DE102012005588A1 - Verbundwerkstoff auf Basis einer Chitosan - Matrix Universeller Verbundwerkstoff zur Herstellung von Dämmplatten und Konstruktionsschalen mit einer Chitosan-Matrix in Kombination mit einem Träger- und Fasermaterial, insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - aus nachwachsenden Rohstoffen. - Google Patents

Verbundwerkstoff auf Basis einer Chitosan - Matrix Universeller Verbundwerkstoff zur Herstellung von Dämmplatten und Konstruktionsschalen mit einer Chitosan-Matrix in Kombination mit einem Träger- und Fasermaterial, insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - aus nachwachsenden Rohstoffen. Download PDF

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Abstract

Diese Platten ihn Kombination mit der Untermischung von Miscanthus sind leicht, stoßsicher, isolierend und umweltfreundlich. Entstanden ist diese Idee der Herstellung einer auf einem breiten Feld nutzbaren Verbundmischung aus der Herstellung einer Medikamenten-Transport-Kiste für den gekühlten Transport in Krisengebieten im Rahmen eines Jugend forscht Projektes für den Landeswettbewerb Niedersachsen im Jahr 2012.
Diese Verbundmischung mit Miscanthus ist leicht, strapazierfähig und wärmedämmend. Sie ist komplett biologisch abbaubar. Durch die günstigen Komponenten ist die Herstellung zu dem preisgünstig.
Bei der Herstellung entstehen anders als bei der bisher bekannten Methode mit Essigsäure keine reizenden Dämpfe. Ebenfalls ist Zitronensäure kostengünstiger.
Bekannt und geschützt ist das Verfahren zur Herstellung von säureresistenten Folien aus Chitosan; häufig wird hier Essigsäure verwendet. Nach unseren Recherchen bestehen bisher allerdings keine Ausführungen über die Herstellung von Platten aus Chitosan. Neu ist außerdem die Verwendung von Miscanthus. Dieses Elefantengras hat im Inneren große Lufteinschlüsse und besitzt auf der Innenseite weiche Bestandteile. Die Harzähnlichkeit des Chitosans bewirkt die Verklebung des Miscanthus-Schrots.
Ebenfalls wurden Versuche zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs durchgeführt. Zur besseren Vergleichbarkeit mit bisherigen Werkstoffen wurden Gasfasern als Fasermaterial eingesetzt. Beim Test von Probekörper (5 cm × 20 cm) zeigt das neue Material vergleichbare Zugfestigkeitseigenschaften wie eine Verbindung auf Basis einer Kunststoffmatrix. Um die ökologischen und nachhaltigen Vorteile des neuen Verbundmaterials zu erhalten, bietet es sich an Naturfasern wie z. B. Flachs, Hanf, Sisal oder Holz einzusetzen.

