Prepreg ist die Kurzform für das englische pre-impregnated, also vorimprägniert. Gemeint ist ein Faserhalbzeug – Gewebe, Gelege oder unidirektionale Faserlage -, das der Hersteller bereits exakt dosiert mit Harz getränkt hat. Der Verarbeiter kauft die Faser also nicht trocken und gießt das Harz selbst dazu, sondern bekommt ein fertiges, klebrig-flexibles Halbzeug, bei dem Faser und Harz schon im richtigen Verhältnis vereint sind.

Der Trick liegt im Zustand des Harzes: Es ist nur teilweise vorvernetzt (Fachbegriff B-Stage) und damit weder flüssig noch durchgehärtet, sondern leicht klebrig und biegsam. Diese Klebrigkeit (tack) lässt das Material auf der Form haften, die Biegsamkeit (drape) lässt es sich an Rundungen anschmiegen. Damit es nicht von selbst weiter aushärtet, muss Prepreg kühl gelagert werden – typisch tiefgekühlt bei etwa minus 18 °C (Richtwert, je nach Produkt/Datenblatt). Die Haltbarkeit ist begrenzt: gefroren grob ein bis zwei Jahre, bei Raumtemperatur nur Tage bis wenige Wochen (sogenannte Out-Life).

Ausgehärtet wird Prepreg durch Wärme. Das belegte Bauteil kommt in einen Vakuumsack und wird erhitzt, oft zusätzlich unter Druck in einem Autoklav (ein beheizbarer Druckbehälter). Typische Härtetemperaturen liegen je nach System grob zwischen 80 und 180 °C, der Autoklavdruck oberhalb von etwa 6 bar (Richtwerte, je nach Produkt/Datenblatt). Es gibt auch Out-of-Autoclave-Systeme (OOA), die ohne Druckbehälter nur unter Vakuum im Ofen härten – meist bei etwas niedrigeren Temperaturen, grob 80 bis 130 °C.

Der grosse Vorteil ist die hohe, gleichmäßige Qualität: Weil das Harz-Faser-Verhältnis werkseitig stimmt, erreicht man einen hohen Faservolumengehalt (oft über 60 Prozent) bei sehr wenigen Lufteinschlüssen. Das ergibt leichte, steife und reproduzierbare Bauteile – der Grund, warum Prepreg in Luftfahrt und Motorsport Standard ist.

Im Detail

  • B-Stage und Tack/DrapeB-Stage heißt, das Harz ist nur teilweise vorvernetzt, noch nicht durchgehärtet. Daraus ergeben sich die zwei wichtigen Verarbeitungseigenschaften: tack (Klebrigkeit zum Anhaften an der Form) und drape (Biegsamkeit zum Anschmiegen an Konturen).
  • Kühlkette und Out-LifePrepreg braucht eine lückenlose Kühlkette. Neben der Tiefkühllagerung zählt die Out-Life, also die Zeit, die das Material insgesamt bei Raumtemperatur verbracht haben darf, bevor das Harz zu weit reagiert ist. Beide Werte stehen im Datenblatt.
  • Autoklav versus Out-of-AutoclaveDer Autoklav presst mit Druck die letzten Poren aus dem Laminat und liefert höchste Qualität, ist aber teuer. OOA-Prepregs härten nur unter Vakuum im Ofen – günstiger und für große Bauteile geeignet, meist mit etwas geringerer Verdichtung.

Mehr dazu: Prepreg und Out-of-Autoclave: Hochleistung ohne riesigen Autoklav