Project NATHPRO - Holland Innovative

K · I · E · M
I N N O V A T I O N S
NATUURVEZELVERSTERKTE KUNSTSTOF BETER DAN HOUT
Een nieuw product met natuurvezels voet aan de grond geven in een grote afzetmarkt; de
bouw. Dat was het uitgangspunt voor KIEM, het Nederlandse ontwerp- en ingenieursbureau
voor de ontwikkeling van duurzame producten. Het resultaat is een bouwproduct van
natuurvezelversterkte kunststof dat kan concurreren met hout.
Pultrusie vezels en eindproduct
Uitgangspunt voor h et project was het ontwerpen en produceren van een pultrusieprofiel met
natuurvezels dat 20% beter scoort op mechanische sterkte en 40% minder milieubelastend is
dan hardhout, plastic en metaal. En het profiel moest een goede brand, weers- en
temperatuurbestendigheid hebben, 20% lichter in gewicht en 20% goedkoper zijn.
Dankzij subsidie via het SUSPRISE programma kreeg KIEM een aantal Europese bedrijven en
onderzoeksinstituten aan tafel om de eerste schreden te zetten naar de ontwikkeling van een
door middel van pultrusie gevormde natuurvezelversterkte kunststof. SUSPRISE staat voor
Sustainable Enterprise project en is één van de ERA-netten (European Research Area Network)
van de Europese Commissie.
PARTNERS
De techniek van pultrusie klinkt eenvoudig; een bundel vezels wordt gedrenkt in hars en
vervolgens door een matrijs getrokken. De gaten in de matrijs geven het uiteindelijke product
zijn vorm. Pultrusie, of profieltrekken, is een continu proces en daardoor vooral geschikt voor
grote series. Toch heb je heel wat spelers nodig om tot een innovatief product te komen. KIEM
verzamelde bedrijven om zich heen waarmee alle facetten afgedekt werden. Zo leverde het
Oostenrijkse Dynea de harsen, bij het Nederlandse PFT Profiles werd profiel getrokken met de
verschillende harsen en vezels, het Duitse Sachsen Leinen, gespecialiseerd in productie en
advies omtrent natuurvezels, gaf advies en leverde natuurvezels en het Duitse DLR instituut
voerde testen uit op de eindproducten.

Pultrusie schema en pultrusie machine
STAP VOOR STAP
K · I · E · M
I N N O V A T I O N S
Diverse harsen en vezels passeerden de revue. ‘We hebben het hele project stapsgewijs
aangepakt’, legt Van Rooijen uit. ‘Dus niet meteen een nieuwe hars en een natuurvezel, maar
eerst een nieuwe hars met glasvezel. Pas toen we tevreden waren over de hars, kwam de
natuurvezel erbij. Doe je alles tegelijk dan heb je geen overzicht meer en is het lang zoeken
naar welke factor nu bepalend is voor je slaagkans.’ Al vanaf het begin werd er bewust
gekozen voor een fenolhars. ‘Fenolhars is goedkoper dan epoxyhars en fenolen worden in de
houtindustrie als lijm gebruikt’, vertelt Daan van Rooyen, directeur KIEM. ‘Het is dus een goede
binder voor natuurvezels. De technische uitdaging was wel om dit in water opgeloste systeem
te gebruiken voor pultrusie. Door het hoge watergehalte hardde de hars in eerste instantie niet
goed uit.’ Het DLR instituut kwam uiteindelijk met een extra droogstap in het proces waardoor
de pultrusietechniek geen hinder meer ondervond van het water in de harsoplossing. Ook de
zoektocht naar een geschikt garen ging niet over een nacht ijs. ‘Denk je aan natuurvezels dan
kom je al snel uit bij de textielindustrie’, weet Van Rooijen. ‘Maar we kwamen er al snel achter
dat textielvezels veel te duur zijn voor ons proces.’ Niet alleen was het garen te duur, het
pultrusieproces stelt ook andere eisen aan het garen. ‘Textielvezels hebben veel te veel twist’,
legt Van Rooijen uit. ‘Het garen is opgedraaid zodat je aan de draad kunt trekken zonder dat
hij breekt. De vezels liggen dus onder een hoek, terwijl je voor pultrusie vezels nodig hebt die
recht liggen.’ Dus werd er gezocht naar een ander natuurvezel garen. Door de andere eisen
aan het garen was er een mooie meevaller; ‘grover’ garen met minder twist is stukken
goedkoper.
BIOCOMPOSIETEN 2.0
Van Rooijen is ervan overtuigd; natuurvezelversterkte, profiel getrokken kunststoffen zijn de
tweede generatie biocomposieten. ‘Op alle vlakken komt dit product sterk uit de bus.’
Belangrijk onderdeel van het project was een vergelijking van pultrusieprofielen met
natuurvezel en fenolhars met andere materialen zoals pultrusieprofielen van glasvezel en
epoxyhars, aluminium, staal, hout en houtkunststofcomposieten (WPC). De materialen zijn
vergeleken op onder andere sterkte, kostprijs, gewicht en milieubelasting. En wat bleek, het
profiel kan concurreren met hardhout, glasvezelversterkte polymeren, aluminium en zink
profielen van plaatstaal. ‘We hebben naar de kostprijs van vlas/fenolhars profielen,

