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Pultrusion von geflochtenen und axial verstärkten Thermoplast-Halbzeugen und deren zerstörungsfreie Porengehaltsbestimmung

Die Pultrusion ist ein etabliertes automatisierbares Massenfertigungsverfahren, mit dem kontinuierlich axial faserverstärkte Profile mit konstanten Querschnitten hergestellt werden können. Bislang haben sich dabei aber nur duroplastische Matrices durchgesetzt, obwohl bekannt ist, dass thermoplastische Matrices zahlreiche Vorteile bieten. Grund dafür ist die Skepsis der Hersteller, begründet durch das mangelnde Prozessverständnis. Bislang können pultrudierte Profile mit thermoplastischen Matrices nur mit relativ geringen Prozessgeschwindigkeiten oder mit unzureichender Qualität hergestellt werden.

In dieser Arbeit werden mehrere Ziele verfolgt. Es wurden Möglichkeiten gesucht, den Prozess der notwendigen Aufheizung der Matrix als auch die Imprägnierung der Faserverstärkung besser zu verstehen, sowohl durch Experimente als auch auf rechnerischem Wege. Das dabei überwiegend verwendete Halbzeug, ein Hybridgarn aus Glasfasern und Polypropylenfasern, bietet neben der Option der Herstellung axial unidirektional verstärkter Profile noch die Möglichkeit einer textilen Verarbeitung. Somit konnte der Pultrusionsvorgang mit einem Flechtprozess kombiniert und Rohre mit einer Verstärkungskomponente in nicht-axialer Richtung hergestellt werden.

Zur Charakterisierung der Qualität der hergestellten Proben wurden geeignete mechanische Kennwerte gefunden und eine zerstörungsfreie Methode zur Porengehaltsbestimmung bei geringen Faservolumengehalten ausgearbeitet. Dies führte zur Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Qualitätskennzahl, die sowohl mechanische als auch morphologische Kennwerte berücksichtigt.

Thermoplastische Kunststoffe bieten den Vorteil der Verformbarkeit nach einer Erwärmung. Dies bietet die Chance, mit pultrudierten Profilen mit thermoplastischen Matrices in Marktnischen einzudringen, die den Duroplast-Pultrudaten verschlossen bleiben, wie z.B. gebogene Profile zur Anwendung als Verstärkung gekrümmter flächiger Strukturen. Hierzu wurde eine Vorrichtung modifiziert und erprobt, mit der eine kontinuierliche Fertigung solcher Profile möglich ist.

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 Georg Bechtold

Georg Bechtold
Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Universität Kaiserslautern

Informationen

Freie Schlagwörter: Thermoplastverarbeitung, Pultrusion, zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, Flechten, Umformun
Institut / Lehrstuhl: Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Universität Kaiserslautern
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. K. Friedrich (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. G. W. Ehrenstein
Erscheinungsjahr: 2000
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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