Holz gilt in Deutschland als wichtigster heimischer, nachwachsender Rohstoff. Durch seine Vielseitigkeit liefert Holz, vor allem als Werkstoff, multiple Ansatzpunkte für eine wirtschaftliche
Betrachtung und Nutzung.

Ziel dieser Arbeit ist es, die Strukturveränderungen von holzbasierten Fasern, Regenerat-Cellulosefasern und Holzstofffasern, unter thermischer und mechanischer Beanspruchung in kunststoffverarbeitenden Prozessen herauszuarbeiten. Aus den Ergebnissen sind prozess- technische und materialtechnische Anpassungen für einen vorteilhaften Einsatz abzuleiten. Es soll eine technische, ökologische und ökonomische Einschätzung zur Substitution von Glasfasern durch holzbasierte Fasern gegeben werden.

Dabei sind folgende Forschungsfragen zu beantworten:

• Wie kann eine Verarbeitung und Herstellung von holzbasierten, faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffbauteilen mit geringst möglicher thermischer Schädigung und damit besten Eigenschaften umgesetzt werden und können die Eigenschaften von glasfaserverstärkten Thermoplasten im Kurzfaser- und im Endlosfaserbereich erzielt werden?
  • Für kurzfaserverstärkte Kunststoffe werden verschiedene Compoundierverfahren hinsichtlich der auftretenden thermischen und strukturellen Schädigung und damit den resultierenden Bauteileigenschaften untersucht. Unter Einsatz des schonendsten Verfahrens werden verschiedene Faseranteile compoundiert, verarbeitet und durch mechanische und rheologische Untersuchungen charakterisiert. Endlosfaserverstärkte Thermoplaste werden in Form von Organoblechen im Pressverfahren hergestellt und anhand variabler Verarbeitungsparameter (z.B. Temperatur, Druck und Zeit) als auch Prüfparameter (z.B. Prüftemperatur, Prüfklima) auf Eigenschaftsänderungen untersucht.
• Welche Strukturveränderungen treten an den Fasern während der Verarbeitung auf, welche Eigenschaftsänderungen hat dies am thermoplastischen Kunststoffbauteil zur Folge und wie können diese positiv beeinflusst werden?
  • Die holzbasierten Fasern werden thermisch und mechanisch belastet. Die Fasern werden auf geometrische und strukturelle Veränderungen geprüft und Wirkzusammenhänge zur Verarbeitung herausgearbeitet. Insbesondere tiefe Temperaturen sollen hier betrachtet werden, da dieser Bereich aufgrund der Eigenschaften der Faser tieferes Verständnis von Energiedissipation, Steifigkeit und Bruchverhalten liefern kann.
• Ist der Einsatz von Regenerat-Cellulosefasern gegenüber Glas- und Holzfasern ökologisch vorzuziehen?
  • Die Frage soll mit einem Life Cycle Assessments der gesamten Prozesskette beantwortet werden und auf spezifisch geforderte Mechanik-Kennwerte (Steifigkeit, Festigkeit, Schlagzähigkeit) bezogen werden. Dabei sollen neben der CO2-Äquivalente weitere Wirkungskategorien in Betracht gezogen werden.