Korrosionsbeständig, leicht und flexibel einsetzbar

Glasfaserverbundwerkstoffe haben sich in vielen industriellen Anwendungen bewährt. Im Composite vereinen die beiden Werkstoffe ihre besten Eigenschaften. Der Kunststoff schützt die Glasfaser. Diese wiederum verbessert die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs, schließlich ist sie besonders leicht und fest, aber dennoch elastisch. Glasfasern sind zudem nicht brennbar, sowie chemisch weitgehend resistent und vielseitig mit Silanen modifizierbar.

Bei der Herstellung von Glasfasern wird Glas geschmolzen. Aus der heißen Schmelze werden dann lange Fäden gezogen und diese anschließend zu unterschiedlichen Glasfaserprodukten weiterverarbeitet. So hergestellte Halbzeuge sind zum Beispiel Glasfasergewebe. Diese werden unter anderem genutzt, um Verbundwerkstoffe zu verstärken. Fahrzeuge, Flugzeuge und Boote lassen sich damit in Leichtbauweise fertigen. Glasfasergewebe werden zudem zu sogenannten Organoblechen für den Leichtbau weiterverarbeitet. Sie ersetzen dann in der Karosserie, in Sitzen, Armaturen oder anderen Formteilen konventionelle Werkstoffe auf Metallbasis, die deutlich schwerer sind.

Für industrielle Textilien werden Glasfasern zu komplexen Geweben verarbeitet. Das funktioniert ähnlich wie bei Webprozess von Baumwoll- oder Polymerfasern: Längs und quer verlaufenden Fäden – genannt Kette und Schuss – werden zu einer zusammenhängenden textilen Fläche verwoben. Die Herausforderungen: An der unbehandelten Glasoberfläche haften organische Polymere nur schlecht, vor allem unter dem Einfluss von Feuchtigkeit.

Unbehandelte Glasfasern sind zudem spröde und können bei der Verarbeitung brechen und einzelne Glasfaserfäden reißen in den Garnen ab. Deshalb wird eine wasserbasierende Schlichte - eine Mischung mit Haftvermittlern und Verarbeitungshilfsmitteln - gleich nach dem Faserziehen aus der Glasschmelze auf die Glasfasern aufgebracht. Diese Schlichte macht die Glasoberfläche geschmeidig und haftfähig, so dass organische Polymere anbinden können. Die funktionalisierten Silane sind ein unverzichtbarer Bestandteil dieser häufig komplex aufgebauten Schlichten.

Alle Glasfasern erhalten eine erste Schlichtbehandlung direkt nach der Schmelze. Zusätzlich können Glasfasergewebe auch später mit Silanen nachbebehandelt werden (re-sizing), um die Silanisierung der Oberfläche zu erhöhen und so die Kopplung zu Kunststoffen zu maximieren. Je fester die Fasern mit der Kunststoffmatrix verbunden sind, desto bessere mechanische Eigenschaften werden dauerhaft erreicht.

Die Zusammensetzung der Schichten und die Wahl der darin enthaltenen Silane entscheiden darüber, wie die aus Gewebe und Kunststoff entworfenen Composites beschaffen sind. Besonders die Temperaturbeständigkeit und die Performancestabilität über die Lebensdauer der Bauteile lassen sich so beeinflussen. Die Experten von Evonik entwickeln die verfügbare Palette an funktionellen Silane beständig weiter und unterstützen ihre Kunden bei der Auswahl und erfolgreichen Prozesseinführung.

• Glasfasergewebe und Kunststoffe haften deutlich besser aneinander (Kopplungsausbeute)
• Höhere Leistung des Faserverbundstoffs auch bei höheren Temperaturen
• Performanceniveau der Bauteile wird über die Lebensdauer verbessert