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Verbundwerkstoffe werden geschätzt, weil sie die Eigenschaften ihrer einzelnen Komponenten kombinieren. Viele Hochleistungs-Verbundwerkstoffe leiden unter einem unverhältnismäßig hohen Gewicht. Solche Verbundwerkstoffe werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen jedes gesparte Kilogramm Gewicht zählt. Hohle keramische Mikrosphären aus Kohleflugasche stellen eine ausgezeichnete Lösung zur Gewichtsreduzierung des Verbundwerkstoffs dar. Durch den Ersatz eines Teils des Füllstoffs oder des Harzes durch die leichtgewichtigen Mikrosphären wird die Dichte des Verbundwerkstoffs erheblich gesenkt, ohne dass dabei wesentliche Einbußen bei anderen Eigenschaften in Kauf genommen werden müssen. Hebei Hezhen Industrial Co., Ltd. ist spezialisiert auf Zerkleinern, Aufbereiten und Verkauf nichtmetallischer Mineralien, darunter auch Zenosphären. Hebei Hezhen beschäftigt über sechzig Ingenieure und technische Spezialisten. Die technische Kompetenz und die reichhaltigen Ressourcen des Unternehmens ermöglichen die Herstellung hochwertiger Zenosphären für Verbundwerkstoffe.
Das Dichtevorteil von Zenosphären verstehen
Die durch die Zugabe von Zenosphären erzielte Dichteverringerung beruht darauf, dass jede Mikrokugel eine Glaskugel ist, die entweder ein Teilvakuum oder Gase mit geringer Dichte enthält. Zenosphären weisen echte Dichten im Bereich von 0,4 bis 0,8 Gramm pro Kubikzentimeter auf. Standard-Composite-Füllstoffe haben folgende ungefähre Dichten (g/cm³): Calciumcarbonat 2,7, Talkum 2,8 und leichte Glas-Mikrosphären typischerweise über 1,0. Polymerharze liegen üblicherweise zwischen 1,0 und 1,4 g/cm³. Durch den Ersatz eines Prozentsatzes des Polymerharzes durch einen Füllstoff mit geringer Dichte wie Zenosphären kann die Dichte des Verbundwerkstoffs um 20 % bis 50 % oder mehr gesenkt werden. Gewichtseinsparung ist daher bei Anwendungen wie maritimen Verbundwerkstoffen, Luft- und Raumfahrt, Automobilteilen und Sportausrüstung von Bedeutung – entweder aufgrund von Leistungsvorteilen (z. B. reduzierter Kraftstoffverbrauch) oder schlicht aus Gründen der einfacheren Handhabung. Die Dichte ist bei Chargen von Hebei Hezhen relativ konstant und kann bei der Konstruktion von Bauteilen aus mit Zenosphären gefüllten Verbundwerkstoffen präzise modelliert werden.
Die kugelförmige Gestalt, die eine hohe Füllstoffbeladung ermöglicht
Neben ihrer sehr geringen Masse weisen kugelförmige Zenosphären auch die ideale Geometrie für eine dichte Packung auf. Das theoretische Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist bei Kugeln unter allen festen Körpern am geringsten. Dies bedeutet, dass weniger Harz benötigt wird, um die Oberfläche der Kugeln zu benetzen. Mit anderen Worten: Ein hohes Volumen an Zenosphären kann einer Harzmischung zugegeben werden, ohne dass die Viskosität stark ansteigt. Ein höheres Volumen an Zenosphären führt zu einer stärkeren Dichteverringerung. Die kugelförmige Gestalt trägt zudem dazu bei, dass das Harz während der Verbundwerkstoff-Formgebung gleichmäßig und effizient fließt, wodurch die Herstellung komplexer Formen sowie die Produktion porenfreier Guss- und Spritzgussteile erleichtert wird. Die Kugelförmigkeit der von Hebei Hezhen Industrial Co., Ltd. vertriebenen Zenosphären wird streng kontrolliert.
