Prepregs definieren

Prepreg-Verbundwerkstoffe werden in der Verbundindustrie aufgrund ihrer einfachen Handhabung, gleichbleibenden Eigenschaften und hochwertigen Oberflächen immer häufiger eingesetzt. Es gibt jedoch viel zu verstehen über Prepregs, bevor Sie sich zur Verwendung dieses Materials verpflichten.

Prepreg

Der Begriff "Prepreg" ist eigentlich eine Abkürzung für den Ausdruck "vorimprägniert". Ein Prepreg ist eine GFK-Verstärkung, die mit einem Harz vorimprägniert ist. Am häufigsten ist das Harz ein Epoxidharz, es können jedoch auch andere Arten von Harzen verwendet werden, einschließlich der Mehrheit der duroplastischen und thermoplastischen Harze. Obwohl es sich bei beiden um technische Prepregs handelt, unterscheiden sich duroplastische und thermoplastische Prepregs erheblich voneinander.

Thermoplastische Prepregs

Thermoplastische Prepregs sind Verbundverstärkungen (Glasfaser, Kohlefaser, Aramid usw.), die mit thermoplastischem Harz vorimprägniert sind. Übliche Harze für thermoplastische Prepregs umfassen PP, PET, PE, PPS und PEEK. Thermoplastische Prepregs können in unidirektionalem Klebeband oder in Geweben, die gewebt oder genäht sind, bereitgestellt werden.

Der Hauptunterschied zwischen duroplastischem und thermoplastischem Prepreg besteht darin, dass thermoplastische Prepregs bei Raumtemperatur stabil sind und im Allgemeinen keine Lagerfähigkeit aufweisen. Dies ist eine direkte Folge der Unterschiede zwischen duroplastischen und thermoplastischen Harzen.

Duroplastische Prepregs

Bei der Herstellung von Prepreg-Verbundwerkstoffen werden am häufigsten duroplastische Prepregs verwendet. Die verwendete Primärharzmatrix ist Epoxy. Andere duroplastische Harze werden zu Prepregs verarbeitet, einschließlich BMI und Phenolharzen.

Bei einem duroplastischen Prepreg beginnt das duroplastische Harz als Flüssigkeit und imprägniert die Faserverstärkung vollständig. Überschüssiges Harz wird präzise von der Bewehrung entfernt. Währenddessen wird das Epoxidharz teilweise ausgehärtet, wodurch sich der Zustand des Harzes von flüssig zu fest ändert. Dies ist als "B-Stufe" bekannt.

In der B-Stufe ist das Harz teilweise ausgehärtet und gewöhnlich klebrig. Wenn das Harz auf eine erhöhte Temperatur gebracht wird, kehrt es häufig kurzzeitig in einen flüssigen Zustand zurück, bevor es vollständig aushärtet. Nach dem Aushärten ist das duroplastische Harz, das sich im b-Stadium befand, nun vollständig vernetzt.

Vorteile von Prepregs

Der vielleicht größte Vorteil der Verwendung von Prepregs ist ihre einfache Handhabung. Zum Beispiel möchte man einen Flachbildschirm aus Kohlefaser und Epoxidharz herstellen. Wenn sie flüssiges Harz in einem geschlossenen Form- oder offenen Formverfahren verwenden würden, müssten sie ein Gewebe, das Epoxidharz und den Härter für das Epoxid erhalten. Die meisten Epoxidhärter gelten als gefährlich, und der Umgang mit Harzen in flüssigem Zustand kann problematisch sein.

Bei einem Epoxy-Prepreg muss nur ein Artikel bestellt werden. Ein Epoxy-Prepreg wird auf einer Rolle geliefert und enthält die gewünschte Menge an Harz und Härter, die bereits im Stoff imprägniert sind.

Die meisten duroplastischen Prepregs sind auf beiden Seiten mit einer Schutzfolie versehen, um sie während des Transports und der Zubereitung zu schützen. Das Prepreg wird dann in die gewünschte Form geschnitten, der Träger wird abgezogen und das Prepreg wird dann in die Form oder das Werkzeug gelegt. Dann werden sowohl Wärme als auch Druck für die angegebene Zeitdauer angewendet. Einige der gebräuchlichsten Prepreg-Typen benötigen eine Stunde zum Aushärten, bei etwa 250 Grad Fahrenheit. Verschiedene Systeme sind jedoch sowohl bei niedrigeren als auch bei höheren Härtungstemperaturen und -zeiten erhältlich.

Nachteile von Prepregs

• Haltbarkeit: Da sich das Epoxid in einem B-Stadium befindet, muss es vor der Verwendung entweder gekühlt oder gefroren gelagert werden. Darüber hinaus kann die Gesamthaltbarkeit gering sein.
• Kosten unerschwinglich: Bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen durch ein Verfahren wie Pultrusion oder Vakuuminfusion werden die Rohfaser und das Harz vor Ort kombiniert. Bei der Verwendung von Prepregs muss das Rohmaterial zunächst vorimprägniert werden. Dies geschieht meistens außerhalb des Standorts bei einem spezialisierten Unternehmen, das sich auf Prepregs konzentriert. Dieser zusätzliche Schritt in der Herstellungskette kann die Kosten erhöhen und in einigen Fällen die Materialkosten nahezu verdoppeln.