Kontinuierliche Herstellung und dynamische Prüfung von Leichtbaustrukturen aus naturlangfaserverstärkten Polyolefinen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Herstellung von pultrudierten Rohren und Profilen aus vornehmlich Glas- oder Karbonfasern mit duroplastischer Matrix ist seit langem Stand der Technik. Sehr viel jüngeren Datums hingegen sind die Bemühungen, Pultrudate mit thermoplastischer Matrix herzustellen, was primär an der hohen Viskosität der Schmelze und den hohen Verarbeitungstemperaturen liegt. Pultrudate mit Naturfasern (NF) als Verstärkung sind hingegen erst im Entwicklungsstadium. Die Besonderheit liegt hier darin, dass NF von Hause aus immer eine endliche Länge aufweisen Die für den vorliegenden Fall wesentliche Grundvoraussetzung ist aber, dass vom Abzug des erkalteten Pultrudats ein Kraftfluss durch die Düse hindurch auf die einzuziehenden Verstärkungsfasern oder - wie bei der später gewählten Vorgehensweise - den hybriden textilen Vorformling gewährleistet sein muss. Eine problemlose Überbrückung der Düsenlänge ist nur dann möglich, wenn die Faserlänge deutlich über der inneren Spannweite der Düse liegt. Die Situation wird dann besonders kritisch, wenn wie im vorliegenden Fall die Faserlänge in der Größenordnung der Düsenlänge liegt (ca. 50 mm). Es ist daher als verfahrenstechnischer Erfolg zu werten, dass, ausgehend von hybridem textilem Halbzeug aus PP und NF (Flachs), Pultrudate mit einfachem, rechteckigem Querschnitt hergestellt werden konnten. Durch Simulation der Verhältnisse konnte eine wesentliche Voraussetzung in Bezug auf die textilen Halbzeuge geklärt werden. Die Pultrudate wurden bezüglich ihrer mechanischen Kennwerte (Drei-Punkt-Biegeversuch und Charpy-Test) untersucht. Weiter wurde das Kleben solcher Profile in Vorversuchen angegangen. Es zeigt sich in Scherfestigkeitsversuchen an geklebten Pultrudaten, dass mittels Kleben beliebige Querschnitte ohne Festigkeitsverlust herstellbar sind. Als Endresultat kann ein verbessertes Grundverständnis für die ablaufenden Prozesse festgehalten werden mit der Einschränkung, daß der Weg zu einer Überführung in den kommerziellen Bereich noch sehr weit sein wird.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Pultrudierte Profile aus Naturfasern und thermoplastischer Matrix. TECHNOMER 2005, 10. November 2005, Chemnitz, ISBN 3-00-017458-3
Wiedmer, S., Angelov, I., Estatiev, N., Friedrich, K., Mennig, G.
- Pultrusion of natural fiber reinforced thermoplastics (PP/flax) - Theoretical and experimental investigation of the processability. Proceedings of the 2nd International Conference on Advances in Petrochemicals and Polymers, 25. - 28. Juni 2007, Bangkok, Thailand
Nguyen-Chung, T., Friedrich, K., Mennig, G.
