Eine Naturfaser ist eine pflanzliche Verstärkungsfaser, die in einem Faserverbund die gleiche Rolle wie Glas- oder Carbonfasern übernimmt: Sie trägt die Kräfte, das Harz hält sie zusammen und gibt die Form. Am wichtigsten sind Bastfasern aus den Stengeln von Flachs (Lein) und Hanf, daneben Jute, Kenaf, Ramie und Sisal. Verarbeitet man sie mit Kunstharz zu einem Laminat, spricht man von naturfaserverstärktem Kunststoff (NFK) – dem ökologischen Gegenstück zum GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff).

Der große Vorteil ist das geringe Gewicht: Naturfasern haben eine niedrige Dichte, fertige Flachs-Epoxid-Laminate liegen je nach Faservolumengehalt und Datenblatt etwa bei 1,3 g/cm³ – leichter als Glasfaser-Laminate. Dadurch ergeben sich ordentliche spezifische Festigkeiten, also Festigkeit bezogen aufs Gewicht. Hinzu kommt eine sehr gute Schwingungsdämpfung: Naturfaser-Bauteile schlucken Vibrationen und Geräusche besser als Glas oder Carbon. Deshalb stecken sie z. B. in Ski, Snowboards und Akustikteilen.

Die mechanischen Werte sind aber niedriger als bei Glas. Selbst aufs Gewicht bezogen ist Glasfaser als grober Richtwert rund viermal, Carbon etwa fünfmal so fest wie Flachs (je nach Produkt/Datenblatt); in absoluten Zahlen ist der Abstand noch größer. Naturfasern sind außerdem ein Naturprodukt – ihre Eigenschaften schwanken stärker von Charge zu Charge als bei industriell gezogenen Fasern.

Die zwei kritischen Punkte sind Feuchtigkeit und Haftung. Naturfasern sind hydrophil (wasseranziehend), nehmen Luftfeuchte auf und gehen nur schwach eine Verbindung mit dem Harz ein. Beides verschlechtert die Festigkeit und kann beim Verarbeiten stören.

Im Detail

  • Feuchte vor dem Laminieren entfernenWeil Naturfasern Wasser aus der Luft ziehen, sollte man trockene Gewebe verarbeiten – sonst kann die Feuchte mit dem Harz reagieren, unter Vakuum ausgasen und Lunker (Blasen) im Laminat geben. Vortrocknen im Ofen oder kurzes Anlegen von Vakuum vor der Infusion hilft.
  • Harzwahl und Faser-Matrix-HaftungNaturfasern vertragen sich gut mit Epoxidharz, Polyesterharz und Vinylesterharz. Haftvermittler oder eine Faserbehandlung (Schlichte) verbessern die schwache Faser-Matrix-Anbindung. Feuchteempfindliche Systeme wie Polyurethan sind weniger geeignet, weil sie auf das in der Faser gebundene Wasser empfindlich reagieren.
  • Hoher Harzdurst, dickere LaminateGewebte Flachsverstärkungen saugen viel Harz: Als Richtwert nennen Datenblätter für harzinfundierte Flachsgewebe grob 33 Prozent Faser zu 66 Prozent Harz (je nach Verfahren). Das ergibt dickere, harzreichere Laminate als bei Glas – bei der Vakuuminfusion gut einplanen.
  • Begrenzte TemperaturbeständigkeitPflanzenfasern vertragen nur begrenzt Hitze und beginnen bei hohen Temperaturen zu zersetzen. Beim Nachhärten und bei warmaushärtenden Systemen die Temperaturgrenzen beachten.

Mehr dazu: Flachs statt Carbon: Naturfasern erreichen die Serienfertigung