Erhaltung der mechanischen Eigenschaften bei geringerer Dichte
Ein häufiges Problem bei der Reduzierung der Verbunddichte durch Zugabe leichter Füllstoffe ist der Verlust mechanischer Eigenschaften, insbesondere des Druck- und Biegemoduls. Cenosphären weisen jedoch im Vergleich zu anderen Mikrosphären derartige Nachteile nicht auf. Die starre Glas-Hülle besitzt eine außergewöhnliche Druckfestigkeit (3000 bis 5000 PSI oder mehr, je nach Güteklasse), wodurch eine sehr dichte Packung des Füllstoffs ermöglicht wird. Im Vergleich zu Glasblasen und anderen sehr leichten hohlen Sphären behalten Cenosphären in der Regel akzeptable mechanische Eigenschaften bei deutlich niedrigeren Dichten. Die Zugfestigkeit nimmt bei hohen Füllgraden tendenziell ab, bleibt jedoch oft auf einem für gewichtskritische Anwendungen akzeptablen Niveau, bei denen Gewichtseinsparung die höchste Priorität hat. Für Tiefsee-Schwimmkörper oder syntaktische Schäume stellen Cenosphären den besten Kompromiss zwischen diesen beiden Eigenschaften dar. Für jede Charge, die von der Hebei Hezhen Industrial Co., Ltd. verkauft wird, sind dokumentierte Zerstörungsfestigkeiten angegeben.
Reduzierung des Harzverbrauchs und der Kosten
Die Dichteabsenkung durch Zugabe von Zenosphären führt zudem zu Kosteneinsparungen beim Material, da Harz die teuerste Komponente eines Verbundwerkstoffs ist. Die leichteren Kugeln ersetzen volumenmäßig das teurere Harz; typischerweise besitzt ein Kilogramm Zenosphären das zwei- bis dreifache Volumen eines Kilogramms Harz. Die Reduzierung des Harzgehalts senkt die Kosten, und dieser Effekt fällt insbesondere bei der Großserienfertigung deutlich ins Gewicht. Eine geringere Masse kann zudem zu niedrigeren Transportkosten führen. Hebei Hezhen Industrial Co., Ltd. berät Hersteller hinsichtlich einer optimalen Zenosphären-Zugabemenge, um Kosten einzusparen, ohne dabei die mechanischen Eigenschaften oder die Vorteile der Dichteabsenkung zu beeinträchtigen.
Anwendungen in syntaktischen Schaumstoffen und Auftriebsmodulen
Syntaktische Schaumstoffe sind Verbundwerkstoffe aus Zenosphären und Harz. Sie weisen typischerweise eine Dichte unter 0,6 g/cm³ sowie eine ausreichende Druckfestigkeit für Tiefsee-Anwendungen auf. Tiefseegeräte und Unterwasserfahrzeuge nutzen syntaktische Schaumstoffe zur Erzeugung von Auftrieb, da diese den hydrostatischen Druck standhalten können – eine Eigenschaft, die die meisten Schaumstoffe nicht besitzen. Einige hochwertige Zenosphären können unter mehreren tausend Metern Wassersäule komprimiert werden. Die Hebei Hezhen Industrial Co., Ltd. arbeitet mit Herstellern mariner Verbundwerkstoffe zusammen und liefert Zenosphären mit einer Druckfestigkeit, die für deren Anwendungen und den Einsatz in großer Wassertiefe geeignet ist. Unser nach den internationalen ISO 9001:2000-Standards zertifiziertes Qualitätssystem garantiert Ihnen unsere Produktqualität.
Fazit
Die hervorragende Dichtereduzierung, die Eigenschaften, die Sphärizität, die Form sowie die Packungseigenschaften von Zenosphären machen sie für eine breite Palette von Anwendungen vorteilhaft – von syntaktischem Schaum und Baumaterialien bis hin zu Sportausrüstung. Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie Zenosphären für Ihre Anwendung testen möchten.
