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Vortrag

Beschichtung von Naturfasern zur Erhöhung der thermischen Stabilität für den Einsatz als Endlosfaserverstärkung in technischen Thermoplasten

Mittwoch (26.06.2019)
17:15 - 17:35 Uhr

In den vergangenen Jahren hat sich durch ein gesteigertes Umweltbewusstsein auch die Nachfrage nach biobasierten Systemen, gerade im Bereich der Verbundwerkstoffe, erhöht. Naturfasern bieten aufgrund ihrer geringen Dichte und dämpfenden Eigenschaften, hohen Festigkeiten und Steifigkeiten eine vielversprechende Basis für Naturfaserverbundwerkstoffe. Cellulose-basierte Naturfasern unterliegen ab einer Temperatur von ca. 200 °C einer beginnenden thermischen Degradation, bei welcher sich die Cellulosemoleküle zu spalten beginnen und Abbauprodukte bilden, sodass die Anwendung in technischen Thermoplasten aufgrund dieses Faktors limitiert ist. Technische Thermoplasten, wie beispielsweise Polyamid 6, haben Verarbeitungstemperaturen von z. T. deutlich über 200 °C. Um die Naturfasern, in diesem Fall Flachsfasern, für die Dauer der Verarbeitung vor Hitzeeinwirkung zu schützen, wird daher der Ansatz verfolgt, eine speziell modifizierte duromere Epoxidharzschicht auf die Fasern aufzubringen. Die Imprägnierung erfolgt unter anderem über Spray-Coating der Flachsfasern mit anschließender Aushärtung. Eine Einarbeitung in Polyamid 6-Folie als thermoplastische Matrix geschieht durch ein Heißpressverfahren in Form eines Schichtaufbaus. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Grenzflächenbetrachtung von Flachs/Duromer sowie Duromer/Polyamid 6. Es soll eine geeignete Modifizierung der Duromerkomponente stattfinden, welche sowohl eine Anbindung an die Flachsfasern, als auch an die Polyamidmatrix ermöglicht und gleichzeitig zu einer Steigerung der thermischen Beständigkeit der Naturfasern beiträgt. Zu diesem Zweck sollen Additive in Form von Verdünnern für eine verbesserte Auftragung und ggf. funktionalisierte Vernetzungsreagentien zum Einsatz kommen. Die modifizierten Harzsysteme sollen thermisch mittels DSC charakterisiert werden.

Zur Charakterisierung werden die mechanischen Kennwerte im Rahmen von Biegeversuchen der hergestellten Faserverbundwerkstoffe (FVK) herangezogen und mit den FVK aus nicht imprägnierten Fasern verglichen. Die Bruchflächen werden zusätzlich mit rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen und CT-Messungen untersucht.

Sprecher/Referent:
Natalie Vellguth
Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut WKI