Was ist Prepreg?
Prepreg ist ein Verbundwerkstoff, der durch Imprägnieren von Faserschichten mit Harz hergestellt wird und eine Art Formmaterial für faserverstärkte Kunststoffe darstellt.
Das zur Imprägnierung verwendete Harz ist entweder ein wärmehärtendes Harz wie Epoxid, das beim Erhitzen aushärtet, oder ein thermoplastisches Harz, das beim Erhitzen erweicht und beim Abkühlen aushärtet. Als Fasern werden häufig Kohlenstoff- und Glasfasern verwendet.
Durch Kombinationen von Fasern und Imprägnierharzen lassen sich Werkstoffe für bestimmte Zwecke herstellen.
Verwendungszwecke von Prepreg
Neben Kohlenstoff- und Glasfasern werden auch Aramidfasern als Fasern in Prepregs verwendet. Ihre jeweiligen Verwendungszwecke sind wie folgt.
1. Kohlenstofffaser-Prepreg
Prepreg aus Kohlenstofffasern wird als Carbon-Prepreg bezeichnet und als Formmaterial für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) verwendet, die sich durch ihr geringes Gewicht, ihre hohe Festigkeit und ihre hohe Steifigkeit auszeichnen.
Durch die Verwendung von leitfähigen Kohlenstofffasern ist es auch elektronisch leitfähig. Er wird hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, hat aber auch eine Vielzahl anderer Anwendungen, wie z. B. in Automobilen, Golfschlägerschäften und Tennisschlägerrahmen.
2. Glasfaser-Prepregs
Glasfaser-Prepregs werden als Formmaterial für glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) verwendet, die sich durch eine höhere spezifische Festigkeit als metallische Werkstoffe auszeichnen, leichter sind und aufgrund der Verwendung von isolierenden Glasfasern elektronisch nicht leitfähig sind.
Diese Eigenschaft wird bei Antennenabdeckungen, Leiterplatten usw. genutzt.
3. Aramidfaserverstärkte Kunststoffe
Aramidfasern sind sehr leicht und schwer zu brechen und haben eine hohe Schlagzähigkeit und Festigkeit. Andererseits sind sie schwieriger zu brechen als Kohlenstoff- und Glasfasern, was ihre Formung in freie Formen und ihre Nachbearbeitung erschwert. Aufgrund ihrer hohen Schlagzähigkeit und Festigkeit werden sie in Flugzeugen, verschiedenen Teilen für Raumfahrtanwendungen und Druckbehältern verwendet.
Grundlagen von Prepreg
Prepreg hat eine Form und physikalische Eigenschaften, die seine Verwendung als Formmaterial für CFK und GFK erleichtern. Da Harz und Fasern in einem vorbestimmten Mengenverhältnis zu einer Platte zusammengesetzt werden, können Formteile mit geringeren Leistungsschwankungen als bei anderen CFK-Produktionsmethoden hergestellt werden.
Prepreg ist mit Harz imprägniert, wobei die Fasern in einer Richtung angeordnet sind. Dieses so genannte UD-Material ist in Faserrichtung stark, aber in der vertikalen Richtung der Fasern sehr schwach, so dass es beim Formen zu faserverstärkten Kunststoffen (FVK) wichtig ist, die Fasern in verschiedenen Richtungen zu stapeln.
Durch Änderung der Übergangsrichtung wird hochfester FRP für jede Richtung geformt. Prepregs, bei denen das Gewebe mit Harz imprägniert ist, sind ebenfalls erhältlich und werden als Gewebematerialien bezeichnet. Welches Harz imprägniert wird, hängt von der Anwendung und dem Unterschied zwischen CFK und GFK ab, aber häufig werden duroplastische Harze wie Epoxid, ungesättigte Polyester und Phenolharze sowie Thermoplaste wie Polypropylen, Polyamid, Polycarbonat und Polyetheretherketon verwendet. werden häufig verwendet.
Vor allem Prepreg aus duroplastischen Harzen haben eine klebrige Oberfläche, da sie bis zur Verarbeitung zu FVK unausgehärtet bleiben und versiegelt und eingefroren werden müssen, um ein weiteres Aushärten während der Lagerung zu verhindern.
Weitere Informationen über Prepreg
Wie Prepreg hergestellt wird
Die Herstellungsmethoden für Prepregs unterscheiden sich je nachdem, ob es sich bei dem zu imprägnierenden Harz um ein duroplastisches oder ein thermoplastisches Harz handelt.
1. Duroplastisches Harz
Ein vorgehärteter Harzfilm wird zusammen mit einachsig ausgerichteten Fasern oder Fasergeweben geformt und wärmegepresst. Der Fasergehalt kann durch die Dicke der Folie gesteuert werden, und es ist unwahrscheinlich, dass ein ungleichmäßiger Fasergehalt auftritt.
2. Thermoplastische Harze
Aufgrund der hohen Viskosität des Harzes selbst gibt es zwei Methoden: das Harz in einem Lösungsmittel auflösen, imprägnieren und das Lösungsmittel trocknen, oder das Harz in kleine Stücke mahlen, auf die Fasern oder Textilien streuen und heiß pressen.