The production of fiber composites using cellulose-containing substances

In den letzten Jahrzehnten sind Ansprüche an die Produktqualität in Verbindung mit einer gleichzeitigen Kosteneinsparung immer weiter gestiegen. Besonders im Bereich der Verbundwerkstoffe in Einsatzbereichen wie der Raumfahrt, bei Sportgeräten oder bei Funktional-Objekten werden heute immer höhere Ansprüche gefordert. Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, einen Überblick über die Nutzungsmöglichkeiten und Materialeigenschaften von hybriden Verbundwerkstoffen in der Kombination aus Carbon und recycelter Baumwolle bzw. Papier zu ermitteln. Die Basis bildet dabei die Herstellung der verschiedenen Zugversuchsproben und die anschließende Erprobung der maximalen Zugfestigkeit der unterschiedlichen Werkstoffkombinationen. Ein weiterer Aspekt ist die Ermittlung der Kostenverringerung, welche sich durch den Einsatz des neuen Material ermöglichen lässt. Durch die Untersuchung der Proben lässt sich in der Matrixbauweise eine Kosteneinsparung von bis zu 47% bei einer maximalen Zugbelastung von 205,4 N/mm² ermöglichen, was 60% gegenüber Verbundplatten aus reinem Carbonfasern entspricht. Die maximale Zugbelastung von hybriden Carbon-Baumwolle-Proben liegt dabei um 20% niedriger als jener der Carbon-Papier Proben, bieten zugleich aber eine höhere Flexibilität, was den Einsatz des hybriden Verbundwerkstoffs in neuen Bereichen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil von Baumwolle gegenüber Carbon sind die wärmeleitendenden Fähigkeiten, ein Nachteil in der Herstellung zeigte sich hingegen bei der hohen Saugfähigkeit des Harzes. Entscheidet man sich für den Einsatz von Papier-Carbon-Gemischen, lässt sich besonders in der Herstellung von Designobjekten wie Motorblenden, Aussenspiegelkappen oder im Flugzeugbau, eine hohe Kostensenkung bei gleichzeitiger Einsparung von Ressourcen durch umweltschonende Recyclingprodukte ermöglichen. In recent decades, demands for product quality have increased along with a simultaneous cost savings. Particularly in the area of composite materials in applications such as space travel, sports equipment or functional objects, today's demands are increasing. The aim of this Master's thesis is to provide an overview of the potential uses and material properties of hybrid composites in the combination of carbon and recycled cotton or paper. The basis for this is the production of the various tensile test specimens and the subsequent testing of the maximum tensile strength of the different material combinations. Another aspect is the determination of the cost reduction, which can be made possible by the use of new material. By examining the samples, the matrix construction can save up to 47% at a maximum tensile load of 205.4 N/mm², which is 60% higher than composite carbon fiber panels. The maximum tensile load of hybrid carbon-cotton specimens is 20% lower than that of carbon paper specimens, but at the same time provides greater flexibility, enabling the use of the hybrid composite in new areas. Another advantage of cotton compared to carbon are the heat-conductive capabilities, a disadvantage in the production, however, was shown by the high absorbency of the resin. If one opts for the use of paper-carbon mixtures, especially in the production of design objects such as engine covers, exterior mirror caps or in the aircraft industry, a high cost reduction with simultaneous saving of resources by environmentally friendly recycling products can be made possible. vorgelegt von: Lukas Pressler Wien, FH Campus Wien, Masterarb., 2018