Was passiert, wenn Kunststoffprodukten Kohlenstofffasern zugesetzt werden?

Kurze Antwort

Wenn Kohlenstofffasern zu Kunststoffprodukten hinzugefügt werden, sind die offensichtlichsten Effekte eine höhere Steifigkeit, eine höhere Härte, eine verbesserte Dimensionsstabilität, eine geringere Schrumpfung, eine bessere Wärmeverformungsbeständigkeit und eine mögliche elektrische Leitfähigkeit. Mit der richtigen Rezeptur können kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe auch dazu beitragen, Gewicht zu reduzieren und ausgewählte metall- oder glasfaserverstärkte Teile zu ersetzen.

Allerdings gilt bei Kohlefaser nicht „je mehr, desto besser“. Mit zunehmendem Kohlenstofffasergehalt können sich Steifigkeit und Leitfähigkeit verbessern, Schlagfestigkeit, Dehnung, Fließfähigkeit, Oberflächenqualität und Bindenahtfestigkeit können jedoch abnehmen. Wenn der Gehalt zu hoch ist, kann das Produkt spröde werden, sich schwer formen lassen, anfälliger für Verformungen und teurer werden.

Yuyao Deyu DEYU Plastics bietet DGK-ABS CF15L kohlenstofffaserverstärkt ABS🔍, DGK-PA66 CF15L-CF40L anpassbare Kohlefaser PA66🔍 und maßgeschneiderte kohlenstofffaserverstärkte DGK-Compounds je nach Harzmatrix, Kohlenstofffasergehalt, Leitfähigkeitsziel, Verarbeitungsanforderung und Produktanwendung.

Kohlefaser ist nicht nur ein verstärkender Füllstoff

In modifizierten Kunststoffen werden Kohlefasern häufig verwendet, wenn gewöhnlicher Kunststoff oder glasfaserverstärkter Kunststoff die erforderlichen Steifigkeits-, Festigkeits-, Leitfähigkeits-, Dimensionsstabilitäts- oder Leichtgewichtsziele nicht erreichen kann.

Viele Kunden stellen eine einfache Frage: „Was passiert, wenn meinem Produkt Kohlefaser hinzugefügt wird?“

Die Antwort hängt vom Kohlenstofffasergehalt, dem Basisharz, der Faserlänge, der Dispersion, der Oberflächenbehandlung, der Verarbeitungsmethode, dem Formdesign und den Anwendungsbedingungen ab. Kohlefaser kann einige Eigenschaften erheblich verbessern, andere jedoch auch schwächen, wenn sie nicht richtig ausbalanciert ist.

Bei der praktischen Materialauswahl bringt Kohlefaser in der Regel fünf wesentliche Veränderungen mit sich:

• das Produkt wird steifer
• Oberflächenhärte und strukturelle Unterstützung verbessern sich
• Die Dimensionsstabilität wird besser
• Es kann zu Störungen der elektrischen Leitfähigkeit oder der antistatischen Leistung kommen
• Schlagzähigkeit und Fließfähigkeit können abnehmen, wenn zu viele Kohlenstofffasern vorhanden sind

Daher sollte kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff als Formulierungssystem und nicht als einfacher Zusatzstoff behandelt werden. Die richtige Frage ist nicht der höchste Kohlefaseranteil, sondern welcher Anteil und welche Harzbasis am besten zum Produkt passen.

Haupteffekte der Zugabe von Kohlefaser

1. Die Steifigkeit nimmt deutlich zu

Der direkteste Effekt von Kohlefaser ist die Verbesserung der Steifigkeit. Kohlefaser hat einen hohen Modul, sodass das Kunststoffteil nach dem Einmischen in thermoplastisches Harz weniger flexibel und widerstandsfähiger gegen Biegeverformung wird.

Dies ist wertvoll für Halterungen, Rahmen, Strukturstützen, dünnwandige Gehäuse, Roboterkomponenten, Präzisionspositionierungsteile, Metallersatzstrukturen und Teile, die sich unter Last nicht verformen können.

Allerdings bedeutet eine höhere Steifigkeit auch, dass das Material weniger flexibel wird. Wenn für das Teil eine Schnappbewegung, Schlagfestigkeit, das Anziehen von Schrauben oder eine wiederholte Montage erforderlich sind, muss der Kohlenstofffasergehalt sorgfältig kontrolliert werden.

