Luisa Medina

Structure and properties of flax/polylactide/alumina nanocomposites

Composites composed of polylactide (PLA), woven flax fiber textiles (weave style of 2 × 2 twill and 4 × 4 hopsack) and boehmite alumina were produced by hot press. The spraying technique served for the pre-dispersion of the alumina nanoparticles. The aqueous alumina slurry was produced by mixing the water with water dispersible alumina. The dispersion of the flax structures and alumina particles in the composites was studied by scanning electron microscopy. The polylactide composites were subjected to water absorption and instrumented falling weight impact tests. The creep and thermomechanical properties of the composites were determined in short-time creep tests (performed at various temperatures), thermogravimetric analysis and dynamic-mechanical thermal analysis, respectively. It was found that the incorporation of alumina particles reduced the water uptake compared to the polylactide/flax blends. The impact energy and stiffness value of polylactide/flax blends was markedly higher than that of PLA but reflected the effects of composite structures. Incorporation of alumina particles enhanced storage modulus and the creep resistance compared to the polylactide/flax blends but slightly incremented thermal resistance at high temperature. No clear trend in the flax weave style-effect was found in the thermal behavior. The creep master curves were constructed by applying the time–temperature superposition principle. The Findley power law could satisfactorily describe the creep compliance versus time traces for all systems studied.

Effect of inhomogeneous temperature distribution on the impregnation process of the continuous compression molding technology

The demand for continuous fiber-reinforced thermoplastics has steadily increased during the last years due to their specific properties. But considering the applications in large-scale production, the price for the organic sheets is still too high in order to compete with the metal counterparts. A starting point for the reduction of the total costs is the acceleration of the impregnation process by in-plane polymer flow. For this reason, this scientific report provides an insight into the production process using a continuous compression molding machine. In order to analyze the in-plane polymer flow and its driving forces, a method for the evaluation of the pressure distribution is presented in a first step. The examination revealed a significant inhomogeneous pressure distribution for the whole pressing area, which could be affected by different temperature settings. Afterward, the impregnation quality was correlated with the different settings, followed by the illustration of a huge potential for increasing the impregnation speed.

Variotherme Prozesse zur Herstellung von Hochleistungsverbundwerkstoffen

Bei der Herstellung von duroplastischen Hochleistungsverbundwerkstoffen werden überwiegend isotherme Prozesse eingesetzt. Bei hoher Prozesstemperatur stehen jedoch der Wunsch nach einer möglichst niedrigen Viskosität und beherrschbarer Reaktivität des Harzes im Widerspruch. Injektion und Aushärtung können somit bei Injektionsprozessen nicht klar getrennt werden, wodurch die Prozesssicherheit deutlich abnimmt. Mittels variothermer Prozesse können die Matrixeigenschaften Viskosität und Reaktivität prozesstechnisch voneinander getrennt werden, ohne dabei Prozesszeit einzubüßen. Die Injektion kann bei einer Temperatur erfolgen, bei der die Viskosität und die Reaktivität des Harzes niedrig sind und somit die Injektionszeit möglichst kurz ist. Sobald das Bauteil gefüllt ist, kann die Temperatur deutlich erhöht werden, um die Reaktivität des Harzes zu beschleunigen. Bei geschickter Wahl der Temperaturen kann in Summe die Prozesszeit sogar verkürzt werden. Zur Realisierung möglichst schneller variothermer Prozesse wird am Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) die RocTool-Technik, eine induktive Heiztechnik, in Werkzeugen eingesetzt. Über einen Strom im Induktor wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, Bild 1, das im Werkzeugmaterial Wirbelströme induziert, die wiederum das Werkzeug erhitzen.

Prozessoptimierung beim Einsatz von Naturfaser-Organoblechen

Insbesondere seit der Feststellung des Klimawandels ist es auch für die Industrie allein aus wettbewerblichen Gründen notwendig geworden, ein „grünes Image“ aufzubauen und neben einer Verringerung ihres CO 2 -Fußabdrucks auch die Ausbeutung mineralischer Ressourcen sowie die Verschmutzung der Umwelt zu verringern. In diesem Zusammenhang wird seit Jahrzehnten intensiv an der Entwicklung neuer Technologien und Werkstoffe gearbeitet, um den Einsatz erdölbasierter Materialien zu minimieren. Im Bereich der Faserverbundwerkstoffe weisen Pflanzenfasern, wie beispielsweise Flachs, Hanf und Kenaf, großes Potenzial auf. Gegenüber konventionellen Verstärkungsfasern, wie E-Glas, haben Naturfasern den Vorteil, dass sie eine deutlich geringere Dichte und somit herausragende Leichtbaueigenschaften besitzen und zudem kostengünstiger sind.