Kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische ... - Ulaga Partner AG

Die thermoplastische Lamelle
Die Fortafil-Fasern hatten eine leichte Neigung zur Flusenbildung, konnten aber
grundsätzlich erfolgreich verarbeitet werden. Wegen des im Vergleich zu anderen Produkten
ungünstigen Festigkeits-Preis-Verhältnisses wurden aber diese Fasern nicht weiter
in Betracht gezogen.
Die preislich günstigen Tenax-Fasern konnten einwandfrei verarbeitet werden. Sie
wurden schliesslich als mögliche Alternative zur ersten Wahl erachtet.
Mit der Grafil-Faser gelang eine ähnlich gute Verarbeitung wie mit der Tenax-Faser.
Die mechanischen Kennwerte sind ebenfalls ähnlich, der Preis der Grafil-Faser etwas
höher und die Rovinglänge geringer. Die Grafil-Faser wurde deshalb leicht hinter der
Tenax-Faser eingestuft.
Das Produkt Sigrafil konnte ebenfalls gut mit der Imprägnierungsanlage verarbeitet
werden. Da diese Faser aber eine verhältnismässig geringe Festigkeit und Bruchdehnung
besitzt, war sie gegenüber den anderen Fasern nicht konkurrenzfähig.
Mit der Faser T700S gelang eine einwandfreie Verarbeitung. Die Verfügbarkeit
zweier verschiedener Rovinggrössen, beide fast verdrehungsfrei, erlaubt eine flexible
Steuerung der Lamellensteifigkeit und die grosse Rovinglänge ermöglicht eine wirtschaftliche
Verarbeitung. Die Ausführung 50C ist mit einem besonders geringen
Schlichteanteilanteil (0.3%) versehen und verspricht deshalb eine sehr gute Haftung zu
einer thermoplastischen Matrix. Wegen der beachtlichen Festigkeit wird trotz des höheren
Preises ein gutes Preis-Leistungsverhältnis erzielt. Aus diesen Gründen wurde beschlossen,
diese Faser für die Herstellung der thermoplastischen Lamelle einzusetzen.
Die T1000-Fasern konnten ebenfalls gut verarbeitet werden. Dieses Produkt ist aber
sehr teuer und daher wenig interessant für die Herstellung einer wirtschaftlichen Lamelle.
Mit der Panex-Faser konnte keine befriedigende Verarbeitung durchgeführt werden.
Die Rovings hatten viele Verdrehungen und zeigten eine starke Flusenbildung an den
Umlenkstellen der Imprägnierungsanlage.
2.2.2 Evaluierung des Matrixwerkstoffs
Voraussetzungen für die Eignung als Matrixwerkstoff
Unterhalb der Glasübergangstemperatur Tg befinden sich die amorphen Bereiche eines
Kunststoffes im eingefrorenen Zustand (Glaszustand) und verleihen dem Werkstoff dadurch
gute mechanische Eigenschaften, wobei die dazugehörige Sprödigkeit in Kauf
genommen werden muss. Wird diese Temperatur überschritten, können Steifigkeit und
Festigkeit um ganze Grössenordnungen abnehmen. Dies gilt vor allem für Kunststoffe
mit wenigen oder keinen kristallinen Bereichen.
Bei der Beurteilung der Einsatztauglichkeit von Kunststoffen kann für viele Kunststoffe
die Glasübergangstemperatur als thermische Grenze betrachtet werden, bis zu
welcher das entsprechende Bauteil mechanisch beansprucht werden kann.
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