Öko-BMC

Duroplaste – feuerfest, spritzbar und öko

Naturfaserverstärkung senkt Herstellungskosten und schont die Umwelt. Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) galten lange als Maß der Dinge im Leichtbau. Ein alternativer Trend der Fertigung geht inzwischen jedoch in Richtung Naturstoffe, die sich mit wenig Energieeinsatz produzieren lassen und gut abbaubar sind.

Baumwolle (links), Jute (Mitte) oder Sisal: Die neuen Öko-BMC können Energie sparen bei der Herstellung, indem sie die üblichen Glasfasern durch Naturmaterialien ersetzen. Dadurch weisen die Werkstoffe zudem eine gute CO2-Bilanz auf. (Bild: Lorenz Kunststofftechnik)

Davon ist jedenfalls Duroplastproduzent Lorenz Kunststofftechnik überzeugt, der jetzt ein Bulk Molding Compound (BMC) mit Jute-, Baumwoll- oder Sisal-Fasern entwickelt, das je nach Rezeptur ähnliche Eigenschaften wie klassische glasfaserverstärkte Kunststoffe GfK aufweisen soll. Die Faserlänge kann gemäß den Anwendungsanforderungen gewählt werden, entsprechend lässt sich das Material formpressen oder auch spritzgießen. Zudem bieten die verschiedenen Naturstoffe neue Einsatzmöglichkeiten, das Baumwoll-Duroplast beispielsweise lässt sich leicht färben, kaschieren oder lackieren und so auch für Designobjekte verwenden. Vorgestellt werden die neuen Öko-BMCs auf der diesjährigen Fakuma.

Basis für die Neuentwicklung war das bereits bekannt BMC 0204, das mit Calciumcarbonat als Füllstoff und ATH als Flammschutzmittel bereits zwei umweltfreundliche Komponenten enthält. Die Naturfasern ersetzen nun auch die Glasfasern, was zu einem deutlich geringeren Energieverbrauch bei der Herstellung und dadurch auch zu einer sehr guten CO2-Bilanz führe. Welche Faser in welcher Länge eingesetzt wird, lässt sich an die jeweilige Anwendung anpassen: So zeichnet sich das Gemisch mit Sisal beispielsweise durch eine niedrige Verarbeitungsschwindung von -0,1 bis -0,3 Prozent aus, während baumwollverstärktes Duroplast ein hohes Elastizitätsmodul von über 8000 MPa und einen geringen Abrieb aufweist. Allen gemeinsam ist eine niedrige Dichte zwischen 1,65 und 1,7 g/cm³, wodurch sich selbst gegenüber GfK noch Gewicht einsparen lasse, so dass sich daraus gefertigte Teile für den Leichtbau-Bereich eignen.

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Dank ihrer geringen Dichte sind die naturfaserverstärkten Kunststoffe leichter als gängige GfK. (Bild: Lorenz Kunststofftechnik)

Flammhemmend und feuchtigkeitsresistent
Generell bieten die naturfaserverstärkten Kunststoffe (NFK) laut Anbieter eine gute Thermo- und Schall-Isolierung. Über die konkrete Zusammensetzung des BMC können zudem weitere spezifische Eigenschaften individuell eingestellt werden. So sei es unter anderem möglich, trotz der grundsätzlichen Brennbarkeit der Naturfasern eine hohe Flammhemmung zu erreichen: Im Brennbarkeitstest nach UL94 erlosch eine 1,5 Millimeter dicke Probe innerhalb von zehn Sekunden, was die beste Klassifizierung von V0 bedeutet. Auch sei das bei NFK häufige Problem der hohen Feuchtigkeitsaufnahme mit einer entsprechenden Materialkomposition gelöst worden, so dass das Öko-BMC mit Baumwolle gemessen nach ISO 62 bei lediglich ±0,5 Prozent, mit Jute bei ±1,3 Prozent und mit Sisal bei ±1,8 Prozent liege.

Die Herstellung als BMC eröffne darüber hinaus im Gegensatz zu bekannten, meist thermoplastischen NFK-Platten verschiedene Verarbeitungswege. Damit ist neben dem Formpressen auch der Spritzguss möglich – und so die Produktion komplexer oder filigraner Bauteile, die bislang noch aus GfK gefertigt werden mussten. Die Spritzgießtemperatur beträgt im Zylinder 20 bis 40 °C, im Werkzeug 140 bis 170 °C. Damit eignet sich das Material für unterschiedliche Anwendungen von großen Formteilen, etwa für das Automobil-Interieur, bis zu kleinen Komponenten, beispielsweise für den Elektronikbereich.

Als BMC lassen sich die Öko-Verbundstoffe formpressen oder Spritzguss verarbeiten. Dies ermöglicht es, auch komplexere Geometrien zu fertigen. (Bild: Lorenz Kunststofftechnik)

Umweltfreundlich und recycelbar
Alle Naturfaser-Duroplaste von Lorenz können recycelt werden, Schnitt- und Stanzabfälle lassen sich je nach Materialzusammensetzung bis zu 100 Prozent wiederverwenden. Im Fall einer Verbrennung seien die Fasern CO2-neutral und nahezu rückstandsfrei. Da die RoHS-konformen Komposite zudem weder Halogene noch Schwermetallverbindungen enthalten, sind sie insgesamt sehr umweltfreundlich und unbedenklich für Mensch oder Ökosystem. Um diesen Aspekt noch zu verstärken, arbeitet der Hersteller an einer biologischen Harz-Matrix, mit der künftig das derzeit noch verwendete Polyesterharz ersetzt werden soll. Damit erhielte man einen vollständig aus natürlichen Materialien bestehenden Verbundwerkstoff.

Erste Proben und Anwendungsbeispiele des Öko-BMC sollen auf der diesjährigen Fakuma in Friedrichshafen zu sehen sein.

Fakuma 2015, Halle B4, Stand 4108

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