Faseragglomeration

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Faseragglomeration

agglomerare (lat.) – fest anschließen

Im Spritzgießprozess von Kunststoffbauteilen können bei der Herstellung neben unterschiedlichsten Faserorientierungen auch Faseragglomeration auftreten, die vielfältige Ursachen aufweisen und eine Schwachstelle in Analogie zu Lunkern darstellen.

Die Faseragglomeration oder das Fasernest bei faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen ist eine lokale Anhäufung von Fasern in Form von Faserbündeln durch unzureichende Einmischung und Dispergierung im Granulat oder bei der Plastifizierung. Sie führt zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere zu einer Verringerung der Zähigkeit und der Deformationsfähigkeit bzw. Duktiliät.

Während des Verarbeitungsprozesses können Faseragglomerate gebildet werden, wenn die Schneckendrehzahl oder der Staudruck zu niedrig gewählt wurde, wenn Dispergierhilfsmittel fehlen oder eine falsche Schneckengeometrie verwendet wird.

Faseragglomerationen entstehen z. B. auch durch ungenügende Vortrocknung der Fasern, so dass die Feuchtigkeit als Bindemittel dient, die die Haftung zwischen den Fasern erhöht und ein homogenes Einmischen bzw. die Dispergierung erschwert. Sie können allerdings auch durch die Überfüllung der Matrix oder fehlende Schlichte bzw. eine ineffiziente Schlichtewirkung hervorgerufen werden.

Bild 1:

Schematische Abbildung eines kurzfaserverstärkten Kunststoffes mit Faserorientierung und einer zentralen Faseragglomeration in einer Volumenanhäufung

Insbesondere bei flexiblen Fasern mit einer rauen, zerklüfteten und zum Teil aufgespleißten Faseroberfläche, wie sie bei Naturfasern (z. B. Flachs, Hanf) oder Mineralfasern zu finden ist, greifen die Oberflächen ineinander und bewirkten durch formschlüssige Verbindungen die Faseragglomerationen.

Bild 2:

Durchlichtmikroskopische Aufnahme eines Dünnschnitts mit Faseragglomerationen eines PA66-CF nach [1]

Literaturhinweis

[1]	VDI 3822 Blatt 2.1.2 (2024-06): Schadensanalyse – Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch fehlerhafte Verarbeitung