Zur Erweiterung der Grundlagenkenntnisse für diese beiden bisher wenig genutzten Verstärkungsfasern werden in dieser Arbeit Einzelfaserzugversuche durchgeführt, um den Einfluss der Prüfbedingungen und der Faseroberflächenbehandlungen auf die mechanischen Eigenschaften der Fasern zu charakterisieren. Durch die Analysen der unimodalen und bimodalen Weibullverteilung wird der Zusammenhang zwischen der Faserzugfestigkeit und den kritischen Oberflächendefekten untersucht. Um den Einfluss der Faseroberflächenbehandlungen auf die Oberflächenenergien und Grenzflächenhaftung zu ermitteln, werden in dieser Arbeit der Schlichteauftrag aus wässriger Phase (Silan, Filmbildner), Plasmabehandlungen in verschiedenen Medien, Excimer-UV-Bestrahlungen in Anwesenheit verschiedener Monomeren und eine Säurebehandlung durchgeführt. Zur Charakterisierung der Oberflächentopografie der oberflächenbehandelten Fasern vor und nach dem Einzelfaserauszugversuch wird die Rasterkraftmikroskopie (AFM) verwendet. Der Effekt einer Plasmabehandlung auf die freie Oberflächenenergie der PBO-Fasern und die Grenzflächenscherfestigkeit wird mittels der Kontaktwinkelmessung und der Einzelfaserauszugprüfung untersucht. Um die durch diese Oberflächenmodifizierungen hervorgerufenen Veränderungen der mechanischen Verbundeigenschaften sowie der Faser-Matrix-Haftung zu charakterisieren, werden in dieser Arbeit sowohl endlosfaserverstärkte thermoplastische und duroplastische Unidirektionalverbunde bzw. kurzfaserverstärkte thermoplastische Verbunde als Modellfälle betrachtet, bei denen sowohl die Verstärkungsfasern als auch die Matrix signifikant unterschiedlich sind. Zur Verstärkung werden zwei ausgewählte Fasermaterialien (Basalt- und PBO-Fasern) und als Matrix zwei Thermoplaste (PP und PA6) sowie ein Epoxidharz ausgewählt. Der Einsatz von Commingling-Hybridfäden zur Entwicklung der thermoplastischen Unidirektionalverbunde erfordert Voruntersuchungen zur Lufttexturierung mit verschiedenen Düsen und Auswahl der günstigsten Prozessparameter.

Zur Erweiterung der Grundlagenkenntnisse für diese beiden bisher wenig genutzten Verstärkungsfasern werden in dieser Arbeit Einzelfaserzugversuche durchgeführt, um den Einfluss der Prüfbedingungen und der Faseroberflächenbehandlungen auf die mechanischen Eigenschaften der Fasern zu charakterisieren. Durch die Analysen der unimodalen und bimodalen Weibullverteilung wird der Zusammenhang zwischen der Faserzugfestigkeit und den kritischen Oberflächendefekten untersucht. Um den Einfluss der Faseroberflächenbehandlungen auf die Oberflächenenergien und Grenzflächenhaftung zu ermitteln, werden in dieser Arbeit der Schlichteauftrag aus wässriger Phase (Silan, Filmbildner), Plasmabehandlungen in verschiedenen Medien, Excimer-UV-Bestrahlungen in Anwesenheit verschiedener Monomeren und eine Säurebehandlung durchgeführt. Zur Charakterisierung der Oberflächentopografie der oberflächenbehandelten Fasern vor und nach dem Einzelfaserauszugversuch wird die Rasterkraftmikroskopie (AFM) verwendet. Der Effekt einer Plasmabehandlung auf die freie Oberflächenenergie der PBO-Fasern und die Grenzflächenscherfestigkeit wird mittels der Kontaktwinkelmessung und der Einzelfaserauszugprüfung untersucht. Um die durch diese Oberflächenmodifizierungen hervorgerufenen Veränderungen der mechanischen Verbundeigenschaften sowie der Faser-Matrix-Haftung zu charakterisieren, werden in dieser Arbeit sowohl endlosfaserverstärkte thermoplastische und duroplastische Unidirektionalverbunde bzw. kurzfaserverstärkte thermoplastische Verbunde als Modellfälle betrachtet, bei denen sowohl die Verstärkungsfasern als auch die Matrix signifikant unterschiedlich sind. Zur Verstärkung werden zwei ausgewählte Fasermaterialien (Basalt- und PBO-Fasern) und als Matrix zwei Thermoplaste (PP und PA6) sowie ein Epoxidharz ausgewählt. Der Einsatz von Commingling-Hybridfäden zur Entwicklung der thermoplastischen Unidirektionalverbunde erfordert Voruntersuchungen zur Lufttexturierung mit verschiedenen Düsen und Auswahl der günstigsten Prozessparameter.

In alkalischen Lösungen führt die Reaktion von Hydroxylionen mit den Si-O-Si-Bindungen des Glasnetzwerks zur Bildung hydratisierter Oberflächen und gelöstem Silikat. Der Grad der Korrosion bzw. der Alterung der Glasfaser ist abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Glases und Korrosionslösung sowie von Zeit und Temperatur. Die Untersuchung von Glasfasern verschiedener chemischer Zusammensetzung in NaOH- sowie Zementlösungen zeigte, dass die inhibierende Wirkung von Ca-Ionen zu einem veränderten Korrosionsmechanismus führt. Dies konnte anhand der mechanischen Eigenschaften der Glasfasern sowie rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen gezeigt werden. Während die Korrosion in NaOH-Lösung zu einer ausgeprägten Umwandlung der gesamten äußeren Glasfaserschicht in Reaktionsprodukte führte, zeigten Glasfasern in Zementlösung bei gleichem pH-Wert einen stark lokal begrenzten, punktförmigen Angriff. Daraus resultieren unterschiedliche mechanische Eigenschaften der Glasfasern in Abhängigkeit von der gewählten Korrosionslösung.

In alkalischen Lösungen führt die Reaktion von Hydroxylionen mit den Si-O-Si-Bindungen des Glasnetzwerks zur Bildung hydratisierter Oberflächen und gelöstem Silikat. Der Grad der Korrosion bzw. der Alterung der Glasfaser ist abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Glases und Korrosionslösung sowie von Zeit und Temperatur. Die Untersuchung von Glasfasern verschiedener chemischer Zusammensetzung in NaOH- sowie Zementlösungen zeigte, dass die inhibierende Wirkung von Ca-Ionen zu einem veränderten Korrosionsmechanismus führt. Dies konnte anhand der mechanischen Eigenschaften der Glasfasern sowie rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen gezeigt werden. Während die Korrosion in NaOH-Lösung zu einer ausgeprägten Umwandlung der gesamten äußeren Glasfaserschicht in Reaktionsprodukte führte, zeigten Glasfasern in Zementlösung bei gleichem pH-Wert einen stark lokal begrenzten, punktförmigen Angriff. Daraus resultieren unterschiedliche mechanische Eigenschaften der Glasfasern in Abhängigkeit von der gewählten Korrosionslösung.