Schädigungsverhalten endlos glasfaserverstärkter Thermoplaste unter Berücksichtigung von Alterungs- und Temperatureinflüssen (Tienda española)

Die Dissertation von Johannes Neft untersucht das mechanische Schädigungsverhalten endlos glasfaserverstärkter Thermoplaste unter besonderer Berücksichtigung von Alterungsprozessen und Temperatureinflüssen. Im Mittelpunkt stehen zwei unterschiedliche Laminatsysteme, ein Prepreg-System (Plytron®) und ein technisches Textil (Twintex®), die aus isotaktischem Polypropylen als Matrixmaterial und E-Glasfasern als Verstärkungsfasern bestehen. Die Arbeit analysiert insbesondere, wie sich unterschiedliche Herstellungsverfahren, Glasfasergehalte und Faseranordnungen auf die Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe auswirken. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf Veränderungen der sphärolithischen Matrixmorphologie infolge künstlicher Alterungsbedingungen, darunter thermische Lagerung und Klimawechsellagerung. Zur Charakterisierung werden statische Zug-, Druck- und Biegeversuche sowie zyklische Ermüdungsuntersuchungen bei Prüftemperaturen zwischen −20 °C und 90 °C durchgeführt. Ergänzend kommen thermische Analyseverfahren und mikroskopische Untersuchungsmethoden zur Bewertung der Kristallinität, Materialstruktur und Schädigungsmechanismen zum Einsatz. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften wesentlich vom jeweiligen Laminatsystem, der Prüftemperatur und den auftretenden Belastungsspannungen abhängen. Die untersuchten Alterungsprozesse haben dagegen einen vergleichsweise geringen Einfluss auf die mechanischen Werkstoffeigenschaften. Bei technischen Textilien führen die Auslenkung der Glasfasern durch Bindefäden und lokale Spannungskonzentrationen an den Bindefadenknoten zu einer deutlichen Verringerung der Schubeigenschaften gegenüber Prepreg-Laminaten. Niedrige Prüftemperaturen von −20 °C erhöhen die Steifigkeit und Festigkeit, begünstigen jedoch ein sprödes Bruchverhalten. Bei hohen Temperaturen von 90 °C nimmt hingegen die Matrixsteifigkeit stark ab, wodurch die Festigkeit der Laminate deutlich reduziert wird. Die Untersuchung verschiedener Belastungsfälle ermöglicht eine differenzierte Beschreibung der temperaturabhängigen Schädigungs- und Versagensmechanismen. Die Ergebnisse verdeutlichen die Bedeutung der Matrixmorphologie, des Laminataufbaus und der thermischen Einsatzbedingungen für die zuverlässige Dimensionierung glasfaserverstärkter thermoplastischer Strukturbauteile.