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Einfluss der Vorbehandlung von Flachsfasern auf die Anhaftung an eine biobasierte Matrix

Influence of the Pre-Treatment of Flax Fibres on the Adhesion to a Bio-Based Matrix
 
: Bittner, Friederike
: Mayer, Bernd; Haag, Katharina

Bremen, 2020, 91 pp.
Bremen, Univ., Master Thesis, 2020
German
Master Thesis
Fraunhofer IFAM ()
Biobasierter Faserverbund; Naturfaserverbund; Flachs; PBAT / PLA; Faservorbehandlung; Alkalibehandlung; Halbbleiche (Peressigsäure; Wasserstoffperoxid); Vollbleiche (Peressigsäure & Wasserstoffperoxid); nachhaltige Hydrophobierung; Tungöl; Faser-Matrix-Haftung; Pull-Out-Test an Garnen; Faserauszugslängen

Abstract
Die nachhaltige Entwicklung von Faserverstärkten Kunststoffen kann durch die Her-stellung von vollständig biobasierten Faserverbundwerkstoffen gestaltet werden. Im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften eines Naturfaserverbundes wird in die-ser Arbeit besonders die Verbesserung der Faser-Matrix-Haftung durch verschiedene Methoden der Textilveredelung betrachtet.Es wurde ein Faserverbund aus Flachsfasern mit einer thermoplastischen Polylactide (PLA) Matrix untersucht. Das Flachsfasertextil wurde mit vier unterschiedlichen Metho-den vorbehandelt. Zusätzlich wurde eine hydrophobierende Ausrüstung mit Tungöl an-gewendet. Ziel war es, den Einfluss der Vorbehandlungen und hydrophobierenden Ausrüstung bezüglich der Faser-Matrix-Haftung auszuwerten.Die Modifikation der textilen Eigenschaften wurden dokumentiert. Der Einfluss auf die Faser-Matrix-Haftung wurde anhand von Auszugslängen durch einen experimentellen Pull-Out-Versuch an Garnen untersucht. Des Weiteren wurden die Verbundeigen-schaften anhand der Biegeeigenschaften geprüft.Die Vorbehandlungen ermöglichen eine Benetzung der Faser, die sich positiv auf die Kontaktbildung auswirkt. Die Faser-Matrix-Haftung wird optimiert. Des Weiteren bewir-ken die Vorbehandlungen eine höhere textile Festigkeit.Im Hinblick auf die Faser-Matrix-Haftung wird die Benetzung und Permeabilität als maßgebliche Einflussgrößen identifiziert. Diese begünstigen die Kontaktbildung, wel-che neben der Adhäsion die Wechselwirkungen in der Grenzfläche beeinflussen. Die Vliesfestigkeit zeigt keinen eindeutigen Effekt auf die Biegeeigenschaften des Verbun-des. Vielmehr wirkt sich die textile Steifigkeit positiv auf die Faserverbundeigenschaf-ten aus.Die Vollbleiche mit Peressigsäure und Wasserstoffperoxid zeigt im Textil die höchste Festigkeit und führt zu sehr guten Verbundeigenschaften. Die Halbbleichen, jeweils mit Peressigsäure und Wasserstoffperoxid bewirkt eine Verdichtung der textilen Konstruk-tion. Dies resultiert in einer höheren Steifigkeit, die sich im Biegemodul abbildet. Gleichzeitig verringert sich die Permeabilität wodurch die Kontaktbildung einge-schränkt ist. Das wirkt sich vermutlich negativ auf die Verbundfestigkeit aus. Die alka-lische Vorbehandlung beeinflusst die mechanischen Eigenschaften des Textils nur ge-ringfügig. Das Benetzungsverhalten und die Permeabilität ist vergleichbar mit der Voll-bleiche und begünstigt die Kontaktbildung. Dementsprechend wirkt sich die Alkalibe-handlung positiv auf die Faser-Matrix-Haftung aus und erzielt im Vergleich zur Halb-bleiche eine bessere Biegefestigkeit.Die hydrophobierende Ausrüstung durch Tungöl verringert die Festigkeit und Perme-abilität des Textils. Es können keine positiven Auswirkungen auf die Verbundeigen-schaften beobachtet werden. Eine textile Vorbehandlung zur Entfernung von Verunreinigungen und Begleitsubstan-zen ist notwendig um ein homogenes Ergebnis im Faserverbund zu erzielen. Darüber hinaus wirkt sich die Modifikation der textilen Eigenschaften positiv auf die Faser-Mat-rix-Haftung aus.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-605882.html