Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
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30.06.2020

Ausgehend von den bereitgestellten Hopfenfasern und flächigen Hopfenfaserhalbzeugen sind folgende Ergebnisse erzielt worden: ¿ Stundendurchsatz von Kurzfasern aus Hopfenpflanzen abhängig von der Schneckendrehzahl wurde ermittelt und mit 10 Ma% bzw. 20 Ma% Hopfenfasern gefüllte PP-Compounds am Zweischneckenextruder hergestellt. Es konnte ein stabiler Prozess erreicht werden. ¿ Testproben für die Bestimmung von Zug-, Biege- und Schlagzähigkeitseigenschaften im Spritzgießverfahren angefertigt, mechanisch sowie mikroskopisch charakterisiert und den Referenzmaterialien mit Holzfaserverstärkung gegenübergestellt ¿ Die 20 Ma% Hopfenfasern gefüllten PP-Compounds weisen im Vergleich zum verwendeten PP eine Festigkeitssteigerung von 8,5 % auf, was nicht bei Holzfaserverstärkung erreicht wird. ¿ Die Schlagzähigkeit von hopfenfaserverstärkten Compounds liegt bei Raumtemperatur um 21–38 % höher als bei den Referenzmaterialien mit Holzfaserverstärkung. ¿ Flächige Hopfenfaserhalbzeuge wurden zunächst im Heizpressverfahren unter der Variation der Presskraft zu Platten verarbeitet und mechanisch charakterisiert. Vor allem die Rezeptur mit 50 Ma% Hopfenfasern und 50 Ma% PP zeigt technisch interessante Festigkeitseigenschaften auf. - Die Verarbeitung von Plattenzuschnitten in automatisiertem Hinterspritzprozess wurde untersucht und Bauteile mit Rippenstruktur zu Demonstrationszwecken erfolgreich hergestellt. - Das Umformverhalten der Hopfenhalbzeuge konnte mithilfe optischer Messverfahren ARGUS (GOM) charakterisiert werden. - Auf Grundlage verfügbarer Informationen zu Material- und Prozesskosten wurde eine techno-ökonomische Bewertung für die Kunststoffcompounds sowie Vliesstoffe mit Hopfenfasern vorgenommen. - Insgesamt konnte ein hohes Potenzial von Verbundstrukturen mit Hopfenfasern als Verstärkung festgestellt werden, wobei eine Weiterentwicklung auf allen Prozessebenen notwendig ist.

Recherchen haben gezeigt, dass Hopfenpflanzen trotz des vergleichsweise großen Biomasse-Potentials im industriellen Maßstab bisher keiner stofflichen Verwendung zugeführt werden. Dementsprechend liegen keinerlei Erfahrungen oder Kenntnisse über eine auf bestimmte Anwendungsfelder ausgerichtete Aufbereitungs- und Verarbeitungstechnologie vor. Wesentliche Aufgabe des Vorhabens war es daher, ausgehend von ausgewählten stofflich-technischen Nutzungspotentialen im Bereich der Bau- und Werkstoffindustrie, bekannte Verfahren und Technologien der Naturfaserverarbeitung zu erproben. Das Vorprojekt konzentrierte sich im Rahmen von Vorversuchen zunächst auf bekannte Verfahrenslinien des Trockenaufschlusses sowie der Ganzpflanzenverarbeitung von feucht konservierten Pflanzenrohstoffen. Im Rahmen des Verbundes wurde antragsgemäß eine übergreifende Zusammenarbeit von 5 Projektpartnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette realisiert. Dabei bauten die Stufen der Rohstoffverarbeitung auf die davor liegenden Bereiche der Bereitstellung und (Vor-)Aufbereitung der Hopfenbiomasse zu Fasern und Nichtfaserbestandteilen bzw. Ganzpflanzen-Faserstoffen auf. Elementarer Bestandteil der einzelnen Prozessstufen ist eine entsprechende Charakterisierung von Rohstoffen, Halbzeugen und prototypischen Produkten.