K · I · E · M
I N N O V A T I O N S
glasvezel/epoxyhars profielen en houtcomposieten met steeds dezelfde elasticiteitsmodulus
dan wel buigsterkte gekeken’, vertelt Van Rooijen. ‘Voor dezelfde elasticiteitsmodulus wint het
vlas/fenolhars profiel het van de andere twee met ruim 40%. Kijk je naar buigsterkte dan is
glasvezel/epoxyhars het goedkoopst, maar wint het vlas/fenolhars profiel het nog steeds
overtuigend van houtcomposieten. ’
Pultrusie toepassingen in skeletbouw, dakspanten en spaceframes
Al met al ziet het ernaar uit dat het vlas/fenolhars profiel economisch rendabel is. Ook de
milieubelasting is stukken minder. Kijkend naar elasticiteitsmodulus scoort het vlas/fenolhars
profiel qua milieubelasting ruim vijf keer beter dan hardhout en vier keer beter dan
houtcomposieten. Voor de buigsterkte is het ook ten opzichte van hardhout vijf keer beter, en
ten opzichte van houtcomposieten zelfs dik elf keer beter.
KIEZEN
Minder milieubelasting en goedkoper. Mooier kan het niet. ‘Het allermooiste is toch wel dat je
met eenvoudig te verbouwen gewassen als vlas, die ook nog eens snel groeien in vergelijking
met bomen, hardhout kan vervangen’, glundert een enthousiaste Van Rooijen. ‘Bossen kunnen
bossen blijven, agrariërs hebben een heel nieuwe, rendabele afzetmarkt tot hun beschikking
en we kunnen goedkoop en goed bouwen met minimale gevolgen voor het milieu.’ De
profielen kunnen in diverse markten toegepast worden; kozijnen, bouwsystemen,
gevelbekleding, terrassen, overkappingen, schuttingen, wanden, vloeren, dakbedekking,
binnenbekleding voor voertuigen, frames voor caravans en trailers, tuinmeubilair en ga zo
maar door. ‘Er zijn zoveel toepassingen dat onze volgende stap het bepalen van de
introductiemarkt wordt’, vertelt Van Rooijen. ‘Aan de ene kant een luxeprobleem, aan de
andere kant merken we dat er veel angst is voor nieuwe technologie. En die zit jammer
genoeg door de gehele keten.’ De crises van de afgelopen tijd heeft de industrie behoorlijk
risicomijdend gemaakt. ‘We willen het product niet de markt op duwen’, licht Van Rooijen toe.
‘We gaan op zoek naar een klant die het product wil en naar partners die het willen
produceren. Dan heb je commitment en krijgt het product de kans die het verdient.’