Autor: Johannes Krämer

Aufgrund ihres Leichtbaupotentials sind Hochleistungsfaserverbunde ein stark wachsender Markt. Heute ist je nach Anforderungsprofil der Einsatz einer Vielzahl an Harzsystemen in der industriellen Anwendung üblich. Für eine weitere Verbreitung müssen allerdings die Kosten reduziert werden und damit sowohl das Potential dieser anisotropen Werkstoffe durch ein belastungsgerechtes Design optimal ausgeschöpft, als auch der Qualifizierungsaufwand reduziert werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, durch den Ansatz eines modular aufgebauten Epoxidharzsystems einen Beitrag zu leisten und auf Basis eines Referenzsystems das Potential unterschiedlicher Ansätze bezüglich der Wirkungsweise von Formulierungsbestandteilen zur Beschleunigung, zu internen Trennmitteln, zur Zähmodifizierung und zum Flammschutz bzw. deren Kombinationen aufzuzeigen. Dazu wurden neuartige und kommerziell nicht verfügbare Epoxidharzformulierungen dargestellt, die Rezepturen entsprechend systematisch variiert und Zusammenhänge zwischen der Struktur der eingesetzten Formulierungskomponenten, den Verarbeitungsparametern und den Materialeigenschaften erarbeitet. So lässt sich durch eine geeignete Kombination aus Beschleuniger, -konzentration und Werkzeugtemperatur die offene Zeit je nach Bauteil anpassen ohne die Basischemikalien des Systems zu verändern. Es wurde ein Prüfstand aufgebaut, der es erlaubt interne Trennmittel vergleichend zu untersuchen und ein gut funktionierendes Trennmittel wurde indentifiziert. Aus unterschiedlichen Ansätzen zur Zähmodifikation des Injektionssystems zeigten Kern-Schale-Teilchen und Dendrimere die effektivste Steigerung der Zähigkeit. Bei den Formulierungen zum Flammschutz ergibt sich vor allem eine Korrelation zwischen der Additivkonzentration und der Netzwerkdichte. Eine Verbesserung bzgl. der Entflammbarkeit konnte nachgewiesen werden, allerdings liegen die Rezepturen an der Grenze einer industriellen Verarbeitbarkeit. Mit flüssigen Flammschutzmitteln wurde ein nachvernetzender Effekt gefunden, der zu einer Steigerung der Glasübergangstemperatur führt. Mit Formulierungen, die eine Kombination aus Flammschutzmittel und Zähmodifikation enthalten, lassen sich zwar gute mechanische Eigenschaften darstellen, eine industrielle Verarbeitung in LCM-Prozessen ist jedoch nicht denkbar. Diese Arbeit zeigt, dass sich bei geeigneter Formulierung auf einer chemischen Basis maßgeschneidert unterschiedliche Eigenschaften einstellen lassen.