Effect of stress intensity factor on aging of short glass fiber reinforced thermoplastics

Kurzfaserverstärkte Thermoplaste werden in verschiedenen technischen Anwendungen immer häufiger eingesetzt, da sie sich leicht herstellen lassen und im Spritzgussverfahren in komplexe Formen gebracht werden können, die in der Industrie benötigt werden. Es ist wichtig, das mechanische Verhalten sowie die Alterungsmechanismen dieser Bauteile zu kennen, da eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften zu schweren Schäden an den Strukturen führen kann. In dieser Arbeit wird die Alterung aufgrund von Unterschieden im Spannungsintensitätsfaktor an drei kurzfaserverstärkten Thermoplasten untersucht: Polypropylen und Polyamid-12 mit einer Faserverstärkung von 50% sowie Polyetheretherketon mit einer Faserverstärkung von 14%. Die Materialien wurden im Spritzgussverfahren verarbeitet, und die Probekörper wurden unter Berücksichtigung des Einflusses der Faserorientierung geprüft. An den Single Edged Notched Tension (SENT) Proben wurden Kriechversuche mit unterschiedlichen Spannungsintensitätsfaktoren durchgeführt, um ihr statisches Bruchverhalten mit Bruchzeiten von bis zu 2*106 s zu untersuchen. Darüber hinaus wurden Ermüdungsversuche an einseitig gekerbten Polyamid- und Polypropylen-Proben (SENT) durchgeführt und mit Compact Tension (CT) Proben aus denselben Materialen und mit denselben Fasergehältern verglichen. Die Ergebnisse der Kriechversuche deuten darauf hin, dass alle drei Materialien in Faserrichtung empfindlicher sind als in der senkrechten Richtung, was höchstwahrscheinlich auf eine schlechte Adhäsion zwischen Faser und Matrix zurückzuführen ist. Die Infrarotspektren zeigen Wasserabsorption, Carbonylaufnahme und Kristallisation als Faktoren der induzierten Alterung in den Proben. Die letztgenannten Ergebnisse sind jedoch aufgrund verschiedener Aspekte im Material, die mit der verwendeten Messkonfiguration nicht erfasst werden können, mit Vorsicht zu interpretieren.