Roving
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Rovings (dt. Faserbündel oder Faserstränge) sind Bündel von endlosen, unverdrehten, gestreckten Fasern (Filamente), die häufig in der Fertigung von Faserverbundwerkstoffen und besonders von Faser-Kunststoff-Verbunden eingesetzt werden. Der Begriff entstammt der englischen Sprache. Werden Einzelfilamente aus Glas, Aramid oder Kohlenstoff ohne Drehung zusammengefasst, spricht man zuerst von einem glatten Filamentgarn, und ab einer gewissen Stärke (Feinheit > 68 tex) von einem Roving.
Rovings werden auf Spulen mit Außen- oder Innenabzug geliefert. In der automatisierten Verarbeitung spielen Rovings in der Wickeltechnik sowie dem Strangziehen als Halbzeug eine große Rolle. Rovings werden zudem zur Herstellung von Prepreg verwendet.
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[Bearbeiten] Bezeichnung
Rovings werden nach ihrer Filamentanzahl oder ihrem Längengewicht (Tex-Zahl) bezeichnet. Bei der Filament-Bezeichnung wird die Anzahl in vollen 1000 Filamenten (1k) angegeben. Übliche Lieferformen sind:
- 1k (1000 Filamente)
- 3k (3000 Filamente)
- 6k (6000 Filamente)
- 12k (12000 Filamente)
- 24k (24000 Filamente)
- ...
Die Tex-Zahl hat die Einheit g/km. Sie hängt von der Dichte des verwendeten Materials ab. Ein 12k Kohlenstofffaser-Roving hat etwa 800 tex.
[Bearbeiten] Eigenschaften
Der Roving kann praktisch nur im Verbund mit einer Matrix eingesetzt werden. Er besitzt in Faserlängsrichtung eine hohe Festigkeit und Steifigkeit. Mechanisch gesehen ist er eine unidirektionale Schicht. Die mechanischen Eigenschaften quer zur Faser sind zumeist schlecht. Daher werden Rovings entlang der Hauptlastpfade (Hauptnormalspannungen) gelegt. Verbunde aus unidirektional gestreckt liegenden Rovings besitzen eine höhere Festigkeit/Steifigkeit als solche aus Rovinggeweben, da die Rovings bei Geweben gewellt vorliegen, was die Fasern bei Belastung komplex beansprucht.
[Bearbeiten] Verarbeitung
Rovings werden in handwerklichen Herstellprozessen mit der Hand verlegt, wobei die Tränkung und Fixierung des Rovings eine Schwierigkeit darstellt. Aus diesen Gründen wird oft auf Rovingbänder zurückgegriffen. Diese Bänder besitzen eine lose Bindung (z. B. aus Papier), so dass die Rovings effektiver verarbeitet werden können.
Maschinell lassen sich Rovings durch Weben, Wickeln, Flechten oder Sticken zu Faser-Halbzeugen verarbeiten. In der Faserspritztechnik und bei der Herstellung von Faser-Matrix-Halbzeugen wie Sheet Molding Compound, Bulk Molding Compound oder LFT werden die Rovings nur zugeführt und unmittelbar zu Lang- oder Kurzfasern zerschnitten. In der Prepreg-Herstellung dienen sie als Ausgangsmaterial für unidirektionale Prepreg-Bänder oder Prepreg-Gelege. Roboter können mit Hilfe von Legeköpfen Roving-Bänder auch auf gekrümmten Oberflächen ablegen.
In Reifenmänteln oder Antriebsriemen finden Rovings als Verstärkung des elastomeren Grundmaterials Anwendung.
[Bearbeiten] Anwendung
[Bearbeiten] Bauteile
Bauteile, die überwiegend in einer Vorzugsrichtung beansprucht werden, können aus Rovings hergestellt werden. Dabei spricht man aufgrund der Orientierung der Fasern von einer unidirektionalen Schicht. Beispiele für solche Bauteile sind Blattfedern, Rotorblätter oder Flügelholme.
[Bearbeiten] Verstärkung
Als lokale Verstärkung können Rovings in Antriebsriemen eingesetzt werden. Sie finden auch Anwendung bei der lokalen Verstärkung und Versteifung von Ausschnitten und Rändern. Eine weitere wichtige Anwendung ist die Ringarmierung von Bauteilen z. B. von schnelldrehenden Läufern, Druckbehältern oder betonierten Stützen.
Der Roving kann in Schlaufenform zur Einleitung konzentrierter Zugkräfte in ein Bauteil dienen. In Strangform findet man ihn in Tragseilen und Kabeln, z. B. im Brückenbau. Aus Aramidfaserrovings werden Seile mit hoher dynamischer Beanspruchbarkeit hergestellt.
[Bearbeiten] Hybridrovings
Hybridrovings bestehen aus Filamenten unterschiedlicher Materialien. Zumeist werden die Verstärkungsfasern mit thermoplastischen Fasern gemischt. Je nach Faservolumenanteil können diese Hybridrovings direkt, z. B. im Heißpressverfahren, ohne Zugabe eines Matrixwerkstoffs verarbeitet werden. Die Mischung mit feinen thermoplastischen Fasern sorgt dabei für eine gute Mikrotränkung. Eine andere Möglichkeit, Hybridrovings herzustellen, ist die Beschichtung mit pulverförmigem Thermoplast.
Im Vergleich zu unidirektionalen Halbzeugen haben die Hybridrovings den Vorteil, dass sie noch nicht konsolidiert wurden. Dadurch bleiben sie genauso formbar wie der reine Faserroving.