2. Härte und Oberflächenunterstützung verbessern sich

Kohlefaser kann die Oberflächenunterstützung von Kunststoffteilen verbessern. Das Material fühlt sich härter und steifer an und lässt sich unter Druck weniger leicht verformen.

Dies ist nützlich für Teile, die eine bessere Verschleißunterstützung, Kontaktdruckfestigkeit, weniger Einkerbungen, Kantenstabilität, Maßhaltigkeit und eine präzise Montagepositionierung benötigen.

Allerdings bedeutet Kohlefaser nicht automatisch einen besseren Gleitverschleiß unter allen Bedingungen. Wenn Kohlefasern auf der Oberfläche freiliegen, kann es zu Kratzern auf der Arbeitsfläche kommen, insbesondere beim Gleiten auf Metall oder weicherem Kunststoff. Für bewegliche Teile muss Kohlefaser möglicherweise mit PTFE, MoS2, Aramidfaser, Silikon oder anderen verschleißfesten Systemen kombiniert werden.

3. Die elektrische Leitfähigkeit oder die antistatische Leistung können sich verbessern

Kohlenstofffasern können innerhalb der Kunststoffmatrix leitende Pfade bilden. Wenn der Kohlenstofffasergehalt und die Verteilung ein bestimmtes Niveau erreichen, kann das Material ein antistatisches, statisch ableitendes oder leitfähiges Verhalten zeigen.

Dies ist einer der Hauptunterschiede zwischen Kohlefaser und Glasfaser. Zu den typischen Anwendungen gehören leitfähige Gehäuse, antistatische Komponenten, Strukturen elektronischer Geräte, Industrieabdeckungen, Sensorhalterungen und Teile elektrischer Geräte.

Die Leitfähigkeit steigt nicht linear mit dem Kohlenstofffasergehalt. Normalerweise gibt es eine Schwelle. Unterhalb des Schwellenwerts kann der Widerstand immer noch hoch sein. Sobald sich ein leitfähiges Netzwerk bildet, kann der Widerstand erheblich sinken. Danach kann die Zugabe von mehr Kohlefaser die Stabilität verbessern, erhöht aber auch die Kosten und die Sprödigkeit.

4. Dimensionsstabilität und Schrumpfungskontrolle verbessern sich

Kohlefasern können die Formschrumpfung reduzieren und die Dimensionsstabilität verbessern. Dies ist nützlich für Präzisionsteile und Strukturkomponenten, die stabile Montageabmessungen erfordern.

Zu den Vorteilen gehören eine geringere Schrumpfung, eine bessere Wiederholbarkeit der Abmessungen, eine geringere Verformung unter Last, eine bessere langfristige Formbeständigkeit, eine bessere Stabilität unter Hitze und eine bessere Kontrolle der Präzisionsmontage.

Kohlefaser erzeugt aber auch Orientierungseffekte. Beim Spritzgießen richten sich die Fasern entlang der Fließrichtung aus. Dies kann zu unterschiedlicher Schrumpfung in verschiedene Richtungen führen und zu Verzug führen, wenn die Teilestruktur oder das Angussdesign nicht geeignet sind.

5. Wärmeverformungsbeständigkeit und Kriechfestigkeit verbessern sich

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe weisen in der Regel eine bessere Wärmeverformungsbeständigkeit und ein geringeres Kriechen auf als ungefüllte Kunststoffe. Dies ist nützlich für Funktionsteile im Automobilbereich, Industriehalterungen, elektrische Strukturteile, Komponenten von Elektrowerkzeugen, Gerätehalterungen und Teile unter Langzeitbelastung.

Die Grenze der Hitzebeständigkeit wird weiterhin hauptsächlich durch das Basisharz bestimmt. Kohlefaser verbessert die Verstärkung, kann aber nicht dazu führen, dass ein Niedertemperaturharz die gleiche Leistung erbringt wie ein Hochtemperaturharz. Wenn der Kunde eine hohe Hitzebeständigkeit benötigt, muss zuerst das Basisharz ausgewählt werden, dann sollte der Kohlenstofffasergehalt ausgelegt werden.

Gradient des Kohlenstofffasergehalts

Die Wirkung von Kohlefasern verändert sich mit zunehmendem Anteil allmählich. Die folgende Tabelle ist eine praktische Auswahlreferenz. Die tatsächlichen Ergebnisse hängen vom Basisharz, der Faserart, der Dispersion, der Verarbeitung und dem Teiledesign ab.

