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Popcorn: Die Zukunft des Leichtbaus

Die Universität Göttingen hat leichte Sandwichplatten mit einem Kern aus expandiertem Mais entwickelt, die bei gleichen mechanischen Eigenschaften nur halb so schwer wie Spanplatten sind und kein Formaldehyd ausdünsten. Holzwerkstoffhersteller könnten die Platten auf bestehenden Anlagen produzieren.

Popcorn-Platte Bild: Moira Burnett
Die von der Universität Göttingen entwickelten Leichtbauplatten bestehen im Kern aus expandiertem Mais. Sie sind besonders leicht und bei ihrer Herstellung entsteht kein Formaldehyd. (Abb.: Moira Burnett)

Wer hätte gedacht, dass ein Kino-Snack besondere Talente für den Leichtbau mitbringt? Professor Alireza Kharazipour kam diese Idee schon vor vielen Jahren. In einem Forschungsprojekt haben er und sein Team nun erfolgreich besonders leichte Sandwichplatten mit einem Kern aus Popcorn, also aus expandierten Maiskörnern entwickelt. In Zeiten knapper werdender Ressourcen rücken Leichtbaustrategien stärker in den Fokus: Sie sparen Material, helfen, Transport und Energiekosten gering zu halten und ermöglichen eine größere Mobilität. Zu den leichtesten Platten gehören Sandwichelemente, bei denen zwischen zwei dünnen Deckschichten zum Beispiel ein Schaum- oder Wabenkern liegt.

Im Projekt wendeten die Forscher zwei verschiedene Verfahren an. Beim Einschritt-Verfahren wurden Popcorn für den Kern sowie Holzspäne und Holzfasern für die Deckschicht beleimt, dann jeweils gestreut und in einem Zug zu einer Platte verpresst. Im Zweischritt-Verfahren stellten die Forscher zunächst die Popcornverbundplatte her und beplankten sie erst anschließend mit den Deckschichtmaterialien Sperrholz, Dünn-Faser- und Dünn-Spanplatte, Aluminium und Hochdrucklaminat. Zur Verleimung eignete sich eine 4- bis 8-prozentige Beimischung von harnstoffformaldehydbasierten Harzen oder von Methandiisocyanat am besten.

Eine Prüfung der fertigen Sandwichplatten bezüglich ihrer mechanischen Kennwerte zeigte, dass sie bei deutlich geringerem Gewicht ähnliche Eigenschaften wie herkömmliche Spanplatten haben. So erreichten im Einschritt-Verfahren hergestellte Platten bei nur halb so großer Rohdichte die gleichen Biegeeigenschaften wie die Referenz-Spanplatten. Die im Zweischritt-Verfahren hergestellten und mit Sperrholz beziehungsweise mit Aluminium beschichteten Platten waren sogar deutlich tragfähiger als die Referenz.

Optimale Verarbeitungsmöglichkeiten sollen noch gefunden werden

„Interessant ist die Fähigkeit des Popcorngranulats, Formaldehyd ab Temperaturen von 70 Grad Celsius zu binden. Dadurch wird das problematische Gas weder bei der Herstellung noch im Gebrauch freigesetzt“, erklärt Professor Kharazipour. Entwicklungsbedarf sieht er noch bei der Ausrüstung gegen hohe Luftfeuchtigkeit und bei der industriellen Herstellung. „Generell ist der popcornbasierte Plattenwerkstoff sehr attraktiv für Unternehmen, da für die Herstellung keine Maschinen umfangreich umgerüstet oder neu angeschafft werden müssen. Die optimalen Verarbeitungsparameter gilt es aber noch herauszufinden“, sagt Kharazipour.

Als mögliches Einsatzgebiet für die Platten kommt neben dem Möbelbau theoretisch auch der Dämmbereich in Frage, denn Popcorngranulat hat eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit. Außerdem könnten die Platten für den Automobil-, Schiff- und Messebau interessant sein. Gefragt, ob der stoffliche Einsatz von Popcorn nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung stünde, antwortet Kharazipour: „Schon heute gehen beträchtliche Mengen der Körnermaisproduktion in die stoffliche Nutzung. Maisstärke wird insbesondere für Leime und biobasierte Kunststoffe verwendet. Außerdem nutzen wir auch geringwertige Maissortimente wie Bruchmais, die als Lebensmittel nicht in Frage kommen.“

Die Popcorn-Sandwichplatte ist eine Weiterentwicklung. Bereits zwischen 2007 und 2010 entstanden in einem Vorläuferprojekt der Universität Göttingen erste Verbundplatten aus Holzspänen und Maisgranulat.

Diese vermarktet die Firma Pfleiderer heute erfolgreich unter dem Markennamen „BalanceBoard“, insbesondere an Küchenhersteller. Die neue Platte ist nun noch leichter als das Vorläuferprodukt.

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert. Der Abschlussbericht steht online unter dem Förderkennzeichen 22014313 zur Verfügung.