Nachhaltigkeit 30.10.2019, 07:05 Uhr

Forscher entwickeln Faserplatten aus nachwachsenden Rohstoffen

Wissenschaftler der Universität Stuttgart haben eine neue Faserplatte vorgestellt. Sie ist absolut flexibel formbar und kann sowohl für Möbel als auch für den Innenausbau von Gebäuden eingesetzt werden.

Faserplatte und Stroh

Der Rohstoff und das Ergebnis: Die Faserplatten bestehen aus Stroh.

Foto: Hanaa Dahy, Universität Stuttgart

Hochdichte Faserplatten (HDF) mit einer Dichte von über 800 Kilo pro Kubikmeter sind für die Möbelindustrie und für den Innenausbau derzeit unverzichtbar. Allerdings sind sie mit zwei Problemen behaftet: Zum einen werden die Holzfasern bei der Herstellung in einem Trockenverfahren verpresst und dafür mit künstlichen Harzen getränkt, die als nicht besonders umweltfreundlich gelten. Zum anderen sind die Platten nur wenig biegsam. Die Gestaltungsmöglichkeiten sind also eingeschränkt. Forscher am Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart haben nun eine neue Faserplatte vorgestellt, die beide Probleme lösen könnte.

Die neue Faserplatte heißt „Bioflexi“ und wird aus schnell nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Für herkömmliche Faserplatten werden in erster Linie Holz, Sägenebenprodukte und Resthölzer verwendet. Welche Platte daraus entsteht, hängt vom Herstellungsverfahren und der daraus resultierenden Dichte der Platte ab. Grundsätzlich ist Holz zwar auch ein natürlicher Rohstoff, der jedoch im Vergleich verhältnismäßig langsam wächst. Außerdem werden als Bindemittel in der Regel Harze eingesetzt, die Formaldehyd oder Isocyanate beinhalten. Beide Stoffe gelten als risikoreich für die Gesundheit. Eine normale Faserplatte kann daher zwar recycelt werden, sie ist aber nicht kompostierbar.

Grundstoff der flexiblen Faserplatte ist Stroh

Das Team um die Professorin Hanaa Dahy hat hingegen hochdichte Faserplatten entwickelt, die zu 80 % bis 90 % aus Rohstoffen bestehen, die maximal innerhalb eines Jahres nachwachsen – und entsprechend günstig sind. Hauptsächlich experimentierten die Wissenschaftler mit Stroh. Sie pressten Weizen-, Mais-, Reis-, Hafer-, Gersten- und Roggenstrohfasern zu festen Platten.

Die Platten werden mit etablierten Produktionsmethoden hergestellt: Das Stroh wird compoundiert, seine Eigenschaften also durch Additive verändert. Anschließend wird es gepresst und durch Deckschichten in der gewünschten Form fixiert. Dabei verändert die verwendete Strohart zum Teil auch die Eigenschaften der späteren Platten: Faserplatten aus Reisstroh haben einen Silikat-Anteil, der bei bis zu 20 % des Trockenfasergewichts liegen kann. Silikat wirkt auf natürliche Weise feuerhemmend, sodass die DIN 4102-B1 Materialklassifikation „schwer entflammbar“ bereits durch den Zusatz rein mineralischer Additive erfüllt werden kann. Ein weiterer Vorteil der verschiedenen Strohsorten ist die hohe Verfügbarkeit. Außerdem steht es in keinerlei Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion, sondern entsteht dabei als Nebenprodukt.

Die zweite Aufgabe der Forscher lautete, einen Ersatz für die gesundheitsschädlichen Harze zu finden. Sie entschieden sich dafür, ein umweltverträgliches thermoplastisches Elastomer als Bindemittel zu nutzen. Die Faserplatten sind daher nach Angabe der Wissenschaftler praktisch frei von Formaldehyd und Isocyanaten. Dadurch sei nicht nur das Endprodukt umweltfreundlicher und besser für die Gesundheit, auch im Herstellungsprozess sollen die gesundheitlichen Risiken für die Mitarbeiter in der Produktion geringer ausfallen.

Bindemittel ermöglichen unterschiedliche Formbarkeit

Das Forscherteam hat zudem mit verschiedenen Bindemitteln experimentiert und auf diese Weise unterschiedliche Faserplatten hergestellt, die in Flexibilität und Stabilität voneinander abweichen. Eine Produktpalette für verschiedene Anwendungsbereiche wäre dementsprechend möglich. Wasserfeste und farbige Laminierungen seien ebenfalls erfolgreich getestet worden.

Bilderreihe Formbarkeit

In dieser Bilderreihe lässt sich gut erkennen, wie biegsam die Faserplatte ist.

Foto: Hanaa Dahy, Universität Stuttgart

Besonders wichtig ist den Wissenschaftlern die Formbarkeit von Bioflexi, da sie unter anderem architektonische Freiform-Applikationen ermögliche. Das gilt natürlich auch für die Herstellung von Möbeln. Ein weiteres Beispiel sei die Produktion von Bodenbelag mit rutschhemmenden und schlagabsorbierenden Eigenschaften.

Die Faserplatten sind vollständig kompostierbar

Das Wichtigste ist aber: Die Faserplatten lassen sich nach Ansicht der Entwickler nicht nur recyceln, sondern auch gefahrlos kompostieren. Das Produkt ist sicherlich vor allem für Ingenieure interessant, die sich mit Innenausbauten befassen. Sie können vermutlich bald mit einer Markteinführung rechnen. Denn Patente für die flexible HDF-Faserplatte „Bioflexi“ wurden in den USA und in Europa bereits erteilt (validiert in DE, FR, GB & NL). Auch in Malaysia läuft eine Patentanmeldung.

Mit der wirtschaftlichen Umsetzung hat die Universität Stuttgart die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH beauftragt, die jetzt Industriepartner sucht.

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