Consorcio explora el uso de cáñamo y lino en compuestos estructurales

Esteban Moore | 15 de julio de 2022

El proyecto DuroBast, financiado por el gobierno alemán, se centra en el uso de fibras de líber para la producción de componentes estructurales compuestos. El proyecto tiene como objetivo desarrollar compuestos termoplásticos termoformables que emplean fibras de líber renovables como refuerzos para una variedad de aplicaciones en equipos automotrices y deportivos. El trabajo de investigación inicial se centró en componentes compuestos como fuelles de autobuses, consolas centrales y tablas de snowboard.

Las plantas nativas del líber, como el lino, el cáñamo y la ortiga, se han utilizado para la producción de fibra durante siglos. Sus fibras se caracterizan por una variedad de propiedades y son adecuadas para la fabricación de una variedad de productos. Además de la ropa, estas fibras se utilizaron históricamente para aplicaciones técnicas como sacos, velas, cuerdas y redes. Hoy en día, su potencial de construcción ligera hace que las fibras del líber sean una alternativa material interesante en el desarrollo de automóviles eficientes en el consumo de combustible y soluciones electromóviles. Otra ventaja del lino y del cáñamo es su baja tendencia a astillarse, un atributo positivo especialmente en accidentes de tráfico.

Bajo el liderazgo del Instituto Fraunhofer para la Durabilidad Estructural y la Confiabilidad del Sistema, el LBF, un consorcio de investigación interdisciplinario con 11 socios de la ciencia y la industria, trabaja en el desarrollo de materiales innovadores de base biológica. Los miembros del consorcio están uniendo sus conocimientos en todas las áreas de la cadena de valor y pretenden transferir los resultados del proyecto a aplicaciones concretas como interiores de automóviles (paneles de puertas), equipamiento deportivo (tablas de snowboard) y transporte público (fuelles de autobuses) en un futuro próximo. .

Los socios del proyecto son Dräxlmaier GmbH & Co. KG, Gustav Gerster GmbH & Co. KG, Hübner GmbH & Co. KG, Instituto de Tecnología Textil RWTH Aachen, Instituto Leibniz de Materiales Compuestos GmbH, Instituto Nova para la Innovación Política y Ecológica GmbH, Rhenoflex GmbH, silbaerg GmbH, Wagenfelder Spinnereien GmbH y la Cátedra de Ingeniería de Ensayos de Materiales (WPT) de la Universidad TU Dortmund.

Debido a su alta absorción de humedad, las fibras del líber sólo se han utilizado de forma limitada en plásticos y aplicaciones duraderas. Por lo tanto, uno de los objetivos de innovación del proyecto DuroBast es reducir la absorción de humedad de las fibras mediante modificación y luego procesarlas en hilos, telas no tejidas y telas. Para ello, las fibras se someterán a un tratamiento previo. Específicamente, las cavidades de las fibras y los espacios entre fibras se rellenarán con un termoplástico que evita la absorción de agua incluso en áreas dañadas y bordes cortados de los composites. Con este objetivo en mente, el equipo está examinando y comparando las propiedades de varias fibras de líber, diferentes procesos y el modo de acción de diferentes agentes hidrofóbicos.

Para lograr combinaciones de materiales 100 % de origen biológico a largo plazo, el equipo de investigación también se esfuerza por utilizar una matriz polimérica de origen biológico. Posteriormente, el proceso debería permitir una mejor unión de la matriz al componente de fibra natural. En este caso, los hilos, no tejidos y tejidos obtenidos a partir de las fibras deben cumplir los requisitos de las aplicaciones finales previstas. Identificar la longitud, el denier, la pureza y la resistencia óptimos de la fibra; método de hilado; y el grado de tostado de la fibra están demostrando ser un desafío en este contexto. Todos los componentes seleccionados también deben cumplir los criterios objetivo de procesabilidad, eficiencia económica, disponibilidad y sostenibilidad.

Además del lino, las primeras investigaciones han confirmado las ventajas de la planta del cáñamo. Sus exigencias climáticas permiten su cultivo en Alemania y, por tanto, ofrecen seguridad de suministro en tiempos de situación logística global incierta. El precio del cáñamo también es favorable en comparación con el de las fibras de lino, y la planta entera se puede utilizar en aplicaciones médicas y alimentarias, como las semillas de cáñamo. El cáñamo también es ventajoso para el medio ambiente por su capacidad de concentrar grandes cantidades de CO2 durante el cultivo. En los plásticos reforzados con fibra, el cáñamo puede reducir la proporción de componentes plásticos fósiles reemplazándolos con alternativas renovables.

Las pruebas iniciales sobre la producción de láminas orgánicas de cáñamo y polipropileno arrojaron resultados prometedores. Estos termoplásticos reforzados con fibras presentan resistencia y baja densidad y son tan fáciles de procesar como los componentes de chapa convencionales. El equipo de investigación tiene la intención de probar exhaustivamente más combinaciones de materiales y procesos en los próximos meses.

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