Hoge taaiheid CF PP-polymeer

Hoge taaiheid CF koolstofvezel PP-polymeer

LCF PP-materiaal staat voor Long Carbon Fiber versterkt polypropyleen.

LCF PP (Long Carbon Fiber Reinforced Polypropylene) is een belangrijke tak op het gebied van hoogwaardige thermoplastische composieten (LFRT - Long Fiber Reinforced Thermoplastics). Het is een composietmateriaal gemaakt van polypropyleen (PP) hars, waarbij continue koolstofvezels (Carbon Fiber, CF) met een lengte van meer dan 5 millimeter dienen als versterkend raamwerk. Het wordt geproduceerd via specifieke processen zoals pultrusie-impregnatie. De opkomst van dit materiaal houdt niet alleen het mengen van de twee materialen in; in plaats daarvan zijn de prestaties dankzij de 'lange vezel'-technologie aanzienlijk verbeterd, waardoor het een ideale keuze is voor lichtgewicht en zeer sterke structurele toepassingen. Het speelt ook een cruciale rol in het proces van "het vervangen van staal door plastic".

De kern van LCF PP: Langevezelversterking

De aanzienlijke prestatieverschillen tussen LCF PP-composiet en traditioneel met korte vezels versterkt PP (SCF) komen voort uit de unieke microstructuur.
Korte vezels (SCF):De vezellengte is gewoonlijk minder dan 1 millimeter en wordt tijdens het spuitgieten in de matrix verspreid, waarbij het voornamelijk als vulmiddel dient en een licht versterkend effect heeft, maar niet in staat is een effectief spanningsoverdrachtsnetwerk te vormen.
Lange vezels (LCF):De vezellengte komt overeen met de uiteindelijke deeltjeslengte (zoals 12 mm of 25 mm). Tijdens het spuitgieten zullen deze lange vezels met elkaar verweven en overlappen, waardoor een driedimensionaal, continu "vezelskeletnetwerk" binnen het onderdeel ontstaat.

Wanneer de componenten worden blootgesteld aan externe krachten of belastingen, kan dit skeletnetwerk de spanning effectief overbrengen en verdelen, waardoor wordt voorkomen dat de spanning zich op één punt concentreert en materiaalbreuk veroorzaakt. De matrixhars (PP) is verantwoordelijk voor het inkapselen van de vezels, het vormen ervan en het bieden van chemische bescherming.

De belangrijkste prestatievoordelen van LCF PP-materiaal

De introductie van lange koolstofvezels heeft de tekortkomingen in de prestaties van de PP-matrix fundamenteel verbeterd, waardoor deze kenmerken heeft die vergelijkbaar zijn met die van technische kunststoffen en zelfs metalen.

1. Uitstekende mechanische eigenschappen

Hoge specifieke sterkte en hoge specifieke modulus: dit is het belangrijkste voordeel van LCF PP. Koolstofvezels zelf hebben een extreem hoge sterkte en modulus, die die van glasvezels ver overtreffen. Vergeleken met metalen heeft LCF PP een extreem lage dichtheid, waardoor het gewicht van de componenten aanzienlijk kan worden verminderd terwijl dezelfde stijfheid of sterkte behouden blijft.
Uitstekende schokbestendigheid: bij blootstelling aan hoge- snelheden absorbeert het lange glasvezelnetwerk energie via het mechanisme van de vezels. Dit betekent dat de vezels loskomen van de matrix voordat ze breken, en dit proces verbruikt een grote hoeveelheid impactenergie, waardoor het materiaal een extreem hoge taaiheid vertoont, vooral in omgevingen met lage- temperaturen waar standaard PP slecht presteert.
Uitstekende kruipweerstand: Kruip verwijst naar de langzame plastische vervorming van materialen onder voortdurende spanning (vooral bij hoge temperaturen). Het vezelframewerk in LCF PP is effectief bestand tegen vervorming onder dergelijke langdurige belastingen, waardoor het geschikt is voor structurele componenten die gedurende een lange periode de maatnauwkeurigheid moeten behouden, zoals steunen en frames.

