Wenn Sie Ihr Telefon in die Hand nehmen, ein Autoteil zerlegen oder das Gehäuse eines Haushaltsgeräts untersuchen, bemerken Sie möglicherweise nicht, dass diese scheinbar gewöhnlichen Kunststoffprodukte eine Gruppe „unsichtbarer Stahlstäbe“ enthalten – Glasfaser (GF). Von 30 % GF PC-Platten bis hin zu 30 % GF PA6-Platten unterstützen diese verstärkenden Glasfasern lautlos den Körper von organischen Kunststoffplatten und -stäben, genau wie die Stahlstangen in Beton. Werfen wir heute einen Blick darauf, wie lange Glasfasern, kurze Glasfasern und flache Glasfasern es Kunststoffmaterialien ermöglichen, eine Transformation zu erreichen, die Steifigkeit und Flexibilität vereint.
Form- und Strukturunterschiede
| Längenbereich | Durchmesser/Dicke | Formmerkmale | Merkmale des Herstellungsprozesses | |
| Lange Glasfaser | 5~25mm (normalerweise 6~12mm) | 10~20um | Kontinuierliche oder lange Segmentschnitte sorgen für eine hohe Faserintegrität. | Bei vielen Verfahren kommt eine „direkte Langfaserverstärkung“ zum Einsatz, wobei die ursprüngliche Faserlänge erhalten bleibt. |
| Kurze Glasfaser | 0,1–1 mm (üblicherweise 0,2–0,5 mm) | 10~15um | Kurz geschnittene Segmente, die bei der Verarbeitung bruchgefährdet sind | Wird beim Mischen der Schmelze geschert und gebrochen, was zu einer Dispersion mit großer Länge führt |
| Flache Glasfaser | Typischerweise 0,5 bis 5 mm | Dicke 3 bis 10 µm, Breite 50 bis 200 µm | Flache Streifenform, hohes Seitenverhältnis (Länge/Dicke) | Hergestellt mit einem speziellen Drahtziehverfahren, um einen flachen Querschnitt zu erzeugen und eine bestimmte Länge beizubehalten |
Vergleich der Leistungsunterschiede
1. Mechanische Eigenschaften
Lange Glasfaser:
Aufgrund seiner längeren Faserlänge und größeren Grenzfläche zum Harz kann es Spannungen effektiver übertragen. Zugfestigkeit und Biegefestigkeit sind 20–50 % höher als bei Kurzglasfasern, und die Schlagfestigkeit (insbesondere Kerbschlagzähigkeit) kann um 50–100 % erhöht werden und nähert sich sogar dem Schlagfestigkeitsniveau von Metallen an.
Ermüdungsbeständigkeit: Unter langfristiger Belastung ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die Fasern von der Matrix lösen, was zu einer höheren Widerstandsfähigkeit gegenüber wiederholtem Biegen und Vibrationen führt.
Kurze Glasfaser:
Festigkeit und Steifigkeit: Festigkeit und Steifigkeit sind höher als bei reinem Harz, aber niedriger als bei langen Glasfasern (die Zugfestigkeit ist 15 % bis 30 % niedriger als bei langen Glasfasern bei gleichem Gehalt), und der Unterschied in der Schlagfestigkeit ist größer (0,30 % bis 60 %).
Isotropie: Die kürzeren und gleichmäßiger verteilten Fasern führen zu einer besseren Isotropie der mechanischen Eigenschaften des Endprodukts.
Flaches Fiberglas:
Steifigkeit und Oberflächeneigenschaften: Die flache Struktur weist eine überlegene Steifigkeit senkrecht zur Ebene (z. B. Verzugsschutz) und eine größere Kontaktfläche mit dem Harz auf (3-5 mal größer als rundes Fiberglas mit dem gleichen Gewicht). Seine Oberflächenglätte ist besser als bei gewöhnlichem Fiberglas (wodurch der Defekt „freiliegendes Fiberglas“ reduziert wird).
Schlag- und Rissfestigkeit: Es weist eine gute Querzähigkeit auf, die für die Schlagfestigkeitsanforderungen dünnwandiger Produkte geeignet ist, seine Längsfestigkeit ist jedoch etwas geringer als die von langen Glasfasern gleicher Länge.
2. Maßgenauigkeit
Lange Glasfasern: Aufgrund ihrer Länge und des „Skelett“-Effekts, den sie bilden, bieten sie eine stärkere Kontrolle über die Schrumpfung des Harzes, was zu einer geringeren Schrumpfung führt (insbesondere in Fließrichtung). Allerdings weisen sie eine größere Anisotropie auf (erheblicher Unterschied in der Schrumpfung zwischen der Fließrichtung und der senkrechten Richtung, wodurch sie anfällig für Verformungen sind).
Kurze Glasfasern: Die Schrumpfung ist höher als bei langen Glasfasern, aber geringer als bei reinem Harz, und ihre Anisotropie ist schwächer (gleichmäßige Faserverteilung führt zu gleichmäßigerer Schrumpfung).
Flache Glasfasern: Die Schrumpfung liegt zwischen der von langen und kurzen Glasfasern. Ihre flache Struktur sorgt für eine gleichmäßigere Kontrolle des Schrumpfens in der Ebene, was zu einer optimalen Verformungsschutzleistung führt (geeignet für großflächige flache Produkte).
3. Verarbeitungsfließfähigkeit
Lange Glasfasern: Schlechte Fließfähigkeit (lange Fasern neigen dazu, sich zu verheddern, was zu einer Erhöhung der Schmelzviskosität führt). Erfordert eine hohe Präzision bei den Abmessungen der Geräteschnecke und des Formangusses (großer Anschnitt, Prozess mit geringer Scherung). Angussgröße der Spritzgießmaschine > 3 mm. Auch anfällig für Unterfüllung. Bei besonders komplexen Strukturteilen mit Vorsicht anwenden. Erfordert eine spezielle Langfaser-Spritzgussmaschine.
Kurze Glasfasern: Gute Fließfähigkeit (kurze Fasern bieten weniger Schmelzwiderstand), geeignet für das Spritzgießen komplexer Strukturen und dünnwandiger Produkte.
Flache Glasfasern: Bessere Fließfähigkeit als lange Glasfasern (flache Struktur verringert den Schmelzflusswiderstand), aber etwas geringer als kurze Glasfasern. Weniger anfällig für Anschnittverstopfungen während der Verarbeitung (leichterer Durchgang durch schmale Schlitze als runde Glasfasern).
AHD-Glasfaser-PPS-Platte
