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Lueck, Andre

Oberflächenoptimierung endlosfaserverstärkter Thermoplaste

André Lück


Kontinuierlich verstärkte Faserverbundkunststoffe (FVK) in Form ebener Halbzeuge weisen aufgrund ihrer guten gewichtsspezifischen Eigenschaften, der Möglichkeit zur lastpfadgerechten Auslegung und der Funktionsintegration ein hohes Leichtbaupotential auf. Thermoplastisch basierte Werkstoffsysteme (sog. Organobleche) erlauben wegen der physikalisch basierten Verarbeitung zusätzlich kurze Taktzeiten und tragen dank der Recyclierbarkeit zur Nachhaltigkeit bei. Durch die Integration optischer und/oder ästhetischer Materialeigenschaften können neue Anwendungsfelder für mittlere bis hohe Stückzahlen erschlossen werden, jedoch sind kommerzielle Produkte wegen der textilen Topographie auf der Oberfläche nur bedingt geeignet.
Die Abzeichnung der textilen Topographie (engl.: fiber print through phenomena – FPTP) tritt bei Organoblechen immer auf und bezeichnet die regelmäßige Abbildung der Verstärkungsarchitektur auf der Oberfläche. Dieser Effekt wird durch das ungleichmäßige Schwindungsverhalten der Verbundpartner im Gesamtsystem verursacht. Durch die lokal unterschiedlich vorherrschenden Volumenanteile wird das ursächliche Problem zusätzlich noch verstärkt. Als Folge der thermisch bedingten, hohen Matrixschwindung entstehen bei der Verarbeitung Einfallstellen, welche eine anmutende Oberflächengüte im Sichtbereich verhindern.
Durch Modifikation der thermoplastischen Matrix mit Füllstoffen kann das temperaturabhängige Verhalten der polymerreichen Matrixzone außerhalb der textilen Verstärkung an das Verhalten der imprägnierten Faserbündel angepasst werden. Bei geeigneter Wahl von Faser- und Partikelgröße kann ein Filtereffekt des Textils genutzt und damit das Verhalten der Matrixzone lokal angeglichen werden. Wird die Menge des Polymer-Füllstoff-Gemischs optimal abgestimmt, können im entstehenden Drei-Phasen-Verbund die Schwindungseigenschaften homogenisiert und das viskose Verhalten des Compounds reduziert werden. Im Ergebnis verbessert sich die Güte der Verbundoberfläche und das Kriechverhalten unter wechselnden Temperaturbedingungen nimmt ab.

 

Seiten: 140

ISBN: 978-3-931864-83-5


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Lydia Lanzl, M.Sc.