Het gebruik van materialen op basis van hernieuwbare rijkdommen is niet nieuw in de autosector. Natuurlijke vezels worden met name al vele jaren gebruikt omwille van hun geringe densiteit, hun uitstekende thermische en mechanische eigenschappen en hun vrij lage, en vooral stabiele prijs. Ze hebben aan belang gewonnen sinds de prijs van synthetische vezels, die is gekoppeld aan die van aardolie, rond 2005 aanzienlijk is gestegen.
De auto-industrie maakt in het bijzonder gebruik van natuurlijke vezels ter versterking van composieten daar waar de eigenschappen van glasvezels niet onontbeerlijk zijn.

Diverse componenten zijn al op de markt aanwezig en tal van onderdelen bevinden zich in de evaluatiefase. Toepassingen zijn de binnenbekledingen van deuren (1,2-1,8 kg natuurlijke vezels voor de voordeuren, 0,8-1,5 kg voor de achterdeuren), kofferbekledingen (meer dan 2 kg vezels), hoedenplanken, daken, dashboards en allerlei soorten carters of gespoten stukken zoals ventilatieroosters.

Er worden vezels gebruikt van hennep, vlas, jute, kenaf, sisal …

In deze tekst vindt u de beschrijving van voorbeelden van realisaties bij enkele autoconstructeurs.

Ford Motor Company

In het begin van de XXste eeuw bevatte de Ford T al een startspoelkast van tarweglutenhars versterkt met asbestvezels. Ford breidde haar onderzoeks- gebied vervolgens uit naar harsen uit soja en versterkt met hennep, houtmeel, grenehoutpasta, katoen, vlas, ramee enz. Het doel: afzetgebieden vinden voor landbouwoverschotten.

Kunststoffen afgeleid uit soja werden opgenomen in deksels van handschoenenkastjes, knoppen van versnellingspoken, claxonknoppen, gaspedalen, sturen, dashboardpanelen en in een prototype van achtervloer.

Ook vandaag nog bestudeert Ford het gebruik van kunststoffen afkomstig uit soja in composieten met natuurlijke vezels. Haar ingenieurs zijn er met name in geslaagd 40% van het polyolbestanddeel van een polyurethaanschuim (uit aardolie afgeleid polyol) te vervangen door een materiaal verkregen uit soja. Dat wordt gebruikt in kussens en rugleuningen van stoelen, in hoofd- en armsteunen.

Ford paste dit schuim voor het eerst toe in 2003 in de kussens en de composiet van de achterklep van het Model U. Onlangs werd een nieuwe techniek geoctrooieerd voor de synthese van het polyol teneinde te komen tot reukloze formuleringen; die verloopt bij omgevingstemperatuur en onder UV in plaats van bij hoge temperatuur met katalysator.

Die werkzaamheden werden verricht in samenwerking met Bayer en met de steun van USB (United Soybean Board), een groep van sojatelers.

Andere firma’s werken aan hetzelfde type van project, maar de vervanging beperkt zich over het algemeen tot 5%. Dat is bijvoorbeeld het geval bij Johnson Controls (serieonderdelen in 2009). Lear Corporation, de specialist inzake auto-interieurs, kondigde op zijn beurt een nieuw schuim aan dat voor 24% uit soja werd verkregen.
Aangezien de zitkussens en rugleuningen van de stoelen van een auto klassiek zowat vijftien kilo PUR-schuim bevatten en de hoofd- en armsteunen 1-3 kg kan, rekening houdend met het aantal voertuigen dat wordt gefabriceerd, heel wat fossiel materiaal worden bespaard.

Al sinds 1997 test de Amerikaanse firma John Deere, een constructeur van landbouwwerktuigen, materiaal afkomstig uit soja, eveneens met de steun van USB. De eerste prototypes van machineonderdelen rolden in 2002 van de band.

BMW neemt een grote hoeveelheid hernieuwbare materialen in haar voertuigen op (10.000 t plantaardige vezels in 2004). Elke BMW Serie 7 bevat er 24 kg van. Voorbeelden zijn panelen en binnenbekledingen van portieren van sisal en van vlas, geluidsisolerende elementen van katoen, wol in voeringen en houtvezels in rugleuningen.

