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Leistungsfähige Profile schaffen neue Marktsegmente
Dr. Klaus Jansen, Thomas GmbH+Co. Technik+Innovation KG Christian Gensewich, DLR Dr. Melanie Menges, Franz-Patat-Zentrum 1 Einleitung Die Entwicklung von naturfaserverstärkten Bauelementen ist, nach einer ersten Phase der Euphorie und einer entsprechenden Bereitstellung auch öffentlicher Fördermittel in den 80 er und 90 er Jahren, mittlerweile in eine Phase der Ernüchterung eingetreten. Aus dieser Marktsituation ergeben sich nun für die Produktentwicklung - neben den rein technisch-physikalischen - folgende Anforderungen:
Ein Produkt, in dem sich insbesondere die für die Marktakzeptanz wichtige erste und zweite Anforderung sehr gut umsetzen läßt, soll nun näher dargestellt werden. Es handelt sich um Profile, die für den Einsatz im Bereich sogenannter "Bettunterfederungen" vorgesehen sind. In diesem Bereich ist das Interesse des Verbrauchers für die Art und Qualität der eingesetzten Materialien naturgemäß relativ groß, da er ihnen durchaus einen Einfluß auf seine Gesundheit unterstellt. Hinzu kommt, daß im oberen Preissegment in den europäischen Ländern, in denen überhaupt diese Art eines Bettes eingesetzt wird, bereits glasfaserverstärkte Profile eingesetzt werden und damit auch eine gute Substitutionsmöglichkeit existiert, deren Vorteile wie z.B. geringeres Gewicht, angenehmere Haptik usw. auch unmittelbar erfahren werden können. Alle eingesetzten Profile werden im Pultrusionsverfahren hergestellt. Sie sind überwiegend unidirektional verstärkt, erforderliche Querfestigkeiten werden mit einer Ausnahme nur über Spun-Rowings erreicht. Um sich ein Bild von der Größenordnung der auftretenden Belastungen zu machen, kann man etwa annehmen, daß die Liegefläche bei einem 1-Personen Bett für eine Grenzlast von 400 kg und ein Seitenholm für eine Einzellast von ca. 300 kg bei einer freien Länge von ca. 1,5m ausgelegt wird. Zusammen mit den Anforderungen an das Gesamtgewicht und die Kosten ergibt sich, daß keine weiteren konstruktiven Sicherheiten realisiert werden können. Eine Besonderheit bei der Auslegung ist zudem, daß die Federkonstante der einzelnen Querträger unabhängig von der Bettbreite ungefähr konstant sein sollte, um eine anatomisch richtige Anpassung der Liegefläche zu gewährleisten. Aus dieser Forderung resultiert, daß sich das E-Modul des Verbundes in einem relativ weiten Spektrum einstellen lassen sollte, um möglichst wenig Profilvarianten einsetzen zu müssen. Die klimatischen Anforderungen liegen sicher unter denen, die im Bereich von Baustoffen realisiert werden, da von langfristiger Bewitterung nicht auszugehen ist. Allerdings bestehen Unterschiede im wesentlichen nur bei der Belastung durch starke Feuchtigkeit und häufige Temperaturwechsel. Ansonsten muß man davon ausgehen, daß sowohl für die Sonneneinstrahlung, die Luftfeuchtigkeit und seltene, aber große Temperaturwechsel im Prinzip ähnliche Anforderungen zu erfüllen sind. Bezüglich der Gestaltung der Profile besteht - wie meist in solchen Fällen - die weitere Einschränkung, daß die jeweilige Profilform möglichst beibehalten werden sollte. Als letzte und praktisch wichtigste Randbedingung soll noch einmal betont werden, daß der Preis des fertigen Profils nicht über dem des jetzt eingesetzten Glas/UP-Verbundsystems liegen sollte (ca. 3 DM/kg). Die favorisierte Lösung setzt deshalb auf den Einsatz einer Mischung aus Carbon- und Naturfasern zusammen mit einer PU-Matrix, die zumindest zu ca. 50% auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt ist (z.B. Elastoflex, BASF). Diese Lösung stellt - nach erfolgreichen Versuchen auf einer Prototyp-Anlage - die gegenwärtig günstigste Lösung dar:
Naturfaserverbunde haben auf dem Konsumgütermarkt durchaus dann gute Chancen, wenn der Einsatzfall möglichst auf ihre "nicht-ökologischen" Eigenschaften zugeschnitten ist. "Reine" und dann auch noch "teilweise" Umweltfreundlichkeit hat keinen Wert an sich. Tragende Profile aus reinen Naturfaser-Verbunden mit einer ebenfalls auf der Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellten - nicht hydrophoben - Matrix sind nach wie vor problematisch. Im Verbund mit anderen - speziell Carbonfasern - sind sie aber durchaus in der Lage, hohe Anforderungen zu erfüllen und vor allem auch eng gesteckte Preisziele einzuhalten. Das Idealziel, ein Produkt komplett auf der Basis nachwachsender Rohstoffe darzustellen, erfordert noch Entwicklungen im Bereich der Polymerchemie (im speziellen Fall der Entwicklung eines geeigneten Isocyanats) und der Entwicklung und Bereitstellung hochfester und Endlos - Fasern ebenfalls auf dieser Basis. Ihr Ansprechpartner: Dr.-Ing. Klaus Jansen Walkmühlenstraße 93 27432 Bremervörde Tel: 04761 / 979-0 Fax: 04761 / 979-161 |
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