Entwicklung neuer Technologien zur Verbesserung des Leistungsvermögens von Naturfaser-Verbundwerkstoffen: Fid-Bau Portal

Entwicklung neuer Technologien zur Verbesserung des Leistungsvermögens von Naturfaser-Verbundwerkstoffen

Konstruktiv anspruchsvolle Bauteile aus naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) können nur mittels Spritzguß- oder Extrusions-Prozessen gefertigt werden. Das hierfür notwendige Langfaser-Granulat (LFG) ist am TITK entwickelt worden. Durch die Verarbeitbarkeit von NFK über Spritzguß oder Extrusion wird es nun aus praktischer Sicht möglich, die Faser-Matrix-Haftung und damit die statische und dynamische Qualität der Bauteile mittels spezieller Adhäsive zu erhöhen. Dies gilt besonders für modifiziertes Polypropylen (MAH-PP). Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, aufbauend auf theoretischen Erkenntnissen zur Verbesserung der Faser-Matrix-Haftung deren praktische Umsetzung zu prüfen. Dies erfordert, die vielfältigen Beziehungen zwischen dem Eigenschafts-Spektrum von MAH-PP-Haftvermittlern, dem Prozeß-Verhalten von NFK, insbesondere von Langfaser-Granulat, in Kombination mit dem Adhäsiv und den erzielten Parametern im Verbundwerkstoff zu ermitteln und daraus optimierte Technologie-Varianten für die NFK-Verarbeitung abzuleiten. Abhängig von der jeweiligen Einbringung des MAH-PP wurden Veränderungen der Festigkeit, der Zug- und Biegeparameter als auch der Schlagzähigkeit ermittelt. Während in den Versuchen mit einer langfaserverstärkten Matte keine signifikante Verbesserung der Werte ermittelt wird, bewirken die Haftvermittler bei den Granulat-Prozessen einen bedeutenden Festigkeits-Zuwachs und stabilisierten darüber hinaus andere wichtige Verbund-Kennwerte (thermische Stabilität, Emissionsverhalten). Für das Foschungsvorhaben ergeben sich hiermit für anspruchsvollere Bauteile aus NFK zwei interessante Ansätze: Das Langfaser-Granulat eröffnet (gegenüber der bisher praktizierten Matten-Technologie) neue konstruktive Möglichkeiten, da mit diesem Vorprodukt auch die modernen Prozesse der Kunststoff-Verarbeitung genutzt werden können. Gleichzeitig bieten sich über die LFG-Technologie alternative Wege für das Einbringen von Haftvermittler in den Verbundwerkstoff an. Die resultierende höhere Faser-Matrix-Haftung hat unmittelbare Auswirkung auf die Qualität der Bauteile. Auf diese Weise sollte sich durch die Kombination 'LFG-Technologie/MAH-PP-Adhäsiv' eine höhere Wertschöpfung der Naturfasern bzw. der NFK realisieren lassen.