Kohlenstofffasergehalt	Typischer Effekt	Hauptvorteile	Hauptrisiken	Geeignete Anwendungen
1-5%	Leichte Leitfähigkeit oder Funktionsanpassung	Kleine Grundstücksverbesserung, geringe Auswirkung auf den Durchfluss	Die Leitfähigkeit kann instabil sein	Antistatikversuch, leichte funktionelle Modifikation
5-10%	Spürbare Steifigkeitsverbesserung, mögliches antistatisches Verhalten	Bessere Steifigkeit, moderate Kosten	Begrenzte Leitfähigkeit, mäßige Verstärkung	Gehäuse, Leuchtenhalterungen, antistatische Teile
10-15%	Deutliche Verbesserung der Steifigkeit und Dimensionsstabilität	Ausgewogene Stärke, Durchfluss und Kosten	Die Auswirkungen beginnen nachzulassen	Strukturteile, leitfähige Komponenten, Präzisionsteile
15-20%	Starke Verstärkung und stabilere Leitfähigkeit	Höherer Modul, bessere Schrumpfkontrolle	Sprödigkeit und Fließgefahr nehmen zu	Industriehalterungen, Elektroteile, hochsteife Gehäuse
20-30%	Hohe Steifigkeit und starke Funktionsleistung	Gut für Anwendungen mit hoher Steifigkeit und Leitfähigkeit	Höhere Kosten, geringere Auswirkungen, Verzugsrisiko	Metallersatzversuche, Strukturkomponenten, leitfähige Teile
30-40%	Sehr hohe Steifigkeit und Dimensionsstabilität	Hoher Modul, starker Verformungswiderstand	Risiken durch spröde, schwierige Formgebung, Oberfläche und Bindenähte	Hochleistungsstrukturteile, ausgewählte technische Anwendungen
Über 40 %	Extreme Verstärkungsrichtung	Sehr hohe Steifigkeit bei ausgewählten Systemen	Hohe Sprödigkeit, schlechte Fließfähigkeit, hohe Kosten, Schwierigkeiten bei der Verarbeitung	Sonderanträge nur nach vollständiger Validierung

Die obige Tabelle ist ein veranschaulichendes Formulierungsmodell und kein universelles Datenblatt. Es zeigt den üblichen technischen Kompromiss: Steifigkeit und Leitfähigkeit nehmen normalerweise mit steigendem Kohlenstofffasergehalt zu, während Schlagfestigkeit und Schmelzfluss normalerweise abnehmen. Bei höherer Belastung steigt tendenziell das Risiko der Sprödigkeit.

Bei vielen Produkten können 10–20 % Carbonfaser bereits für ausreichende Steifigkeit und Formstabilität sorgen. Bei einigen leitfähigen Anwendungen kann ein gut dispergierter mittlerer Kohlenstofffasergehalt eine bessere Leistung erbringen als eine schlecht dispergierte Formel mit hohem Kohlenstoffgehalt. Für hochbelastete Strukturteile können 20–30 % oder mehr erforderlich sein, aber Zähigkeit und Formgebung müssen sorgfältig validiert werden.

Warum zu viel Kohlefaser Kunststoff spröde machen kann

Kohlenstofffasern verbessern die Steifigkeit, verringern aber auch die Duktilität der Polymermatrix. Wenn zu viel Kohlefaser hinzugefügt wird, kann der Kunststoff an Flexibilität und Stoßdämpfungsfähigkeit verlieren.

Zu den häufigsten Problemen gehören:

• geringere Schlagfestigkeit
• geringere Dehnung
• schwächere Bindenähte
• spröde Schraubenaugen
• Risse beim Einrasten
• schlechte Fallfestigkeit
• Oberflächenrauheit
• schwieriges Spritzgießen
• starke Faserorientierung
• höheres Verzugsrisiko

Beispielsweise kann ein PA66-Material mit hohem Kohlenstofffasergehalt auf einem Teststab eine ausgezeichnete Steifigkeit aufweisen, wenn es jedoch in einem Teil mit Schraubenlöchern oder Schnappverbindungen verwendet wird, kann es beim Zusammenbau zu Rissen im Teil kommen. Daher muss kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff ein Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Zähigkeit aufweisen. Das Ziel sollte nicht der maximale Kohlenstofffasergehalt sein, sondern der beste Arbeitsgehalt für das Produkt.

