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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Strukturcharakterisierung zur Beschreibung des Bruchverhaltens von glas- und cellulosefaserverstärkten Polypropylen-Verbunden

Freitag (20.09.2019)
09:30 - 10:00 Uhr Palaiszimmer

Inhalt des Vortrags ist die Charakterisierung des Bruchverhaltens durch die Ermittlung der Bruchzähigkeit mittels J-Integral an spritzgegossenen CT-Prüfkörpern aus Polypropylen mit Glasfaser(GF)- und Celluloseregeneratfaser(CRF)-Verstärkung unter Berücksichtigung der Morphologie, wie Faserart, -gewichtsanteil und -orientierung und mikromechanischer Versagensprozesse, wie der Faser-Matrix-Haftung.

Als Ergebnis zeigt sich eine deutlich höhere Bruchzähigkeit der CRF-Composite, die im Vergleich zu den GF-Verbunden eine starke Anisotropie aufweist. Diese wird mittels Mikro-Computertomographie hinsichtlich der Faserorientierung charakterisiert. Aufgrund der nicht signifikanten Differenzen zwischen der GF- und CRF-Orientierung wird außerdem die Faser-Matrix-Haftung mit einer energetischen Betrachtung des Single Fiber Pull-out Tests und der resultierenden kritischen Faserlänge als Erklärung der Resultate herangezogen. Die Ergebnisse werden anschließend mit der im Prüfkörper vorliegenden Faserlängenverteilung in Relation gesetzt, um die Anteile an Faserauszügen und -brüchen hinsichtlich des Versagensverhaltens zu charakterisieren. Dabei weisen die größeren vorliegenden Längen der CRF in Verbindung deren kritischer Faserlänge eine größere Verstärkungswirkung auf, die die hohe Bruchzähigkeit erklärt, während die charakterisierten energieintensiven Pull-outs eine hohe Restbrucharbeit ermöglichen. Im Gegensatz dazu führen die geringen GF-Längen in Verbindung mit der Faser-Matrix-Interaktion weder zu der potenziell möglichen Verstärkung noch zu einer hohen Restbrucharbeit.

Die durchgeführten Untersuchungen stellen neben dem Potenzial der CRF-Composite auch die einflussnehmenden Faktoren und Versagensprozesse auf die Bruchzähigkeit und die Notwendigkeit einer Strukturcharakterisierung zu deren Erklärung dar.

 

Sprecher/Referent:
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Hans-Peter Heim
    Universität Kassel