Strukturmaterialien

Mit Glas- und Kohlenstofffasern verstärkte Polymere können Bruchspannungswerte und Elastizitätsmodulwerte bieten, die mit denen von Metallen wie Aluminium und Zamak vergleichbar sind. Darüber hinaus kann die Beständigkeit gegenüber Arbeitsbedingungen von der chemischen Inertheit profitieren, die für Kunststoffe typisch ist. Es ist jedoch unerlässlich, die Geometrie der Produkte und den Formgebungsprozess so zu gestalten, dass die Besonderheiten und die Leistung von Matrizes und Verstärkungen optimal genutzt werden. Die Anwendung von Methoden und Kriterien, die für Metalle typisch sind, auf Strukturcompounds ist grundlegend falsch und potenziell gefährlich.

Im Allgemeinen führt ein sehr hoher Glasfasergehalt (über 50 Gew.-%) zu maximalen Werten des Elastizitätsmoduls und der Bruchspannung: ideal für statische Anwendungen, bei denen Steifigkeit, Langzeitbeständigkeit und Dimensionsstabilität vorrangige Aspekte sind. Wenn impulsive Beanspruchungen zu erwarten sind, ist es besser, einen niedrigeren Fasergehalt zu bevorzugen, z. B. 40 %. 50 % Glasfasern (oder 40 % Kohlenstoff) stellen einen guten Kompromiss zwischen den beiden Anwendungsbereichen dar.

LATI bietet eine breite Palette an Strukturmaterialien, die für Metallaustauschvorgänge geeignet und gleichzeitig für den Kontakt mit Wasser und Lebensmitteln geeignet sind. Typen auf Basis von PP, PA, PPS und PPA, die von den wichtigsten internationalen Instituten zertifiziert sind, können hier eingesehen werden (Link einfügen). Achtung: Im Moment gibt es keine Kohlenstofffaser, die für diese Situationen geeignet ist.

Normalerweise neigen kurze Verstärkungsfasern dazu, die ästhetische Leistung von verstärkten Compounds zu beeinträchtigen und charakteristische Streifen und Flecken auf der Oberfläche zu hinterlassen. Es wurden Fortschritte erzielt, um das Aussehen dieser Typen zu verbessern: Insbesondere ist jetzt die Reihe der Strukturcompounds für ästhetische Anwendungen LATIGLOSS erhältlich. Dies sind Compounds, die auf PA6, PA66 und PPA entwickelt wurden und von 30 bis 60 % mit Glas- und Kohlenstofffasern verstärkt sind und eine absolut ebene Oberflächengüte gewährleisten können. Sehen Sie sich unser Sortiment an

Glasfasern ermöglichen es, eine ausgezeichnete Festigkeit und Robustheit zu erreichen und gleichzeitig ein gutes Leistungs-/Preisverhältnis zu erhalten. Strukturprodukte mit Glasfasern sind daher ausgezeichnete Kandidaten für jedes Metallaustauschprojekt. Mit Kohlenstofffasern verstärkte Compounds sind proportional steifer, elektrisch leitfähig, leicht selbstschmierend und ausschließlich schwarz gefärbt: Sie werden normalerweise für Anwendungen ausgewählt, die eine beträchtliche mechanische Leistung, Leichtigkeit, Dimensionsstabilität und antistatische Eigenschaften erfordern.

Aufgrund ihrer Beschaffenheit neigen thermoplastische Polymere dazu, ihre Anordnung im Laufe der Zeit anzupassen, um den inneren Spannungszustand zu minimieren. Dies führt zu einer Zunahme der Verformung bei einer konstant aufgebrachten Last (Kriechen) oder zu einer Entspannung der inneren Spannungen bei einer konstant aufgebrachten Verschiebung. Das Phänomen beinhaltet ein Gleiten der Makromoleküle, das durch die Verstärkungsfasern erheblich behindert werden kann. Um eine zuverlässige und sichere Leistung für Produkte zu gewährleisten, die im Laufe der Zeit konstanten Spannungen ausgesetzt sind, ist es daher ratsam, verstärkte Compounds zu verwenden: Je höher die Fasermenge ist, desto geringer sind die Auswirkungen des viskosen Fließens.

Das hohe Vorhandensein von Verstärkungsfasern verringert natürlich die Möglichkeit, zusätzliche funktionelle Modifikatoren und Additive hinzuzufügen. Im LATI-Sortiment finden Sie jedoch Compounds, die zu 40 oder 50 % mit Glasfaser beladen und gleichzeitig selbstschmierend, flammhemmend und antistatisch sind.

Eine konstante Last, auch wenn sie sehr hoch ist, erfordert starre Materialien mit hohem Elastizitätsmodul, hoher Bruchspannung und ausgezeichneter Kriechfestigkeit. Eine dynamische Beanspruchung, z. B. ein Stoß, erfordert stattdessen ein Material, das in der Lage ist, die aufgebrachte Spannung zu verteilen, um seine Energie durch Verformung zu absorbieren. Im ersten Fall können Sie sich daher für ein hochverstärktes Material entscheiden, auch mit Kohlenstoff (z. B. 60 % Glasfaser oder 40 % Kohlenstofffaser); im zweiten Fall entscheiden Sie sich stattdessen für einen geringeren Verstärkungsgehalt (z. B. 30 oder 40 % Glasfaser).

Das Problem der Ermüdung existiert auch bei polymeren Materialien und ist ausgesprochen komplex. Der Ermüdungsbruch hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Art, Frequenz und Amplitude der Beanspruchung (z. B. eine Vibration). Im Allgemeinen tritt der Bruch nach der Rissbildung und dem anschließenden Fortschreiten im Material auf. Das Vorhandensein von Verstärkungsfasern hilft, Schäden zu begrenzen, die durch mögliche lokale Überhitzung entstehen, und behindert die Rissausbreitung im Material.

Es ist jetzt FEM-Simulationssoftware verfügbar, mit der es möglich ist, die Leistung eines Objekts, das mit Strukturcompounds hergestellt wurde, präventiv zu bewerten und dabei nicht nur die Randbedingungen (Lasten und Einschränkungen), sondern auch die Temperatur, die Zeit und die Umgebungsbedingungen korrekt zu berücksichtigen. LATI bietet seinen Kunden einen umfassenden Service zur gemeinsamen Konstruktion und Machbarkeitsprüfung.

Glas- und Kohlenstofffasern können sehr abrasiv sein und einen schnellen Verschleiß an Formen, Düsen, Zuführungssystemen und Plastifizierelementen verursachen. Das Phänomen ist umso schneller, je höher die Geschwindigkeiten und Beanspruchungen sind (Elemente, die auch dazu beitragen können, die Fasern selbst zu brechen und ihre Wirksamkeit zu verringern). Es wird empfohlen, bei Bedarf verschleißfeste Stähle und Oberflächenhärtungsbehandlungen sowie korrekte Formgebungsparameter zu verwenden.