Werkstoffverbund Ummantelte Faserverbundprofile

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Die Ummantelung von Faserverbundprofilen ermöglicht Hybridlösungen durch die Kombination von vorteilhaften Materialeigenschaften wie etwa eine optimierte Tribologie, Schlagschutz oder griffig weiche Oberfläche.

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Faserverbund-Profil, ummantelt mit Polypropylen und einer eingeprägten Design-Struktur (Bild: Frederike Aiello)
Faserverbund-Profil, ummantelt mit Polypropylen und einer eingeprägten Design-Struktur (Bild: Frederike Aiello)

Die ummantelten Kunststoffprofile mit der faigle-Markenbezeichnung IGOREX bestehen aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Faserverbundkern, auf den durch Extrusion eine Ummantelung aus Kunststoff aufgetragen wird. Dies kann als separater Arbeitsschritt erfolgen oder bei thermoplastischen Faserverbundprofilen auch online mit der Pultrusion der Profile. Direkt anschließend wird die Außengeometrie durch Kalanderwalzen kalibriert. Die Festigkeitseigenschaften des Profils lassen sich durch die Kombination der geeigneten Werkstoffe gezielt für die statischen Anforderungen des jeweiligen Einsatzzwecks auslegen. Beim Innenprofil bewähren sich zum Beispiel endlosfaserverstärktes PP, PET oder auch PA, beim Außenprofil PP, PVC, PA oder weiches, verschleißfestes TPU.

Da der Mantelwerkstoff zu Beginn dieses Verfahrensschrittes noch in einem teigigen Zustand ist, kann der Oberfläche in dieser Phase durch entsprechend gestaltete Kalanderwalzen eine Struktur eingeprägt werden. Dies kann zum Beispiel ein Firmenlogo sein, das sich je nach Durchmesser der Kalanderwalze in kürzeren oder längeren Abständen au dem Profil wiederholt. Oder die Oberflächen können Quer- und Längsstreifen, gekreuzte Rillen oder andere Strukturen erhalten, die das Profil funktional aufwerten oder durch die es optisch attraktiv wirkt.

Vielfalt von funktionalen Varianten möglich

Durch die Ummantelung können im Profil eine Reihe vorteilhafter Eigenschaften integriert werden. Durch die Kombination verschiedener Materialien können die Oberflächen glatt, rau, chemikalienbeständig, pflegeleicht und schmutzabweisend ausgeführt werden. Außerdem kann das Profil bessere tribologische Eigenschaften erhalten, zum Beispiel einen höheren oder niedrigeren Reibwert. Faserverbundwerkstoffe, die oft verschleißanfällig sind, oder durch Freilegung von Fasern bei ihren Reibpartnern einen erhöhten Verschleiß verursachen, werden durch die Ummantelung wirksam gegen Abnützung geschützt. Zudem erhalten sie einen weitgehenden Schutz gegen Schlagbeanspruchung. Besonders beim Einsatz im Freien besteht bei vielen Faserverbundprofilen die Gefahr der Beschädigung einzelner Verstärkungsfasern. Eine Ummantelung bildet dagegen einen dauerhaften Schutz. Mit einem eingefärbten Kunststoff bietet sie auch weitgehende Freiheiten in der Farbgestaltung.

Je nach Einsatzzweck kann die Ummantelung hart oder weich sein. Besitzt die Ummantelung eine entsprechende Haptik, so fühlt sich das Profil angenehm warm oder weich an, oder der Benutzer hat das Gefühl besonders guter Griffigkeit. In öffentlichen Verkehrsmitten oder bei Geländern in Gebäuden oder in Krankenhäusern, wo Profilen von vielen Personen als Griff oder Halt genutzt werden, kann eine Ummantelung aus einem mit antimikrobiellen Sterionen ausgerüsteten Kunststoff Schutz sowohl gegen Bakterien als auch gegen Viren oder Pilze bieten. Für den Menschen sind diese Sterione ungefährlich. Sie dienen im Medizin- und Klinikbereich schon seit langer Zeit als dauerhafter Infektionsschutz.

Hochfester Kern mit funktional angepasster Oberfläche

Die Faserverbundprofile können eine thermoplastische oder eine duroplastische Matrix aufweisen. Thermoplastische Profile sind derzeit aus technologischen Gründen auf Vollprofile und einfachere Querschnittsgeometrien eingeschränkt. Auch die Auswahl der verfügbaren Materialien ist hier weniger groß. Allerdings kann bei Thermoplastprofilen eine sehr gute Haftung mit dem Ummantelungswerkstoff erzielt werden, weil sich bei entsprechender Materialwahl der Ummantelungskunststoff regelrecht mit dem faserverstärkten Kern verschweißt. Bei Profilen aus Duroplasten sind wesentlich komplexere Querschnitte und auch Hohlprofile möglich. Auch besteht hier eine wesentlich größere Auswahl an verschiedenen Verstärkungsfasern.

Die Ummantelung bietet aber auch die Möglichkeit mehrere Funktionen in einem Bauteil zu integrieren, zum Beispiel können Dicht- oder Abstreiflippen direkt beim Ummantelungsprozess mit extrudiert werden. Damit erspart sich der Anwender den Aufwand und die Kosten für Befestigungsbohrungen, Schrauben und Klemmleisten. Erfordert es die Funktion, so besteht auch die Möglichkeit, Profile nur teilweise zum Beispiel mit einem Kantenschutz zu ummanteln.

Im Prinzip stellt die Ummantelung der Profile eine Hybridlösung aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen dar, die einen hochfesten Kern mit einer funktonalen Oberfläche kombiniert. Aufgrund der Kombination vorteilhafter Eigenschaften bewähren sich derartige Profile zum Beispiel als Tritt-, Griff- oder Dekorleisten, als Abstreif- oder Dichtprofile, als funktionsintegrierende Strukturbauteile oder andere mechanische und statische Bauelemente. (qui)

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