23.01.19 – Faserinstitut Bremen — read English version
Baumwolle in kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen
Faserverbundkunststoffe (FVK) werden aufgrund ihrer hohen dichtespezifischen Steifigkeit und Festigkeit häufig für Leichtbaukonstruktionen eingesetzt. Ein Nachteil besteht jedoch in ihrer Anfälligkeit gegenüber Schlagbeanspruchungen, was auf das spröde Bruchverhalten von Duroplasten zurückzuführen ist. Ein Beispiel für Schlagbeanspruchungen, die auf ein FVK-Bauteil wirken, sind Steine, die auf Start- und Landebahnen durch Flugzeugräder beschleunigt werden und mit hohen Geschwindigkeiten Bereiche des Flugzeugs treffen und beschädigen können.
© Bremer Baumwollbörse
Lena Kölsch untersuchte im Rahmen ihrer Masterarbeit am Faserinstitut Bremen e. V., ob die Schlagzähigkeit von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) durch das Einbringen von Baumwolle erhöht werden kann. Schlagzähigkeit bezeichnet die Fähigkeit eines Werkstoffes, Stoßenergie und Schlagenergie zu absorbieren. Die Baumwolle wird dabei einerseits in Form von Gewebe als Zwischenschicht und andererseits in Form von Baumwollpartikeln in das Laminat eingebracht.
Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl in CFK-Platten eingebrachte Baumwollgewebelagen als auch Baumwollpartikel zu einer Steigerung der Schlagzähigkeit gegenüber der Referenzplatte führen können. Dabei spielt die Menge der eingebrachten Baumwolle jedoch eine entscheidende Rolle. Die Ergebnisse zeigen, dass von drei untersuchten Baumwollmassenanteilen die Platten mit dem geringsten Anteil die höchsten Schlägzähigkeitswerte erreichen. Mit zunehmendem Baumwollanteil nehmen die Schlagzähigkeitswerte ab. Baumwollpartikel führen tendenziell zu einer höheren Steigerung der Schlagzähigkeit als Baumwollgewebeschichten. Die höchsten Schlagzähigkeitswerte insgesamt zeigt dabei die Platte mit dem geringsten Anteil an Baumwollpartikeln (0,7 %). Der Biege- und Zugmodul und die Zugfestigkeit werden durch das Einbringen von Baumwolle leicht verringert. Die Biegefestigkeit zeigt bei den Platten mit Baumwollgewebe leicht höhere Werte, bei den Platten mit Baumwollpartikeln geringfügig niedrigere.
Die Ergebnisse der Arbeit dienen als Grundlage für weiterführende Untersuchungen im Rahmen eines Forschungsprojektes, in dem Leichtbaukomponenten aus CFK für die Automobilindustrie hinsichtlich der Impacteigenschaften durch Hinzufügen von Baumwolle optimiert werden.
Auszug aus dem Bremen Cotton Report Nr. 01/02 – 10. Januar 2018.
Mehr Informationen unter www.baumwollboerse.de
