Kunststoff Lexikon

Prepreg

Prepreg ist die englische Kurzform für preimpregnated fibres (amerikanisch: preimpregnated fibers), zu deutsch: "vorimprägnierte Fasern". Prepreg bezeichnet ein Halbzeug, bestehend aus Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix. Die Endlosfasern können als reine unidirektionale Schicht, als Gewebe oder Gelege vorliegen. Prepreg wird bahnförmig, auf Rollen gewickelt, geliefert.

Prepregs sind maschinell verarbeitbar und werden daher hauptsächlich in automatisierten Prozessen eingesetzt. Sie ergeben eine gleichmäßige und hohe Qualität. Vorteile sind seine niedrige Ondulation und der hohe Faservolumenanteil. Durch die Aushärtung unter hohen Temperaturen sind kurze Taktzeiten möglich. Die Verarbeitung erfordert einen hohen Investitonsaufwand z.B. für Autoklaven, Legeroboter, gekühlte Lagerhaltung.

Prepregs dürfen nicht mit duroplastischen Faser-Matrix-Halbzeugen wie BMC (Bulk Molding Compound) oder SMC (Sheet Molding Compound) verwechselt werden. In der wörtlichen Übersetzung des Worts Prepreg umfasst es sämtliche duroplastischen Faser-Matrix-Halbzeuge. Im deutschsprachigen Raum wird Prepreg überwiegend für ein endlosfaserverstärktes duroplastisches Halbzeug verwendet.


Anwendungsgebiete
kreis 216In der Luftfahrtindustrie wird Prepreg in großen Mengen verarbeitet. Während
  glasfaserverstärkter Kunststoff hauptsächlich für Kleinflugzeuge oder 
  Rotorblättern von Hubschraubern verwendet wird, kommen die   kosten-  
  intensiveren Kohlenstofffasern vermehrt bei Verkehrsflugzeugen und in der
  Militärtechnik der neuen Generation zur Anwendung. So zeichnet sich
  beispielsweise der Airbus A380 durch einen hohen Massenanteil an
  Kohlenstofffaser-Prepreg aus.
kreis 216In der Automobilindustrie wird anteilig wenig Prepreg verarbeitet. Durch den
  hohen Preis von Prepreg finden dort Formmassen wie BMC oder SMC
  Anwendung. Eine Ausnahme bildet der Motorsport.
kreis 216PCB-Bau
kreis 216Raumfahrt
kreis 216Sportgeräte
kreis 216Segelyachten


Fasertypen
Als Fasertypen kommen alle gängigen Verstärkungsfasern in Frage. In der Praxis werden aber hauptsächlich
kreis 216Glasfasern
kreis 216Kohlenstofffasern
kreis 216Aramidfasern
zu Prepreg verarbeitet.


Matrix
Man unterscheidet die Matrixsysteme nach ihrer Aushärtetemperatur und dem Harztyp. Die Aushärtetemperatur beeinflusst im hohen Maß die Glasübergangs-temperatur und damit die Einsatztemperatur. Bei Militärflugzeugen werden hauptsächlich 180°C-Systeme verwendet.


Zusammensetzung
Die Prepreg-Matrix besteht aus einer Mischung von Harz und Härter, in manchen Fälle noch ein Beschleuniger. Durch Tiefkühlen bei -20°C wird verhindert, daß das Harz mit dem Härter reagiert. Wird die Kühlkette unterbrochen startet die Reaktion und das Prepreg wird unbrauchbar.

Durch spezielle Reifeverfahren und Zuschlagstoffe wird die gewünschte Klebrig-keit (tack) eingestellt. Dadurch ist es möglich, Prepreg auch auf konvexe Formen zu schichten.


Harztypen
Es werden überwiegend Harze auf Epoxidharzbasis verwendet. Prepregs auf Vinylesterbasis sind ebenfalls erhältlich. Da Vinylesterharze mit Aminbeschleu-niger oder Kobalt vorbeschleunigt werden müssen, ist ihre Vearbeitungszeit bei Raumtemperatur kürzer als bei Prepregs auf Epoxiharzbasis. Als Katalysator(auch Härter genannt) kommen Peroxide wie Methylethylketonperoxis (MEKP), Acethylacetonperoxid (AAP)oder Cyclohexanonperoxid (CHP) zum Einsatz. Vinylesterharz wird bei hoher Schlagbeanspruchung eingesetzt.


Verarbeitung
Prepregs werden unter erhöhter Temperatur ausgehärtet. Sie können mit der Heißpresstechnik oder der Autoklavtechnik verarbeitet werden. In beiden Techniken erhöht sich durch den Druck der Faservolumenanteil.

In der Autoklavtechnik sind die besten Qualitäten herstellbar. Durch die Kombination von Druck und Unterdruck entstehen Bauteile mit sehr geringen Lufteinschlüssen.

Der Aushärtung kann ein Temperprozess folgen, der der vollständigen Vernetzung dient.

Quelle: Wikipedia


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