DEYU Plastics beurteilt in der Regel, ob das Teil des Kunden Schraubvorsprünge, Befestigungslöcher, Clips, dünne Wände, Schweißnähte oder Schlaganforderungen aufweist, bevor es den Kohlenstofffasergehalt empfiehlt.

Auswahlszenarien und empfohlene Inhaltsbereiche

Antistatische und leitfähige Teile

Bei antistatischen und leitfähigen Anwendungen kommt es auf den angestrebten Widerstandsbereich und nicht auf die maximale Steifigkeit an.

Empfohlene Inhaltsrichtung:

• geringer antistatischer Test: ca. 5-10 %
• stabile statische Ableitung: ca. 10-15 %
• leitfähige Strukturteile: ca. 15-25 %
• höhere Leitfähigkeit und Steifigkeit: ca. 20–30 %, je nach Harz und Teiledicke

Zu den geeigneten Harzrichtungen gehören PP für kostenempfindliche antistatische Teile, ABS oder PC / ABS für Gehäuse, PA6 oder PA66 für strukturelle leitfähige Teile und PPS oder PPA für leitfähige Hochtemperaturteile.

Strukturteile mit hoher Steifigkeit

Bei Strukturbauteilen sind Steifigkeit, Verformungswiderstand und Dimensionsstabilität die Hauptziele.

Empfohlene Inhaltsrichtung:

• leichte Strukturverstärkung: ca. 10-15 %
• starke Steifigkeitsverbesserung: ca. 15-25 %
• hochbelastete Strukturteile: ca. 25-35 %
• spezielle Anwendungen mit hoher Steifigkeit: über 35 %, nur nach vollständiger Validierung

Wenn das Teil Schnappverbindungen, Schraubvorsprünge oder Schlaganforderungen aufweist, sollte der Kohlefaseranteil nicht blind erhöht werden. Wenn die Verformung unter Last das Hauptproblem darstellt, können je nach Harz 15–20 % Kohlefaser in Betracht gezogen werden.

Präzisionsmaßteile

Bei Präzisionsteilen sind Dimensionsstabilität, geringe Schrumpfung und geringe Verformung das wichtigste Ziel.

Empfohlene Inhaltsrichtung:

• Präzisionsmaßverbesserung: ca. 10-15 %
• hohe Dimensionsstabilität: ca. 15-25 %
• Spezielle verformungsarme Struktur: ca. 20-30 %, je nach Formfluss und Wandstärke

Kohlenstofffasern können die Schrumpfung verringern, können jedoch die anisotrope Verwerfung verstärken. Anschnittposition, Wandstärke, Fließrichtung und Teileform müssen ausgewertet werden.

Verschleißfeste bewegliche Teile

Bei beweglichen Teilen ist Kohlefaser nicht immer die erste oder einzige Lösung. Es kann die Härte und den strukturellen Halt verbessern, kann aber bei Freilegung auch den Verschleiß der Gegenfläche erhöhen.

Bei beweglichen Systemen wird Kohlefaser häufig mit PTFE, MoS2, Aramidfaser oder Silikon kombiniert, um Steifigkeit, Reibung, Verschleiß und Gegenflächenschutz auszugleichen.

Hitzebeständige Elektro- und Automobilteile

Für hitzebeständige Anwendungen ist das Basisharz wichtiger als der Kohlefaseranteil allein.

Empfohlene Inhaltsrichtung:

• Grundverstärkung bei hoher Hitze: ca. 10-15 %
• hochsteife hitzebeständige Teile: ca. 15-30 %
• spezielle Hochtemperatur-Strukturteile: 30 % oder mehr, je nach Harz und Formteil

Kohlefaser verbessert die Steifigkeit und die Wärmeverformungsleistung, aber das Harz bestimmt die tatsächliche Temperaturgrenze.

Leichter Metallersatz

Bei ausgewählten Metallersatzprojekten besteht das Ziel in der Regel nicht darin, die Metallleistung vollständig zu kopieren. Das Ziel besteht darin, das Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig die erforderliche Steifigkeit, Festigkeit und Sicherheitsmarge zu gewährleisten.

