Projekt 20135/01

Untersuchungen zum Ersatz der Glasfaserverstärkung in Schleifscheiben durch Verstärkung mit Naturfasern

Projektträger

Schleifscheibenfabrik Rottluff GmbH
Weideweg 17
09116 Chemnitz
Telefon: 0371/36995-67

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Innerhalb des Vorhabens soll am konkreten Beispiel von Schleifscheiben untersucht werden, ob die konventionellen Glasfasergewebe teilweise oder ganz durch Naturfasern ersetzt werden können. Naturfasern haben eine geringere Festigkeit als Glasfasern, sind jedoch nicht spröd brechend. Damit könnte die Herstellung vereinfacht werden und ein nachhaltiger Rohstoff zum Einsatz kommen. Das Vorhaben umfasst zwei Hauptziele:
1. Ersatz der Glasfaserronden durch Ronden aus entsprechend festen Naturfasern
2. Einsatz von Kurzfasern natürlicher Produkte wie Flachs oder Sisal im Verbund des Komposites.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitspaket Kurzfaserverstärkung
1. Untersuchung der Festigkeits-/ E-modulveränderung des Verbundes Naturfaser- Phenolharz
2. Übertragung der optimalen Ergebnisse auf den Verbundwerkstoff
Arbeitspaket Naturfasergewebe
1. Fertigung von Schleifscheibenronden
2. Fertigung von Ronden aus Flachs unter Parametervariation
Arbeitspaket: Herstellungstechnologie
1. Kurzfasereinsatz: Untersuchungen zum Einbringen der Kurzfaser in den Komposit mit minimalen Änderungen der bestehenden Technologie
2. teilweiser oder vollständiger Ersatz von Glasfaserronden durch Naturfaserronden verschiedener Naturfaser
Arbeitspaket Sicherheits- und Gebrauchseigenschaften
1. Ermittlung der maximalen Umlaufgeschwindigkeit bis zum Bersten und die Schnitteigenschaften bei gleichen Parametern
2. Ermittlung von Mikrogefüge und Homogenität der neuen Produkte bei gleichen Parametern wie 1.


Ergebnisse und Diskussion

1. Naturfasergewebe
Unter Variation von Faserart, Webtechnik und Harzsorte wurden zahlreiche Scheibenserien im technologischem Prozess hergestellt. Alle Trenn - und Schleifscheiben müssen einer Sicherheitsprüfung unter-zogen werden. Als wichtigste Sicherheitseigenschaft ist hier die Berstfestigkeit und die Seitenstabilität zu nennen. Variationen von Gewebeart, Harzqualität und -konzentration führten in Summe zu sicherheits-technisch akzeptablen Kennwerten, welche durch eine unabhängige Materialprüf-Institution bestätigt wurde.
Sowohl die lichtmikroskopischen Untersuchungen als auch die praktischen Schleifversuche an Trennscheiben verschiedener Abmessungen zeigten eine sehr gute Einbindung des Naturfasergewebes ohne Beschädigungen innerhalb der Bindungsmatrix. Die technischen Eigenschaften wie Lebensdauer und Abtragsleistung lagen im Erwartungsbereich der Schleifkörper mit konventionellem Gewebeaufbau.
2. Naturkurzfasereinsatz
Einbindung von Naturkurzfasern in reines Resol:D
urch den Einsatz von Naturkurzfasern in reines Resolharz konnte die Festigkeit nicht gesteigert werden. Es kam in Gegenteil zum Absinken der Festigkeit auf ca. 40 %. Als Ursache hierfür wurde eine fehlende bzw. stark eingeschränkte Faser - Matrix - Haftung bei allen werkstofflich untersuchten Kompositen festgestellt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- Tagungsband 15. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde der DGM e. V. vom 6.4.2006 Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde S. 223 bis S. 228
- Posterpräsentation am 7.April 2005 während der Tagung in Kassel
- Projekt - Kurzbericht im Hochschulforschungsbericht 2004 der Westsächsischen Hochschule Zwickau (FH) Seite 86 / 87


Fazit

- Festigkeit der eingesetzten Armierungsmaterialien wird erreicht
- Der Kompositverbund Harzmatrix - Naturfasergewebe wird als gut eingeschätzt
- Die mechanische Stabilität des Naturfasergewebes wird durch thermische Herstellungstechnologie stark beeinflusst
- Schleif - und Trennversuche zeigten ein normales Verschleißverhalten ohne Überhitzung und Kontamination des zu bearbeitenden Materials
- Einsatz von Naturkurzfasern bringt ohne Oberflächenbehandlung keinen Vorteil, unbehandelte Kurzfasern wirken schwächend
- Die Vorbehandlung mit oberflächenaktiven Stoffen zeigt positive Ergebnisse, muss jedoch noch weiter untersucht werden