Die vorliegende Forschungsarbeit resultierte aus dem Ansatz, die theoretisch ableitbaren Vorteile der Werkstoffgruppe
WPC (Wood Polymer Composite) zur Herstellung von Gleitelementen für fördertechnische Anwendungen
(z.B. Gleitschienen in Stückgutförderern) zu nutzen.
Diesem Ansatz lag der Gedanke zu Grunde, dass der anfängliche abrasive Verschleiß der polymeren Komponente als Schmiermittel den Abrieb und den Reibwert
der stärker tragenden Holzkomponente verringert. Im WPC würde damit eine Funktionstrennung zwischen „tragendem“
Holz und „schmierendem“ Kunststoff vorherrschen. Darauf aufbauend erschien die These zulässig, dass sich im tribologisch aktiven Maschinenteil (Gleitschienen)
die typischen Verschleißursachen hochbelasteter polymerer Gleitelemente wie einer starke Abrasion der Reibpartner,
mechanische Überlast und damit Deformation in den Kontaktstellen
und thermisch bedingter Verschleiß durch Temperaturstau in der Reibzone
durch gezielten Holzzusatz in eine Kunststoffmatrix minimieren bzw. zu höheren Grenzen hin verschieben lassen.
Diese These wurde in verschiedenen tribologischen Untersuchungen an spritzgegossenen und extrudierten
Versuchskörpern grundlegend bestätigt. Die dargestellten Ausführungen zu den Untersuchungen
gliedern sich inhaltlich in drei Schwerpunkte.
Im ersten Punkt werden die Ergebnisse aus einfachen Tests zum grundlegenden Reibungsverhalten von WPC unter Nutzung
des Stift–Scheibe–Versuches und einer nach praxisnahen fördertechnischen Anforderungen konzipierten Versuchseinrichtung
vorgestellt sowie in den Stand der Technik eingeordnet. Die Praxisnähe der Versuche wird dabei durch die Probeauswahl
weiter erhöht, indem Versuchskörper aus extrudierten Halbzeugen (Terrassendecks aus kommerziellen WPC) und Segmenten aus
Förderketten ausgewählt werden.
Die daraus resultierenden Aussagen ermöglichen erste Erkenntnisse hinsichtlich des dynamischen Reibwertes
des WPC im relevanten tribologischen Belastungsspektrum für Gleitschienen. Im zweiten Punkt wird, aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen, eine Betrachtungsweise vorgestellt,
die neben dem Reibwert Aussagen zum Verschleißverhalten beinhaltet und eine vereinfachte Möglichkeit bietet,
mittels des „Tribologiewertes“ die gewonnenen Erkenntnisse in einer praxisnahen Sichtweise darzustellen.
Zudem wird die Versuchsmatrix hinsichtlich der verwendeten Parameter (Reibpartner, Reibgeschwindigkeit,
theoretischer Flächenpressung)
konkretisiert und erweitert. Die vorgestellte Betrachtungsweise und das verwendete Parameterfeld
werden an spritzgegossenen Proben aus tribologisch „bekannten“ Materialien (Stand der Technik)
und den Bestandteilen des untersuchten WPC (PP, PE, Fichte) überprüft.
Weiterhin wird an vergleichbaren Proben aus WPC (50% PP / 50% Weichholz Fichte/Tanne) das tribologische Verhalten
des Holzkunststoff - Verbundes klassifiziert. Dieses Verhalten wird hinsichtlich der tribologisch
„bekannten“ Materialien in den Stand der Technik eingeordnet und eine These zum Wirkmechanismus
bezüglich des Reibungs- und Verschleißverhaltens von WPC vorgestellt.
Der dritten Punkt beinhaltet vertiefende Untersuchungen an spritzgegossenen Proben aus WPC mit 50% Weichholz und
50% PP - Matrix hinsichtlich des Einflussesder Spritzrichtung bzw. Holzpartikelorientierung, einer Wasserlagerung,
der Konzentration des Haftvermittlers, einer Oberflächenbearbeitung. Weiterhin werden Aussagen zum Reibungs- und Verschleißverhalten von WPC mit PE-Matrix an
spritzgegossenen Proben erarbeitet und eine erste Gegenüberstellung der Herstellungsverfahren
Spritzguss und Extrusion vorgenommen. Die Untersuchungen ermöglichten in Summe das Gleitreibungs- und Verschleißverhalten
des WPC grundlegend aber nicht vollständig zu charakterisieren. Die tribologischen Betrachtungen zur Werkstoffgruppe WPC
stehen noch am Anfang ihrer Entwicklung. Die dargestellten Ergebnisse sind somit zudem als Startpunkt eines
wissenschaftlichen Diskurses zu sehen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa.de:bsz:ch1-200901840 |
| Date | 16 November 2009 |
| Creators | Eichhorn, Sven, Clauß, Brit |
| Contributors | TU Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau, Professur Kunststoffe, |
| Publisher | Universitätsbibliothek Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:conferenceObject |
| Format | application/pdf, text/plain, application/zip |
| Source | Tagungsband: 21. Technomer - Fachtagung über die Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, 12-14 November 2009 |
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