Empfohlene Inhaltsrichtung:

• Leichter Funktionsersatz: ca. 15-25 %
• starker struktureller Ersatz: ca. 25-35 %
• spezieller Ersatz mit hoher Steifigkeit: über 35 %, nur mit strenger Validierung

Beim Metallersatz müssen Schraubenbefestigung, Ermüdung, Kriechen, Stöße, Temperatur und Sicherheitsfaktor berücksichtigt werden. Ein direkter Materialaustausch ohne Neukonstruktion kann scheitern.

Leitfaden zur Auswahl von Basisharzen

PA6 plus Kohlefaser

PA6 kohlenstofffaserverstärkte Materialien eignen sich für industrielle Strukturteile, leitfähige Komponenten und kostenbalancierte Verstärkungsanwendungen.

Vorteile: gute Festigkeit, angemessene Verarbeitungsleistung, besser kontrollierbare Kosten als High-End-Harze und breite industrielle Verwendbarkeit.

Hauptanliegen: Feuchtigkeitsaufnahme, Dimensionsänderung, Schlagausgleich und Verzugskontrolle.

PA66 plus Kohlefaser

PA66 kohlenstofffaserverstärkte Materialien eignen sich für hochfeste Strukturteile, Automobilkomponenten, Elektrowerkzeugteile und Industriehalterungen.

Vorteile: höhere Festigkeit und Hitzebeständigkeit als PA6, bessere strukturelle Leistung, Eignung für Anwendungen mit höherer Belastung und Metallersatzversuche.

Hauptanliegen: Feuchtigkeitsaufnahme, Sprödigkeit bei hohem Fasergehalt, Rissgefahr bei Schraubenlöchern und Schnappverbindungen sowie Verarbeitungsstabilität.

PC / PC-ABS plus Kohlefaser

Die kohlenstofffaserverstärkten Werkstoffe PC und PC / ABS eignen sich für Gehäuse, Rahmen, leitfähige Abdeckungen und Teile, die Steifigkeit und eine gewisse Schlagfestigkeit erfordern.

Vorteile: gutes Aussehen, gute Schlagfestigkeit, Eignung für Gehäuse und die Möglichkeit, das Design auf Leitfähigkeit oder antistatische Leistung auszurichten.

Hauptanliegen: Oberflächenqualität, Fließspuren, Faserfreilegung und Schlagminderung bei höherem Gehalt.

PPS / PPA / PEEK plus Kohlefaser

Hierbei handelt es sich um kohlenstofffaserverstärkte Hochleistungssysteme für Hochtemperatur-, Chemikalienbeständigkeits- und Hochsteifigkeitsanwendungen.

Vorteile: hohe Hitzebeständigkeit, Dimensionsstabilität und starke strukturelle Unterstützung.

Hauptanliegen: höhere Kosten, höhere Verarbeitungstemperatur, strenge Formkontrolle und die Notwendigkeit einer klaren Anwendungsbegründung.

PP / ABS plus Kohlefaser

Die kohlenstofffaserverstärkten Materialien PP und ABS eignen sich für kostensensible Projekte, bei denen Steifigkeit, Leitfähigkeit oder Leichtbauleistung verbessert werden müssen.

Vorteile: Beherrschbare Kosten, funktionale Verstärkung und Eignung für Gehäuse und Strukturteile mit moderaten Anforderungen.

Hauptanliegen: Schnittstellenkompatibilität, mechanische Obergrenze, Hitzebeständigkeitsbegrenzung und Schlagbalance.

DEYU-Logik zur Anpassung des Kohlenstofffasergehalts

DEYU empfiehlt nicht, den Kohlenstofffasergehalt nur nach festen Qualitäten zu wählen. Die Entwicklungslogik basiert auf der Produktfunktion und den realen Arbeitsbedingungen.

Niedriger Kohlenstofffasergehalt: Funktionelle Anpassung

Ein niedriger Kohlenstofffasergehalt ist geeignet, wenn der Kunde nur eine geringe Leitfähigkeit, eine geringe Steifigkeitsverbesserung oder eine frühe Testphase benötigt. Der Schlüssel liegt darin, die Fließfähigkeit und Zähigkeit beizubehalten und gleichzeitig die Funktionalität zu verbessern.

Typische Richtungen umfassen Antistatikversuche, leichte Steifigkeitsverbesserungen, kostenempfindliche Modifikationen und dünnwandige Teile, die Fließfähigkeit erfordern.

