Innovatieve bio-gebaseerde hybride tapes voor lichtgewicht toepassingen

AZL Aachen GmbH (Aachen, Duitsland) rapporteerde de ontwikkeling en implementatie van een lopend project door een van zijn partnerinstituten, het Instituut voor Textieltechniek van de RWTH Aachen Universiteit (ITA, Aachen, Duitsland), dat een procesketen voor de productie van quasi-continue, bio-gebaseerde tapes omvat. Uitgevoerd bij ITA, betrof het project drie institutionele partners, waaronder Sofila, Em-Systeme (Oberhausen, Duitsland), Safilin (Hauts-de-France) en een lab-schaal tapeproductiefaciliteit.

100% bio-gebaseerde thermoplastische tapes

AZL stelt dat de 100% bio-gebaseerde thermoplastische tapes – zoals conventionele tapes van glas- of koolstofvezel – verwerkt kunnen worden op tape-legmachines of tape-weefmachines. De ongedraaide, parallelle uitlijning van de vlasvezels maakt naar verluidt volledige exploitatie van vezeleigenschappen mogelijk, inclusief hoogwaardige toepassing in auto-onderdelen of windturbinebladen.

AZL merkt op dat zijn projectpartner, Sofila, de PA11 vezels texturiseerde en verwerkte tot staplevezels. In samenwerking met ITA verwerkte Safilin de vlas- en PA11 vezels tot een hybride sliver, wat vervolgens getrokken en geconsolideerd werd tot een tape met ultrasoon lassen. Specifiek ontwikkeld voor de hybride sliver, converteert de ultrasoonmodule – ontwikkeld door projectpartner Em-Systeme – de energie van de mechanische trilling van de sonotrode in interne wrijving en grensvlakwrijving, wat naar verluidt leidt tot verhitting en smelting van de thermoplastische PA11 vezels. De getrokken en parallelle vlasvezels werden vervolgens geïmpregneerd met de gesmolten thermoplast. Volgens AZL biedt deze procedure een efficiënte, lokale energie-invoer.

Mechanische eigenschappen

Vervolgens stelt AZL dat de geproduceerde tape verwerkt werd tot UD-lagen, die geconsolideerd werden in een verwarmde pers. Deze afgeronde composieten werden gesneden om te testen en de mechanische kenmerken van het monster te verkrijgen, specifiek de trek- en buigeigenschappen. Volgens AZL is de trekksterkte van de tapes tot 233 MPa; Young's modulus tot 13 GPa. Buigsterkte tot 280 MPa; buigmodulus tot 30 GPa. In vergelijking met commercieel beschikbare vlas/PP tapes en geciteerde experimenten aan de Technische Universiteit Chemnitz, rapporteert AZL dat het natuurvezelfcomposiet (NFC) geproduceerd in het sonic bio-tapes project gemiddeld significant betere buigsterkte en buigstijfheid heeft. Verder werden demonstratoren gemaakt van geweven tapes bij ITA Augsburg. De hele procesketen en de demonstrator worden in de bovenstaande figuur gepresenteerd.

Erkenning

De ITA wil de Bundesministerium für Wirtschaft und Energie – BMWi danken voor de financiering van het onderzoeksproject als onderdeel van het Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM). De ITA wil ook haar projectpartners Sofila, Safilin en EM-Systeme danken voor de samenwerking, en Matthias Reuter, Thomas Köhler, Alexander Janßen, Thomas Gries, de auteurs van het originele artikel.

Neem contact op met Matthias Reuter via matthias.reuter@ita.rwth-aachen.de voor meer informatie.

Dit bericht is courtesy van de CompositesWorld en AZL Aachen GmbH mediapartnerschap.