Einfluss der UV-Wasser-Bewitterung auf die mechanischen Eigenschaften von flachsfaserverstärkten Polymerverbundwerkstoffen
Die Studie untersucht den Einfluss der witterungsbedingten Alterung auf die mechanischen Eigenschaften und die Haltbarkeit von flachsfaserverstärkten Polymerverbundwerkstoffen (FFRP), die für Außenanwendungen vorgesehen sind. Unter Verwendung einer beschleunigten Bewitterungsumgebung, die natürliche Außenbedingungen nachbildet und UV-Strahlung, Kondensation und Wassersprühnebel umfasst, wurden die FFRP-Proben mit einer Dicke von 2 mm und 4 mm einer Belichtungsdauer von 0, 500, 1000 und 1500 h ausgesetzt. Durch mechanische Tests wurden die Zug-, Biege- und Schereigenschaften in der inneren Ebene charakterisiert, während ein speziell angefertigtes Gerät das langfristige Zug-Kriechverhalten maß. Darüber hinaus ermöglichte die Rasterelektronenmikroskopie die Beobachtung mikroskopischer Veränderungen in Fasern und Matrix.
Die Ergebnisse veranschaulichen einen konsistenten Rückgang der Zug- und Biegeeigenschaften mit zunehmender Witterungseinwirkung, was zu einer Verringerung der Zugfestigkeit und des Moduls um 17 % bzw. 38 % und der Biegefestigkeit und des Moduls um 24 % bzw. 52 % nach 1500 h führt. Interessanterweise zeigte die Scherfestigkeit in der inneren Ebene nach 500 h einen leichten Anstieg, bevor sie anschließend abnahm. Darüber hinaus zeigten Proben gleicher Dicke eine erhöhte Kriechentwicklung bei längerer Bewitterungsdauer. Trotzdem war die durch Witterungseinflüsse verursachte mechanische Abbaurate bei dickeren Proben vergleichsweise langsamer. Insgesamt sind die verminderten mechanischen Eigenschaften von FFRP nach der Bewitterung nicht nur auf das Polymer zurückzuführen, sondern auch auf die wesentliche Rolle, die Flachsfasern in diesem Prozess spielen.
Xu, B.; van den Hurk, B.; Liu, T.; Blok, R.; Teuffel, P. (2024) Effect of UV-waterweathering on the mechanical properties offlax-fiber-reinforced polymer composites. PolymCompos. 45, No. 5, pp. 4266–4280. https://doi.org/10.1002/pc.28057
