Angesichts der zunehmend gravierenden Umweltverschmutzung ist das gesellschaftliche Bewusstsein für Umweltschutz stetig gewachsen, und der Trend zur Verwendung natürlicher Materialien hat sich etabliert. Die umweltfreundlichen, leichten, energiearmen und erneuerbaren Eigenschaften von Pflanzenfasern haben viel Aufmerksamkeit erregt. Es ist davon auszugehen, dass sie in absehbarer Zeit eine bedeutende Weiterentwicklung erfahren werden. Pflanzenfasern sind jedoch heterogene Materialien mit komplexer Zusammensetzung und Struktur, deren Oberfläche hydrophile Hydroxylgruppen aufweist. Um die Affinität zur Matrix zu verbessern und die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs zu optimieren, ist eine spezielle Behandlung erforderlich. Pflanzenfasern werden zwar für Verbundwerkstoffe verwendet, jedoch meist nur als Kurzfasern oder diskontinuierliche Fasern. Ihre hervorragenden Eigenschaften werden nicht voll ausgeschöpft, und sie dienen lediglich als Füllstoffe. Die Anwendung von Webtechnologien bietet hier eine vielversprechende Lösung. Gewebte Pflanzenfaser-Preforms eröffnen neue Leistungsoptionen für Verbundwerkstoffe, werden aber derzeit noch relativ selten eingesetzt und verdienen daher weitere Forschung und Entwicklung. Wenn wir die traditionelle Methode der Faserverwertung überdenken und moderne Verbundwerkstofftechnologiekonzepte einführen können, um sie zu verbessern, die Vorteile ihrer Verwendung auszubauen und die inhärenten Nachteile zu beheben, werden wir in der Lage sein, Pflanzenfasern einen neuen Wert und neue Anwendungsmöglichkeiten zu geben.
Pflanzenfasern sind seit jeher fester Bestandteil des menschlichen Alltags. Dank ihrer praktischen und erneuerbaren Eigenschaften sind sie zu einem unverzichtbaren Material geworden. Mit dem technologischen Fortschritt und dem Aufstieg der petrochemischen Industrie haben jedoch Kunstfasern und Kunststoffe Pflanzenfasern aufgrund ihrer hochentwickelten Produktionstechnologie, der vielfältigen Produktpalette und der guten Haltbarkeit zunehmend als Hauptmaterialien verdrängt. Erdöl ist jedoch keine erneuerbare Ressource, und die damit verbundenen Entsorgungsprobleme sowie die hohen Schadstoffemissionen bei der Herstellung haben dazu geführt, dass die Verwendbarkeit von Materialien neu überdacht wird. Im Zuge des Trends zu Umweltschutz und Nachhaltigkeit rücken natürliche Pflanzenfasern wieder in den Fokus. In den letzten Jahren haben Verbundwerkstoffe, die Pflanzenfasern als Verstärkungsmaterialien verwenden, zunehmend an Bedeutung gewonnen.
Pflanzenfasern und Verbundwerkstoffe
Die Verbundstruktur kann durch den Herstellungsprozess gezielt gestaltet werden. Die Matrix umhüllte Faser verleiht dem Material eine vollständige und spezifische Form, schützt die Faser vor Umwelteinflüssen und dient als Brücke zur Spannungsübertragung zwischen den Fasern. Die Faser trägt dank ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften den Großteil der äußeren Kräfte und kann durch ihre spezifische Anordnung verschiedene Funktionen erfüllen. Aufgrund ihrer geringen Dichte und hohen Festigkeit kann Pflanzenfaser die mechanischen Eigenschaften verbessern und die geringe Dichte in Faserverbundwerkstoffen beibehalten. Pflanzenfasern bestehen größtenteils aus Pflanzenzellaggregaten, deren Hohlräume und Zwischenräume dem Material hervorragende Wärmedämmeigenschaften verleihen. Bei Einwirkung von äußerer Energie (z. B. Vibrationen) profitiert das Material zudem von seiner Porosität, die eine schnelle Energieableitung ermöglicht. Darüber hinaus ist der gesamte Herstellungsprozess von Pflanzenfasern umweltschonender, benötigt weniger Chemikalien, weist niedrigere Betriebstemperaturen und einen geringeren Energieverbrauch auf und verursacht weniger mechanischen Verschleiß während der Verarbeitung. Da Pflanzenfasern zudem ein natürlicher, nachwachsender Rohstoff sind, kann eine nachhaltige Produktion bei angemessener Bewirtschaftung und Kontrolle erreicht werden. Mithilfe moderner Technologien lassen sich die Zersetzung und Witterungsbeständigkeit von Materialien präzise steuern, sodass sie nach dem Produktlebenszyklus ohne Abfallansammlung abgebaut werden können. Der dabei freigesetzte Kohlenstoff stammt zudem aus dem ursprünglichen Wachstumsprozess. Die Kohlenstoffquelle in der Atmosphäre kann somit klimaneutral sein.
Veröffentlichungsdatum: 30. Juni 2021
