Oberhalb

Plasma-Oberflächenvorbehandlung von Fasern und Faserhalbzeugen

Im Projekt Oberhalb werden Fasern und Faserhalbzeuge mittels trockenen Atmosphärendruck-Plasmaverfahren behandelt, um das Benetzungsverhalten und die Infiltrierbarkeit der Fasermaterialien wirtschaftlich und bedarfsgerecht zu verbessern. Hierdurch können eine deutlich schnellere Imprägnierung sowie verbesserte mechanische Kennwerte der resultierenden FVKs erreicht werden.

© Fraunhofer IFAM

Flächige Plasmabehandlung bei Atmosphärendruck

© Fraunhofer IFAM

Links: Unbehandeltes Flachsgewebe Rechts: Selektiv plasmabehandeltes Flachsgewebe (gefärbt) mit erhöhter Benetzbarkeit in behandelten Bereichen

Ohne eine weitere Vorbehandlung sind Fasermaterialien nach ihrer Herstellung oft nur schwer imprägnierbar. Aus diesem Grund werden die Fasern in der Regel mit einer Schlichte versehen, um die Anbindung des Matrixmaterials bei der Herstellung von FVKs zu verstärken. Nachteil bei der Verwendung von adhäsionsstärkenden Chemikalien ist, dass diese passend zur Matrix gewählt werden müssen, einen zusätzlichen zeit- und kostenintensiven Prozessschritt bedingen und häufig mit einem hohen Entsorgungsaufwand verbunden sind.

Eine kostengünstige Alternative zur Schlichte stellt die trockene Vorbehandlung der Fasern mittels Atmosphärendruck-Plasmen dar. Bei dieser Methode wird die Faseroberfläche neben einer materialschonenden Feinstreinigung durch den Einbau polarer, sauerstoffhaltiger Gruppen zusätzlich aktiviert, so dass die Benetzung der Fasern mit Harz-Matrixsystemen sowie die Adhäsionsbildung gesteigert werden.

Im Projekt Oberhalb wird die Plasmabehandlung verschiedener Faserarten (Natur-, Polymer-, Glas-, Kohlefasern) bei Atmosphärendruck untersucht. Dies ermöglicht eine kompakte Anlagentechnik, die leicht automatisiert und bei Bedarf in bereits bestehende Produktionsketten integriert werden kann.

Schwerpunke des Projekts Oberhalb:

-    Verbesserung der Benetzbarkeit von Fasern und Faserhalbzeugen durch trockene Plasmabehandlung unter Atmosphärendruck

-    Beschleunigung der Faser-Imprägnierung für reduzierte Prozesszeiten

-    Steigerung der mechanischen Kennwerte der resultierenden FVKs

-    Umfassende Erforschung der Plasmavorbehandlungseffekte bei verschiedenen Faserarten

-    Entwicklung der inline-fähigen, bedarfsgerechten Vorbehandlungsprozesse

Das Projekt wird vom Land Niedersachsen (Fördernummer VWZN2990) gefördert.