| GFK-Profil Typ MR Matten/Roving-verstärkt | GFK-Profil Typ UD Roving verstärkt | ||
|---|---|---|---|
| Z | X | Z | |
| Zugfestigkeit | 250 - 450 MPa | 20 - 60 MPa | 900 MPa |
| Biegefestigkeit | 250 - 450 MPa | 20 - 60 MPa | 900 MPa |
| E-Modul (Zugfestigkeit) | 25.000 MPa | 9.000 MPa | 40.000 MPa |
| E-Modul (Biegung) | 25.000 MPa | 9.000 MPa | 40.000 MPa |
| Bruchdehnung | 1,0 - 1,8 % | 2 % | |
| Druckfestigkeit | 150 - 300 MPa | 30 - 60 MPa | 450 MPa |
| Druckmodul | 10.000 MPa | 4.000 MPa | 30.000 MPa MPa |
| Dichte | 2,0 kg/dm³ | 2,1 kg/dm³ | |
| Schlagzähigkeit IZOD | 90 - 120 kJ/m² | 120 kJ/m² | |
| Barcol Härte | > 40 | > 50 |
Kennwerte
Je nach Art der Faserverstärkung des Profilaufbaus und der Wandstärke variieren die technischen Daten der GFK-Profile. Die anwendungsspezifische Eignung ist im Einzelfall zu prüfen.
| Interlaminare Scherfestigkeit | 25 - 35 MPa |
| Spez. Durchgangswiderstand | 10^10 - 10^15 Ohm * cm |
| Oberflächenwiderstand | 10^10 - 10^15 Ohm |
| Durchschlagfestigkeit | 5 - 10 kV/mm |
| Kriechstromfestigkeit CTI | KA 3c / KB 500 / KC 600 |
| Dielektrizitätskonstante | < 5 |
| Lin. Wärmeausdehnungskoeffizient | 12 x 10 -61/K |
| Thermische Leitfähigkeit | 0,2 - 0,6 W/m*K |
| Spez. Wärmekapazität | 1,0 - 1,2 kJ/kg*K |
| Dauereinsatztemperatur | -100°C bis +155°C (180°C) |
| Wasseraufnahme | < 0,15% |
| Formbeständigkeit n. Martens | 200°C |
| Glutbeständigkeit | Level 2b |
| Brandverhalten | B2, UL94 V1, UL94 V0, DIN 5510 S4 SR2 ST2, ASTM E84 < 25, ASTM D635 |
| Kurzzeitverhalten | Langzeitverhalten | |||
|---|---|---|---|---|
| Typ MR | Z | X | Z | X |
| Biegespannung | 135 MPa | 20 MPa | 70 MPa | 15 MPa |
| Zugspannung | 135 MPa | 20 MPa | 70 MPa | 15 MPa |
| Druckspannung | 135 MPa | 25 MPa | 70 MPa | 20 MPa |
| Schubspannung Z=X | 25.000 MPa | 8 MPa | ||
Biegeprüfung Biegeprüfung nach DIN 53452 bei Biegebeanspruchung. Der Versuch eignet sich vor allem für die Überwachung der Herstellung und Verarbeitung, sowie der Abnahme von Preßmassen und anderen duroplastischen Erzeugnissen. Der auf zwei Stützen gelegete Probekörper wird in der Mitte zunehmend belastet und die zum Bruch erforderliche Kraft bestimmt Sigma: Biegefestigkeit Die Biegefestigkeit ist der Quotient aus dem Biegemoment beim Bruch des Probekörpers und dessen Widerstandsmoment.
Drei-Punkt-Biegeprüfung ).
Biegefestigkeit bei Dreipunkt-Biegepruefung
σf = 3 · Fmax · L / (2 · b · h2)
- σf = Biegefestigkeit
- Fmax = Kraft beim Bruch
- L = Stuetzweite
- b = Probenbreite
- h = Probenhoehe
Verbundwerkstoffichte Verbundwerkstoffdichte Berechnung der Verbundwerkstoffdichte Faserdichte Matrixdichte Glasfaserdichte C-Faserdichte Werkstoffdichte Mischungsregel in Abhängigkeit vom prozentualen Faservolumenanteil und der Matrixdichte
Verbundwerkstoffdichte nach Mischungsregel
ρc = ρf · Vf + ρm · (1 - Vf)
- ρc = Dichte des Verbundwerkstoffs
- ρf = Faserdichte
- ρm = Matrixdichte
- Vf = Faser-Volumenanteil
Druckprüfung Druckversuch nach DIN 53454 Der Druckversuch dient zur Beurteilung des Verhaltens von Kunststoffen bei einachsiger Beanspruchung auf Druck. Die Prüfung wird an bestimmten Probekörpern unter festgelegten Bedingungen für die Vorbehandlung, für das Prüfklima und für die Prüfgeschwindigkeit durchgeführt. Die Prüfergebnisse sind nur bei Einhaltung gleicher Herstellbedingungen für die Probekörper und gleicher Prüfbedingungen vergleichbar und deshalb auf das Verhalten beliebig gestalteter Kunststoff-Erzeugnisse Beanspruchung auf Druck nicht ohne weiteres anwendbar.
