Il consorzio esplora l'uso della canapa e del lino nei compositi strutturali

Stephen Moore | 15 luglio 2022

Il progetto DuroBast, finanziato dal governo tedesco, si concentra sull'uso di fibre liberiane per la produzione di componenti strutturali compositi. Il progetto mira a sviluppare compositi termoplastici termoformabili che impiegano fibre liberiane rinnovabili come rinforzi per una serie di applicazioni nel settore automobilistico e delle attrezzature sportive. Il lavoro di ricerca iniziale si è concentrato su componenti compositi come soffietti per autobus, console centrali e snowboard.

Piante autoctone come il lino, la canapa e l'ortica sono state utilizzate per secoli per la produzione di fibre. Le loro fibre sono caratterizzate da una serie di proprietà e sono adatte alla fabbricazione di una varietà di prodotti. Oltre all'abbigliamento, queste fibre storicamente venivano utilizzate per applicazioni tecniche come sacchi, vele, corde e reti. Oggi, il loro potenziale di costruzione leggera rende le fibre liberiane un’interessante alternativa materiale nello sviluppo di automobili a basso consumo di carburante e soluzioni elettro-mobili. Un altro vantaggio del lino e della canapa è la loro scarsa tendenza a scheggiarsi, una caratteristica positiva soprattutto in caso di incidenti stradali.

Sotto la guida dell’Istituto Fraunhofer per la durabilità strutturale e l’affidabilità del sistema LBF, un consorzio di ricerca interdisciplinare con 11 partner del mondo scientifico e industriale, sta lavorando allo sviluppo di materiali innovativi a base biologica. I membri del consorzio stanno unendo le loro competenze in tutte le aree della catena del valore e mirano a trasferire i risultati del progetto ad applicazioni concrete come interni automobilistici (pannelli delle portiere), attrezzature sportive (snowboard) e trasporti pubblici (soffietti per autobus) nel prossimo futuro .

I partner del progetto sono Dräxlmaier GmbH & Co. KG, Gustav Gerster GmbH & Co. KG, Hübner GmbH & Co. KG, Istituto per la tecnologia tessile RWTH Aachen, Istituto Leibniz per i materiali compositi GmbH, nova-Institute for Political and Ecological Innovation GmbH, Rhenoflex GmbH, silbaerg GmbH, Wagenfelder Spinnereien GmbH e la cattedra di ingegneria dei test sui materiali (WPT) dell'Università TU di Dortmund.

A causa del loro elevato assorbimento di umidità, le fibre liberiane sono state utilizzate solo in misura limitata nella plastica e nelle applicazioni durevoli. Pertanto, uno degli obiettivi innovativi del progetto DuroBast è ridurre l’assorbimento di umidità delle fibre attraverso la modifica e quindi trasformarle in filati, non tessuti e tessuti. A tal fine le fibre verranno sottoposte a pretrattamento. Nello specifico, le cavità delle fibre e gli spazi interfibra saranno riempiti con un materiale termoplastico che impedisce l'assorbimento di acqua anche nelle aree danneggiate e nei bordi tagliati dei compositi. Con questo obiettivo in mente, il team sta esaminando e confrontando le proprietà di varie fibre liberiane, diversi processi e la modalità di azione di diversi agenti idrofobici.

Per ottenere combinazioni di materiali a base biologica al 100% a lungo termine, il team di ricerca sta anche cercando di utilizzare una matrice polimerica a base biologica. Il processo dovrebbe successivamente consentire un migliore legame della matrice alla componente in fibra naturale. Qui i filati, i non tessuti e i tessuti ottenuti dalle fibre devono soddisfare i requisiti delle applicazioni finali previste. Identificazione della lunghezza, del denaro, della purezza e della resistenza ottimali della fibra; metodo di filatura; e il grado di tostatura delle fibre si stanno rivelando una sfida in questo contesto. Tutti i componenti selezionati devono inoltre soddisfare i criteri target di lavorabilità, efficienza economica, disponibilità e sostenibilità.

Oltre al lino, le prime indagini hanno confermato i vantaggi della pianta di canapa. Le sue esigenze climatiche consentono la coltivazione in Germania e, quindi, offrono sicurezza di approvvigionamento in tempi di incerta situazione logistica globale. Anche il prezzo della canapa è favorevole rispetto alle fibre di lino e l'intera pianta può essere utilizzata in applicazioni mediche e alimentari, come i semi di canapa. La canapa è vantaggiosa anche dal punto di vista ambientale grazie alla sua capacità di concentrare grandi quantità di CO2 durante la coltivazione. Nelle plastiche rinforzate con fibre, la canapa può ridurre la percentuale di componenti plastici fossili sostituendoli con alternative rinnovabili.