Mittlerer Kohlefaseranteil: Ausgewogene Leistung

Ein mittlerer Kohlenstofffasergehalt ist oft der praktischste Bereich. Es kann die Steifigkeit, Dimensionsstabilität und Leitfähigkeit verbessern und gleichzeitig eine akzeptable Verarbeitung und Zähigkeit gewährleisten.

Zu den typischen Richtungen gehören leitfähige Gehäuse, Präzisionsstrukturteile, Industriehalterungen, elektrische Komponenten und verstärkte Teile für mittlere Belastungen.

Hoher Kohlenstofffaseranteil: Hohe Steifigkeit und spezielle Anwendungen

Ein hoher Kohlenstofffasergehalt eignet sich für Teile, die wirklich einen hohen Modul, eine starke Verformungsbeständigkeit und eine hohe Leitfähigkeit benötigen.

Typische Richtungen umfassen Metallersatzversuche, hochsteife Halterungen, Hochtemperatur-Strukturteile, hochleistungsfähige leitfähige Komponenten und ausgewählte Automobil- oder Industrieanwendungen.

Dieser Bereich erfordert eine strenge Validierung der Schlagzähigkeit, Fließfähigkeit, Bindenahtfestigkeit, Oberflächenqualität, Verzug und Montagezuverlässigkeit.

Anwendungsfall: Kohlefaserverstärktes PA66-Strukturteil

Ein Kunde verwendete glasfaserverstärktes PA66 für eine Strukturhalterung in Industrieanlagen. Das ursprüngliche Material hatte eine akzeptable Festigkeit, aber die Halterung verformte sich unter Belastung. Der Kunde wünschte sich eine höhere Steifigkeit und eine bessere Dimensionsstabilität, benötigte aber auch eine zuverlässige Schraubenlochmontage.

DEYU empfahl eine kohlefaserverstärkte PA66-Richtung und wählte nicht einfach den höchsten Kohlefaseranteil. Die Formulierung wurde mit einem ausgewogenen Kohlenstofffasergehalt, einer Zähigkeitseinstellung, einer Kontrolle der Faserverteilung und einer Formstabilität entwickelt.

Der Schwerpunkt des Entwicklungsprozesses lag auf der Verbesserung der Steifigkeit, der Verringerung der Verformung, der Aufrechterhaltung der Schraubenlochfestigkeit, der Kontrolle des Verzugs und der Stabilität des Spritzgießenes. Nach dem Probeformen verringerte sich die Verformung des Teils und die Steifigkeit verbesserte sich. Die Anordnung der Schraubenlöcher blieb nach der Anpassung der Formulierung akzeptabel.

Anwendungsfall: Präzisionsteil aus leitfähiger Kohlefaser

Ein Kunde benötigte ein Präzisionsteil aus Thermoplast mit kontrollierter Leitfähigkeit. Das ursprüngliche Material bot Dimensionsstabilität, konnte jedoch die elektrischen Anforderungen nicht erfüllen. Einige leitfähige Füllstofflösungen verursachten eine schlechte Fließfähigkeit und ein instabiles Oberflächenbild.

DEYU entwickelte eine kohlenstofffaserverstärkte Lösung mit Schwerpunkt auf kontrolliertem Oberflächenwiderstand, Dimensionsstabilität, stabiler Fließfähigkeit, geringem Verzug, akzeptabler Oberflächenerscheinung und ausgewogenem Kohlenstofffasergehalt.

Anstatt zu viele Kohlenstofffasern zu verwenden, optimierte DEYU die Kohlenstofffaserverteilung und die Bildung eines leitfähigen Netzwerks. Nach dem Test erreichte das Teil die Zielleitfähigkeit und behielt gleichzeitig die erforderliche Maßhaltigkeit bei.

DEYU DGK Plattform aus kohlenstofffaserverstärktem Material

Die Kohlefaserplattform von DEYU unterstützt:

• kundenspezifischer Kohlefaseranteil
• breite Harzbasisabdeckung
• leitfähige und antistatische Verbindungen
• hochsteife Strukturverbindungen
• verschleißfeste Kohlefaserverbindungen
• hitzebeständige Kohlefaserverbindungen
• Kleinserienversuche
• Anpassung der Formulierung auf Laborebene
• Lieferung im Produktionsmaßstab

Typische Materialrichtungen umfassen DGK-PA6 CF, DGK-PA66 CF, DGK-PC CF, DGK-ABS CF, DGK-PP CF, DGK-PPS CF, DGK-PPA CF, DGK-PEEK CF, DGK-PC / ABS CF, leitfähige Kohlefaserverbindungen, verschleißfeste Kohlefaserverbindungen und flammhemmende Kohlefaserverbindungen, sofern erforderlich.

