Längere Kohlefaserabschnitte für größere Forged-Carbon-Formteile und faserverstärkte Pressmassen einsetzen.
Mit 12 mm Schnittlänge eignen sich diese Kohlefaserschnitzel für Formteile, deren Geometrie ausreichend Raum für längere Kurzfaserbündel bietet. Bei geeigneter Benetzung, Faserverteilung und Verdichtung können sie zur mechanischen Verstärkung von Harzsystemen beitragen. Die Ausführung richtet sich insbesondere an Anwender, die größere Pressformteile oder Kurzfaserverbunde mit längeren Faserabschnitten herstellen möchten.
Die geschnittenen Kohlenstofffasern stammen aus recyceltem Ausgangsmaterial verschiedener HT-Faserqualitäten. Nach Lieferantenauskunft werden dafür Rovings unterschiedlicher Feinheiten verarbeitet, darunter 3K, 6K, 12K, 24K, 48K und 50K. Eine sortenreine Faserqualität oder konstante Zusammensetzung der Rohstoffmischung ist nicht spezifiziert.
Im Unterschied zu kürzeren Kohlefaserschnitzeln erfordern die 12 mm langen Abschnitte mehr Aufmerksamkeit bei der Materialverteilung und Formfüllung. Besonders in schmalen Querschnitten, engen Radien oder stark strukturierten Formen können längere Faserbündel die gleichmäßige Verteilung erschweren. Bei geeigneter Bauteilgeometrie können sie jedoch eine längere wirksame Einbettung innerhalb der Harzmatrix ermöglichen.
Technische Daten
| Material |
Recycelte HT-Kohlenstofffasern, gemischte Ausgangsqualitäten |
| Schnittlänge |
12 ± 1 mm, Herstellerangabe |
| Verarbeitete Rovinggrößen |
3K, 6K, 12K, 24K, 48K und 50K; wechselnde Anteile möglich |
| Monofilamentdurchmesser |
7 ± 2 µm, Hersteller-Durchschnittswert |
| Faserdichte |
1,7 bis 2,0 g/cm³, Bereich laut Datenblatt |
| Schüttdichte |
0,50 ± 0,05 kg/dm³ |
| Schlichtegehalt |
1,4 ± 0,6 %, Herstellerangabe |
| Kohlenstoffgehalt |
94 % Durchschnitt, über 92 % Mindestwert laut Datenblatt |
| Zugfestigkeit der Fasern |
3.500 MPa Durchschnittswert, 3.000 MPa Mindestwert laut Datenblatt |
| Zug-E-Modul der Fasern |
230 GPa Durchschnittswert, 200 GPa Mindestwert laut Datenblatt |
| Bruchdehnung der Fasern |
1,5 % Durchschnittswert, 1,2 % Mindestwert laut Datenblatt |
| Geeignete Harzsysteme |
Epoxid-, Polyester- und Vinylesterharze; Verträglichkeit und Verarbeitung prüfen |
Quelle der Zahlenwerte: Technisches Datenblatt Kohlefaserschnitzel 12 mm, R&G, Stand Juli 2022. Die mechanischen Angaben beziehen sich auf die Ausgangsfasern und nicht auf daraus hergestellte Verbundbauteile. Laut aktueller Lieferantenauskunft dienen Werte entsprechend Toray T300 als technische Referenz. Die Fasermischung und ihre Zusammensetzung können variieren; eine chargenspezifische Prüfung ist damit nicht verbunden.
Mechanische Eigenschaften und Grenzen
Längere Kurzfasern können bei geeigneter Einbettung in die Matrix die Übertragung mechanischer Belastungen unterstützen. Maßgeblich sind neben der Faserlänge insbesondere die Haftung zwischen Faser und Harz, die tatsächliche Faserorientierung und der Faseranteil im fertigen Bauteil.
Die 12-mm-Schnitzel besitzen gegenüber den 3- und 6-mm-Ausführungen längere Faserabschnitte. Daraus lässt sich jedoch keine pauschal höhere Bauteilfestigkeit ableiten. Bei unzureichender Benetzung, ungleichmäßiger Verteilung oder ungünstigen Bauteilgeometrien können die möglichen Vorteile durch Poren, Faseranhäufungen oder harzreiche Bereiche beeinträchtigt werden.
Für Bauteile mit definierten mechanischen Anforderungen sind daher eine geeignete Bauteilauslegung und Prüfungen am tatsächlich hergestellten Verbundwerkstoff erforderlich.