Der Druckversuch dient in erster Linie der Qualitätskontrolle. Der Prüfkörper wird mit gleichbleibender Geschwindigkeit in Längsrichtung bis zum Bruch Sigma: Druckfestigkeit A: Fläche des Probenquerschnitts
Druckfestigkeit
σd = Fmax / A
- σd = Druckfestigkeit
- Fmax = maximale Druckkraft
- A = Flaeche des Probenquerschnitts
E-Modul Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Faserverbundkunststoffen Bei Faserverbundkunststoffen kann der Elastizitätsmodul auch rechnerisch ermittelt werden, sofern die E-Moduli und das E-Modul in Profillängsrichtung (Mischungsregel) E-Modul in Profilquerrichtung (Mischungsregel) Schubmodul (Mischungsregel)) Die ermittelten Werte beziehen sich nur auf unidirektional verstärkte Profile
Elastizitaetsmodul nach Mischungsregel
E∥ = Ef · Vf + Em · Vm
E⊥ = (Ef · Em) / (Ef · Vm + Em · Vf)
- E∥ = E-Modul in Faserrichtung
- E⊥ = E-Modul quer zur Faserrichtung
- Ef = E-Modul der Faser
- Em = E-Modul der Matrix
- Vf / Vm = Volumenanteil von Faser / Matrix
Materialkennwerte Materialkennwerte unter Berücksichtigung des Profilaufbaus Anwendungsgrenzen Materialvergleiche Folge wird zwischen drei Typen unterschieden; fließende Übergänge zwischen den einzelnen Typen sind möglich. In der Regel wird der Typ UD ( unidirektionale Rovingverstärkung ) bei Stäben und Kleinprofilen verwendet. Typ MR ( Matten-Rovingverstärkung ) ist der Standardaufbau von konstruk- Zugfestigkeit Biegefestigkeit Druckfestigkeit E-Modul Zug E-Modul Biegung E-Modul Druck Scherfestigkeit Dielektr.
Verlustfaktor Dielektrizitätskonstante Kriechstromfestigkeit (CTI) Durchschlagfestigkeit Lin. Wärmeausdehnungskoeffizient Spez. Wärmekapazität Dichte Brandverhalten Die in diesem Modul angegebenen Werte sind durchschnittliche Werte und können je nach Profilspezifika- unseren Erfahrungen, sie stellen je- doch lediglich unverbindliche Hin- in eigener Verantwortung auf die Ei- gnung für den vorgesehenen Anwen- Konstruktionsprofile werden standardmäßig mit einem Matten-Roving Aufbau produziert.
Die Glas- matte wird an der Oberfläche der Profile plaziert und erhöht die Querfestigkeit. Profile mit Gewebe-, Kreuzwicklung / Rovingaufbau sind typisch für Rohre. spez. Wärmekapazität Materialkennwerte von GFK im Vergleich zu Standardwerkstoffen Alle Angaben sind literaturtypisch. Es wurden einzelne Angaben für den Vergleich ausgewählt. Zugfestigkeit in MPa spez. Zugfestigkeit in MPakg Elastizitätsmodul in MPa Wärmeleitfähigkeit in W/mK Dichte in g/cm³ spez.
Wärmekapazität in J/kgK Wärmeausdehnungskoeffizient Langzeitverhalten von pultrudierten GFK-Profilen mit Matten-Roving Aufbau Biegespannung Druckspannung Durchbiegungsverlauf an einem GFK- H Profil 40x40x4,5mm, Stützweite
Spezifische Kennwerte
spezifische Festigkeit = Festigkeit / ρ
spezifischer E-Modul = E / ρ
- ρ = Werkstoffdichte
- E = Elastizitaetsmodul
- Die spezifischen Kennwerte dienen dem Materialvergleich bei unterschiedlicher Dichte.
Der Torsionsschwingversuch dient dazu, den Schubmodul bei ca. 0,1-10 Hz und die Torsionsschwingungsdämfung in Ab- hängigkeit von der Temperatur mittels freier Torsionsschwingung zu ermitteln. Der Versuch liefert somit einen Beitrag, das mechanisch-thermische Verhalten bei Kunststoffen bei geringen Beanspruchungsgeschwindigkeiten in einem breiten von Kunststoffen dienen, deren umfassendes Verhalten bekannt ist. Da es sich beim Schubmodul und der Schwingungs- oder an eine bestimmte Form des Probekörpers gebunden.
Schubmodul Massenträgheitsmoment Schwungkörper Breite, Dicke, Meßlänge des Prüfkörpers
Schubmodul aus Torsionsbeanspruchung
G = T · l / (Jp · φ)
- G = Schubmodul
- T = Torsionsmoment
- l = Probenlaenge
- Jp = polares Flaechentraegheitsmoment
- φ = Verdrehwinkel im Bogenmass
Zugversuch DIN 53455 Der Zugversuch dient zur Beurteilung des Verhaltens von Kunststoffen bei einachsiger Beanspruchung auf Zug. Die Prüfung wird an bestimmten Probekörpern unter festgelegten Bedingungen für die Vorbehandlung, wie das Prüfklima und die Prüf- geschwindigkeit durchgeführt. Die Prüfergebnisse sind nur bei Einhaltung gleicher Prüfbedingungen vergleichbar und deshalb auf das Verhalten von Kunststofferzeugnissen bei Beanspruchund nur übertragbar, wenn die praktisch auftretenden Be- anspruchungen sämtlichen Prüfbedingungen entsprechen.
Der Zugversuch dient in erster Linie der Qualitätskontrolle. Der Prüfkörper wird mit gleichbleibender Zuggeschwindigkeit in Längsrichtung bis zum Sigma: Zugfestigkeit A: Fläche des Probenquerschnittts
Zugfestigkeit
σz = Fmax / A
- σz = Zugfestigkeit
- Fmax = maximale Zugkraft
- A = Flaeche des Probenquerschnitts