Angesichts der zunehmenden Umweltverschmutzung ist das Bewusstsein für Umweltschutz gewachsen und der Trend zur Verwendung natürlicher Materialien hat sich verstärkt. Die umweltfreundlichen, leichten, energiesparenden und erneuerbaren Eigenschaften von Pflanzenfasern haben große Aufmerksamkeit erregt und werden in absehbarer Zukunft eine starke Entwicklung erfahren. Pflanzenfasern sind jedoch heterogene Materialien mit komplexer Zusammensetzung und Struktur und weisen an ihrer Oberfläche hydrophile Hydroxygruppen auf. Aufgrund ihrer Affinität zur Matrix sind spezielle Behandlungen erforderlich, um die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs zu verbessern. Pflanzenfasern werden für Verbundwerkstoffe verwendet, jedoch meist nur als Kurzfasern und diskontinuierliche Fasern. Ihre ursprünglichen hervorragenden Eigenschaften werden noch nicht voll ausgeschöpft und sie werden nur als Füllstoffe verwendet. Die Einführung der Webtechnologie wäre eine gute Lösung. Gewebte Vorformlinge aus Pflanzenfasern können die Leistung von Verbundwerkstoffen verbessern, werden derzeit jedoch relativ selten eingesetzt und bedürfen weiterer Forschung und Entwicklung. Wenn wir die traditionelle Fasernutzungsmethode überdenken und moderne Verbundtechnologiekonzepte einführen, um sie zu verbessern, die Nutzungsvorteile zu steigern und die inhärenten Mängel zu beheben, können wir Pflanzenfasern einen neuen Wert und neue Anwendungsmöglichkeiten verleihen.
Pflanzenfasern sind seit jeher untrennbar mit dem menschlichen Alltag verbunden. Aufgrund ihrer praktischen und erneuerbaren Eigenschaften sind Pflanzenfasern zu einem unverzichtbaren Werkstoff geworden. Mit dem technologischen Fortschritt und dem Aufstieg der petrochemischen Industrie haben Kunstfasern und Kunststoffe Pflanzenfasern jedoch aufgrund der Vorteile hochentwickelter Produktionstechnologien, der Produktdiversifizierung und der hohen Haltbarkeit allmählich als gängige Materialien abgelöst. Erdöl ist jedoch kein erneuerbarer Rohstoff, und die mit der Entsorgung solcher Produkte verbundenen Abfallprobleme sowie die hohen Schadstoffemissionen während des Herstellungsprozesses haben dazu geführt, dass die Verwendbarkeit von Materialien überdacht wird. Im Zuge des Trends zu Umweltschutz und Nachhaltigkeit gewinnen natürliche Pflanzenfasern wieder an Bedeutung. In den letzten Jahren haben Verbundwerkstoffe, die Pflanzenfasern als Verstärkungsmaterial verwenden, zunehmend an Bedeutung gewonnen.
Pflanzenfasern und Verbundwerkstoffe
Die Verbundstruktur kann durch den Herstellungsprozess gestaltet werden. Die mit einer Matrix umhüllten Fasern verleihen dem Material eine vollständige und spezifische Form, schützen die Fasern vor Umwelteinflüssen und dienen gleichzeitig als Brücke zur Spannungsübertragung zwischen den Fasern. Dank ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften tragen die Fasern den Großteil der äußeren Kräfte und können diese durchlassen. Die spezifische Anordnung erfüllt verschiedene Funktionen. Aufgrund ihrer geringen Dichte und hohen Festigkeit können Pflanzenfasern bei der Verarbeitung zu FRP-Verbundwerkstoffen die mechanischen Eigenschaften verbessern und gleichzeitig eine geringe Dichte beibehalten. Pflanzenfasern bestehen zudem größtenteils aus Pflanzenzellaggregaten, deren Hohlräume und Zwischenräume dem Material hervorragende Wärmedämmeigenschaften verleihen. Gegen äußere Energieeinwirkung (z. B. Vibrationen) profitieren sie zudem von ihrer Porosität, die eine schnelle Energieableitung ermöglicht. Darüber hinaus verursacht der gesamte Produktionsprozess von Pflanzenfasern weniger Schadstoffe und Chemikalien, hat eine niedrigere Betriebstemperatur, bietet den Vorteil eines geringeren Energieverbrauchs und auch der mechanische Verschleiß während der Verarbeitung ist geringer. Da Pflanzenfasern natürlich erneuerbar sind, kann eine nachhaltige Produktion unter angemessener Bewirtschaftung und Kontrolle erreicht werden. Mithilfe moderner Technologie wurden die Zersetzung und Witterungsbeständigkeit von Materialien gut kontrolliert, sodass sie nach dem Lebenszyklus des Produkts zersetzt werden können, ohne dass Abfall entsteht. Der durch die Zersetzung freigesetzte Kohlenstoff stammt ebenfalls aus dem ursprünglichen Wachstum. Die Kohlenstoffquelle in der Atmosphäre kann kohlenstoffneutral sein.
Veröffentlichungszeit: 30. Juni 2021
