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R&G Faserverbundwerkstoffe GmbH • D-71111 Waldenbuch • Phone [phone]* • Fax [phone]* • www.r-g.de
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Aramidfasern
Der Einsatz von Aramiden ist dann sinnvoll, wenn Gewichtsersparnis an
erster Stelle steht. Weiterhin werden abrieb- und schlagbeanspruchte Teile
(z.B. Schutz der Vorderkanten von Flugzeugleitwerken gegen Hagelschlag,
Kajaks) aus aramidfaserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Festigkeit und
Steifigkeit sind etwas besser als bei E-Glas. Weitere Eigenschaften sind das
gute Dämpfungsvermögen, die Nichtentflammbarkeit und die hervorragende
chemische Beständigkeit.
Die Bearbeitung von Laminaten ist wegen der hohen Zähigkeit der Faser
sehr schwierig. Zum Schneiden von Geweben sind Spezialwerkzeuge
(Kevlarscheren) erforderlich.
Für technische Laminate, z.B. im Fahrzeug- und Flugzeugbau, wird hauptsächlich
die Hochmodulfaser Kevlar
®
49 oder Twaron
®
HM eingesetzt.
Niedermodul-Aramidfasern (Kevlar
®
29, Twaron
®
LM) besitzen
ein hohes Arbeitsaufnahmevermögen und werden überwiegend für
ballistische Hartlaminate sowie Splitter- und Kugelschutzwesten verwendet.
Aramidfaserverbundwerkstoffe werden als SFK (Synthesefaserkunststoff)
bezeichnet.
Kohlenstoffasern
Kohlenstoffasern weisen eine höhere Festigkeit und bedeutend höhere
Steifigkeit auf als Glasfasern, das spezifische Gewicht von Laminaten ist
etwas niedriger. Daher werden sie vor allem für steife Konstruktionen
eingesetzt. Beispiel: Die Tragfläche eines Segelflugzeugs mit großer
Spannweite würde in Glasfaserbauweise die Belastungen zwar aushalten,
sich aber sehr stark durchbiegen. Durch Verwendung von Kohlenstoffasern
werden die Durchbiegung und das Gewicht verringert.
Die Dauerfestigkeit bei dynamischer Belastung ist hervorragend, die Wärme-
ausdehnung von Laminaten wegen des negativen Ausdehnungkoeffizienten
der Fasern sehr gering.
Wegen der höheren Schlagempfindlichkeit von Kohlefaserlaminaten sollten sie
bei erhöhter Schlagbeanspruchung nicht eingesetzt oder durch Kombination
mit Aramid geschützt werden (z.B. Hybridgewebe). Kohlefaserlaminate
zeigen eine gute Strahlendurchlässigkeit (z.B. Röntgenstrahlen) und
sind elektrisch leitend. Kohlefaserverbundwerkstoffe werden als CFK
(Carbonfaserkunststoff) bezeichnet.
Abreißgewebe (Nylon)
Beim Zusammenlaminieren oder Aufbringen weiterer Gewebelagen auf
Lamina-te oder beim Kleben zweier Laminate müssen die Oberflächen
fettfrei, sauber und aufgerauht sein. Dies erfolgt vielfach durch arbeits- und
zeitaufwendiges Schleifen oder Sandstrahlen der entsprechenden Flächen,
wobei die Stäube noch zusätzlich gesundheitliche Risiken mit sich bringen. Um
die Laminatoberfläche vor Verschmutzung zu schützen und die Schleifkosten
einzusparen, kann als letzte Lage ein Abreißgewebe aufgebracht werden.
Abreißgewebe gehen keine Verbindung mit dem eigentlichen Laminat ein.
Sie werden vor der Weiterverarbeitung vollständig entfernt. Um leichter
zu erkennen, ob die Abreißgewebe entfernt wurden, sind sie mit roten
Kennfäden ausgerüstet. Die nach dem Abreißen des Gewebes entstehende
rauhe Oberfläche ist sauber und ohne weitere Behandlung zum Kleben und
Laminieren geeigent.
Anwendungsbeispiele
Schutz vor Verschmutzungen von Teilen und Klebeflächen jeder Art bis
zur Weiterverarbeitung während der Lagerung und des Transportes.
Herstellen von rutschfesten, rauhen Standflächen, z.B. bei Surfboards,
Segelbooten, Kühlcontainern.
Im Vakuumverfahren als Abdeckung von tragenden Laminaten, damit die
Saugschicht nicht mit dem Laminat verklebt.
Aramid bres
The use of aramids is especially practical when top priority is given to weight
savings. In addition, aramid-fibre-reinforced plastics are used to manufacture
high-wearing and high-impact parts, e.g. for kayaks, for protecting the leading
edges of tail units from hail, etc. Strength and rigidity are slightly better than
E glass. Other properties include good damping capacity, non-flammability,
and superior chemical resistance.
Aramid fibres are very tough, so processing the laminates proves highly
difficult. Special tools (Kevlar
®
shears) are needed to cut the fabrics.
The chief materials for engineering laminates, e.g. for automobiles and
aircraft, is either the high modulus fibre Kevlar
®
49 or Twaron
®
HM.
Low modulus aramid fibres (Kevlar
®
29, Twaron
®
LM) exhibit a high energy
absorption capacity and are used primarily for ballistic laminates as well as
for shrapnel-proof and bulletproof vests. Aramid-fibre-reinforced composites
are designated SRPs (synthetic-fibre-reinforced plastics).
Carbon bres
Carbon fibres exhibit a higher strength and a significantly greater rigidity than
glass fibres, and the specific gravity of the laminates is somewhat lower. For
this reason, they are used primarily for rigid structures. For example, a glider
with a large wingspan of GRPs is able to withstand the loads acting on it,
but there would be severe bending of the wings. Using carbon fibres reduces
both this bending and the weight.
Carbon fibres exhibit an outstanding fatigue limit under dynamic loading,
and the fibres’ negative coefficients of expansion mean that the thermal
expansion of the laminates is very low.
Carbon-fibre laminates are more sensitive to impact and so should not
be used for high-impact applications if they cannot be protected with an
aramid constituent (e.g. hybrid fabric). Carbon-fibre laminates exhibit a
good radiolucency (e.g. for X rays) and are electrically conducting. Carbon-
fibre-reinforced composites are designated CRPs (carbon-fibre-reinforced
plastics).
Tear-off fabrics (nylon)
Before several laminates are laid up, further fabric layers are applied to
laminates, or two laminates are glued together, the surfaces must first be free of
grease, clean, and roughened. In a great many cases, the affected surfaces must
be subjected to work-intensive and time-consuming grinding or sandblasting,
whereby the dust generated also poses additional risks to health. The surface
of the laminate can be protected against soiling and the costs for grinding cut
when a so-called tear-off fabric is applied as the last layer. Tear-off fabrics do
not undergo bonding in any form with the actual laminate. They are completely
removed before the next processing stage. Tear-off fabrics are manufactured with
highly visible red marking threads, making it easier to see whether they have
been removed. The rough surface exposed after the fabric has been torn off is
clean and suitable for gluing and laminating without any further treatment.
Example applications
Parts and all types of surfaces for gluing are protected from soiling during
storage and transport until they are ready for the next processing stage.
Manufacture of non-slip, rough bases, e.g. for surfboards, sailing boats,
refrigerated containers, etc.
In vacuum moulding, cover for base laminates to prevent the absorbent
coat from bonding with the laminate.