Beitrag zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften z-Pin-verstärkter Faser-Kunststoff-Verbundlaminate

Gegenstand der vorliegenden wissenschaftlichen Betrachtung ist die Ermittlung des Einflusses einer z-Pin-Oberflächenbehandlung auf die Haftungseigenschaften zwischen z-Pins und Laminat sowie die daraus resultierenden bruchmechanischen Eigenschaften. Gleichermaßen sind die resultierenden Inplane-Biegeeigenschaften eines z-Pin-verstärkten Faser-Kunststoff-Verbundlaminates auf einen Einfluss der z-Pin-Oberflächenbehandlung zu untersuchen. Die Erkenntnisse zur Verbesserung der Verbundeigenschaften eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststofflaminates werden dazu auf die vorliegenden Grenzflächen zwischen den eingebrachten z-Pins und dem umgebenden Laminat übertragen. Ausgehend davon ergeben sich veränderte Oberflächeneigenschaften der z-Pins, die eine Beeinflussung der Verbundeigenschaften der verpinnten Laminate hervorrufen und gleichermaßen Auswirkungen auf die Degradationseigenschaften in der z-Pin/Laminat-Grenzfläche unter Feuchte- und Temperatureinfluss zeigen. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass mit einer geeigneten z-Pin-Oberflächenbehandlung Einfluss auf die Eigenschaften der Grenzfläche zwischen z-Pins und Laminat genommen werden kann. Daraus resultieren Veränderungen der Pullout-Eigenschaften, die zu Verbesserungen der Delaminationsfestigkeit führen. Daraus folgend können im Vergleich mit unbehandelten Pins die gleichen Delaminationseigenschaften mit einer geringeren Pin-Dichte erreicht werden, was zusätzlich mit einer Verringerung des Einflusses auf die Laminatstruktur einhergeht. Die damit zu erreichende geringere Beeinflussung der Inplane-Eigenschaften kann zu einer Reduzierung der Laminatdicke führen. Plasmabehandlungen stellen damit ein einfaches und schnelles Verfahren zur Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften der z-Pins in der Preform dar.