Ein Schlichtebad zickt lange, bevor sich die Composite-Fertigung beschwert. Auf einer Wickelmaschine, die 2400-tex-E-Glas-Direct-Roving mit etwa 1.800 m/min zieht, sind die ersten Symptome klein: Fuzz-Aufbau an der Applikatorwalze, Bindemittel, das sich in Fetzen auf der Trockentrommel abzieht, ein abgezogener Cake, der eine Stunde später im Lager in die Knie geht. Deswegen reklamiert keiner. Reklamiert wird, wenn geschnittenes Roving den Hopper überbrückt oder wenn die Laminat-Zugwerte 12 % zu niedrig landen, nachdem ein Bindemittelhersteller still und leise eine Emulsion umformuliert hat.
Wir haben genug solcher Untersuchungen hinter uns – unsere eigenen und die von Kunden –, um eine Meinung zum Filmbildner im Zentrum zu haben. Darum geht es hier: was die Glasfaserschlichte von einem Bindemittel tatsächlich verlangt, wo die klassischen Optionen aussteigen und was sich verschiebt, wenn man eine wässrige Polyurethan-Dispersion, eine PUD, im Bad fährt.
Was der Filmbildner im Schlichtebad wirklich macht
Ein Schlichtepaket ist eine kleine, gemeine Umgebung. Vier Dinge passieren gleichzeitig. Das Bindemittel muss zwei- bis vierhundert Filamente aus einem Bad mit 5–12 % Feststoff zu einem zusammenhängenden Strang verkleben und dann beim Trocknen zu einem durchgehenden Film koaleszieren – während der Silan-Haftvermittler die eigentliche Grenzflächenchemie macht, während Gleitmittel verhindern, dass sich der Strang an den Führungsstiften selbst abschleift, und während die ganze Mischung durch einen warmen Stahltank rezirkuliert, der für jedes Mikroorganismus, das sich hineinverirrt, ein Geschenk ist.
Der Film selbst muss zwei Anforderungen unter einen Hut bringen, die gegeneinander ziehen. Weich genug, um die Biegeradien beim Wickeln und das Hämmern eines Choppers mit 90 Schnitten pro Minute zu überstehen. Zäh und wasserunlöslich genug, dass der Strang nicht zu einem Seil wird, das einen Monat in einem feuchten Lager liegt. Wer ein klassisches Bindemittel wählt, wählt eine Seite dieses Kompromisses.
Wässriges PU vs. Epoxid, PVAc und Stärke: wo jedes Bindemittel aufgibt
Epoxid wurde zum Benchmark für eine bestimmte Aufgabe: maximale Erhaltung der Laminateigenschaften. Das bezahlt es mit Sprödigkeit überall sonst. PVAc ist billig, schnell und trocknet klebrig genug, um eine Matte zusammenzuhalten – und reemulgiert, sobald die Feuchtigkeit ernst wird. Stärke- und Casein-Blends fahren noch einen Großteil des pulvergebundenen Mattengeschäfts allein über den Preis, mit passender Badstandzeit. Die Tabelle ist die ehrliche Version davon, wie wir das sehen.
| Bindemittel | Kann das gut | Gibt auf bei |
|---|---|---|
| Emulgiertes Epoxid | Steifer, chemikalienbeständiger Film; unerreichte Interlaminar-Erhaltung in Strukturteilen | Spröde beim Schneiden; engmaschige Badkontrolle und Heißhärtung erforderlich; Staub und Fusseln, wenn der Pick-up zu hoch gefahren wird |
| PVAc-Latex | Günstig, schnell trocknend, gute Anfangshaftung; das klassische Bindemittel für Matten | Emulgiert bei Feuchtigkeit wieder auf; der Film versprödet mit der Zeit; Fusseln treten auf, sobald die Wickelgeschwindigkeit steigt |
| Casein-/Stärke-Blends | Hervorragende Benetzung, nahezu keine Bindemittelkosten | Badstandzeit in Tagen, nicht in Wochen; Feuchtigkeitsempfindlichkeit; nur für Leichtbau-Konvertierungen |
| Wasserbasiertes PU (PUD) | Weich-/Hart-Balance einstellbar; geschlossener Film bei niedrigem Pick-up; Strangintegrität hält bei Linientempo | Teurer pro kg Feststoff als Stärke; liefert bei gleichem Pick-up nicht die Steifigkeit von Epoxid |
Diese letzte Zelle gehört auf die Seite. Ein PUD erreicht bei der Interlaminar-Retention in Aerospace-Prepreg nicht die Werte eines speziell dafür entwickelten Epoxid-Sizings, und wir verkaufen es auch nicht so. Sein Fall beginnt dort, wo die tägliche Produktion stattfindet: Direct Roving für Chopped Strand, thermoplastische Verstärkung in PA, PP und PBT und jede Wickellinie, die über das Bindemittel hinausgewachsen ist, mit dem sie qualifiziert wurde.
Einen Sizing-Wechsel testen, bevor Sie eine Wickellinie festlegen
Bei uns im Labor läuft das schnelle Screening über einen Gießfilm: mit der Rakel ausziehen und dann Dehnung gegen Modul ablesen. Ein weicher PUD-Film dehnt sich mehrere hundert Prozent, bevor er reißt; ein Epoxidfilm bricht im einstelligen Bereich. Diese Zahl sagt die Chopper-Performance besser voraus als alles andere, was wir bisher gefunden haben. Erst danach geht es an die echte Faser.
