Langfaserverstärkte Compounds
Langfaserverstärkte Compounds (LFRT) sind Thermoplaste mit eingearbeiteten Verstärkungsfasern, die sich aufgrund der größeren Faserlänge durch eine geringe Kriechneigung und außergewöhnlich hohe Schlagzähigkeit bzw. Energieaufnahme auszeichnen.
Kurzzeichen
LFRT
Summenformel
-
CAS-Nr.
-
Allgemeine Beschreibung
Eine hohe spezifische Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht ist insbesondere bei strukturgebenden sowie tragenden technischen Anwendungen eine der wesentlichsten Materialeigenschaften. Mit dem Einarbeiten von Verstärkungsfasern, die länger als geläufige Fasern sind, lässt sich eine beeindruckende Festigkeit und Stabilität erreichen.
Langfaserverstärkte Compounds (LFRT) werden aus einer Reihe von teilkristallinen oder amorphen Thermoplasten sowie verschiedenen Fasern aus Aramid, Kohlenstoff, Glas oder Edelstahl hergestellt. Die Produktion erfolgt mittels Pultrusion, einem Strangziehverfahren zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Kunststoffprofile.
Definition
Langfaserverstärkte Compounds (LFRT) sind Thermoplaste, die eingearbeitete Verstärkungsfasern mit einer Faserlänge von standardmäßig 10 Millimetern aufweisen.
LFRT zeichnen sich gegenüber kurzfaserverstärkten Thermoplasten durch eine hohe Schlagzähigkeit und Steifigkeit bei sehr geringer Kriechneigung aus, was den Einsatz dieses Typs von Faserverbundkunststoffen bei erhöhten Qualitätsanforderungen ermöglicht.
Im Vergleich zu faserverstärkten Duromeren weisen langfaserverstärkte Compounds eine höhere Zähigkeit, ein geringeres Maß an Emissionen bei der Verarbeitung, eine bessere Rezyklierbarkeit, niedrigere Zykluszeiten sowie eine nahezu unbegrenzte Lagerfähigkeit auf.
Herstellung
Langfaserverstärkte thermoplastische Bauteile werden mithilfe von Press- oder Spritzgießverfahren hergestellt. Die Einarbeitung der Fasern in die Polymermatrix erfolgt durch Pultrusion oder im Direktverfahren.
Eigenschaften
LFRT mit einer wesentlich höheren Faserlänge verfügen über deutlich bessere mechanische Eigenschaften als vergleichbare Faserverbundkunststoffe mit kurzen Fasern. Unter anderem zeichnen sie sich durch eine hohe Schlagzähigkeit, eine gute Kriechbeständigkeit und sehr gute Stabilität in einem großen Temperaturbereich und bei unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen aus. Im Vergleich zu konventionellen kurzfaserverstärkten Materialien prägen die längeren Fasern eine Skelettstruktur aus, die den anisotropen Schwund einschränkt und die Verzugsneigung der Teile stark herabsetzt.
Langfaserverstärkte Compounds erfüllen damit neben der erforderlichen Strukturintegrität, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrem geringen Gewicht alle notwendigen Anforderungen, um als Metallersatz zum Einsatz zu kommen.
Chemische Beständigkeit
LFRT weisen - je nach Rundpolymer - eine gute chemische Beständigkeit gegen Schmiermittel, Kraftstoffe, Wasserdampf, Reinigungs- und Konservierungsmittel auf.
Zudem sind LFRT gegen Umwelteinflüsse wie etwa Salzwasser unempfindlich. Damit sind langfaserverstärkte Compounds insbesondere für Anwendungen im Kraftfahrzeug- sowie Flugzeugbau bestens geeignet.
Verarbeitungstechniken
Das im Direktverfahren hergestellte Extrudat bzw. die Halbzeuge werden durch Spritzgießen oder Pressen verarbeitet. Für das Pressverfahren, das hauptsächlich für flächige Bauteile genutzt wird, sprechen die kürzere Zykluszeit sowie die größeren Faserlängen, die bessere mechanische Eigenschaften bewirken. Allerdings entstehen beim Pressen Pressgrate, wodurch eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
Beim Spritzgießen kann eine bessere Oberflächenqualität erreicht werden. Zudem ist es möglich, Einlegeteile direkt einzuarbeiten. Die Designfreiheit ist so im Vergleich zum Pressen wesentlich höher.