DaimlerChrysler

DaimlerChrysler maakt al enkele jaren gebruik van vezels van hennep, vlas, sisal, kokosnoot voor binnencomponenten. 50 componenten van de Mercedes klassen A, C, E en S bevatten natuurvezels.

De gekozen vezel is de abaca, van de bananensoort musa textilis, die zich onderscheidt door een grote treksterkte en een hoge elasticiteit.

Vezels van de abaca (ook manillahennep genoemd) worden traditioneel aangewend bij de vervaardiging van touwen. Ze hebben een lengte van 1,5 tot 2,7 m. De plant komt zeer snel, in 18-24 maanden tijd, tot volle wasdom, en heeft een opbrengst van 600-1300 kg/ha.

DaimlerChrysler verwacht 60% energie te kunnen besparen bij de fabricage van de vezels die nodig zijn om het stuk te vormen, wat resulteert in een aanzienlijke daling van CO2-uitstoot. Het vezelafval kan worden gebruikt als meststof

Toyota Motor Corporation

De Toyota Raum, die in 2003 van de band rolde, is uitgerust met een paneel dat het reservewiel beschermt en vervaardigd is van PLA, een polymeer dat voortkomt uit beetwortel, versterkt met kenaf.

Kenaf is een Hibiscus cannabinus L. ou H. sabdariffa L., een snelgroeiende jaarplant (stengels van 2 à 4 m) die goed gedijt in een vochtig, tropisch klimaat, maar ook wordt geteeld in het zuiden van Europa en in de Cotton Belt van de USA. De vezels worden gebruikt bij de fabricage van touwen, geotextiel, deeltjespanelen.

Toyota beschikt over haar eigen PLA-productie-eenheid met een capaciteit van 1000 t. De firma maakt er materialen voor haar eigen producten : auto-onderdelen, maar ook consumptie-elektronica, snaren van tennisrackets en verpakkingen van cosmeticaproducten. Deze producten worden enkel in Japan verlocht. Deze fabrikant bestudeert eveneens andere basismaterialen voor PLA, zoals de zoete aardappelen uit Indonesië.

Mazda Motor Corporation

Mazda ontwikkelde materialen op basis van biokunststoffen met een goede mechanische en warmtevastheid, en waarvan de oppervlaktekwaliteiten werden verbeterd. Die karakteristieken effenen de weg naar vele toepassingen in de sector van de autofabricage.

De nieuwe kunststof die werd ontwikkeld voor portiermodules heeft een drie maal grotere schokweerstand en een warmtebestendigheid die 25% hoger is dan die van de bestaande biokunststoffen. Ze is stijver dan de polypropylenen en bijgevolg kan het gevormde stuk minder dik zijn zonder dat wordt ingeboet aan mechanische weerstand.

Ze bestaat uit 88% PLA op basis van maïs ; de overige 12% zijn additieven verkregen uit aardolie, zoals kiemvormers of compatibiliserende middelen.

PLA is het resultaat van een fermentatieproces dat 30% minder energie verbruikt dan de synthese van polypropopyleen.

Conclusie

Tegenwoordig is het argument van de duurzame ontwikkeling (behoud van de niet-hernieuwbare rijkdommen) een vrij onbelangrijke factor bij de selectie van materialen voor de autofabricage. De toekomst van de composieten versterkt met natuurlijke vezels zal voornamelijk afhangen van factoren zoals materiaalkosten, gewicht van de componenten en de bewerkbaarheid ervan aan de hand van courant geworden technieken zoals compressiepersen.

Natuurvezels en bipolymeermatrices zouden aan belang kunnen winnen naarmate ze beter beschikbaar en bewerkbaar worden. De wettelijk eisen met betrekking tot het leefmilieu, met name de beperking van de CO2-uitstoot, werken die evolutie in de hand

Bronnen

• www.hempplastic.com
• www.greencarcongress.com
• Techniline 18.03.05 – “Evoluties op het gebied van de composieten II : de harsen op basis van soja”
• www.johnsoncontrols.com
• www.toyota.co.jp
• media.mitsubishi-motors.com
• Techniline 11.11.05 – “Biotechnologieën in de industriële processen om het milieueffect ervan te verminderen”
• world.honda.com 
• www.nova-institut.de

Contactpersoon : Sirris, Fabienne Windels
E-mail fabienne.windels@sirris.be
Tel. +32 (0)4 361 87 57, Fax +32 (0)4 361 87 02