- Zielwert für den Glühverlust festlegen. Handelsübliche Roving-Schlichten liegen typischerweise zwischen 0,4 % und 1,2 % auf der Faser; LOI konstant halten, damit man die Chemie vergleicht und nicht den Pick-up.
- Zuerst die härteste Station knacken. Den Chopper vor dem Winder fahren; wenn der Strang 90 Schnitte pro Minute mit wenig Staub übersteht, ist Fuzz am Winder meist ein Folgeproblem und kein neues.
- Strangintegrität messen, trocken und nach Konditionierung: Abrieb-Fuzz-Gewicht am Roving und Squat-Check an der abgezogenen Cake nach 48 h bei 40 °C.
- Laminat gießen und Porengehalt nach ASTM D2734 ablesen, bevor man über Festigkeitswerte diskutiert. Ein Wechsel des Filmbildners verschiebt zuerst die Benetzung, und Poren fangen das früher ab als Zugstäbe.
Ein Binder, der alle vier Punkte innerhalb von sechs Wochen besteht, hat einen Linienversuch verdient. Gegen die aktuelle Schlichte als Referenz fahren, nicht gegen erinnerte Ergebnisse; Absolutwerte driften mit Glascharge und Luftfeuchte.
Welche wasserbasierte PU-Type zuerst in Ihr Schlichtebad kommt
Beim Umstieg von Emulsion oder Lösemittelsystem starten wir fast immer mit einer nichtionischen Type: Sie verträgt sich mit Silanpaketen so, wie man es will, und steckt die pH-Schwankungen weg, die ein anionisches Bad im Sommer killen. Die Filmbildner hinter unserer YT-FB-Serie gehören zur wasserbasierten PU-Linie (PUD-Binder für Coatings, Inks und Fasern), und drei Typen decken die meisten Schlichteversuche ab.
| Typ | Ionischer Charakter | Feststoffgehalt | pH-Wert (Lieferform) | Ins Bad geben, wenn … |
|---|---|---|---|---|
| YT-101 | Nichtionisch | 30% | 5.0–7.0 | Die Bündelflexibilität entscheidet über den Versuch: High-Tex-Roving, enge Biegeradien, alles hinter dem Chopper. Weicher, hochelastischer Film. |
| YT-102 | Nichtionisch | 30% | 5.0–7.0 | Das Bauteil sieht Feuchtigkeit vor der Presse: kräftige Anfangsklebkraft hält die Filamentzahl über die Konvertierung, dazu Wasser- und Lösemittelbeständigkeit. |
| YT-103 | Nichtionisch | 30 ± 1% | 6–8 | Sie fahren Aminosilan-Pakete oder das Bad driftet ins Alkalische: stabil unter sauren wie alkalischen Bedingungen. |
Beginnen Sie bei der Pick-up, die Sie ohnehin fahren, und gehen Sie von dort herunter. Bei einem 1200-tex-Wickelversuch im letzten Jahr haben wir das Fuzz-Gewicht um rund ein Drittel bei 0,3 Punkten niedrigerem Glühverlust als die Referenzemulsion gedrückt – eine Marge, die den Preisunterschied beim Feststoff bezahlt. Alle Parameter für YT-103 stehen im TDS. Eine ehrliche Anmerkung: YT-103 hat eine Haltbarkeit von sechs Monaten, während YT-101 und YT-102 zwölf Monate halten – das spielt eine Rolle, wenn Sie 120-kg-Fässer an einer abgelegenen Schlichteanlage bevorraten.
FAQ zur Glasfaserschlichte
Kann ein wasserbasierter PU-Filmformer die Epoxid-Schlichte vollständig ersetzen?
Bei Chopped Strand, thermoplastischer Verstärkung und den meisten handelsüblichen Rovings ja, und meist mit besserer Verarbeitung bei geringerem Fuzz. Bei Hochleistungs-Epoxid-Prepreg, wo die Interlaminar-Retention unter Heiß-Nass-Bedingungen vertraglich zugesichert ist, bleibt die technische Schlichte Epoxid. Das sagen wir lieber vorab, als einen Kunden im Panel-Test zu verlieren.
Unser Bad schäumt ab dem Tag, an dem PU hineinkommt. Was ändere ich zuerst?
Reduzieren Sie die Scherbelastung durch Rezirkulation und den Lufteintrag am Auftragstank, bevor Sie das Bindemittel verantwortlich machen; der Schaum kommt meist vom Lubricant-Paket und der Pumpe, nicht vom PUD. Prüfen Sie dann freies Amin aus dem Silan. Wenn Sie immer noch einen Entschäumer brauchen, dosieren Sie in 50-ppm-Schritten; Krater auf den abgezogenen Cakes zeigen, dass Sie einen Schritt zu weit gegangen sind.
Wie lange dauert die Requalifizierung nach einer Schlichteänderung?
Planen Sie vier bis acht Wochen Panel-Arbeit gegen Ihre aktuelle Referenz ein: zuerst Strangintegrität und Glühverlust, dann Void-Gehalt und die mechanischen Eigenschaften, die Ihr Datenblatt den Kunden zusichert. Versuche, die wir begleitet haben und bei denen die Konditionierungsschritte übersprungen wurden, sind uns im Markt um die Ohren geflogen, nicht im Labor.
Die ausführlichere Prozessbeschreibung, inklusive wo jedes Konversionssegment sitzt, finden Sie in unserem Anwendungsleitfaden zur Glasfaserschlichte. Wenn Sie eine Startqualität für Ihre Faser wünschen, nennen Sie uns den tex-Wert, das Silansystem und das Verbundharz, und fragen Sie unser Anwendungslabor.
