Herotron E-Beam Service GmbH

Elektronenstrahlmodifikation von Holz-Polymer-Verbundwerkstoffen

Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsvorhabens untersuchen das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Halle, und die Herotron E-Beam Service GmbH, Bitterfeld-Wolfen, das Potenzial der Elektronenstrahlmodifikation von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen („WPC“). Eingebettet ist das Vorhaben in das Spitzencluster BioEconomy. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Spitzencluster verknüpft die für eine Bioökonomie relevanten Branchen, wie Holz- und Forstwirtschaft, chemische Industrie, Kunststoffindustrie und Anlagenbau in Mitteldeutschland und schafft eine eng vernetzte Kompetenzregion. (www.bioeconomy.de)

Das Vernetzen von Polymeren mit energiereichen Elektronen ist eine etablierte Technologie. Mit ionisierender Strahlung lassen sich Struktur und Eigenschaften von Polymeren modifizieren. Neue Möglichkeiten eröffnet das Verfahren bei Faserverbundwerkstoffen hinsichtlich eines verbesserten thermomechanischen Eigenschaftsprofils sowie bei der Faser-Matrix-Anbindung.

Für das Projekt wurde ein kommerzielles Referenz-WPC auf Basis von Polyethylen mit einem Füllgrad von 50 Prozent Weichholzfasern mit unterschiedlichen Vernetzungsadditiven compoundiert und zu Normprüfkörpern verarbeitet. Es wurden zwei Chargen mit unterschiedlichen Strahlungsdosen von 15 und 25 kGy behandelt und anschließend hinsichtlich der resultierenden Eigenschaften untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass mit einer angepassten Additivierung hohe Vernetzungsgrade der Polymer-Matrix auch mit relativ geringen Strahlungsdosen zu erreichen sind, was die Holzfasern schont.

Hinsichtlich der Faser-Matrix-Haftung zeigte sich eine starke Fibrillierung der auf den Holzfasern anhaftenden Polymer-Matrix, was auf eine sehr gute lokale Anbindung hinweist. Gegenüber dem Referenz-WPC wurde bei den modifizierten Holz-Polymer-Verbundwerkstoffen eine geringe Zunahme bei E-Modul und Zugfestigkeit festgestellt. Die Wärmedehnung unter Last reduzierte sich hingegen signifikant.

Ansprechpartner: Dr. Jörg Billhardt
E-Mail: billhardt@herotron.com
Webseite: www.herotron.com