Konzepte für die CFK-Prepreg-Imprägnierung

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Alle Faserarten sind mit einer optimierten Maschine imprägnierbar

Der erste entscheidende Schritt bei der Herstellung von Prepregs ist die Applikation eines gleichmäßigen Harzfilmes auf ein Release-Material – meist Silikonpapier. Der zweite Schritt ist der Übertrag der Harzfilme auf die zu imprägnierenden Fasersubstrate. Dabei können sowohl unidirektionale Strukturen als auch bi- und multiaxiale Strukturen (Gewebe) sowie Hybridwerkstoffe imprägniert werden. Außer Carbon-, Glas- und Synthesefasern können auch Naturfasern behandelt werden.

Mithilfe der richtigen Anlagentechnologie kann die Prozess- und Verfahrenstechnik garantiert und damit eine standardisierte Methode der Harzfilmherstellung und Imprägnierung umgesetzt werden. Ein möglichst optimiertes Anlagendesign erlaubt es, folgende Prozessparameter zu variieren:

• präzise Temperatureinstellung aller beheizten und gekühlten Aggregate, wie der Walzen des Auftragsystems, der Kalanderwalzen und der Heizplatten, für eine optimale Konsolidierung mit einer Genauigkeit von ± 1 K;

• hohe Rundlaufgenauigkeit aller Walzen des Auftragssystems für eine präzise und reproduzierbare Applikation der Harzfilme bis 1 µm Rundlauf in Abhängigkeit von der Temperatur;

• präziser Rundlauf der Kalanderwalzen für eine gleichförmig ausgeprägte Presslinie während des Imprägnierens;

• genaue Steuerung der Zugspannung aller Substrate während des gesamten Prozesses der Imprägnierung;

• effiziente Geschwindigkeits- und Prozesskontrolle sowie genaueste Temperaturkonstanz aller beheizten Aggregate.

Walzenauftrag dominiert die Beschichtungswelt

Für die Herstellung des Harzfilmes können verschiedene Beschichtungsmethoden genutzt werden. Das am häufigsten eingesetzte Verfahren ist dabei die Walzenauftragtechnik.

Der Übertrag des Harzes vom Auftragsystem kann dabei im Gleichlauf – das heißt die Auftragwalze dreht sich in die gleiche Richtung wie das Substrat – oder im Gegenlauf unter entgegengesetzten Drehrichtungen erfolgen. Der Gegenlauf wird meist bei höherviskosen Harzen eingesetzt, um ein sicheres Abstreifen des Harzfilms auf dem Papier zu erreichen.

Die Viskosität aller Harzsysteme wird sehr stark durch die Temperatur beeinflusst. Oft bedeutet 1 °C Temperaturunterschied ein deutliches Absinken der Viskosität, was dann einen großen Einfluss auf die erreichbare Dicke des Harzfilms hat. Die Temperatur im Auftragsystem muss deshalb über die gesamte Breite des Systems konstant sein. Das Falschfarbenbild zeigt die typische Temperaturverteilung im Spalt zwischen zwei Walzen.

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