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Holz mit biobasierten Stoffen verstärken

Die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen wird in Zukunft problematischer. Covestro experimentiert in Zusammenarbeit mit vier Partnern an biobasierten Materialien, um Verstärkungsschichten für Vollholzbaustoffe zu entwickeln. Sie sollen petrochemische Produkte ersetzen.

Das getestete, mit Cellulosefasern verstärkte Polyurethan-System ist nach Angaben des Herstellers zu mehr als 90 Prozent biobasiert und bietet einen sehr guten Flamm- und Bewitterungsschutz. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert.

Der moderne Massivholzbau erobert zunehmend auch den städtischen Raum. Bei der Fertigung der Bauelemente kommen vor allem Brettsperrholz und Brettschichtholz zum Einsatz. Bei diesen Baustoffen befinden sich zwischen den einzelnen Holzlagen dünne Schichten aus Polyurethanharz. Werden in diese Schichten Aramid-, Glas- oder Carbonfasern eingebettet, entstehen Verstärkungslamellen, die die Stabilität der Bauelemente erhöhen.

Biobasierte Alternativen sind möglich
Im jetzt begonnenen Projekt wollen die Forscher biobasierte Alternativen für die bisher verwendeten fossilen Harze und Fasern finden. Dabei setzen sie auf eine Kombination aus biogenen, aliphatischen Polyisocyanaten und Polyolen auf der Basis von Pflanzenölen. Die daraus entstehenden Polyurethane sollten sich bereits durch geringe Brennbarkeit und einen guten Schutz vor Witterungseinflüssen auszeichnen, so dass es dafür keiner speziellen Additive bedarf.

Zur Verstärkung bevorzugen die Wissenschaftler Cellulose-Fasern, zum Beispiel aus Regenerat-Cellulose. „Im Ergebnis verfügen wir dann erstmals über verstärkende Werkstoffe für den Holzkonstruktionsbau, die zu mindestens 90 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen“, sagt Dr. Paul Heinz von Covestro, der das Forschungsprojekt koordiniert. Damit werde der moderne Holzbau mit Brettsperr- und Brettschichtholz noch nachhaltiger.

Kontinuierliche Herstellung mittels Pultrusion
Bei der Herstellung der Bauelemente setzen die Projektpartner auf die Pultrusion, ein industrielles Verfahren zur kontinuierlichen Produktion hochgefüllter, endlosfaserverstärkter Composite-Profile. Auf der Technikumsanlage des Fraunhofer-Instituts werden Flachprofile für Testzwecke hergestellt und die dazu nötigen Werkzeuge und Prozessparameter optimiert.

Die Firma Sortimo wird im Rahmen des Projekts ein branchenübliches Modellbauteil fertigen, an dem das Potenzial des neuen Werkstoffs und Herstellverfahrens für die Bauindustrie technisch, ökonomisch und ökologisch bewertet werden soll. Für das Bauteil wird Buchenholz verwendet, das im Zuge des Waldumbaus in wachsender Menge zur Verfügung steht.

Informationen stehen auf der Website des Projektträgers FNR im Menü Projektförderung unter folgenden Förderkennzeichen zur Verfügung:

  • · 22022616 – Koordination, Modifizierung der biobasierten Polymermatrix Covestro Deutschland AG
  • · 22003517 – Implementierung der Entwicklungsarbeiten in eine industrielle Demonstrationsanlage
  • · 22003617 – Untersuchungen zum Einsatz von biobasierten Verstärkungsfasern
  • · 22003717 – Prozessentwicklung zur Herstellung der Verstärkungslamellen Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT)
  • · 22003817 – Betrieb der Pilot-Pultrusionsanlage und Prozessbewertung Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)