컨소시엄, 구조적 복합재에 대마, 아마 사용 탐구

스티븐 무어 | 2022년 7월 15일

독일 정부가 지원하는 DuroBast 프로젝트는 복합 구조 부품 생산에 인피 섬유를 사용하는 데 중점을 두고 있습니다. 이 프로젝트는 자동차 및 스포츠 장비의 다양한 응용 분야에 대한 보강재로 재생 가능한 인피 섬유를 사용하는 열성형 가능한 열가소성 복합재를 개발하는 것을 목표로 합니다. 초기 연구 작업은 버스 벨로우즈, 센터 콘솔 및 스노우보드와 같은 복합 부품에 중점을 두었습니다.

아마, 대마, 쐐기풀과 같은 토착 인피 식물은 수세기 동안 섬유 생산에 사용되었습니다. 이들 섬유는 다양한 특성을 갖고 있으며 다양한 제품 제조에 적합합니다. 의류 외에도 이러한 섬유는 역사적으로 자루, 돛, 로프 및 그물과 같은 기술 응용 분야에 사용되었습니다. 오늘날 경량 구조의 잠재력으로 인해 인피 섬유는 연료 효율적인 자동차 및 전기 자동차 솔루션 개발에서 흥미로운 소재 대안이 되었습니다. 아마와 대마의 또 다른 장점은 쪼개지는 경향이 낮다는 것인데, 이는 특히 교통 사고에서 긍정적인 특성입니다.

과학 및 산업 분야의 11개 파트너로 구성된 학제간 연구 컨소시엄인 프라운호퍼 구조적 내구성 및 시스템 신뢰성 연구소 LBF의 리더십 하에 혁신적인 바이오 기반 소재 개발에 힘쓰고 있습니다. 컨소시엄 구성원은 가치 사슬의 모든 영역에 대한 전문 지식을 연결하고 가까운 시일 내에 프로젝트 결과를 자동차 인테리어(도어 패널), 스포츠 장비(스노보드) 및 대중 교통(버스 벨로우즈)과 같은 콘크리트 응용 분야로 이전하는 것을 목표로 하고 있습니다. .

프로젝트 파트너는 Dräxlmaier GmbH & Co. KG, Gustav Gerster GmbH & Co. KG, Hübner GmbH & Co. KG, 섬유 기술 연구소 RWTH Aachen, Leibniz Institute for Composite Materials GmbH, nova-Institute for Political and Ecological Innovation GmbH, Rhenoflex GmbH, silbaerg GmbH, Wagenfelder Spinnereien GmbH 및 TU Dortmund University의 재료 테스트 엔지니어링(WPT) 의장.

흡습성이 높기 때문에 인피 섬유는 플라스틱 및 내구성이 뛰어난 응용 분야에서 제한된 범위에서만 사용되었습니다. 따라서 DuroBast 프로젝트의 혁신 목표 중 하나는 개질을 통해 섬유의 수분 흡수를 줄이고 이를 실, 부직포, 직물로 가공하는 것입니다. 이를 위해 섬유는 전처리를 거칩니다. 특히, 섬유 구멍과 섬유 간 공간은 복합재의 손상된 부분과 절단된 가장자리에서도 수분 흡수를 방지하는 열가소성 수지로 채워집니다. 이러한 목표를 염두에 두고 팀은 다양한 인피 섬유의 특성, 다양한 공정, 다양한 소수성 물질의 작용 방식을 조사하고 비교하고 있습니다.

연구팀은 장기적으로 100% 바이오 기반 소재 조합을 달성하기 위해 바이오 기반 고분자 매트릭스를 활용하는 데에도 노력하고 있다. 이후 공정은 천연 섬유 성분에 대한 매트릭스의 향상된 결합을 가능하게 해야 합니다. 여기서, 섬유에서 얻은 실, 부직포 및 직물은 의도된 최종 응용 분야의 요구 사항을 충족해야 합니다. 최적의 섬유 길이, 데니어, 순도 및 강도를 식별합니다. 방사방법; 이러한 맥락에서 섬유소 로스팅 정도가 어려운 것으로 입증되었습니다. 선택한 모든 구성 요소는 또한 가공성, 경제적 효율성, 가용성 및 지속 가능성이라는 목표 기준을 충족해야 합니다.

아마 외에도 초기 조사를 통해 대마 식물의 장점이 확인되었습니다. 기후 요건 덕분에 독일에서의 재배가 가능해지며, 따라서 불확실한 글로벌 물류 상황에도 공급 안정성을 제공합니다. 대마의 가격은 아마 섬유에 비해 유리하며 식물 전체는 대마 씨앗과 같은 의료 및 식품 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 또한 대마는 재배 중에 대량의 CO2를 농축할 수 있어 환경적으로도 유리합니다. 섬유 강화 플라스틱에서 대마는 화석 플라스틱 구성 요소를 재생 가능한 대체 물질로 대체하여 비율을 줄일 수 있습니다.