Vulcanized fiber is a macromolecular cellulose-based composite material manufactured using the parchmentizing process. The cellulose is produced from the chemical digestion of plant-based raw materials (wood, cotton) or textile waste. Chemical additives used during manufacturing are completely removed. After the process, vulcanized fiber possesses improved properties concerning mechanical strength and abrasion as well as corrosion resistance in comparison to its raw materials. Concerning its economic life cycle assessment, low density, electrical insulating capability and balanced properties, vulcanized fiber has a potential, up to now unused, as a light and renewable structural material for applications in automotive or civil engineering industries. Research activities concerning the mechanical properties are insufficient and existing standards are out-of-date. In this work, for the first time a direction-dependent characterization of the process-related anisotropic mechanical properties of the material is realized with the aim to formulate an adequate material model for numerical simulations in the next step.
Ein detailliertes Wissen über die Werkstoffeigenschaften stellt für Konstrukteure und Fertigungsingenieure die Grundvoraussetzung zur Gewährleistung eines sicheren und wirtschaftlichen Betriebs von Bauteilen dar. Ziel dieser Untersuchung ist es, den nur wenig untersuchten Konstruktionswerkstoff Vulkanfiber hinsichtlich des Einflusses der Verformungsgeschwindigkeit und des Feuchtegehaltes auf die quasistatischen Eigenschaften mikrostrukturbasiert zu charakterisieren und zu bewerten. Neben materialografischen und mikroskopischen Einrichtungen wurden ein Ultramikrohärteprüfsystem sowie zur mechanischen Charakterisierung eine elektromechanische Universalprüfmaschine, ein taktiles und ein Videoextensometer, Thermoelemente und ein Thermografiesystem sowie eine Hochgeschwindigkeitskamera zur Detektierung des Rissbildungs- und -ausbreitungsverhaltens eingesetzt.
Die aktuelle Lage in der Klimapolitik, in der zunehmend Faktoren wie Ressourcenschonung, biologische Abbaubarkeit, CO2-Neutralität und grundsätzlich die Vermeidung von petrochemisch erzeugten Kunststoffen im Vordergrund stehen, zwingt Unternehmen in vielen Bereichen, neue Lösungen zu finden.
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