Analyse von Faserlänge und Faserdurchmesser bei Karbonfasern mit Bildanalyse
Zur Herstellung von Karbonfasern gibt es unterschiedliche Verfahren. Bei dieser Applikation werden sie in einem speziellen Spinnprozess aus Steinkohlenteer gewonnen werden. Das Rohprodukt besteht aus Fasern mit Längen im unteren zweistelligen Millimeterbereich bei Durchmessern von minimal ~ 10 µm und besitzt eine gekräuselte Struktur. Dies führt zu einer starken Verkettung des Rohmaterials, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit, gute Tränkbarkeit mit Harzen oder anderen Bindemitteln sowie zusätzlich exzellente thermische Isolation aufweist. Eingesetzt werden diese Fasern zum Beispiel in Hochleistungsfiltern, Bodenbelägen, Kupplungen und Bremsen sowie Verbundwerkstoffen.
Obwohl ihr Anteil am Fertigprodukt oft nur einen Bruchteil der Rezeptur ausmacht, beeinflusst dieser deutlich die Qualität des Endprodukts beispielsweise durch verbesserte Leitfähigkeit, verbessertes Abriebverhalten oder Minimierung des Schrumpfverhaltens. Diese Eigenschaften hängen wiederum von den formcharakteristischen Eigenschaften der Kohlefasern ab. Eine Analyse der Länge und Dicke der Fasern stellt sowohl höchste Ansprüche an das Auflösungsvermögen des Analysensystems als auch an die Vereinzelung der stark verknäulten Fasern. Die zurzeit noch weitverbreitete mikroskopische Analyse mit manueller Dispergierung ist sehr zeitaufwändig und bei geringer statistischer Aussagekraft auch noch stark nutzerabhängig. Indirekte Messverfahren wie Reißfestigkeit, Oberflächenbestimmung oder Durchflusswiderstandsmessung liefern nur grobe Kennwerte. Der Bildanalysesensor QICPIC und der leistungsstarke Vordispergierer FIBROS liefern genau die Kennzahlen und Werte über die Fasern, um die gewünschte Qualität des Karbonfaserprodukts zu perfektionieren.
Reproduzierbare Messergebnisse für Faserlänge und Faserdicke
Q1-Verteilung der Faserlängen von ca. 100 µm bis 10.000 µm bei einer mittleren Faserlänge x50 von ca. 2.200 µm | Reproduzierbare Messung von drei Teilproben
Q1-Verteilung der Faserdicken von ca. 15 µm bis 40 µm bei einer mittleren Faserdicke x50 von ca. 29 µm | Reproduzierbare Messung von drei Teilproben
Verteilung des Formparameters Elongation
Für Fasern bietet sich als beschreibender Formparameter insbesondere die Elongation an, die das Verhältnis von Faserdicke zu Faserlänge beschreibt und Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann. Hohe Werte nahe 1 stehen für kompakte und niedrige Werte gegen 0 für deutlich ausgelängte Fasern.
- Eigenschaftsverbesserung von Kunststoff-Compounds
- Formulierung antistatischer und leitfähiger Beschichtungen
- Reduzierung des Zeitaufwandes der Fasercharakterisierung
- reproduzierbare und vollständige Dispergierung der verknäulten Fasern
- hohe Auflösung zur korrekten Bestimmung der Faserlänge und Faserdicke
Partikelgallerie
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Applikationsstärken
- schnelle und reproduzierbare Dispergierung und Messung
- leistungsstark auch bei verschlungenen Fasern
- hohe statistische Signifikanz auf Grund mehrerer tausend Einzelfasern je Analyse
- Längen-zu-Dicken Verhältnis > 1.000 möglich
- reproduzierbare, nutzerunabhängige Ergebnisse
Kundennutzen
- zeitnahe Produktionskontrolle durch schnelle Fasercharakterisierung
- Verbesserung physikalischer Fasereigenschaften
- Verringerung von Ausschussproduktion
- Vermeidung von Bedienereinflüssen
- aussagekräftige und belastbare Ergebnisse