Informationen, die Kunden bereitstellen sollten

Um den richtigen Kohlenstofffasergehalt und die richtige Harzbasis auszuwählen, empfiehlt DEYU den Kunden Folgendes bereitzustellen:

• Produktanwendung
• aktuelles Material
• Zielsteifigkeit
• Zielleitfähigkeit oder Widerstandsbereich
• Wirkungsanforderung
• Arbeitstemperatur
• Lastzustand
• Teilwandstärke
• Form- und Angussinformationen
• Oberflächenbedarf
• ob Verschleißfestigkeit, Flammschutz oder antistatische Leistung erforderlich sind
• Musterteil, Zeichnung oder Prüfnorm

Anhand dieser Informationen kann DEYU bestimmen, ob der Kunde einen niedrigen, mittleren oder hohen Kohlenstofffasergehalt benötigt und welche Harzplattform am besten geeignet ist.

FAQ

1. Macht die Zugabe von Kohlefaser den Kunststoff immer stärker?

Es verbessert normalerweise die Steifigkeit und den Verformungswiderstand, aber nicht jeder Festigkeitsindex verbessert sich. Schlagfestigkeit, Dehnung und Bindenahtfestigkeit können abnehmen, wenn der Kohlenstofffasergehalt zu hoch ist.

2. Können Kohlefasern Kunststoff leitfähig machen?

Ja, wenn Fasergehalt und -verteilung ein leitfähiges Netzwerk bilden. Der endgültige Widerstand hängt vom Harz, der Faserart, der Belastung, der Dispersion, der Wandstärke und der Formrichtung ab.

3. Welcher Kohlefaseranteil ist am besten?

Es gibt keinen allgemeingültigen Bestprozentsatz. Viele Anwendungen funktionieren gut im Bereich von 10–20 %, während hochsteife oder leitfähige Strukturteile möglicherweise einen höheren Gehalt erfordern. Die endgültige Auswahl muss durch reale Teiletests validiert werden.

4. Warum wird Kohlefaserkunststoff spröde?

Kohlefaser schränkt die Verformung des Polymers ein. Eine höhere Belastung verringert die Duktilität der Matrix und kann zu Spannungskonzentrationen führen, insbesondere in der Nähe von Schraubenlöchern, Bindenähten, Schnappverbindungen und dünnwandigen Bereichen.

5. Kann DEYU kohlefaserverstärkte Materialien individuell anpassen?

Ja. Yuyao Deyu DEYU Plastics kann kohlenstofffaserverstärkte Thermoplaste nach Harzbasis, Kohlenstofffasergehalt, Leitfähigkeitsziel, Steifigkeitsziel, Oberflächenanforderung und Formverfahren anpassen.

Fazit

Der Zusatz von Kohlenstofffasern zu Kunststoffprodukten kann die Leitfähigkeit, Steifigkeit, Härte, Dimensionsstabilität, Wärmeverformungsbeständigkeit und Leichtbauleistung verbessern. Kohlenstofffasern verändern aber auch Zähigkeit, Fließfähigkeit, Oberflächenqualität, Bindenahtfestigkeit, Verzug und Kosten.

Der niedrige Kohlenstofffasergehalt eignet sich für Funktionsanpassungen und Antistatikversuche. Ein mittlerer Kohlenstofffasergehalt bietet oft das beste Gleichgewicht zwischen Steifigkeit, Leitfähigkeit, Verarbeitbarkeit und Kosten. Ein hoher Kohlenstofffasergehalt eignet sich für Anwendungen mit hoher Steifigkeit, hoher Leitfähigkeit und ausgewählten Metallersatzanwendungen, muss jedoch sorgfältig validiert werden, da die Sprödigkeit und die Formungsschwierigkeiten zunehmen.

Die beste kohlenstofffaserverstärkte Kunststofflösung ist nicht die mit dem höchsten Anteil. Es ist dasjenige, das der tatsächlichen Belastung, Temperatur, Leitfähigkeit, Maßhaltigkeit, Schlaganforderung, Verarbeitungsmethode und dem Kostenziel des Produkts entspricht.