faserwerkstoffe mit verschiedenen Technologien hergestellt und charakterisiert.

Aus den Produktanforderungen werden Eigenschaften definiert, die dann technologisch umgesetzt werden. Die Herstellungstechnologien mit ihren bestehenden Vor- und Nachteilen werden ebenfalls berücksichtigt. Damit werden Werkstoffmodelle mit optimierten Eigenschaften erarbeitet, die eine fundierte Werkstoffauswahl ermöglichen und somit die Grundlage für die Produktion verbesserter Werkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe legen. Durch die Vernetzung mit Themenfeld A.7 ist die Gesamtbetrachtung des Ressourceneinsatzes bzw. deren Verarbeitungseffizienz möglich. Des Weiteren schafft die Verknüpfung mit Themenfeld B.6 die Grundlagen für erforderliche Planungs- und Steuerungsschritte in der industriellen Nutzung.