Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines naturfaserverstärkten Verbundwerkstoffes mit einem niedrigen Matrixanteil. Neben der Zusammensetzung des Halbzeuges wurden die Pressparameter an die Naturfasern angepasst und optimiert. Hanf- und Kenaffasern wurden mechanisch und morphologisch charakterisiert. Die mechanischen Eigenschaften beider Fasern erreichen die Kennwerte von Flachs und werden durch die gleichen Bruchmechanismen beschrieben. Beide Fasersorten bieten deshalb eine reale, sinnvolle Alternative zu Flachsfasern in Verbundwerkstoffen, da sie durch ihren gezielten Anbau die geforderte Qualitätskonstanz in der Automobilbranche sicherstellt. Zusätzlich bieten sie stabile Marktpreise, da die technischen Kurzfasern unabhängig vom Export und vom Wettbewerb mit der Textilindustrie sind. Ausgewählte Matrixsysteme mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen wurden mittels eines Foulards, die am meisten verbreitete Imprägniertechnik in der Textilveredelung, auf ein vernadeltes Naturfaservlies appliziert. Die Reproduzierbarkeit des Imprägnierverfahrens wurde untersucht. Die Applizierung des Polymers auf die Vliese und die Verarbeitung zum Bauteil im Formpressverfahren konnten erfolgreich für alle untersuchten Systeme umgesetzt werden. Beim Imprägnierungsverfahren verteilte sich die Matrix in kleinen Partikeln zwischen den Fasern, so dass beim Pressverfahren eine sehr gleichmäßige Verteilung der Matrix und somit eine gute Konsolidierung des Bauteils trotz des geringen Matrixanteils erreicht wurde. Der Einfluss der Pressparameter auf die Verarbeitung von naturfaserverstärkten Kunststoffen wurde untersucht. Thermogravimetrische Analysen der Fasern, ergänzt durch Pressversuche, zeigten, dass die maximale Verarbeitungstemperatur von 200 Grad C nicht überschritten werden sollte, da schon bei sehr geringen Presszeiten von 45 Sekunden erste Hinweise auf eine thermische Degradation der Naturfasern zu erkennen sind. Die Eigenschaften der Verbunde zeigen eine deutliche Abhängigkeit vom Pressdruck. Bei einem Pressdruck zwischen 15 und 60 bar wurde eine stetige Verbesserung der mechanischen Eigenschaften festgestellt, wobei bei 60 bar die maximalen Werte erreicht wurden. Durch den Einsatz der Vakuumtechnologie im Pressverfahren verbessern sich zum Einen die Arbeitsbedingungen durch die Eliminierung des Dampfstoßes, zum Anderen kann die Presszeit ohne Einbußen in den mechanischen Eigenschaften des Verbundes um die Hälfte reduziert werden. Die vergleichbar guten mechanischen Eigenschaften des Verbundes sind auf gute Verteilung der Matrix im Halbzeug und auf gute Faser-Matrix-Haftung zurückzuführen. Die Eigenschaften der Bauteile erfüllten trotz des geringen matrixanteils die Anforderungen aus den Lastenheften für naturfaserverstärkte Kunststoffe für die Verwendung im Fahrzeuginnenraum. Ein weiterer Vorteil bei der Verarbeitung der neuen Halbzeuge sind die kurzen Zykluszeiten. Im Rahmen dieser Arbeit sind Prozesszeiten beim Pressen dreidimensionaler Bauteile mit hohem Umformgrad von weniger als eine Minute erreicht worden. Der vorgestellte, vielfältig einsetzbare Verbundwerkstoff sollte nicht nur auf Automobilanwendungen begrenzt sein, sondern kann auch für Produkte anderer Industriezweige eingesetzt werden.


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    Titel :

    Materialentwicklung und Prozessoptimierung von naturfaserverstärkten Kunststoffen mit geringem Matrixanteil für Automobilanwendungen


    Weitere Titelangaben:

    Development of materials and process optimization of natural fibre-reineforced plastics with slow fraction of the matrix for the use in the automotive industry


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2008


    Format / Umfang :

    169 Seiten, Bilder, Tabellen, 136 Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch