Eine Nachlese. Langfasertechnologie (LFT). Innovationszentrum Hannover Messe.
Wenn wir Kunststoffteile mit einer gewissen Komplexität wirtschaftlich herstellen, so kommt dafür nur der Spritzguss in Frage. Außer in einigen Spezialgebieten hat sich dieses Verfahren durchgesetzt.
Innovative Werkstoffformulierungen erreichen im Spritzguss das Festigkeitsniveau von Faser-Compounds wie GFK und CFK. Diese aktuelle Situation hat sich in den letzten Jahren grundlegend fortgeführt. Heute stehen vollimprägnierte Langglasfaser-Granulate zur Verfügung, die Glasfaserlängen von bis zu 10 mm ermöglichen, im Vergleich dazu waren die Glasfaser bisher nur 0,2 bis 0,4 mm lang.
Mechanische Eigenschaften.
Die Länge der Glasfaser ist entscheidend für das mechanische Eigenschaftsniveau. Die theoretische Grundlage ist die kritische Faserlänge nach Halpin-Tsai. Wird diese überschritten, so findet beim Bruch kein Pull-Out der Faser aus der Polymerstruktur mehr statt, sondern die Faser ist so stark in dem Glasfasergerüst eingebunden, dass sie nicht mehr herausgezogen werden kann, sondern bricht.Dieses Bruchverhalten bedingt einen deutlich höheren Kraftaufwand und damit auch einen höheren Energieaufwand, mit entsprechender Auswirkung auf die Zugfestigkeit und die Schlagfestigkeit. Die kritische Faserlänge liegt bei den gängigen Thermoplasten im Bereich von 1 bis 2 mm. Der Einsatz von 10 mm langen Fasern im Rohstoff bietet also genügend Reserven, um im Fertigteil solch ein stabiles Gerüst aufzubauen.
Weitere Vorteie
Außer den mechanischen Eigenschaften ergeben sich weitere Vorteile:
- Verzugsneigung deutlich reduziert.
Das Problem, das bei kurzglasfaserverstärkten Spritzgussteilen häufig auftritt, ist der Verzug. Dieser entsteht dadurch, dass sich die kurzen Glasfasern beim Einfüllvorgang in die Form in Längsrichtung zum Materialfluss orientieren. Dies führt zu einem richtungsabhängigen, dem sogenannten anisotropen, Materialverhalten. Durch das stabile Glasfasergerüst in dem LFT-Teil wird diese Verzugsneigung deutlich reduziert. Dies kann man auf dem Diagramm sehr gut erkennen. - Höhere Temperaturfestigkeit.
Weiterhin erhöht sich die Temperaturfestigkeit. Das Glasfasergerüst der LFT-Werkstoffe gewährleistet auch noch dann eine hohe mechanische Belastbarkeit, wenn die Polymermatrix durch die hohe Temperatur bereits geschwächt ist. - Höheres akustisches Dämpfungsvermögen. Langglasfaserverstärkte Thermoplaste zeigen ein deutlich höheres Vermögen zur akustischen Dämpfung. Dies reduziert unerwünschte Lärmentwicklung durch Resonanzen. Bei Gehäusen oft ein wichtiges Kriterium.
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