Labor-Doppelschneckenextruder
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ein wichtiges Forschungsgebiet des Lehrstuhls für Kunststofftechnologie ist die Beschreibung des mechanischen Werkstoffverhaltens von kurzfaserverstärkten Kunststoffen. Es werden hierzu u.a. Materialmodelle entwickelt, die sich mittels einer Homogenisierungsstrategie auf Basis des mechanischen Verhaltens von Faser- und Matrixwerkstoff die mechanischen Eigenschaften des Composite erschließen. Während sich bislang vorwiegend auf elastoplastische Modelle konzentriert wurde, sind in den letzten Jahren Ansätze entwickelt worden, das viskoelastische Verhalten der polymeren Matrix zu berücksichtigen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf dem Bereich zwischen Faser und Matrix. Es konnte hier mittels Nano-Scratch-Methoden in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Prof. Motz der Universität des Saarlandes die Existenz einer Interphase nachgewiesen werden, die nicht der üblicherweise verwendeten Schlichte auf den Glasfasern zuzuordnen ist. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppen Prof. Berbenni / Prof. Sabar der Universität Metz(F) wurde eine Materialmodellierung für solche „multi-coated inclusions“ erarbeitet, die eine sehr hohe Beschreibungsgüte aufweist. Für diese Arbeiten ist es notwendig, dass genaue Kenntnisse über sie stoffliche Zusammensetzung der Composite existiert. Es müssen die Komponenten Faser und Matrix bekannt sein. Kurzfaserverstärkte Kunststoffe können als Composite-Werkstoff zwar kommerziell erworben werden. Allerdings sind in diesem Falle die genauen Komponenten des Composite-Werkstoffes nicht bekannt. Es sind zwar die Polymerklasse des Matrixwerkstoffes und der Gewichtsanteil der Fasern bekannt. Weitere Informationen liegen aber nicht vor und stellen interne Betriebsinformationen des Rohstoffherstellers dar. Für die wissenschaftliche Entwicklung realistischer Materialmodellierungen ist aber die Kenntnis der einzelnen Komponenten eines Composite-Werkstoffes von wesentlicher Bedeutung. Das Gerät wurde in den ersten drei Jahren daher eingesetzt, um kurzfaserverstärkte Kunststoffe aus bekannten Komponenten herzustellen. Die mit dem Doppelschneckenextruder erzeugten Granulate wurden anschließend in Probekörper mit dem Spritzgießverfahren weiterverarbeitet. An diesen Probekörpern wurden schließlich Prüfungen ausgeführt, mit denen einerseits die Güte der Materialmodelle andererseits aber auch die für die Materialmodelle notwendigen Materialparameter ermittelt werden konnten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Fiber-Matrix Interphase in Applied Short Glass Fiber Composites Determined by a Nano-Scratch Method. 2015, Composites Science and Technology, 119, 100-107
M. Schöneich, M. Zamanzade, M. Stommel
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2015.10.004) - Identification of a Transcrystalline Interphase in Applied Short Fiber Reinforced Plastic Composites. 2015, Polymer Processing Society Conference, Graz (AT)
M. Schöneich, F. Dinzart, H. Sabar, S. Berbenni, M. Stommel
- Influence of Processing on the Fiber-Matrix Interphase in Short Fiber Composites. 2016, Polymertec16 Conference, Merseburg (DE)
Marc Schöneich, Markus Stommel
(Siehe online unter https://doi.org/10.3390/polym9060221) - Transcrystalline Interphase in Fiber-Matrix Composites - Discovery and Manufacturing Impacts. 2016, International Conference “The Materials Chain: From Discovery to Production”, Bochum (DE)
M. Schöneich, M. Stommel
- Viscoelastic Interphase Properties in Short Fiber Plastic Composites Determined by Micromechanical Modeling and Experimental DMA Investigations. 2016, 10th International Conference on the Mechanics of Time Dependent Materials, Paris (FR)
M. Schöneich, F. Dinzart, H. Sabar, S. Berbenni, M. Stommel
