Kunststoffe (Fach) / Faserverstärkte Kunststoffe [3] (Lektion)

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• 3.7 Faserverstärkte Kunststoffe Arten von faserverstärkten Kunststoffen: -Faserverbundwerkstoffe (FUM) -Glasfaser verstärkte Kunststoffe (GFK) -Kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) -Glasmattenverstärkte Thermoplaste (GMT)
• 3.7.1 Fasern Glasfasern:  - Im Schmelzespinverfahren hergestellt  - Durchmesser der Primärfasern: 10-20μm  - Zur besseren Einarbeitung in den Kunststoff sind  die Glasfasern mit Haftvermittlern (Schlichte) beschichtet  - Handelsformen:     - Kurz-Langfasern                                      - Matten (Schnittmatten, Endlosmatten)                                      - Vliese                                      - Glasfasergewebe                                      - Rowings Kohlenstofffasern:  - Aus Polyacrylnitril-Fasern durch verschiedene thermische  Behandlungsprozesse hergestellt  - Ca. 5-6 mal höherer E-Modul als Glasfasern (GF) Aramidfasern:  - Aromatische Polyamide
• Handlaminieren a) Handlaminieren  - Tapezier- oder Kontaktverfahren  - Einarbeitung des Harzes in den Verstärkungstote durch: Pinsel, Riffelwalze, Lammfellrolle  - Typische Flächenverstärkungen:  - Glasfasermatten                                                                - Rovinggewebe                                                                - Glasfasergewebe  - Lohnintensiv, da viel Handarbeit
• b) Faserharzspritzen - Teilmechanisiertes Handlaminierens - Faserharz Spritzgeräte mischen Harz, Reaktionsmittel und Fasern und spritzen diese auf das Bauteil - Besondere Absauganlage da viel Styrol verdampft Grafik
• c) Wickeln - Zur Fertigung von Rohren und Hohlkörpern - Hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit - Harzgetränke Verstärkungselemente werden durch drehende (Wickeldorn) und hin-und hergehende (Support) Bewegung abgelegt - Entweder Kalthärtung oder Warmhärtung über HR-Strahlung - Oberfläche: Außen Rau, Innen relativ Glatt Grafik
• d) Schleudern - Für Hohlkörper mit glatter Außenfläche - Glasfasern oder andere Verstärkungsmittel werden vor der Harzzugabe in die Schleudertrommel eingelegt - Eine Lanze verteilt das Harz- Oberfläche: Außen relativ Glatt, Innen Rau Grafik
• e) Ziehverfahren - Herstellung: Ebener oder gewellter Platten/Profile aller Art - Härtung in der Anlage integriert => lange Strecken
• f) Pultrusion („Extrusion mit Zugabe von Fasern“) - Herstellung von Voll-oder Hohlprofilen - kontinuierliche Produktion möglich
• g)Prepregs (Preimpregnated Sheet material)  - Ebenes Halbzeug (Bänder, platten) aus Fasern und Hatz Verfahrenstechnik 1. Herstellung der Prepegs  -Schmelzharzmethode  -Lösungsmittelmeerraume 2. Ablagen und Umformen der Prepreglagen 3. Prepegelege werden mittels Druck und Temperatur in einer Heißpresse oder im Autoklauen ausgehärtet Eigenschaften: - Hohe Halbzeug kosten, daher nur für hochbeanspruchte Teile verwendet - Hohe Reproduzierbarkeit und Qualität in der Fertigung - Hoher Integrationsgrad möglich Werkzeuganforderungen: - Hohe Konturgenauigkeit auch unter Prozessbedingungen - Hohe Oberflächengüte - Beständigkeit gegen Reaktionsstoffe - Vakuumintegrität - Thermisches Verhalten Grafik  
• Schäumen Schaumstoffe sind nach DIN 7726 künstlich hergestellte Werkstoffe mit zelliger Struktur und niedriger Rohdichte.  Es können zwei Arten von Strukturen unterschieden werden: 1)Schaumstoff mit gleichmäßiger Zellstruktur 2)Schaumstoff mit geschäumten Kern, aber dichter Randzone                                                      (Struktur -oder Integralschaum) Arten von Zellstrukturen:  - Geschlossen zeilig (Hohlräume stehen nicht in Verbindung)  - Offenzellig (Gas kann zwischen den Zellen frei zirkulieren)   - Gemischtzellig Härteprobe:  - Weichschäume: PE, PVC(weich), PUR(weich)...  - Hartschäume PS, PVC(hart), PUR (hart)... Eigenschaften von Schäumen:  - Niedrige Dichte  - Geringe Eigenspannungen  - Gute Isoliereigenschaften  - Leichte Bearbeitbarkeit  - Viele Formgebungsmöglichkeiten durch niedrige Werkzeugkosten Herstellen von Schäumen: Herstellung von zeiligen Strukturen durch Treibmittel   a)Schäumbarer Kunststoff      - Blähfähige Einzelteilchen      - Reaktive, flüssige Ausgangsverbindungen      - Thermoplasteschmelzen   b)Treibmittel      1. Physikalische Treibmittel          Chemische Stoffe, die bei der Verarbeitungstamp.          den Aggregatszustand (flüssig => gasförmig) ändern.          Beispiele: CO2, FCKW, n-Petan, Cykloalkane, n-Butan      2. Chemische Treibmittel          Chemische Stoffe, die sich beider Verarbeitungstamperatur          zersetzen und dabei als ein Zersetzungsprodukt ein Gas (CO2, N2) freisetzen.          Beispiel: Azodicarbonid Anwendungen:  - Isolierungen  - Verpackungen (Styroporflakes oder –formteile)  - Integralschäume: Sitz- und Gartenmöbel, Sportartikel, Fensterprofile mit Metallversteifungen  - Wechselschäume: Sitzkissen, Autositze, Matratzen, Polstermöbel, Schäume   Blockschaumanlage  - Iso-Cyanat, Polyol und Treibmittel werden gemischt  - Anschließend erfolgt Aufbringung auf ein Transportband   - Schaumhöhe kann durch gasundurchlässige Bahnen begrenzt werden   - Breite bis ca. 2m, Schaum. bzw Blockhöhe bis 1m Grafik

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