Faserverbundwerkstoffe (Organobleche)

Ein Faserverbundwerkstoff (oder auch Organoblech) ist eine gezielte Kombination aus zwei oder mehreren Materialien, die die Eigenschaften der einzelnen Komponenten verbessert. Die Natur selbst hat das Prinzip, Kräfte durch hochfeste Fasern aufzunehmen, als bestgeeigneten Leichtbauwerkstoff herausgebildet. Holz, Pflanzenblätter, Muskeln und Knochen sind nur einige Bespiele für natürliche Faserverbundstrukturen. Heute versteht man unter Faserverbundwerkstoffen in der Regel einen Verbund aus hochfesten Fasern und einem Kunststoff.

Die Fasern bestimmen maßgeblich die mechanischen Eigenschaften des Verbundes wie Festigkeit und Steifigkeit. Im Allgemeinen werden Glas, Carbon und Aramid eingesetzt. Für Hochleistungsfaserverbunde kommen ausschließlich Endlosfasern (Faserlänge entspricht Bauteilgröße) in Form von Geweben oder Gelegen zum Einsatz. Aber auch dem Matrixwerkstoff fallen entscheidende Aufgaben zu. Er überträgt die Kräfte zwischen den Fasern, stützt diese gegen Ausknicken und schützt sie vor äußeren Angriffen. Man unterscheidet dabei zwischen den duroplastischen und thermoplastischen Kunststoffen. Thermoplastische Kunststoffe wie zum Beispiel PP, TPU, PA und PPS bieten im Hinblick auf Umformbarkeit, Gestaltungsfreiheit (Schweißbarkeit, Umspritzbarkeit mit anderen Thermoplasten), Lager- und Recyclingfähigkeit deutliche Vorteile. Gründe genug für uns, nur diese Polymergruppen einzusetzen. Für detailliertere Informationen klicken Sie auf TEPEX^®-Vorteile.

Glas

• hohe Zug- und Druckfestigkeit
• hohe Zug- und Druckmodule
• niedrige Dichte (2,6 kg/dm³)
• niedrige thermische Ausdehnung
• hohe thermische Beständigkeit
• hohe chemische Resistenz
• niedrige elektrische Leitfähigkeit

Carbon
Carbonfasern sind teurer als Glasfasern, haben aber einige Vorteile:

• hohe Zug- und Druckfestigkeit
• sehr hohe Zug- und Druckmodule
• niedrige Dichte (1,8 kg/dm³)
• niedrige thermische Ausdehnung
• hohe thermische Beständigkeit
• hohe chemische Resistenz
• gute elektrische Leitfähigkeit

Aramid
Aramidfasern werden hauptsächlich bei kugel- und schlagsicheren Schutzmaterialien eingesetzt. Vorteile sind:

• hohe Zugfestigkeit und Zugsteifigkeit
• gute Impacteigeneigenschaften
• niedrige Dichte (1,6 kg/dm³)
• hohe chemische Resistenz

Im Folgenden werden kurz die Matrixwerkstoffe aufgelistet, welche standardmäßig für TEPEX^® eingesetzt werden. Die Liste lässt sich prinzipiell mit allen Thermoplasten erweitern.

PP
Polypropylen ist eines der meist verwendeten Thermoplaste. Die Schmelztemperatur von PP liegt bei 165°C. Es wird bei ca. 185°-205° C umgeformt, die Dauereinsatztemperatur liegt bei 90° C. Es hat eine hohe chemische Resistenz. Eingesetzt werden die auf PP basierenden TEPEX^® Materialien vor allem in der Automobilindustrie.

PA
Polyamid oder Nylon sind bekannte technische Thermoplaste. In den verschiedenen TEPEX^® Materialien werden die folgenden PA Arten verwendet:

PA 6.6: TEPEX^® x01, gutes Preis/Leistungsverhältnis und daher oft eingesetzt. Die Schmelztemperatur von PA6.6 liegt bei 260°C. Es wird bei ca. 280°-300° C umgeformt, die Dauereinsatztemperatur liegt bei 130° C. Anwendungsgebiete hauptsächlich in der Industrie und Automobilindustrie.

PA6: TEPEX^® x02, ebenfalls gutes Preis/Leistungsverhältnis. Einfacher zu formen und bessere Oberflächenqualität als PA6.6. Die Schmelztemperatur von PA6 liegt bei 220°C. Es wird bei ca. 240°-260° C umgeformt, die Dauereinsatztemperatur liegt bei 120° C . Anwendungsgebiete: Sportartikel und Automobilindustrie.

PA12: TEPEX^® x06, sehr gute Oberflächenqualität und UV Beständigkeit. Die Schmelztemperatur von PA12 liegt bei 180°C. Es wird bei ca. 200°-240° C umgeformt, die Dauereinsatztemperatur liegt bei 90° C Leicht formbar bei ca. 210° C. Nicht ganz so gute mechanische Eigenschaften wie PA6.6. Anwendungsgebiete: Elektronik und Automobilindustrie.

TPU
TEPEX^® x08, mit TPU als Matrixmaterial, ist besonders für die Schuhindustrie interessant. Die Schmelztemperatur von TPU liegt bei 180°C. Es wird bei ca. 220°-240° C umgeformt, die Dauereinsatztemperatur liegt bei 90° C.Das Material ist auch bei niedrigen Temperaturen sehr schlagfest und leicht zu kleben, zu lackieren und umzuspritzen. Anwendungsgebiete sind Sportartikel und Industrieprodukte.

PPS
TEPEX^® x07, hat eine außerordentliche chemische Beständigkeit, eine sehr gute Temperaturbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften. Die Schmelztemperatur von PPS liegt bei 280°C. Es wird bei ca. 300°-320° C umgeformt, die Dauereinsatztemperatur liegt bei 220° C. PPS erfüllt auch die Anforderungen für Fire, Smoke und Toxicity Bestimmung und darf in Flugzeuginnenräumen eingesetzt werden. Anwendung: hauptsächlich in der Luftfahrt und bei Industrieprodukten.

In Hochleistungsfaserverbundwerkstoffen werden zur Verstärkung im Allgemeinen Gewebe eingesetzt. Eine Vielzahl verschiedener Gewebesorten kommt zum Einsatz, wobei die Leinwandbindung, die Köperbindung und die Atlasbindung die bekanntesten sind. Die Fadendichte und die Gewebebindung beeinflussen maßgeblich die Formbarkeit und die Eigenschaften des Endprodukts.