Anwendungsbereiche
Die 12-mm-Variante eignet sich besonders für größere Forged-Carbon-Formteile, faserverstärkte Pressmassen und technische Formkörper mit geeigneten Wandstärken und Querschnitten. Ebenso können die Fasern in komplexeren Verbundstrukturen als lokale Kurzfaserfüllung eingesetzt werden.
Bei dekorativen Carbonbauteilen entstehen durch die längeren Faserabschnitte andere optische Strukturen als mit kürzeren Schnitzeln. Die endgültige Oberflächenwirkung hängt dabei auch von der Breite der enthaltenen Rovingbündel, ihrer Verteilung und der Oberflächenbearbeitung ab.
Verarbeitung in Pressformen
Zur Herstellung faserverstärkter Formmassen werden die Kohlefaserschnitzel mit einem geeigneten Harzsystem kombiniert. Bei Zweikomponentenharzen zunächst Harz und Härter im vorgeschriebenen Mischungsverhältnis vollständig vermischen. Anschließend die Fasern portionsweise einarbeiten und auf ausreichende Benetzung achten.
Für größere Forged-Carbon-Formteile kann die faserhaltige Masse in eine vorbereitete Negativform eingebracht und unter geeignetem Gegendruck verdichtet werden. Die Formfüllung sollte so erfolgen, dass Faseransammlungen und Lufteinschlüsse möglichst vermieden werden. Insbesondere an engen Formübergängen ist zu prüfen, ob sich die längeren Fasern ausreichend verteilen lassen.
Mit zunehmendem Fasergehalt verändert sich das Fließverhalten. Zu hohe Fasermengen können eine vollständige Formfüllung erschweren und die Bildung von Fehlstellen begünstigen. Geeigneter Pressdruck, Harzviskosität und Verarbeitungszeit sind deshalb an Bauteilgeometrie und Harzsystem anzupassen.
Bei mechanisch beanspruchten Bauteilen empfiehlt es sich, zunächst Probekörper oder Musterbauteile herzustellen und hinsichtlich Faserverteilung, Porengehalt und Festigkeit zu prüfen.
Abgrenzung zu kürzeren Kohlefaserschnitzeln
Die 12-mm-Ausführung ist vor allem für Anwendungen gedacht, in denen längere Faserabschnitte verarbeitet werden können und die Bauteilgeometrie dafür ausreichend Platz bietet.
Für Formteile mit mittleren Querschnitten und einer häufig leichter verteilbaren Kurzfasermasse bieten sich Kohlefaserschnitzel 6 mm an. Bei kleineren Formdetails und dünneren fasergefüllten Schichten können Kohlefaserschnitzel 3 mm geeigneter sein.
Häufige Fragen (FAQ)
Sind 12-mm-Kohlefaserschnitzel grundsätzlich fester als 6-mm-Schnitzel?
Nein. Die längere Faser kann unter geeigneten Bedingungen die Lastübertragung verbessern. Die Festigkeit des fertigen Bauteils hängt jedoch zusätzlich von Fasergehalt, Faserorientierung, Haftung zur Matrix und Verarbeitungsqualität ab.
Warum lassen sich längere Fasern schwieriger in kleine Formen einbringen?
Längere Faserbündel können an schmalen Formstellen und engen Radien die gleichmäßige Verteilung erschweren. Dadurch können Faseranhäufungen oder harzreiche Bereiche entstehen. Bei kleinen Bauteilgeometrien sind kürzere Schnittlängen daher häufig zweckmäßiger.
Sind die mechanischen Kennwerte von Charge zu Charge identisch?
Die Ausgangsfasern stammen aus unterschiedlichen HT-Faserqualitäten und Rovinggrößen. Die im Datenblatt angegebenen Referenzwerte beschreiben deshalb keine individuell geprüften Eigenschaften jeder gelieferten Charge. Für Anwendungen mit definierten Anforderungen sollte die Eignung chargenbezogen überprüft werden.
Lagerung und Arbeitsschutz
Die Fasern nach Anbruch trocken und vor Verunreinigung geschützt lagern. Bei der Verarbeitung Kontakt mit Faserstaub möglichst vermeiden und geeignete Schutzmaßnahmen für Augen, Haut und Atemwege verwenden. Da Kohlenstofffasern elektrisch leitfähig sind, dürfen lose Fasern oder Stäube nicht in elektrische Anlagen und empfindliche elektronische Geräte gelangen.
