(Foto: EMS-GRIVORY)
Swiss Plastics 2014 - Die Leichtigkeit der langen Fasern
24.02.2014 / EMS-GRIVORY. Langfaserverstärkte Thermoplaste von EMS-GRIVORY eignen sich hervorragend für den Leichtbau. Sie bieten ausserordentlich hohe mechanische Eigenschaften bei geringer Dichte. Zwei neue Innovationen erweitern das Langfaserangebot von EMS-GRIVORY und erschliessen neue Anwendungsfelder.
Aus dem Angebot an Werkstoffen für den Leichtbau stechen vor allem die langfaserverstärkten Thermoplaste (LFT) von EMS-GRIVORY hervor. Trotz äusserst geringem Gewicht bieten sie metallähnliche Festigkeiten. Der Grund für diese aussergewöhnliche Eigenschaftenpaarung sind die langen Fasern. Mit einer Länge von bis zu 10 mm bilden sie im Bauteil ein Faserskelett, das die thermomechanischen Eigenschaften des Werkstoffes nachhaltig verbessert. Dies, ohne die polyamid-spezifischen Merkmale wie Chemikalienbeständigkeit oder Oberflächenqualität zu beeinträchtigen. So verfügen LFT-Werkstoffe auch jenseits der Glasübergangstemperatur über sehr hohe mechanische Eigenschaften. Und nicht nur dies; das Faserskelett sorgt auch bei sehr niedrigen Temperaturen für ein besseres Verhalten, eine allgemein höhere Arbeitsaufnahme, eine bessere Wärmeformbeständigkeit sowie weniger Verzug durch das dreidimensionale Faserskelett – all das bei wenig Materialeinsatz. Das langkohlefaserverstärkte Grilamid LCL-3H beispielsweise zeigt eine Dichte von gerademal 1,15g/cm3.
Markante Kosten- und Gewichtseinsparungen
Was dies in der Praxis bedeutet, zeigt sich beim Nackenschutz "Bionic Neck Support" der Firma Alpinestars. Der Schutzartikel für den Off-Road-Zweiradbereich stützt den Helm, was eine Überstreckung oder Stauchung der Halswirbelsäule verhindert. Trotz der sehr geringen Dichte von Grilamid LCL-3H besitzt das Bauteil herausragende mechanische Eigenschaften und ein exzellentes dynamisches Verhalten. Der Werkstoff – wie alle langfaserverstärkten Polyamide von EMS-GRIVORY – versprödet nicht bei hohen Deformationsgeschwindigkeiten, wodurch der Nackenschutz auch harte Schläge des Helms problemlos aushält. Durch die Verstärkung mit langen Kohlenstofffasern ist die Arbeitsaufnahme über fünfmal grösser als bei einem Standard-Compound. Der mit dem ISPO-Award 2013 ausgezeichnete "Bionic Neck Support" ist dank dem aussergewöhnlichen Werkstoff von EMS-GRIVORY 38% leichter als das Vorgängermodell und dank einfacher Verarbeitbarkeit gar noch kostengünstiger in der Herstellung.
Schallmauer durchbrochen
Durch neue Entwicklungen im Bereich der Langfasertechnologie ist es EMS-GRIVORY gelungen, die bereits hervorragenden Eigenschaften der LFT-Werkstoffe weiter zu steigern und zusätzliche Anwendungsfelder zu erschliessen. Mit neu entwickelten Langlasfasern konnte erstmals ohne Verwendung von Kohlenstofffasern ein Spritzgussmaterial (Grivory GVL-6H HP) entwickelt werden, das die "Schallmauer" einer Bruchspannung von 300 MPa durchbricht (Zugversuch nach ISO 527). Die neuen Fasern weisen eine andersartige Geometrie und damit auch ein anderes Längen-Dicken-Verhältnis auf – sowohl im 10 mm Granulat als auch im spritzgegossenen Bauteil. Dadurch wird eine noch bessere Oberflächenqualität ermöglicht, was die Kombination exzellenter Oberflächen und aussergewöhnlicher mechanischer Eigenschaften erlaubt.
Schwachstellen beseitigen
Eine weitere Innovation sind gerichtete Endlosfasern. Die Produkte werden mit vollständig imprägnierten Fasern in Form von Tapes (Bänder) geliefert und in Spritzgussteile integriert. In Zusammenarbeit mit der HSR Hochschule für Technik Rapperswil wurden Technologien zum Einlegen der Bänder entwickelt und durch Untersuchungen Kennwerte an einem eigens zu diesem Zweck entwickelten Demonstrator-Bauteil erarbeitet. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass Bereiche mit Bindenähten durch ein einziges Band eine mehr als doppelt so hohe Festigkeit erreichen können. Auch weitere Eigenschaften wie Kriechen oder Dauerfestigkeiten werden dadurch verbessert.
