Biomimetische Komposite
Von allen Klassen an Faserverbundkunststoffen (FVK) besitzen Organobleche die höchste Wirtschaftlichkeit. Hierbei handelt es sich um einen Verbund aus Glasfasern mit einer thermoplastischen Matrix. Aktuelle Organobleche weisen jedoch, bedingt durch einen separaten Kombinationsprozess von Thermoplast und Glasfaser, gewichtige Nachteile auf, welche ihren Einsatz stark limitieren: Die Einbettung der Fasern ist stark inhomogen, und bei weitem nicht alle Filamente sind vollständig in Kunststoff eingebettet. Hieraus resultieren Faser-Faser-Kontakte, Lufteinschlüsse und nur geringe Faservolumengehalte um 40–60 Vol-%. Jeder dieser Aspekte verringert die mechanischen Eigenschaften der Produkte signifikant.
Um diese Schwächen zu adressieren, wurde in Kooperation mit dem Institut für Textiltechnik, Aachen (ITA) die TG-Faser, eine innovative Thermoplast-Glas-Bikomponentenfaser zur Erzeugung von Organoblechen, entwickelt. Deren Herstellung gelingt durch in situ Polymerisation des Kunststoffes auf der Faseroberfläche direkt im Spinnprozess. Dies ermöglicht industrielle Spinngeschwindigkeiten (>1000 m/min), woran alle anderen Ansätze für Bikomponentenfasern scheitern.
Die resultierende Hybridfaser kann unmittelbar, ohne zusätzlichen Kombinationsschritt, verwoben und zu Organoblechen konsolidiert werden. Es entfällt genau der Schritt, der für die unzureichenden Eigenschaften aktueller Organobleche hauptverantwortlich ist. Durch die dem innovativen Prozess inhärente gleichmäßige Dimension der Kunsttoffbeschichtung ist die homogene und vollständige Einbettung der Glasfasern in der Thermoplastmatrix gewährleistet. Die einstellbare Schichtdicke des Kunststoffes erlaubt zudem die gezielte Auswahl der Komponentenanteile, was konkurrenzlos hohe Faservolumengehalte (>75 %) im FVK ermöglicht.
