Hochfestes CF-PP-Polymer

Hochfestes CF-Kohlefaser-PP-Polymer

LCF PP-Material steht für Long Carbon Fiber Reinforced Polypropylene.

LCF PP (Long Carbon Fiber Reinforced Polypropylene) ist ein bedeutender Zweig im Bereich hoch-leistungsfähiger thermoplastischer Verbundwerkstoffe (LRT - Long Fiber Reinforced Thermoplastics). Es handelt sich um einen Verbundwerkstoff aus Polypropylen (PP)-Harz, bei dem durchgehende Kohlenstofffasern (Carbon Fiber, CF) mit einer Länge von mehr als 5 Millimetern als Verstärkungsgerüst dienen. Es wird durch spezielle Verfahren wie Pultrusionsimprägnierung hergestellt. Bei der Entstehung dieses Materials handelt es sich nicht nur um die Vermischung der beiden Materialien; vielmehr wurde seine Leistung durch die „Langfaser“-Technologie erheblich verbessert, was es zu einer idealen Wahl für leichte und hochfeste Strukturanwendungen macht. Auch beim „Ersetzen von Stahl durch Kunststoff“ spielt es eine entscheidende Rolle.

Der Kern von LCF PP: Langfaserverstärkung

Die erheblichen Leistungsunterschiede zwischen LCF-PP-Verbundwerkstoff und herkömmlichem kurzfaserverstärktem PP (SCF) sind auf seine einzigartige Mikrostruktur zurückzuführen.
Kurzfasern (SCF):Die Faserlänge beträgt normalerweise weniger als 1 Millimeter und wird beim Spritzgießen in der Matrix verteilt, dient hauptsächlich als Füllstoff und sorgt für eine leichte Verstärkungswirkung, ist jedoch nicht in der Lage, ein wirksames Spannungsübertragungsnetzwerk zu bilden.
Lange Fasern (LCF):Die Faserlänge entspricht der endgültigen Partikellänge (z. B. 12 mm oder 25 mm). Beim Spritzgießen verflechten und überlappen sich diese langen Fasern miteinander und bilden so ein dreidimensionales, kontinuierliches „Faser-Skelettnetzwerk“ innerhalb des Bauteils.

Wenn die Komponenten äußeren Krafteinwirkungen oder Belastungen ausgesetzt sind, kann dieses Skelettnetzwerk die Spannung effektiv übertragen und verteilen und so verhindern, dass sich die Spannung an einem einzigen Punkt konzentriert und zu Materialversagen führt. Das Matrixharz (PP) ist für die Einkapselung der Fasern, ihre Formgebung und den chemischen Schutz verantwortlich.

Die wichtigsten Leistungsvorteile von LCF PP-Material

Durch die Einführung langer Kohlenstofffasern wurden die Leistungsmängel der PP-Matrix grundlegend verbessert, sodass sie Eigenschaften aufweist, die mit denen technischer Kunststoffe und sogar Metalle vergleichbar sind.

1. Hervorragende mechanische Eigenschaften

Hohe spezifische Festigkeit und hoher spezifischer Modul: Dies ist der größte Vorteil von LCF PP. Kohlenstofffasern selbst weisen eine extrem hohe Festigkeit und einen extrem hohen Modul auf, die die von Glasfasern bei weitem übertreffen. Im Vergleich zu Metallen weist LCF PP eine äußerst geringe Dichte auf, wodurch das Gewicht von Bauteilen bei gleichbleibender Steifigkeit bzw. Festigkeit deutlich reduziert werden kann.
Hervorragende Schlagfestigkeit: Bei Stößen mit hoher{0}}Geschwindigkeit absorbiert das lange Fasernetzwerk Energie durch den Mechanismus der Fasern. Dies bedeutet, dass sich die Fasern von der Matrix lösen, bevor sie brechen. Dieser Prozess verbraucht eine große Menge an Aufprallenergie, wodurch das Material eine extrem hohe Zähigkeit aufweist, insbesondere in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen, in denen Standard-PP schlecht funktioniert.
Hervorragende Kriechfestigkeit: Unter Kriechen versteht man die langsame plastische Verformung von Materialien unter Dauerbeanspruchung (insbesondere bei hohen Temperaturen). Das Fasergerüst im Inneren von LCF PP kann Verformungen bei solchen langfristigen Belastungen effektiv widerstehen und eignet sich daher für Strukturkomponenten, bei denen die Aufrechterhaltung der Maßhaltigkeit über einen langen Zeitraum erforderlich ist, wie z. B. Stützen und Rahmen.

