Einfluß der Verarbeitung auf das Langzeitverhalten duroplastischer Hochleistungsverbundwerkstoffe

Johannes Wolfrum

Um den Einfluß der Verarbeitungsbedingungen auf das Langzeitverhalten duroplastischer Hochleistungsfaserverbundwerkstoffe bewerten zu können, wurden über eine Variation der Verarbeitungstemperaturen und -zeiten vier Laminatsysteme mit unterschiedlichen Aushärtegraden hergestellt. Die Laminate wurden anschließend feucht und trocken konditioniert und anhand thermoanalytischer, mechanischer und bruchmechanischer Vergleichsuntersuchungen umfassend charakterisiert.
Im Verlauf der Feuchtkonditionierung kommt es bei allen Systemen aufgrund der Plastifizierung der Matrix zu einer Verschiebung des Glasübergangstemperaturbereichs zu niedrigeren Temperaturen. Dabei kann der komplexe Zusammenhang zwischen dem Aushärtegrad, der Feuchtigkeitsaufnahme und der sich einstellenden Glasübergangstemperatur anhand eines linearen Modells für alle Systeme umfassend beschrieben werden. Bei den kohlenstoffaserverstärkten Laminaten wird anhand mikroskopischer Untersuchungen deutlich, daß das mechanische und bruchmechanische Verhalten wesentlich von der Eigenschaft der Faser-Matrix-Grenzfläche geprägt ist. Sowohl ein Einfluß der Verarbeitungsbedingungen als auch der Feuchtkonditionierung kann nachgewiesen werden. Bei den glasfaserverstärkten Laminaten besteht ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen dem Verarbeitungsprozeß und dem Eigenschaftsprofil im Langzeitverhalten. Das von der Verarbeitung und der Feuchtigkeitsaufnahme abhängige mechanische Langzeitverhalten kann dabei anhand eines linearen Ansatzes zusammenfassend abgeschätzt werden. Dem Anwender wird somit ein Verfahren an die Hand gegeben, die mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen über die Verarbeitung gezielt einzustellen.