Faserverbundwerkstoffe seit 1985

Mechanische Eigenschaften von Harzsystemen

Die zwei wichtig¬≠sten, mech¬≠a¬≠nis¬≠chen Eigen¬≠schaften eines Harzsys¬≠tems sind seine Zugfes¬≠tigkeit und seine Steifigkeit. In den Grafiken 22 und 23 sind die entsprechen¬≠den Ver¬≠gle¬≠ich¬≠swerte fuŐąr Poly¬≠ester, Vinylester und Epox¬≠id ver¬≠gle¬≠ichend dargestellt, jew¬≠eils aus¬≠ge¬≠h√§rtet bei 20¬įC bzw. 80¬įC.

Vergleich Zugfestigkeit

Beim Ver¬≠gle¬≠ich der Werte nach Aush√§r¬≠tung bei 20¬įC wird deut¬≠lich, dass Epox¬≠id die bei¬≠den Mit¬≠be¬≠wer¬≠ber deut¬≠lich uŐąbertrifft, wobei die 80¬įC Aush√§r¬≠tung fast alle Werte anhebt und die RuŐąckst√§nde ‚Äď beson¬≠ders des Vinylesters ‚Äď etwas ver¬≠ringert. Inter¬≠es¬≠sant ist, dass Epox¬≠id¬≠harz durch Tem¬≠pern sog¬≠ar leicht an Steifigkeit ver¬≠liert; das liegt an der uŐąberproportionalen Zunahme der Z√§higkeit dieses Harzes (= hohe Bruchdehnung), in deren Folge die Steifigkeit geringfuŐągig abn¬≠immt. Von fast eben¬≠so gro√üer Bedeu¬≠tung fuŐąr Kon¬≠struk¬≠teure und Her¬≠steller von Faserver¬≠bund¬≠bauteilen ist der Grad der Schrump¬≠fung des Harzes w√§hrend und nach der Aush√§r¬≠tung bzw. Tem¬≠pe¬≠rung. Die Schrump¬≠fung entste¬≠ht durch die Neu-Anord¬≠nung der an der Reak¬≠tion beteiligten MolekuŐąle w√§hrend des Aush√§r¬≠tungsvor¬≠ganges, ins¬≠beson¬≠dere w√§hrend der Gelier¬≠phase. Sowohl Poly¬≠ester als auch Vinylester erfahren durch die kat¬≠alytis¬≠che Aush√§r¬≠tung eine tief¬≠greifende Ver√§n¬≠derung der Moleku¬≠larstruk¬≠tur und schrumpfen im Ver¬≠lauf daher bis zu 8 % (!!).

Das v√∂l¬≠lig andere, addi¬≠tive Reak¬≠tion¬≠sprinzip der Epox¬≠id¬≠harze bringt dage¬≠gen nur geringfuŐągige Umord¬≠nun¬≠gen der MolekuŐąle mit sich und es wer¬≠den auch keine Reak¬≠tion¬≠spro¬≠duk¬≠te freige¬≠set¬≠zt; Epox¬≠id¬≠harz unter¬≠liegt daher nur ein¬≠er typ¬≠is¬≠chen Schrump¬≠fung von etwa 2 %. Da das Schrumpfen der Harz¬≠ma¬≠trix immer zu Span¬≠nun¬≠gen im Lam¬≠i¬≠nat und damit ein¬≠er Schw√§chung fuŐąhrt, ist die gerin¬≠gere Schrump¬≠fung von Epox¬≠id¬≠harz ein¬≠er der HauptgruŐąnde fuŐąr die struk¬≠turelle √úber¬≠legen¬≠heit dieses Werkstoffes.
Auch der unerwuŐąnschte Effekt der relie¬≠far¬≠ti¬≠gen Abbil¬≠dung von Ver¬≠st√§rkungsstruk¬≠turen an der Mate¬≠ri¬≠alober¬≠fl√§che (der soge¬≠nan¬≠nte ‚Äěprint through‚Äú-Effekt, etwa zu uŐąbersetzen mit ‚ÄěDurchze¬≠ich¬≠nung‚Äú) ist auf die Schrump¬≠fung des Harzes zuruŐąckzufuŐąhren.Wer ein¬≠mal offe¬≠nen Auges uŐąber eine Boot¬≠sausstel¬≠lung gelaufen ist, hat diesen Effekt bes¬≠timmt schon ein¬≠mal ein¬≠drucksvoll erlebt und wei√ü, dass sich die Qual¬≠it√§t eines Yachtrumpfes hier schon auf den ersten Blick offenbart.

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