Dipl. Ing. Georgi Gogoladze
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30.09.2022

In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner IPF wurden mehrere unterschiedliche Schlichterezepturen entwickelt und im labortechnischen Maßstab auf Glasfasern aufgebracht und untersucht. Dabei standen für das neue Schlichtesystem folgende Eigenschaften im Fokus: - Sehr gute Faser-Matrix-Haftung - Gute Abwickelbarkeit - Gute textile Verarbeitbarkeit ohne Faserabrisse Anhand der analysierten Daten aus diesen Versuchen wurden 12 Schlichterezepte für weitere Untersuchungen ausgewählt. Die ausgewählten Schlichten wurden der DBF zur Verfügung gestellt und für die Basaltfaserproduktion eingesetzt. Aus den ersten Spinnversuchen wurden für jede Schlichterezeptur 3 Spinnkuchen erfolgreich produziert. Sie wiesen eine Garnfeinheit von 150 tex und eine Spulenlaufzeit von 15 min auf. Der Spinnprozess verlief durchgehend stabil ohne Faserbruch und nach dem Trocknen konnten die Fasern problemlos abgewickelt werden. In weiteren Versuchen wurde mit einer ausgewählten Schlichte auf Basis von Aminosilan als Haftvermittler und EP-Filmbildner gearbeitet. Die Basaltfasern wurden in diesem Fall mit einer Feinheit von 70 tex zur Zwirnherstellung und mit 100 tex als Schussfaden hergestellt. Beide Feinheiten werden für die Herstellung von Basaltgewebe benötigt. Gewebemuster konnten erfolgreich mit den neuentwickelten Schlichten hergestellt werden. Für die industrielle Gewebeproduktion (75 m Länge, 126 cm Breite, 232 g/m2) wurden 22 kg 140 tex Basaltfasern als Kettfaden und 15 kg 100 tex Basaltfasern als Schussfaden benötigt und hergestellt, eine Verarbeitung zum Gewebe erfolgte jedoch im Rahmen des Projektes nicht.

Ziel des Projekts ist die Konditionierung der bereits erprobten Basaltfasern der DBF für die Anwendung als Verstärkungselement in Holzfurnier-Basaltfaser-Composites. Die Basaltfaser eignet sich hervorragend für diesen Zweck, da sie im Vergleich zu Glas- oder Carbonfasern eine deutlich höhere Hitzebeständigkeit unter Luft aufweist, was sie für Anwendungen im Brandschutz interessant macht, sowie einen geringeren CO2-Fußabdruck während der Herstellung aufweist. Allerdings stehen Basaltfasern erst am Beginn der industriellen Reife und werden zurzeit als textile Halbzeuge wie Rovings, Gelege, Gewebe oder Vlies angeboten. Für den Verbund des Composites ist die Anbindung der Faser an die hierfür von den Projektpartnern entwickelte Phenolharzmatrix entscheidend. Durch eine gute Imprägnierung mit dem Phenolharz können sowohl verbesserte mechanische Eigenschaften als auch eine bessere Verarbeitbarkeit in den anschließenden Prozessen sichergestellt werden. Um eine gute Benetzung der Fasern zu erreichen, ist es notwendig diese über ihre Schlichte iterativ an die Matrix anzupassen. Die Schlichte bezeichnet in der Textilindustrie eine flüssige Mischung aus unterschiedlichen Komponenten, zumeist auf Wasserbasis, welche direkt im Spinnprozess auf die Fasern appliziert wird. Dadurch werden die Fasern in ihrer Prozessierbarkeit maßgeblich beeinflusst und darüber hinaus die Oberfläche der Faserstränge hinsichtlich des vorgesehenen Einsatzgebietes optimiert. In Kooperation mit dem Projektpartner IPF soll ein geeignetes Schlichtesystem entwickelt werden, welches für die Anwendung auf der phenolharzbasierten Matrix ausgelegt ist. Nach Analyse der wichtigsten Parameter wird die am besten geeignete Schlichterezeptur ausgewählt und für die Faserproduktion eingesetzt.