Aufsichtsperson Dipl.-Chem. Uta Köhler
Verbundwerkstoffe
Tagung der freiwilligen Feuerwehren,
Bergneustadt, November 2016
Definition: Verbundwerkstoffe
Verbundwerkstoff oder
Kompositwerkstoff (engl. composite (material)):
ein Werkstoff, bestehend aus zwei oder mehr verbundenen Materialien
Charakteristik:
Der Verbundwerkstoff besitzt andere Werkstoffeigenschaften als die einzelnen Komponenten
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Faserverbundbeispiele
Faser-Kunststoff-Verbund
bestehend aus einer Matrix und der Faser
Matrix:
Duromere oder Kunstharze, Elastomere,
Thermoplaste Beispiele:
Nylonfasern, Glasfasern, Kohlenstoffasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Stahlfasern, Naturfasern
mit Zuschlagstoffen und Flammschutzmitteln
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Quelle: www.wikipedia.de/verbundwerkstoffe
Einsatz nach Anforderungen
Rotor- und Kunststoffformung:
Modellerstellung, z.B. Flügel, aus Faserhalbzeuge
(Gewebe/Gelege/Fasermatten) werden von Hand in eine Form eingelegt und mit Kunstharz getränkt oder Vakuum-Infusion
Motorsport:
Stossfänger und Verstärkungen der Karosserie Spritzgussverfahren
Informationstechnologie:
GFK (Glasfaserverstärkte Kunststoffe), Strangziehteile
Sicherungsmaterialien, Rettungsgeschiere:
Strangziehteile, Extruderfertigung
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Vorteile und Temperaturabhängigkeit
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Spannungsübertragung in Faserverbundwerkstoffen mit Darstellung der mitwirkenden Länge und der Spannungsverteilung in der Faser.
Restfestigkeit von verschiedenen Fasern
Quarzfaser b-Glasfaser
Polyimidazol
Aromat.
Polyamide Aliph.
Polyamide Que
lle: A. Puck: Festigkeitsanalyse von Faser-Matrix-Laminaten, Hanser 1996
Versagen der Festigkeit, fehlende Statik
Matrix wird instabil , Faser wird weich
Folge: Zusammenbruch des Verbundsystems
Verbrennen der Faser bei zerbrochenen Systemen
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Im Brandfall (Temperatureinfluss)
Quelle: Michaeli, Huybrechts und Wegener.
Dimensionieren mit Faserverbundkunststoffen, Hanser 1994,
-- 10 µm Vergleich Haar und Kohlefaser
Kunststoff Flüchtige emittierte Stoffe Gefährdung Epoxidharze (auf Basis
Bisphenol A-Komponente)
Phenol, Ammoniak giftig, ätzend Polystyrol (PS) Styrol (80 %), Benzol,
Toluol, Brom-Flammschutz
entzündlich,
gesundheitsschädlich;
krebserzeugend Kategorie 1B, leichtentzündlich;
Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer (ABS)
Styrol, Acrylnitril, 1,3- Butylnitril, Blausäure, Benzol, Styrol
entzündlich,
gesundheitsschädlich;
krebserzeugend Kategorie 1B, leichtentzündlich;
Polyvinylchlorid (PVC) Salzsäure; Weichmacher (z.B. Diotylphthalat
[Phtalsäure-bis-2-
ethylhexylester DEHP])
ätzend; Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit
Polyamid 6 (Perlon, Nylon, PA)
ε-Caprolactam, Ammoniak, Kohlendioxid
gesundheitsschädlich;
ätzend
Beispiele von Emissionen durch Verschwelung von Kunststoffen
Literatur: BIA-Arbeitsmappe 0516, 22. Lieferung III/ 1999, „Flüchtige Zersetzungsprodukte von Kunststoffen“, N. Lichtenstein, K. Quellmalz R.W. May, E.F. Pearson, D. Scothern, “Pyrolysis – Gas Chromatography”, The Chemical Society , London 1977
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