Die Situation
Der Leichtbaumarkt mit Blick auf den Automobilbau wird nach Expertenschätzungen in den nächsten Jahren steil anwachsen. Damit steigt auch der Volumenbedarf an leichteren Faserverbundwerkstoffen. Vor diesem Hintergrund hat ein IGF-Projekt im Institut für Textil- und Verfahrenstechnik am DITF-Standort Denkendorf, an dem neun Praxispartner beteiligt waren, besondere Bedeutung. Es unterstützt durch Funktionalisierung thermoplastischer Hochmodulfasern die Produktion kostengünstiger Faserverbundwerkstoffe.
Das Projekt
Um den Einsatzbereich von Hochmodulpolyethylenfasern zu erweitern, wurden zunächst die Zusammenhänge zwischen einer neuen Funktionalisierung von thermoplastischen Hochmodulfasern und dem Ziel der Verbesserung der Bauteilefestigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung von Bauteilen aus Faserverbunderkstoffen untersucht. Eine weitere Aufgabe bestand in der Weiterentwicklung der teil- und vollvernetzenden thermoplastischen Beschichtungen, die später die Matrix des Verbundwerkstoffes bilden. Sie wurden so angepasst, dass die Imprägnierung bei niedrigen Temperaturen ohne Gefährdung der thermoplastischen Fasern erfolgen kann.
Für die thermoplastischen Beschichtungen der Innegragarne galt es, verschiedene PP-Thermoplaste mit unterschiedlicher Zugabe von Strahlenvernetzeradditiven, unterschiedlichem Fließverhalten und verschiedenen Schmelzpunkten zu erproben und nach der Beschichtung mit unterschiedlicher Strahlendosis zu vernetzen. Die Strahlenvernetzung der beschichteten Innegrafasern erhöhte die Temperaturstabilität erheblich.
Ergänzend wurde die Zugabe von Vernetzer-Additiven direkt in das Innegragranulat beim Spinnprozess erprobt, die Innegragarne nach dem Spinnprozess strahlenvernetzt und der Vernetzungsgrad, die Festigkeits-Kennwerte und die Temperaturempfindlichkeit untersucht. Die Strahlenvernetzung reduzierte die Höchstzugkraft. Die gleichzeitige Reduzierung der Bruchdehnung wird positiv eingestuft, da dadurch das Kriechverhalten der PP- bzw. PE-Hochmodulfasern begrenzt wird.
Der Nutzen für den Mittelstand
Verbunde aus Innegrafasern mit thermoplastischem, vernetzbarer Matrix waren gut herstellbar und eröffnen durch die höhere Temperaturbeständigkeit neue Anwendungen.
Ansprechpartner
Thomas Stegmaier
thomas.stegmaier@ditf.de
+49 711 9340 219
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" mit der Projektnummer 17861 N/1.