Erprobung eines Flachfaser-Rizinusöl-Verbundwerkstoffs für die Anwendung in der Luft- und Raumfahrt unter Temperatur- und Feuchtigkeitsbelastung (Masterarbeit)

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines biobasierten Faserkunststoffverbunds für den nachhaltigen und leistungsfähigen Leichtbau in der Luftfahrt. Als Ausgangsmaterialien dienen Flachsfasern und das aus Rizinusöl gewonnene Polyamid 11, aus denen ein thermoplastisches Laminat gefertigt wird. Im Fokus steht, ein grundlegendes Verständnis des Verhaltens eines 100 % biobasierten Verbundwerkstoffes unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu erlangen. Dabei wird das Feuchteaufnahmeverhalten und die mechanischen Eigenschaften des FKV untersucht. Hierzu wurden Proben mit einem Faservolumenanteil von ca. 63 % bei relativer Luftfeuchtigkeit von 50 % und 85 % sowie in einem Wasserbad gelagert und bei Temperaturen von 23 °C, 45 °C und 80 °C konditioniert. Während der Konditionierung wurden Massenänderung und Dickenveränderung über die Zeit erfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass das Eindringen von Feuchtigkeit in den Faser-Matrix-Grenzbereich ein temperaturabhängig beschleunigtes Quellverhalten verursacht, wobei die Umgebungsfeuchte einen stärkeren Einfluss als die Temperatur hat. Zur Bewertung des Feuchteeinflusses auf die mechanischen Eigenschaften wurden Zugversuche durchgeführt. Dabei führte ein erhöhter Feuchtegehalt zu einer Verringerung von Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit sowie zu einer Erhöhung der Bruchdehnung.