Die Sandwichplatte aus nachwachsenden Rohstoffen

Projekt

Werkstoff- und Verfahrensentwicklung zur Herstellung einer Holz-Biokunststoff-Sandwichplatte auf Basis nachwachsender Rohstoffe

Holz ist ein gefragter Rohstoff – sowohl als Energieträger als auch in der stofflichen Verwertung. Einer der größten Nutzer dieser natürlichen Ressource ist die Holzwerkstoffindustrie. Das Thünen-Institut für Holzforschung und das Fraunhofer UMSICHT wollen Holzwerkstoffe noch effizienter machen: In sogenannten Sandwichplatten reduzieren sie die Dichte gezielt, um mit weniger Rohstoff auszukommen.

Hintergrund und Zielsetzung

Für die Produktion von Sandwichplatten wurde bereits ein kontinuierliches Verfahren entwickelt: Mit einem physikalischen Treibmittel beladene Kunststoffpartikel (expandierbares Polystyrol) werden lose zwischen zwei mit Klebstoff versehene Holzpartikelschichten gestreut. Wärmezufuhr und Druckaufbau in einer Heißpresse komprimieren die Decklagen und härten den Klebstoff darin. Währenddessen erweicht die Polymerphase zunehmend und das Treibmittel wird aktiviert. Sobald die Presse öffnet, expandiert die Mittellage und ein Schaumkern mit reduzierter Dichte entsteht zwischen den Decklagen, bis die dreilagige Platte ihre Zieldicke erreicht hat. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist, eine Sandwichplatte mit einer leichten, geschäumten Kernstruktur aus Biokunststoff und zwei hochverdichteten Holzwerkstoffdecklagen herzustellen. Wir wollen einen Partikelschaum auf Basis natürlicher Polymere (Cellulosederivate) für die geschäumte Mittellage entwickeln. Er expandiert in kontinuierlichem Verfahren innerhalb eines Sandwichwerkstoffs. Das Vorhaben bildet die Grundlage für eine neue Generation von biobasierten Verbundwerkstoffen. Der Biokunststoff für den Schaumkern soll ermöglichen, das bisher verwendete erdölbasierte Polystyrol vollständig zu substituieren und einen innovativen, ressourceneffizienten Leichtbauwerkstoff auf Basis biologischer Rohstoffe zu produzieren.

Vorgehensweise

Auf Basis von Cellulose wird ein treibmittelgefülltes Granulat für den Schäumungsprozess hergestellt. Das Verfahren wird im Projekt auf den neuen Biokunststoff angepasst. Die Entwicklung des Kunststoff-Blendsystems begleiten wir mit einer Lebenszyklusanalyse (LCA). Sie umfasst die Polymerisierung im Extruder und die Beladung mit einem Treibmittel im Gegendruckverfahren mittels Unterwasser-Granulierung. Die Entwicklung des Biokunststoffs eröffnet die Möglichkeit, das bisher vielfach verwendete, erdölbasierte Polystyrol vollständig zu substituieren. Das Ergebnis: ein innovativer Leichtbauwerkstoff auf Basis biologischer Rohstoffe. Projektbegleitend bewerten wir die Inhalte des Vorhabens durch kritische ökologische Betrachtungen (LCA) und steuern gegebenenfalls gegen.

Thünen-Ansprechpartner


Geldgeber

  • Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
    (national, öffentlich)
  • Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB)
    (national, öffentlich)

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektfördernummer: 28WB304001
Förderprogramm: Waldklimafonds (Programmbestandteil des Sondervermögens Energie- und Klimafonds)
Projektstatus: abgeschlossen