Aufgrund des hohen Leichtbaupotenzials können Faserkunststoffverbunde (FKV) dazu beitragen, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen im Mobilitätssektor zu reduzieren. Die Brennbarkeit der organischen Polymermatrix ist allerdings ein großes Hemmnis für den Einsatz von FKV inbesondere im Schiff- und Schienenfahrzeugbau. Um die Brandbeständigkeit von FKV zu steigern, werden entweder Isolierungen, flammhemmende Beschichtungen oder reaktive beziehungsweise additive Flammschutzmittel (FSM) eingesetzt. Beispielsweise wirkt das mineralische Additiv Aluminiumhydroxid, das der Polymermatrix untergemischt wird, im Brandfall unter Abspaltung von Wasser kühlend und rauchgasverdünnend. Damit mineralische Additive die Brandbeständigkeit von FKV merklich verbessern, müssen sie der polymeren Matrix allerdings in großer Menge beigemischt werden, was wiederum die mechanischen Eigenschaften des FKV negativ beeinflusst. Da der Einfluss der Menge des FSM auf die mechanischen Eigenschaften nicht vollständig bekannt ist, werden brandschutzrelevante Bauteile häufig überdimensioniert. Dies widerspricht dem Leichtbaugedanken und führt zu einem überhöhten Ressourcenverbrauch.

Ziel dieser Arbeit ist die Quantifizierung des Einflusses des FSM auf die mechanischen Kennwerte von Glasfaserkunststoffen (GFK). Dazu werden mit Epoxidharz vorimprägnierte Faserhalbzeuge, sogenannte Prepregs (engl.: preimpregnated), im Vakuumsackverfahren und im Heißpressverfahren zu Laminaten mit ca. 55- 65 Ma.-% Glasfasern verarbeitet. Durch eine Schichtung von Prepregs mit und ohne FSM wird dabei der FSM-Anteil im Laminat (0 Ma.-%, ca. 5- 7,5 Ma.-% und ca. 10- 15 Ma.-% FSM-Anteil) variiert. Anschließend werden die Auswirkungen unterschiedlicher FSM-Anteile und unterschiedlicher Herstellungsverfahren auf die mechanischen Eigenschaften mithilfe quasistatischer Prüfverfahren untersucht. Dazu werden an quasiisotropen Laminaten Zug-, Druck-, 3-Punkt-Biege- und Kurzbiegeversuche sowie an biaxialen Laminataufbauten Schubversuche durchgeführt.

Die Ergebnisse zeigen, dass das FSM hinsichtlich der Zug- und Druckeigenschaften zu einer Abnahme der mechanischen Kennwerte mit zunehmendem FSM-Anteil führt. Weiterhin zeigte sich, dass der FSM-Anteil im GFK auf matrixdominierte Kennwerte, wie die scheinbare interlaminare Scherfestigkeit und die Schubfestigkeit in der Laminatebene, einen größeren negativen Einfluss ausübt. Zusätzlich erfolgt eine Aufschlüsselung der Versuchsergebnisse auf die beiden untersuchten Fertigungsverfahren. Abschließend wird der Einfluss des FSM für die unterschiedlichen Parameterkombinationen quantifiziert und in Form von Abminderungsfaktoren bereitgestellt, mit deren Hilfe eine materialgerechte Auslegung von Bauteilen durch Berücksichtigung der reduzierten mechanischen Eigenschaften erfolgen kann.