Leinfasern geben Werkstoffen Halt

Im Büro von Dr. Eckhard Grimm hängt eine unverkleidete Auto-Hutablage aus Pflanzenfasern an der Wand. Im Regal daneben stehen die Proben der Fasern, aus denen der Werkstoff dafür hergestellt wird: Sisal und Jute aus tropischen Anbauregionen, Flachs und Hanf aus verschiedenen europäischen Ländern. „In jedem Auto sind heute etwa 6 kg Pflanzenfasern verarbeitet“, erklärt der Laborleiter des Instituts für Acker- und Pflanzenbau an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Die Hutablagen, Mittelkonsolen und Armaturenbretter aus Pflanzenfaser-Formpressteilen sind mit Kunststoff, Textilien oder Folien kaschiert, so dass die Fasern nicht auf den ersten Blick sichtbar werden. Die Autobauer schätzen an ihnen, dass sie leicht sind, günstige mechanische Eigenschaften aufweisen und wieder aufgearbeitet werden können.
Allerdings werden die Fasern bisher noch zum größten Teil importiert. Zwar werden auch in Deutschland etwas Flachs und zunehmend Hanf auf insgesamt 4000 ha angebaut, doch sind die Kosten des Faserrohstoffs für die Verwendung in einem preissensiblen Produkt oft noch zu hoch. Das könnte sich ändern, wenn die Fasern der Ölleinpflanze für eine industrielle Nutzung erschlossen werden können. „Öllein wird in Deutschland derzeit auf 200 000 ha angebaut“, erklärt Grimm. „Wenn wir dieses Potential erschließen können, eröffnen sich ganz neue Perspektiven.“
Inzwischen haben die Forscher sieben Pflanzentypen gefunden, die sich eignen, „also lange Stängel haben, und deren Fasern fein, aber auch zugfest sind“, so Grimm. Sie besitzen Zugfestigkeiten zwischen 350 und 550 Megapascal und setzen Zugbelastungen einen Dehnungswiderstand von 12 bis 20 Gigapascal entgegen – aussichtsreiche Werte für eine industrielle Nutzung.
Für Versuchszwecke wurde Leinölstroh auf so genannten Brecherlinien, die eigentlich für die Verarbeitung von Hanf ausgelegt sind, zu Faser-Rohmaterial verarbeitet. Wenn diese Maschinen nicht optimal auf die Eigenschaften der Ölleinpflanze abgestimmt sind, enthält das gewonnene Faserrohmaterial oft noch zu viele grobe Stängel-Reste, die sogenannten Schäben. Sie stören zwar nicht, wenn Fasern zu Dämmstoffen verarbeitet werden, sie sind bei anspruchsvollen Anwendungen aber unerwünscht.
Für die industrielle Verwendung der Ölleinfasern kommen einmal die traditionellen Pflanzenfaser-Verbundwerkstoffe in Frage. Die Hallenser Wissenschaftler wollen aber auch ein neues Anwendungsfeld in der Kunststoff-Spritzgießtechnik erschließen. Die Pflanzenfasern könnten hier die ökologisch bedenklichen Glasfasern ersetzen, die bisher zur Stabilisierung des Kunststoffs eingesetzt werden. In das Forschungsprojekt, das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert wird, sind deshalb neben Landwirten und Faser-Verarbeitern auch ein Hersteller von Kunststoff-Granulaten und ein Spritzguß-Produzent mit einbezogen. Allzu viele Einzelheiten über bisherige Tests und mögliche Produkte will Grimm noch nicht verraten.
Ob sich Naturfasern gegenüber Glasfasern durchsetzen können, hängt vor allem davon ab, wie sie in die Herstellung des Kunststoff-Granulats einbezogen werden können, das als Ausgangsmaterial für den Spritzguss dient. Verschiedene Hersteller haben bisher verschiedene Verfahren mit Flachs und Hanf erprobt, eine großtechnische Lösung gibt es bisher nicht. Die Carl Pohl Textil- und Thermoplaste, Forst, arbeitet nun an einem Verfahren mit Ölleinfasern. Für Inhaber Dr. Gerhard Pohl ist es allerdings noch ein weiter Weg, bis Naturfaser-verstärkte Compounds auf thermoplastischer Werkstoffbasis hergestellt werden können. „Ohne kräftige Unterstützung der Automobilbranche werden die Einsatzvorteile von Naturfasern nicht zum Tragen kommen“, lautet sein Urteil.
Am Ende aller Bemühungen soll eine Lösung stehen, die die landwirtschaftliche Rohstoffproduktion bis zum marktfähigen Endprodukt umfasst. Dafür sind noch eine Reihe von Aufgaben zu lösen: Durch Sortenwahl und Anbaumanagement muss die Faserreinheit unter großtechnischen Produktionsbedingungen verbessert werden. Die herkömmliche Maschinentechnik der Kunststoffverarbeitung ist der Verarbeitung von Pflanzenfasern anzupassen. Und es wird ein durchgängiges Qualitätsmanagement aufzubauen sein. „Dabei sind die mechanischen Eigenschaften des Faserrohstoffs herauszufinden, die die reproduzierbare Qualität des Endproduktes bestimmen“, erklärt Grimm. S. SCHROETER
Fasern spezieller Ölleinsorten besitzen Zugfestigkeiten bis 550 Megapascal und setzen Zugbelastungen einen Widerstand bis 20 Gigapascal entgegen.