Description

  • Entwickelt wurde ein neuer Verbundwerkstoff auf Basis einer Chitosan-Matrix. Dieser universelle Verbundwerkstoff ist zur Herstellung von Dämmplatten und Konstruktionsschalen mit einer Chitosan-Matrix in Kombination mit einem Fasermaterial insbesondere – jedoch nicht ausschließlich – aus nachwachsenden Rohstoffen besonders geeignet.
  • Erste erfolgreiche Tests wurden mit gegossenen Dämmplatten und mit Probekörpern aus Faserverbundmaterial durchgeführt. Als Platte gegossen und ausgehärtet ist der Verbundwerkstoff stabil, leicht und strapazierfähig. Bei Verwendung von Fasermaterial aus nachwachsenden Rohstoffen sind die entstandenen Platten umweltfreundlich und ressourcenschonend. Als Faserverbundwerkstoff zeigt das neue Material vergleichbare Festigkeitseigenschaften wie eine Verbindung auf Basis einer Kunststoffmatrix. Das Material ist wasserfest und säureresistent.
  • Chemische Aufarbeitung und Herstellung:
  • Aus Krabbenschalen gewonnenes Chitin wird zu Chitosan weiterverarbeitet und mit 50%iger Natronlauge verseift.
  • Zitronensäure-Monohydrat (C6H8O7·H2O) wird mit je 1 g Zitronensäure auf 1 g Gramm destilliertem Wasser unter leichtem Erhitzen vollständig gelöst. Die nun entstandene Zitronensäure wird bis auf 70° weitererhitzt.
  • Das Chitosan wird unter ständigem Rühren untergemischt und weiter erhitzt. Das Volumen des hinzugefügten Chitosans entspricht dem Volumen der je nach Menge verwendeten Zitronensäure.
  • Die OH-Gruppe hat am zentralen C-Atom eine höhere Elektronegativität als C und zieht damit die Bindungselektronen etwas stärker zu sich. Dies erleichtert die Ablösung von H+-Ionen von den COOH-Gruppen. Damit können die äußeren H abgelöst werden. Hier spielt der induktive Effekt mit seiner Auswirkung auf die Nachbaratome eine Rolle.
  • Der Vorgang des Anbindens der einzelnen Stränge erfordert nur die COOH-Gruppen, wobei es nicht von Belang ist, von welchem Molekül diese stammen.
  • Bei Untersuchung einer Verbindung mit Essigsäure bindet die Essigsäure als Acetylgruppe unter Wasserabspaltung an. Das Amid ist hierbei CONH. Bei diesem Prozess wird das Chitosan wieder zu Chitin umgewandelt. Dadurch bleiben die Stränge weitgehend unverzweigt.
  • Erkennbar ist dies in .
  • Im Gegensatz kann Zitronensäure dreimal mehr COOH verknüpfen. Dadurch entsteht eine räumliche Vernetzung der Chitosanstränge.
  • Damit ist die für einen Verbundwerkstoff entscheidende Verknüpfung und damit Stabilität hergestellt.
  • Anwendungsbereiche und technische Neuerungen im Vergleich zum aktuellen Stand:
  • Diese Platten ihn Kombination mit der Untermischung von Miscanthus sind leicht, stoßsicher, isolierend und umweltfreundlich. Entstanden ist diese Idee der Herstellung einer auf einem breiten Feld nutzbaren Verbundmischung aus der Herstellung einer Medikamenten-Transport-Kiste für den gekühlten Transport in Krisengebieten im Rahmen eines Jugend forscht Projektes für den Landeswettbewerb Niedersachsen im Jahr 2012.
  • Diese Verbundmischung mit Miscanthus ist leicht, strapazierfähig und wärmedämmend. Sie ist komplett biologisch abbaubar. Durch die günstigen Komponenten ist die Herstellung zu dem preisgünstig.
  • Bei der Herstellung entstehen anders als bei der bisher bekannten Methode mit Essigsäure keine reizenden Dämpfe. Ebenfalls ist Zitronensäure kostengünstiger.
  • Bekannt und geschützt ist das Verfahren zur Herstellung von säureresistenten Folien aus Chitosan; häufig wird hier Essigsäure verwendet. Nach unseren Recherchen bestehen bisher allerdings keine Ausführungen über die Herstellung von Platten aus Chitosan. Neu ist außerdem die Verwendung von Miscanthus. Dieses Elefantengras hat im Inneren große Lufteinschlüsse und besitzt auf der Innenseite weiche Bestandteile. Die Harzähnlichkeit des Chitosans bewirkt die Verklebung des Miscanthus-Schrots.
  • Ebenfalls wurden Versuche zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs durchgeführt. Zur besseren Vergleichbarkeit mit bisherigen Werkstoffen wurden Gasfasern als Fasermaterial eingesetzt. Beim Test von Probekörper (5 cm × 20 cm) zeigt das neue Material vergleichbare Zugfestigkeitseigenschaften wie eine Verbindung auf Basis einer Kunststoffmatrix. Um die ökologischen und nachhaltigen Vorteile des neuen Verbundmaterials zu erhalten, bietet es sich an Naturfasern wie z. B. Flachs, Hanf, Sisal oder Holz einzusetzen.

Claims (1)

  1. Es wurde ein Verbundwerkstoff auf Basis einer Chitosan-Matrix entwickelt. Diese Verbindung ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet: a) Verbindung eines Träger- und Fasermaterials mit einer Chitosan-Matrix zur Herstellung von Konstruktionsschalen, Dämmmaterialien und Bau- und Konstruktionsplatten b) Ersatz herkömmlich verwendeter Klebstoffe in OSB- und Spanplatten, Glasfaser-Verbindungen und Dämmstoffen c) Als Ersatzverbundwerkstoff mit kunststoffähnlichen Eigenschaften
DE201210005588 2012-03-20 2012-03-20 Verbundwerkstoff auf Basis einer Chitosan - Matrix Universeller Verbundwerkstoff zur Herstellung von Dämmplatten und Konstruktionsschalen mit einer Chitosan-Matrix in Kombination mit einem Träger- und Fasermaterial, insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - aus nachwachsenden Rohstoffen. Ceased DE102012005588A1 (de)

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EP4230682A1 (de) * 2022-02-18 2023-08-23 Salamander SPS GmbH & Co. KG Pflanzenfaser-verbundmaterial

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