2. Geoptimaliseerde thermische prestaties

Hoge warmtevervormingstemperatuur (HDT): De HDT van LCF PP is aanzienlijk hoger dan die van ongemodificeerd PP en LGF PP. Dit geeft aan dat het zijn structurele stijfheid kan behouden bij hogere temperaturen (zoals in de motorruimte van een voertuig), waardoor het toepassingsbereik wordt uitgebreid.
Extreem lage lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (CLTE): Dit is een belangrijk technisch kenmerk van LCF PP. De CLTE is zeer laag en ligt dicht bij die van metalen.
Dimensionale stabiliteit: Bij extreme temperatuurveranderingen (zoals koude en warme cycli) is de kromtrekkingsvervorming van de componenten minimaal, waardoor de nauwkeurigheid van de montage wordt gegarandeerd.

3. Behoud de inherente voordelen van de PP-matrix

Uitstekende chemische weerstand: LCF PP erft de uitstekende weerstand van de PP-matrix tegen verschillende chemicaliën, zuren, basen, zouten en gewone autovloeistoffen.
Lage waterabsorptie: PP is een niet-polair materiaal met een extreem lage waterabsorptie. Hierdoor vertonen LCF PP-componenten aanzienlijk betere mechanische eigenschappen en maatvastheid in vochtige omgevingen vergeleken met op nylon (PA)- gebaseerde composietmaterialen.

CF PP: typische toepassingsgebieden

De LCF PP-plastic pellet, met zijn lichtgewicht, hoge-sterkte en geleidende eigenschappen, vervangt snel metalen en andere technische kunststoffen in meerdere hoogwaardige- productiegebieden:

Auto-industrie:
Structurele componenten: Dashboard (IP) frame, voormodule (FEM) beugel, batterij (vooral EV-batterijpakket) lade en beschermplaat, stoelframe, binnenpaneel van de achterklep van de auto (liftpoort), pedaalsamenstel.
Motoromgeving: ventilatorbladen en frame (ventilatorring), motorkapafdekking.
Functionele componenten: Geleidende brandstofsysteemcomponenten, ECU-behuizing (Electronic Control Unit) die EMI-afscherming vereist.
Industrie en machines:
Vloeistofbehandeling: Gebruikt als alternatief voor roestvrij staal of gietijzer om de pomplichamen, waaiers, kleppen, enz. van chemische pompen te vervaardigen (waarbij gebruik wordt gemaakt van de chemische weerstand en sterkte ervan).
Automatisering/Robotica: Mechanische armcomponenten, lichtgewicht tandwielen (gebruikmakend van het lichte gewicht en de hoge stijfheid).

Lichaamsbeweging en vrije tijd:Producten als droneframes, fietsonderdelen en kajakbladen stellen extreem strenge eisen aan gewicht en stijfheid.

 

Elektronica en consumptiegoederen:
Elektronische behuizingen: De behuizingen of interne steunen voor servers en communicatieapparatuur.
Hoog-end gereedschap: lichtgewicht en zeer-sterke behuizingen voor professioneel- elektrisch gereedschap.

LCF PP (Long Carbon Fiber Reinforced Polypropylene) is een hoogwaardig-composietmateriaal. Via de langevezelskeletnetwerktechnologie combineert het met succes de lage kosten en chemische weerstand van de PP-matrix met het extreem lichte gewicht, de hoge stijfheid, hoge sterkte en geleidbaarheid van koolstofvezels. Het is niet alleen een verbeterde versie van LGF PP-kunststofpellets, maar ook een ideale oplossing voor veel toepassingen die geleidbaarheid, afscherming of extreem licht gewicht vereisen, ter vervanging van gegoten metalen. Het begrijpen van het belang van het behouden van de vezellengte tijdens de verwerking is de sleutel tot het volledig realiseren van het potentieel ervan.

Neem contact met ons op voor een offerte