Wie gut haftet die Faser an der Matrix?
Eine neue DIN-Norm soll die Prüfung der Haftfestigkeit von Fasern in einer Polymermatrix vereinfachen.
Eine neue Norm soll es der Composites-Industrie vereinfachen, der Haftfestigkeit von Fasern in einer Polymer-Matrix zu bestimmen. Im Mittelpunkt der DIN SPEC 19289 steht die schnelle und effiziente mikromechanische Prüfung der Grenzflächenscherfestigkeit. Diese Vor-Norm oder "Technische Regel" legt fest, wie die Bindung zwischen Faser und Matrix mit Hilfe eines Einzelfaser-Ausziehversuchs zu charakterisieren ist.
Normgerechter Test für Faser-Matrix-Haftung
Dr. Ulrich Mörschel, Geschäftsführer von Textechno, erklärt: „Bisher war eine normgerechte Bestimmung der Grenzflächenscherfestigkeit nur mit aufwändigen und somit teuren makromechanischen Prüfverfahren wie dem ILSS-Test möglich. Hier hängen die Ergebnisse von der genauen mechanischen Struktur des Prüfmusters ab. Im Gegensatz dazu liefert der Einzelfaser-Ausziehversuch ein direktes Maß für die Faser-Matrix-Haftfestigkeit.“ Dieser einfache Einzelfaser-Ausziehversuch ist im Fimatest-System von Textechno implementiert.
Prof. Dr. Axel Hermann, Direktor des Faserinstituts Bremen (Fibre) ergänzt: „Wir haben uns gerne an der Entwicklung und Standardisierung des Fimatest-Systems beteiligt. Das System ist in unserem Labor erfolgreich im Einsatz. Es hat sich bei der Bestimmung der Faser-Matrix-Haftung auf bei thermoplastischen Verbundwerkstoffen als sehr effizient erwiesen – und das in verschiedenen Forschungsprojekten des Fibre.“
Dr. Michael Effing von Amac und Senior Advisor von Textechno erklärt zum Hintergrund und Ausblick der neuen Norm: „Die Verbundwerkstoffindustrie braucht standardisierte Prüfverfahren, damit sich internationale Partner auf gemeinsame Qualitätsstandards einigen können. Dies gilt insbesondere für die Grenzflächenscherfestigkeit, die einer der wichtigsten Qualitätsparameter in der Composites-Technologie ist.“
Effing betont, dass die neue Norm nicht nur für duroplastische, sondern auch für thermoplastische Verbundwerkstoffe gilt. „Sie unterstützt damit auch diesen besonders dynamischen Markt, der jährlich um 6 bis 8 Prozent wächst. Wir unterstützen Textechno bei der Standardisierung des Einzelfaserauszugstests auf ISO-Ebene auf der Grundlage der DIN SPEC 19892.“
Einfaches Testsystem für Faser-Matrix Haftung
Die Firma Textechno mit Sitz in Mönchengladbach hat mit dem Fibre und weiteren Partnern das Fimatest-System entwickelt. Es besteht aus zwei Instrumenten: der Einbettanalage Fimabond und einer Auszugseinheit. Um reproduzierbare Aussagen zur Faser-Matrix Haftung mittels Pull-Out Test zu erzielen, müssen die einzelnen Fasern präzise in die Matrix eingebracht werden, um Scherkräfte bei dem anschließenden Auszugsversuch zu vermeiden. Diese Aufgabe erfüllt die Fimabond Einbettstation. Die Auszugseinheit ermöglicht hochpräzise Zugversuche an den in der Einbettanalage vorbereiten Proben. mg
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