Das Projekt "Naturfaserverbunde auf Kunststoffbasis - Teilprojekt: Struktur- und Gefügeanalyse an naturfaserverstärkten Kunststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe durchgeführt. Die Zielstellung des Projektes bestand darin, die Ausgangsmaterialien (Naturfasern und Polymere) für naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe und ihre Verbundeigenschaften zu charakterisieren. Es bestand eine enge Kooperation und ein kontinuierlicher Datentransfer mit TP I und TP III. Mit Hilfe der thermischen Analyse (TGA, DTA und DSC) wurden die Prozessgrenzen sowohl der Naturfasern als auch der PP-Matrix ermittelt. Die Ergebnisse der thermogravimetrischen Untersuchungen wurden durch die der Ubbelohde-Viskosimetrie bestätigt. Um Festigkeit und E-Modul auf hohem Niveau zu erhalten, sind die Fasern möglichst kurzzeitig niedrigen thermischen Beanspruchungen zu unterziehen. Durch den Ausschluss von Sauerstoff wird die fortschreitende Degradation vermindert. Zur Charakterisierung der Oberflächeneigenschaften der Naturfasern sind oberflächensensitive Methoden (BET-Methode, IR-Spektroskopie, Zeta-Potenzial-Messungen, REM) geeignet. Eine vergrößerte spezifische Oberfläche und das Entfernen von Faserbegleitsubstanzen steigern die Grenzflächenkompatibilität und damit das Verstärkungspotenzial der Naturfasern. Damit wird deutlich, dass eine reproduzierbare Beeinflussung der Naturfasern möglich und nötig ist, um die gewünschten Verbundeigenschaften zu erzielen. Die Verbundwerkstoffe aus Naturfasern und PP wurden einerseits durch Compoundieren und Spritzgießen (Kurzfasern), andererseits durch Herstellen von Hybridvliesen und anschließendem Verpressen (Langfasern) hergestellt. Nach dem Optimieren der Verarbeitungsparameter wurde der Einfluss von Faserart, Fasergehalt, Faserbehandlung und Haftvermittlergehalt auf die mechanischen Eigenschaften im quasi-statischen Biege- und Zugversuch bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass die genannten Einflussfaktoren wesentlich das Interface und damit die mechanischen Werkstoffkennwerte beeinflussen. Mit Hilfe der Dynamisch-Mechanischen Analyse (DMA) wurden die viskoelastischen Eigenschaften von naturfaserverstärktem Polypropylen charakterisiert. Der Glasübergang lässt sich mit der DMA einfacher und genauer als mit der DSC bestimmen. Die in quasi-statischen Versuchen gefundenen Abhängigkeiten zwischen den o.g. Einflussfaktoren und den mechanischen Eigenschaften werden durch die DMA bestätigt und um Informationen der Temperatur- und Frequenzabhängigkeit von Speicher- und Verlustmodul sowie den Dämpfungseigenschaften erweitert. Die Verwendung von Haftvermittlern mit unterschiedlich hohem Molekulargewicht hat auf die Biege- als auch auf die Zugeigenschaften signifikanten Einfluss. Sowohl bei Flachs- als auch bei Hanffasern weist die Kombination mit niedermolekularem Haftvermittler um ca. 10 Prozent niedrigere Steifigkeiten und Festigkeiten auf. Aus diesem Grund wird die ausschließliche Verwendung von Haftvermittlern mit hohem Molekulargewicht empfohlen. Durch die erzielten Ergebnisse ist es möglich, mit den genannten Verfahren leistungsfähige naturfaserverstärkte Verbundwerkstoffe reproduzierbar herzustellen. Die eingesetzten un