Long Fiber Reinforced Materials (LFRT)

Celstran, Verton

Mit den neuen langfaserverstärkten Kunststoffen (LFRT) erobern die Thermoplaste weitere Anwendungsgebiete. Bereiche, in denen aufgrund der herrschenden mechanischen Belastungen bisher Leichtmetalle oder Duroplaste eingesetzt wurden, können jetzt mit Thermoplasten ausgestattet werden.

Unidirektional verstärkte Kunststoffe

Die langglasfaserverstärkten Thermoplaste sind ein neuer Werkstofftrend, der die Vorteile der typischen GFK-Kunststoffe auch für den Spritzguss zugänglich macht.

Die bisherigen Technologien für GFK-Kunststoffe sind in ihrer Effektivität und Leistungsfähigkeit mit dem Spritzgussverfahren nicht zu vergleichen. Das Laminieren ist lohnintensiv, das Qualitätsniveau ist schlecht. Pressverfahren wie SMC oder BMC erfordern sehr teure Werkzeuge, und werden deshalb nur bei Großserien eingesetzt. Weiterhin sind die meist eingesetzten Polyesterharze relativ spröde, und ökologisch nicht mehr zeitgemäß, da sie sehr stark ausgasen, dies führt zu einer unangenehmen Geruchsentwicklung und sie sind nicht recyclingfähig.

Im Spritzguss kamen bisher nur Glasfasern zwischen 0,2 bis 0,4 mm Länge zum Einsatz. Trotz dieser niedrig erscheinenden Zahl handelt es sich um eine Faser, da der Durchmesser im µm-Bereich liegt. Die Festigkeit ist bei solchen Kurzglasfasern aber nicht so gut wie bei den Polyesterformteilen mit Langglasfasern.

Das Granulat schematisch dargestellt: Links wirr verteilte Kurzfasern 0,2 - 0,4 mm Rechts längsgerichtete Langfasern 10 mm

FORDERN BAUTEILE nach einer hohen Schlagfestigkeit, Steifigkeit oder Biegefestigkeit, wie z. B. Griffe, Chassis und tragende Bauteile, werden langfaserverstärkte Kunststoffe (LFRT) eingesetzt

Durch eine neue Technologie in der Granulat-Herstellung konnte die Glasfaserlänge auf 10 mm erhöht werden. Es handelt sich hier um das Pultrusionsverfahren, bei welchen Endlosfasern in den Extruder eingeführt werden und zusammen mit der Schmelze zu einen Strang verarbeitet werden, welcher in 10 mm lange Granulatkörner zerhackt wird.

Mit der großen Länge erhält die Glasfaserverstärkung eine andere Wirkung. Während der Verarbeitung entsteht ein Wirrgefüge, welches ein richtiges Glasfaserskelett herausbildet. Das wird deutlich, wenn man den Polymeranteil durch Erhitzung verascht, das Formteil bleibt in seiner Form erhalten und das Skelett wird erkennbar.

Die Vorteile von LFRT

Gegenüber konventionellen (kurzglasfaserverstärkten Kunststoffen) steigt die Schlagzähigkeit am meisten. Die Festigkeit und Steifigkeit sind ebenfalls deutlich höher. Die Kombination dieser Eigenschaften führt zu Teilen, die im Belastungsfall eine sehr hohe Energie aufnehmen können. Weiterhin resultiert aus dem verformungsstabilen Glasfasergerüst ein geringerer Verzug und damit eine höhere Formtreue.

Langglasfaserverstärkte Polyamide erreichen die Zugfestigkeitswerte des Aluminiums. Die Vorteile gegenüber Metallguss sind vielfältig:

• niedrigere Herstellkosten aufgrund kurzer Zykluszeiten, der höherer Lebensdauer des Werkzeuges und dem Wegfall spanabhebender Nacharbeit
  
• mehr Gestaltungsmöglichkeiten und dadurch eine höhere Funktionsintegration
  
• niedrigeres Teilegewicht
  
• Korrosionsbeständigkeit
  
• umweltfreundliche Produktion
  
• geräuschsarme Teile
  
• der Kunststoff ist einfärbbar

Anwendungsbereiche von LFRT

Die Anwendungsgebiete von langfaserverstärkten Thermoplasten sind vielfältig. So fertigen wir für unsere Kunden aus langglasfaserverstärkten Polypropylenen und Polyamiden z.B.

• Hebelarme
  
• Sitzschalen
  
• präzise Werkstückträger
  
• hochbelastete Textilmaschinenteile
  
• Pumpenfüße
  
• äußerst robuste Gehäuse
  
• Zahnräder
  
• und vieles mehr ...