Hemp2comp
Hennep leidt de weg naar een circulaire toekomst
WP5 - Biocomposiet
In dit werkpakket wordt, startende van de verschillende halffabricaten met hennepvezel en de geselecteerde (bio)harsen gewerkt om composietmaterialen te vervaardigen. De verschillende processen om deze materialen te maken worden op punt gesteld met de hennepmaterialen als input en met het oog op de voorziene eindtoepassingen. Binnen dit werkpakket zullen ook kwaliteitstesten uitgevoerd worden op de gemaakte composiet samples en materialen.
Persprocessen
In samenwerking tussen Sirris, M. BRUIJN Consult en Avantium zijn verschillende perstesten uitgevoerd. De eerste test toonde aan dat bij een grote perse de consolidatie beter is, maar de cross-linking is nog niet compleet, waardoor er nog materiaal uitloogde bij onderdompeling in water. Door de proces parameters aan te passen kon bij een volgende test betere cross-linking bekomen worden, alsook een inkorting van het proces.
Bij NPSP zijn testen gebeurd via een BMC proces. Eerste testen gebeurden met commercieel hennepvezel. Na opschaling werd uit een grote hoeveelheid deeg een reeks panelen gemaakt die gebruikt worden voor de coatingsproeven. Samen met Sirris zijn er verdere testen gedaan door te persen met een combinatie van deeg en non-woven matten. De non-woven matten werden eerst geïmpregneerd met het hars en dan gestapeld met het deeg als een sandwich. Ter referentie werd een paneel gebruikt met enkel BMC materiaal geperst. Alle panelen zijn gelukt en worden verder gekarakteriseerd.
Vacuümprocessen
Bij VVP Composites werden eerste testpanelen gemaakt aan de hand van sample materiaal van hennep (via M. BRUIN Consult en C-Biotech). Als referentie werd een vlas non-woven gebruikt (Sirris) en een EOL-composiet (VVP Composites). Er werden testpanelen gemaakt met een specifieke afmetingen en diverse versterkingsmaterialen. Als infusiehars werd een biobased BÜFA hars gebruikt. De doorstroming in alle proeven is redelijk tot goed en de panelen worden helemaal gevuld. Bij vergelijking tussen EOL-composiet en korte hennepvezel, alsook tussen vlas non-woven en hennep non-woven, zien we een gelijkaardige snelheid en efficiëntie.
Sirris voerde verder ook infusietesten uit om het impregnatiegedrag van non-wovens en weefsels te vergelijken. Hierbij werden nog vlasmaterialen gebruikt, in afwachting tot materialen met hennep. Als hars werd een polyesterhars gebruikt waaraan 2 massaprocent Butanox M-50 als verharder wordt toegevoegd. Het composiet wordt na infusie bij kamertemperatuur uitgehard gedurende de nacht, gevolgd door een nabehandeling van 24 uur bij 60°C. De impregnatie gebeurd in drie fases. 1) Hars wordt doot de flow mesh gezogen. Dankzij de open structuur kan de hars zich vlot verplaatsen, resulterende in een hogere impregnatiesnelheid van de vezels. 2) Voorbij de flow mesh moet het hars zich door de vezelstructuur verplaatsen zonder hulp, waardoor het trager verloopt. 3) Als het front zich tussen 11 en 12 inch bevindt wordt de harsaanvoer afgesloten omdat het systeem dan voldoende hars bevat. De infusiesnelheid vertraagt dan wel, maar zo wordt geen overtollig hars toegevoegd.
Plantics onderzocht de mogelijkheden en limieten rond het maken van pre-pregs tot een serie hoeksamples van 90° en 45°. Er werden enkele technieken toegepast om hoeken van 45 graden met een radius van 10 mm mogelijk te kunnen maken, waaronder verschillende inknippingen en overlappen, losse geïmpregneerde hennepvezels in de hoeken aanbrengen vooraleer ze in de mal worden gelegd,... De samples zijn in reepjes gezaagd en naast een visuele beoordeling ook in een testbank samen gedrukt. Het toevoegen van losse vezels en het gebruik van dikke matten (pre-pregs van 5.000 g/m² gaven hierin het beste resultaat. Verder liet Plantics 3 verschillende mallen maken voor de uitdagende toepassing van een vrachtwagen spoiler: een traditioneel polyester mal, een hittebestendig polyester en een hittebestendig epoxy systeem. De kennis opgedaan rond de 45 graden hoeken is in deze vorm ook toegepast. De hittebestendige epoxy mal bleek het best geschikt.
Pultrusie
De eerste testen bij Prince Fibre rond pultrusie zijn opgestart met een cilindrisch profieltje, waarna later overgeschakeld kan worden aan een koker. Het bedrijf start met gangbare harssystemen die ze kennen, maar zal nadien overschakelen tot een biohars. Deceuninck wil eerste testen laten uitvoeren op een klein versterking U-profiel. De eerste testen zijn met ondersteuning van Sirris uitgevoerd met een vlas vezel aangekocht bij Depestele alsook lonten van Vanneste. Met de vlas tape werden succesvol staven gemaakt. De lonten bleken moeilijker te incorporeren in het proces. Prince Fibre en Deceuninck laten een matrijs maken om verdere testen te gaan uitvoeren.
Biogebaseerde coatings
Sirris heeft een rapport opgesteld voor beschikbare biocoatings. NPSP heeft verschillende testen gedaan, zowel buiten als in een versnelde verouderingskast (QUV) met een reeks coatings. Voor elk type paneel zijn een basis en brandwerend paneel gemaakt en dit in drie kleuren: transparant, RAL 9010 en RAL 6002. De panelen werden aan een gevel geplaatst en de veroudering ervan wordt opgevolgd via kleurmetingen en visuele inspecties.
Karakterisatie biocomposieten
Avantium werkte samen met Sirris en M. BRUIJN Consult aan karakterisatie van de geperste composiet samples met humines. Bij de eerste testen bleek het materiaal tekortkomingen te vertonen in de mechanische testen, maar ook zwelling en leaching traden op. Nieuwe perstesten werden vervolgens uitgevoerd. De resultaten waren beter op vlak van mechanische eigenschappen en leaching, maar toch was er nog geen volledige verknoping. Leachende componenten werden gekarakteriseerd en er werden vervolgens nieuwe perstesten uitgevoerd.
Ook op het plaatmateriaal van NPSP werden testen uitgevoerd naar mechanische eigenschappen. Voor karakterisatie van de levensduur werden ook eerste testen uitgevoerd onder invloed van de zon door ze aan een zuidgevel te plaatsen.
