Entwicklung von Lignowool-Composites (LWC) aus technischer Holzwolle und biobasierten Polymerfasern (PLA) für technische Anwendungen am Beispiel Fahrzeugbau; Teilvorhaben 3: Entwicklung einer textiltechnischen Pilotlinie der Lignowool-Prozesskette

Abstract

In AP 1 wurde gemeinsam mit anderen Projektpartnern die beeinflussenden Anforderungen an die Materialstufen entlang der Prozesskette analysiert, präzisiert, gewichtet und aufeinander abgestimmte Parameterrahmen definiert. Im Anschluss wurde im Rahmen von AP 4 eine industrielle Krempel-, Strecke- und Tapefertigungsanlage im Technikumsmaßstab auf Basis der am ITM entwickelten Prozesskette im Labormaßstab skaliert. Hierzu erfolgten umfangreiche textiltechnologische und maschinentechnische Untersuchungen der Krempel-, Strecke- und Tapefertigungsanlage in Zusammenarbeit zwischen dem ZKS und dem ITM. In Arbeitspaket AP 4.1 wurde untersucht, ob sich die im Labormaßstab erfolgreich entwickelte Herstellung von Holzwolle-Thermoplast-Krempelbandern auf eine industrielle Krempelanlage im Technikumsmaßstab übertragen lässt. Aufbauend auf der Machbarkeitsstudie und den Ergebnissen aus AP 3 wurde der Prozess unter Verwendung technischer Holzwolle des HFT und biobasierter Thermoplastfasern skaliert. Das Ziel war die Quantifizierung des Einflusses material- und prozessseitiger Parameter auf Bandhomogenitat, Faserschädigung und Prozessstabilität. Die gezielte Feuchteeinstellung der Holzwolle erwies sich als zentrale Voraussetzung für eine stabile Verarbeitung. Durch eine standardisierte Benetzung in einem Wasserbad mit definierten Einweichzeiten und dem optionalen Zusatz des Netzmittels Albaflow konnte die Biegesteifigkeit der Holzwolle reduziert und die Schadigung im Krempelprozess deutlich minimiert werden. Die Feuchtebestimmung mit dem "Sartorius Moisture Analyzer MA 35" zeigte, dass der Einsatz des Netzmittels zu einer signifikanten Erhöhung der Holzfeuchte führte, während eine verlängerte Einweichzeit nur einen untergeordneten Einfluss hatte. Eine reproduzierbare Probenvorbereitung war dabei entscheidend für stabile Messergebnisse. Die industrielle Herstellung der HT-Krempelbander erfolgte auf einer Ramella-Krempelanlage bei ZKS. Aufgrund der fehlenden Kräuselung der Holzwolle wurde die Faserführung durch Vormischung mit Thermoplastfasern gezielt stabilisiert, um einen zuverlässigen Kraftschluss in den Garnituren zu erreichen. Zusätzlich wurden die Abstande zwischen Arbeiter, Wender und Tambour gegenuber den Standardeinstellungen vergrößert, um eine Fasereinkürzung der Holzwolle zu minimieren. Unter diesen angepassten Einstellungen konnten HT-Krempelbänder mit einem Mischungsverhältnis von 50 Vol .- % Holzwolle und 50 Vol .- % PP reproduzierbar hergestellt werden. In AP 4.2 wurden die HT-Krempelbänder zu HT-Streckenbändern weiterverarbeitet. Hierzu wurde in Zusammenarbeit zwischen ZKS und ITM eine Labornadelstabstrecke und eine industrielle Nadelstabstrecke mit Regulierungseinheit modifiziert. Insbesondere die Anpassung des Kanneneinlaufs durch den Ersatz des Einlaufrohrs mittels einer Umlenkwalze erwies sich dabei als entscheidend fur eine storungsfreie Bandablage. Die zweite Streckpassagen mit Regulierung führte zu einer deutlichen Verbesserung der Bandgleichmäßigkeit: Der Variationskoeffizient (CV-1 m) konnte von 18 % im Krempelband auf 4,91 % nach der zweiten Streckpassage reduziert werden. Die hergestellten HT-Streckenbänder bilden somit eine belastbare Grundlage für die Weiterverarbeitung zu HT-Tapes im AP 4.3.