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CNF-verstärkte Thermoplaste sind Verbundprodukte, die die hochhitzebeständigen Cellulose-Nanofasern (CNFs) von Asahi Kasei mit verschiedenen Arten von technischen Kunststoffen kombinieren, um leichte Materialien mit hervorragender Wiedervermahlbarkeit* zu erzeugen.
*Gemäß der Definition in UL 746A bezieht sich „Regrind“ auf ein nicht verunreinigtes Produkt oder Abfall aus der Formgebung, wie etwa Angüsse oder Läufer, die durch Zerkleinern, Umpalettieren und Granulieren für die interne Verwendung zurückgewonnen wurden.
Eigenschaften von CNF-verstärktem Harz
Bei den von Asahi Kasei entwickelten CNFs handelt es sich um Biomassefasern aus Baumwolllinter, der aus nicht essbaren Pflanzen gewonnen wird und bei der Herstellung von Baumwollsamenöl entsteht.
Das aus Baumwolllinter gewonnene CNF von Asahi Kasei zeichnet sich durch seine höhere Hitzebeständigkeit im Vergleich zu anderen CNFs aus Holz und anderen Quellen aus. Diese Eigenschaft ermöglicht die Unterdrückung des thermischen Faserabbaus während des für Harzverbundwerkstoffe erforderlichen Hochtemperaturknetens, wodurch die Verstärkungswirkung des CNF während der Verbindung mit dem Harz erhalten bleibt.
Cellulose-Nanofasern (CNF) sind kleiner und weicher als Kohlenstofffasern (CF) und Glasfasern (GF). Diese Eigenschaft trägt dazu bei, den Düsenverschleiß in 3D-Druckern zu reduzieren und verhindert den Verschleiß von Gegenmaterialien beim Einsatz in Gleitteilen.
Das hochhitzebeständige CNF von Asahi Kasei zeichnet sich durch minimalen thermischen Abbau und Faserbruch beim Wiedervermahlen aus. Diese Eigenschaft stellt sicher, dass sich die physikalischen Eigenschaften des Harzverbundstoffs auch bei wiederholtem Wiedervermahlen (Kneten und Pelletieren) von Spritzgussprodukten kaum verschlechtern.
Durch die starke Verteilung der CNFs im Harz entsteht ein CNF-Netzwerk und thixotrope* Eigenschaften im geschmolzenen Zustand des Harzes.
*Thixotropie: Eine Eigenschaft, bei der die Viskosität bei geringer Scherung hoch und bei hoher Scherung niedrig ist.
Diese Eigenschaft sorgt beispielsweise beim 3D-Drucken dafür, dass das Material beim Ausstoß aus der Düse leicht fließt, was zu einer verbesserten Haftung zwischen den Schichten führt. Umgekehrt steigt die Viskosität nach dem Ausstoß schnell an, was die Stabilität des Modells gewährleistet. Darüber hinaus verbessert es bei Anwendungen mit Profilextrusion die Extrudierbarkeit kristalliner Harze, die aufgrund ihrer niedrigen Viskosität beim Schmelzen bisher eine Herausforderung darstellten.
Wir entwickeln 3D-Formmaterialien, die 5–10 % CNF in Polyamid enthalten und sich durch geringe Verwerfung, Maßgenauigkeit, Aussehen, Festigkeit und Hitzebeständigkeit auszeichnen.
Dieses Material zeichnet sich unter den handelsüblichen Filamenten durch seine hohe Hitzebeständigkeit und hervorragende Formgenauigkeit aus. Darüber hinaus weist es trotz seiner faserverstärkten Eigenschaft eine glatte Oberfläche auf und eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Prototypen und mechanische Teile.
Wir entwickeln ein Material für 3D-Drucker, das durch die Zugabe von CNF das Formen weicher Materialien mit geringer Schrumpfung und Verzug ermöglicht, die bisher schwer zu formen waren.
Produkte aus diesem Material weisen eine größere Bandbreite an Weichheit auf als handelsübliche weiche Materialien und eignen sich für Polstermaterialien und Laken.
Darüber hinaus weist es eine höhere Hydrolysebeständigkeit auf als handelsübliche Polyurethanfilamente.
Die thixotropen Eigenschaften von CNF ermöglichen die Extrusion kristalliner Harze in unregelmäßige Formen, was in der Vergangenheit aufgrund ihrer niedrigen Viskosität schwierig war.
Diese Eigenschaft ermöglicht eine geringe Verformung und eine Extrusion dünner Wände. Da die Form im geschmolzenen Zustand beibehalten werden kann, ist zu erwarten, dass der Extrusionsprozess beschleunigt wird.
Was ist Profilextrusion?
Ein Formverfahren, bei dem geschmolzenes Harz direkt aus einer Extruderdüse extrudiert wird, um kontinuierlich lange Produkte mit konstanter Querschnittsform herzustellen.
Produktbeispiele: Schienen, Türdichtungen, Rohre, Transportteile, Aufzugsteile, Möbel usw.
| CNF-Zugaberate | NEIN | 1% | 3% | 5% | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Spezifisches Gewicht | 23°C | g/cm³ | 1.40 | 1.41 | 1.41 | 1.41 |
| Zugspannung | 23°C | MPa | 55 | 58 | 63 | 69 |
| Zugdehnung | 23°C | % | 53 | 32 | 13 | 7 |
| Zugmodul | 23°C | MPa | 2490 | 2940 | 3370 | 3930 |
| Biegefestigkeit | 23°C | MPa | 81 | 88 | 95 | 102 |
| Biegemodul | 23°C | MPa | 2550 | 2770 | 3200 | 3730 |
| Charpy-Schlagzähigkeit | 23°C | kJ/m² | 8 | 4 | 3 | 4 |
| DTUL | 1,80 MPa | °C | 86 | 94 | 104 | 119 |
| Linearer Ausdehnungskoeffizient | MD/TD | ppm/°C | 116/115 | 108/113 | 94/117 | 81/117 |
Molding Condition: Compliant with ISO 294
Test piece: ISO 20753 type A1
Mold temp.=80°C
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