2. Optimierte thermische Leistung

Hohe Wärmeformbeständigkeit (HDT): Die HDT von LCF PP ist deutlich höher als die von unmodifiziertem PP und LGF PP. Dies weist darauf hin, dass es seine strukturelle Steifigkeit auch bei höheren Temperaturen (z. B. im Motorraum eines Fahrzeugs) beibehalten kann, wodurch sein Anwendungsbereich erweitert wird.
Extrem niedriger linearer Wärmeausdehnungskoeffizient (CLTE): Dies ist ein wichtiges technisches Merkmal von LCF PP. Sein CLTE ist sehr niedrig und kommt dem von Metallen nahe.
Dimensionsstabilität: Bei extremen Temperaturschwankungen (z. B. Kalt- und Heißzyklen) ist die Verformung der Komponenten minimal und gewährleistet so die Montagegenauigkeit.

3. Behalten Sie die inhärenten Vorteile der PP-Matrix bei

Hervorragende chemische Beständigkeit: LCF PP verfügt über die hervorragende Beständigkeit der PP-Matrix gegenüber verschiedenen Chemikalien, Säuren, Basen, Salzen und gängigen Automobilflüssigkeiten.
Geringe Wasseraufnahme: PP ist ein un-polares Material mit extrem geringer Wasseraufnahme. Dadurch weisen LCF-PP-Komponenten im Vergleich zu Verbundmaterialien auf Nylon (PA)--Basis deutlich bessere mechanische Eigenschaften und Dimensionsstabilität in feuchten Umgebungen auf.

CF PP: Typische Anwendungsfelder

Das LCF-PP-Kunststoffgranulat mit seinen leichten, hoch{0}festen und leitfähigen Eigenschaften ersetzt schnell Metalle und andere technische Kunststoffe in mehreren High-End-Fertigungsbereichen:

Automobilindustrie:
Strukturkomponenten: Rahmen des Armaturenbretts (IP), Halterung des Frontmoduls (FEM), Batteriefach (insbesondere EV-Batteriesatz) und Schutzplatte, Sitzrahmen, Innenverkleidung der Autoheckklappe (Hebeklappe), Pedalbaugruppe.
Motorumgebung: Lüfterflügel und -rahmen (Lüfterring), Motorhaubenabdeckung.
Funktionskomponenten: Leitfähige Kraftstoffsystemkomponenten, ECU-Gehäuse (Electronic Control Unit), das eine EMI-Abschirmung erfordert.
Industrie und Maschinen:
Flüssigkeitshandhabung: Wird als Alternative zu Edelstahl oder Gusseisen zur Herstellung von Pumpenkörpern, Laufrädern, Ventilen usw. von Chemiepumpen verwendet (unter Ausnutzung der chemischen Beständigkeit und Festigkeit).
Automatisierung/Robotik: Mechanische Armkomponenten, leichte Getriebe (unter Ausnutzung des geringen Gewichts und der hohen Steifigkeit).

Bewegung und Freizeit:Für Produkte wie Drohnenrahmen, Fahrradkomponenten und Kajakblätter gelten äußerst strenge Anforderungen an Gewicht und Steifigkeit.

 

Elektronik und Konsumgüter:
Elektronische Gehäuse: Die Gehäuse oder internen Träger für Server und Kommunikationsgeräte.
High-End-Werkzeuge: Leichte und hoch{1}feste Gehäuse für professionelle-Elektrowerkzeuge.

LCF PP (Long Carbon Fiber Reinforced Polypropylene) ist ein Hochleistungs-Verbundmaterial. Durch die Langfaser-Skelett-Netzwerktechnologie werden die geringen Kosten und die chemische Beständigkeit der PP-Matrix erfolgreich mit dem extrem geringen Gewicht, der hohen Steifigkeit, der hohen Festigkeit und der Leitfähigkeit von Kohlenstofffasern kombiniert. Es handelt sich nicht nur um eine verbesserte Version des LGF-PP-Kunststoffgranulats, sondern auch um eine ideale Lösung für viele Anwendungen, die Leitfähigkeit, Abschirmung oder extrem leichtes Gewicht erfordern und Druckgussmetalle ersetzen. Um das Potenzial voll auszuschöpfen, muss man verstehen, wie wichtig es ist, die Faserlänge während der Verarbeitung beizubehalten.

Kontaktieren Sie uns für ein Angebot