Innovationsfelder der Kunststoffverarbeitung

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Universität Stuttgart Institut für Kunststoff- technologie

In-Situ-Verfahren näher betrachtet

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) werden als Leichtbaumaterialien dort eingesetzt, wo der konstruktive Leichtbau mit herkömmlichen Werkstoffen an seine Grenzen stößt. Geringer belastete Bauteile werden etwa im Autobau schon lange aus kurzglasfaserverstärkten Thermoplasten hergestellt. Für besonders hohe Festigkeiten und Steifigkeiten braucht es aber möglichst lange, im besten Falle endlose Verstärkungsfasern. Aber die Verarbeitung durch übliches Spritzgießen verbietet sich dann. Bisher werden lange Fasern meist in duromeren Matrixsystemen als Verstärkung verwendet; zum einen weil deren Monomere günstig sind und zum anderen weil sie sehr dünnflüssig sind und folglich eine gute Faserdurchtränkung und -benetzung erlauben.

Um diesen Vorteil auch zur Langfaserverstärkung von Thermoplasten zu nutzen, werden immer häufiger sogenannte In-situ-Verfahren eingesetzt. Der Begriff „In-situ-Polymerisation“ hat sich dafür etabliert, obwohl die Reaktion von Monomeren speziell bei Duromeren schon immer „in situ“, also direkt im Werkzeug, abläuft. Bei Thermoplasten wird meist das dünnflüssige Monomer Caprolactam unter Zugabe eines Aktivators und eines Katalysators verwendet, welches während der Formgebung zu Polyamid 6 (PA 6) polymerisiert. Die Verwendung von Thermoplasten als Matrixwerkstoff wird von Automobilherstellern wegen deren Vorteile gewünscht, wie etwa der höheren Schlagzähigkeit, besseren Schweißbarkeit und einfachem Recycling.

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