Welche Probleme gibt es bei der Imprägnierung von Kohlenstofffasern mit thermoplastischer Matrix?

Ja, bei der Imprägnierung von Kohlenstofffasern mit einer thermoplast Matrix gibt es einige spezifische Herausforderungen:

1. **Hohe Viskosität der Thermoplaste
Thermoplastische Polere haben im geschmolzenen Zustand eine höhere Viskität als duroplast Harze. erschwert das Eindringen der Matrix in die feinen Zwischenräume der Kohlenstofffaserbündel und kann zu unvollständiger Benetzung führen.

2. **Benetzungsverhalten:**
Die Benetzung der Kohlenstofffasern durch die thermoplastische Schmelze ist oft schlechter als bei Duroplasten. Das kann die Haftung zwischen Faser und Matrix beeinträchtigen und somit die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs verschlechtern.

3. **Prozessbedingungen:**
Die Verarbeitungstemperaturen für Thermoplaste sind meist deutlich höher (oft >200°C) als für Duroplaste. Das stellt hohe Anforderungen an die Prozessführung und die verwendeten Materialien (z.B. Werkzeugbeständigkeit).

4. **Imprägniertechnologien:**
Konventionelle Imprägnierverfahren wie das Harzinjektionsverfahren (RTM) sind für Thermoplaste weniger geeignet. Es werden spezielle Verfahren benötigt, z.B. das Pultrusionsverfahren mit thermoplastischen Schmelzen, Schmelz-Imprägnierung oder die Verwendung von thermoplastischen Prepregs (z.B. Tapes oder Gewebe, die bereits mit Matrix vorimprägniert sind).

5. **Faserbeschädigung:**
Die hohen Scherkräfte, die beim Imprägnieren mit viskosen Schmelzen auftreten, können die Kohlenstofffasern beschädigen oder zu Faserbruch führen.

**Fazit:**
Die Imprägnierung von Kohlenstofffasern mit thermoplastischer Matrix ist technisch anspruchsvoller als mit Duroplasten. Es sind spezielle Verfahren und Prozessanpassungen notwendig, um eine gute Durchtränkung und Haftung zu erreichen. Die Entwicklung neuer Imprägniertechnologien und modifizierter Thermoplaste ist ein aktives Forschungsfeld im Bereich der Faserverbundwerkstoffe.