Gefügestrukturbasierte Bewertung des Ermüdungsverhaltens von aus Zellulosefasern hergestellter technischer Vulkanfiber: Fid-Bau Portal

Gefügestrukturbasierte Bewertung des Ermüdungsverhaltens von aus Zellulosefasern hergestellter technischer Vulkanfiber

Penning, B. / Walther, F.

In der industriellen Produktion verschiebt sich der Fokus zunehmend hinsichtlich Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit. Im Zuge dessen werden Alternativen zu erdölbasierten Kunststoffen, speziell glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), gesucht. Der ressourcengerechte Werkstoff Vulkanfiber basiert auf reinen Zellulosefasern, so dass die Entsorgung am Ende des Produktlebenszyklus unproblematisch ist. In quasistatischen Untersuchungen wurden die Materialfeuchte in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit sowie die Verformungsgeschwindigkeit als wichtige Einflussgrößen auf die Festigkeits- und Dehnungskennwerte identifiziert. Eine Steigerung der relativen Luftfeuchtigkeit von 25 % auf 90 % führt zu einer Reduzierung der Zugfestigkeit um etwa 30 %, während die Maximaldehnung um etwa 5 % zunimmt. Die Erhöhung der Zuggeschwindigkeit von 1 mm/min auf 1.000 mm/min hat annähernd eine Verdopplung des Elastizitätsmoduls und einen Anstieg der Zugfestigkeit um etwa 25 % zur Folge. Die quasistatischen und zyklischen Materialeigenschaften der bislang kaum untersuchten Vulkanfiber belegen, dass diese mit denen technischer Kunststoffe vergleichbar sind. Begleitende licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen dienten der Bewertung der Ergebnisse der Zug- und Ermüdungsversuche auf der Grundlage der Gefügestruktur.

Industrial production is increasingly targeting resource optimization and sustainability. In this connection, alternatives to purely oil-based plastics are sought for. The resource-friendly material vulcanized fiber is based on pure cellulose fibers leading to an unproblematic disposal at the end of the lifecycle. Quasistatic investigations show a clear influence of the material humidity on strength and strain properties depending on the relative humidity and the traction speed. An increase of relative humidity from 25 % to 90 % leads to a reduction of tensile strength of about 30 % and an increased maximum strain of about 5 %. An increase of traction speed from 1 mm/min to 1,000 mm/min entails a doubling of Young's modulus and a 25 % increased tensile strength. Quasistatic and cyclic material properties of the rarely researched vulcanized fiber prove that these are comparable to those of engineering plastics. Accompanying light- and electron-microscopic investigations validate the results of the tensile and fatigue tests based on the microstructure.