Gehackte Kohlenstofffaser ist kurzgeschnittene Kohlenstofffaser. Hierbei findet lediglich eine morphologische Veränderung statt – vom Kohlenstofffaserfilament zum kurzen Filament. Die Eigenschaften der kurzgeschnittenen Kohlenstofffaser selbst bleiben jedoch unverändert. Warum also sollte man ein gutes Filament kürzen?
Zunächst müssen wir mit dem Formgebungsprozess des Verbundwerkstoffs beginnen. Üblicherweise werden Kohlenstofffaserfilamente zu Kohlenstofffasergewebe verwebt oder zu Kohlenstofffaser-Prepreg verarbeitet und anschließend weiterverarbeitet.Formgebungsverfahren, RTM, Vakuumbeutelverfahren, Heißpressdosen und andere Verfahrenin eine Vielzahl von Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen. Natürlich gibt es auch Formgebungsverfahren, die keine Zwischenmaterialien benötigen und direkt durch das Kohlenstofffaserfilament führen, wie beispielsweise Pultrusionsformen, Wickelformen usw.
Kohlenstofffasern, die zu Kohlenstofffasergewebe verwebt oder zu Prepregs verarbeitet werden, weisen bei der Produktherstellung einen natürlichen Nachteil auf: Sie haften schlecht an der Form. Die Form dient dazu, dem Verbundwerkstoff seine Form zu geben. Die Form des Verbundwerkstoffs bestimmt dessen Form. Passt das Kohlenstofffasergewebe oder Prepreg jedoch nicht optimal an die Form an, entspricht die Form des Verbundwerkstoffs nicht der Formvorgabe. Zudem neigt das Kohlenstofffasergewebe an manchen Stellen zur Bildung von Hohlräumen, was letztendlich die Eigenschaften des Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffs beeinträchtigt.
Die Kohlenstofffaserfilamente im Inneren des Kohlenstofffasergewebes oder Prepregs sind fest gebunden und lassen sich nur schwer bewegen. Insbesondere unter Druck ist die Beweglichkeit des Harzes und der Kohlenstofffaserfilamente sehr gering, was letztendlich zu Formgebungsschwierigkeiten oder Leistungseinbußen führen kann.
Je kürzer die Länge, desto besser die Fließfähigkeit dergehackte KohlenstofffaserEs sollte bekannt sein, dass Spritzgießen die am weitesten verbreitete und ausgereifte Technologie im Kunststoffverarbeitungsprozess ist. Ihre Anwendung in der Herstellung von Verbundwerkstoffen würde einen grundlegenden Wandel bedeuten.
Die Länge der Kurzfaser-Kohlenstofffasern darf jedoch nicht reduziert werden, da mit abnehmender Länge die Verbindung zwischen Harz und Kohlenstofffaser schwächer wird. Da die Haftung zwischen Harz und Kohlenstofffaser direkt proportional zur Kontaktfläche ist, verringert sich diese bei einer Verkürzung zwangsläufig.
Hierbei besteht ein Widerspruch zwischen den Eigenschaften der Kurzfasern und ihrer Fließfähigkeit. Je länger die Fasern, desto geringer die Wahrscheinlichkeit der Dispergierung und desto leichter verknotet sich das Material. Gleichzeitig ist die Verbindung zwischen Faser und Harz jedoch stärker, was zu besseren Eigenschaften des Verbundwerkstoffs führt. Kürzere Fasern hingegen ermöglichen eine leichtere Dispergierung und gute Fließfähigkeit, allerdings ist die Faser-Harz-Bindung etwas schwächer. Wie dieser Widerspruch ausgeglichen werden kann, muss noch erforscht werden. Üblicherweise werden daher kurzfaserverstärkte Kunststoffgranulate mit einer Faserlänge von 1–9 mm hergestellt.
Es gibt auch eine Möglichkeit, die Haftfestigkeit zwischen Kohlenstofffaser und Harz zu verbessern: die Verwendung eines Schlichtemittels. Üblicherweise befindet sich ein Schlichtemittel auf der Oberfläche der Faser.KohlenstofffaserDie Fabrik dient dazu, die Kohlenstofffaser während des Verpackens, Transportierens und der Verarbeitung vor Fusselbildung zu schützen. Andererseits wird sie verwendet, um die Kohlenstofffaser mit dem Harz zu verbinden und die Haftfestigkeit zu erhöhen.
Dieses Schlichtemittel ist jedoch hauptsächlich für Duroplaste geeignet. Da die meisten zur Granulatherstellung verwendeten Kunststoffe thermoplastische Kunststoffe sind, muss das Schlichtemittel angepasst werden. Eine Möglichkeit besteht darin, das ursprüngliche Schlichtemittel zu verbrennen und eine neue Schicht aufzutragen; eine andere Möglichkeit ist, auf Basis des ursprünglichen Schlichtemittels erneut zu schlichten. Dies wird als Sekundärschlichtung bezeichnet.
Neben der Herstellung von Granulat für das Spritzgießen,gehackte KohlenstofffaserEs gibt weitere Verwendungsmöglichkeiten, beispielsweise zur Herstellung von Kohlenstofffasermatten oder Kohlenstofffaserpapier. Die benötigte Länge der geschnittenen Kohlenstofffasern ist größer als die für Granulat.
Zusätzlich zu den unregelmäßig geschnittenen Kohlenstofffasern gibt es auch gebündelte Kohlenstofffasern. Diese Kurzfasern werden vor dem Vorschneiden des Kohlenstofffaserstrangs auf einen bestimmten Typ zugeschnitten und anschließend zu Bündeln zusammengefasst. Dadurch enthalten sie deutlich mehr Harz als andere Kurzfasern.
Veröffentlichungsdatum: 08.10.2024
