Ein neuer sortenreiner Faserverbundwerkstoff aus Polyethylen eignet sich für tragfähige Bauteile und ist dabei vollständig rezyklierbar. Die Verstärkungsfasern richten sich im Spritzguss selbst aus.
Der PE-Verbundwerkstoff im dynamischen Mikrozugversuch zur Untersuchung des dehnratenabhängigen Werkstoffverhaltens.
Fraunhofer IWM
Im Projekt SusComp haben die Partner Fraunhofer IWM, MikroTribologie Centrum µTC, das Freiburger Materialforschungszentrum und der Polyolefinhersteller Lyondell Basell einen sortenreinen Faserverbundwerkstoff aus Polyethylen (PE) hergestellt und qualifiziert. Anstelle der bislang häufig verwendeten Kohlenstoff- oder Glasfasern verstärken die Forschungspartner die PE-Matrix mit Fasern aus ultrahochmolekularem PE (UHMWPE). Dieser hochfeste und abriebbeständige Werkstoff wird in medizinischen Anwendungen wie künstlichen Kniegelenken eingesetzt.
Fasern orientieren sich im Spritzguss
Wissenschaftler des Freiburger Materialforschungszentrums der Albert-Ludwigs-Universität haben für die Herstellung des Werkstoffs im Spritzguss nun einen neuen Prozess entwickelt. Dabei werden unterschiedliche Katalysatoren platziert, mit deren Hilfe PE in verschiedenen Kettenlängen gezielt hergestellt und fein auf dem gleichen Katalysatorträger verteilt werden kann. An diesem Katalysator werden bei der folgenden Synthese des PE durch Ethylenpolymerisation gleichzeitig Mischungen aus nieder-, mittel- und ultrahochmolekularem PE hergestellt, sogenannte Reaktorblends. Auf diese Weise entstehen während der Polymerisation PE-Blends, die sich nach Angaben der Forscher problemlos spritzgießen lassen. Die Verstärkungsfasern orientieren sich beim Spritzguss in der gewünschten Richtung und sorgen so für mechanische Stabilität. Zudem konnten die Forscher Proben des Werkstoffs zehn Mal ohne Qualitätsverlust werkstofflich recyceln.