DE10130699A1 - Leichtes, faserverstärktes thermoplastisches Harzformteil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung stellt ein leichtes, faserverstärktes thermoplastisches Formteil bereit, das Verstärkungsfasern enthält, deren mittlere Faserlänge auf 1 mm oder mehr gehalten wird, und die in einer Schnittstruktur in ihrer Dickenrichtung eine Hautschicht nahezu ohne Poren, eine geschäumte oder Schaumstoffschicht mit einem Porenanteil von 10 bis 50 Vol.-% und eine trägergestützte Strukturschicht mit einem Porenanteil aufweist, der höher ist als der der geschäumten oder Schaumstoffschicht, in der die Verstärkungsfasern kompliziert miteinander verschlungen sind und die Fasern durch das thermoplastische Harz in der Nähe ihrer Kontakte aneinander befestigt sind, wobei das leichte, faserverstärkte thermoplastische Formteil einen hohen Porenanteil aufweist, leicht ist und eine ausgezeichnete Biegungssteife hat.

Description

Die Erfindung betrifft leichte verstärkte thermoplasti­ sche Harzformteile mit einer Hautschicht, einer geschäumten oder Schaumstoffschicht und einer trägergestützten Struktur­ schicht.

Als Formteil, das mit Verstärkungsfasern verstärkt ist und in dem Poren ausgebildet sind, sind leichte, faserver­ stärkte thermoplastische Harzformteile bekannt, die eine dich­ te Außenhautschicht beinahe ohne Poren und eine Kernschicht mit Poren haben. Solche allgemein bekannten, leichten, faser­ verstärkten thermoplastischen Harzformteile haben bei hohen Verschäumungsgraden nicht unbedingt ausreichende Biegungsstei­ fen. Ferner offenbart beispielsweise JP-A-7-16 933 ein faser­ verstärktes thermoplastisches Harzformteil, das ein faserver­ stärktes thermoplastisches Harz aufweist, das 20 bis 70 Gew.-% Verstärkungsfasern, 5 bis 25 mm lang, enthält, wobei das Form­ teil eine Schaumstoffkernschicht und Außenhautschichten auf­ weist, die auf beiden Flächen der Kernschicht angeordnet sind, wobei die Außenhautschichten Verstärkungsfasern enthalten, die beinahe parallel zu ihren Oberflächen ausgerichtet sind, wobei 20 oder mehr Gew.-% der Verstärkungsfasern, die in der Kern­ schicht enthalten sind, nahezu senkrecht zu den Außenhaut­ schichten ausgerichtet sind.

Ein solches faserverstärktes thermoplastisches Harz­ formteil ist jedoch in folgender Hinsicht problematisch: Da das Formteil nur aus dichten Außenhautschichten und einer Schaumstoffkernschicht besteht, verringert sich bei dünnen Au­ ßenhautschichten die Festigkeit der Außenhautschichten, oder die Außenhautschichten brechen oder knicken, wenn eine Biege­ last angelegt wird. Ein solches Formteil hat ein weiteres Pro­ blem, nämlich daß eine Verstärkung der Außenhautschichten zur Lösung der oben genannten Probleme zu einer Gewichtserhöhung des Formteils führt.

Angesichts dieser Tatsachen ist es die Aufgabe der Er­ findung, leichte, faserverstärkte thermoplastische Harzform­ teile mit hohen Verschäumungsgraden bereitzustellen, die auch dann hohe Biegungssteifen haben, wenn ihre Außenhautschichten dünn sind.

Die Erfindung stellt ein leichtes, faserverstärktes thermoplastisches Formteil bereit, das Verstärkungsfasern ent­ hält, deren mittlere Faserlänge auf 1 mm oder mehr gehalten wird, und das in einer Schnittstruktur in seiner Dickenrich­ tung eine Hautschicht beinahe ohne Poren, eine geschäumte oder Schaumstoffschicht mit einem Porenanteil von 10 bis 50 Vol.-% und eine trägergestützte Strukturschicht mit einem Porenanteil aufweist, der größer ist als der der geschäumten oder Schaum­ stoffschicht, in der die Verstärkungsfasern kompliziert mit­ einander verschlungen sind und die Fasern durch das thermopla­ stische Harz in der Nähe ihrer Kontakte aneinander befestigt sind.

Ein weiterer Anwendungsbereich der Erfindung geht aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung hervor.

In der nachstehenden Beschreibung und Ansprüchen bedeu­ tet das Wort "umfassen", wenn der Kontext nichts anderes er­ fordert, und solche Varianten wie "umfaßt" und "umfassend" die Einbeziehung einer festgelegten ganzen Zahl oder eines Schrit­ tes oder einer Gruppe von ganzen Zahlen oder Schritten, aber nicht die Einbeziehung irgendeiner anderen ganzen Zahl oder irgendeines anderen ganzen Schrittes oder einer Gruppe von ganzen Zahlen oder Schritten.

Fig. 1 sind schematische Schnittansichten von erfin­ dungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteilen, wobei Fig. 1(a) den Fall zeigt, wo kein Außen­ hautmaterial auf der Fläche ist und Fig. 1(b) den Fall zeigt, wo ein Außenhautmaterial auflaminiert ist;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die vier Beispie­ le von Zuständen zeigt, wo Ansammlungen von Trägern in einer gebogenen Form in der trägergestützten Strukturschicht eines erfindungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils ausgebildet sind;

Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Form­ werkzeugs, das für die Herstellung eines erfindungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils zu verwenden ist; und

Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines erfin­ dungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 5 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines erfin­ dungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines erfin­ dungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 7 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines erfin­ dungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 8 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines erfin­ dungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 9 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines erfin­ dungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 10 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines er­ findungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 11 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines er­ findungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 12 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines er­ findungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Fig. 13 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines er­ findungsgemäßen leichten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils anhand einer schematischen Schnittansicht eines Formwerkzeugs.

Nachstehend wird die Erfindung beschrieben.

Nachstehend sind Beispiele der Erfindung aufgeführt, auf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.

Beispiel

Das leichte, faserverstärkte thermoplastische Harzform­ teil weist auf: eine Außenhautschicht (1) nahezu ohne Poren, eine geschäumte oder Schaumstoffschicht (2) mit einem Porenan­ teil von 10 bis 50 Vol.-% und eine trägergestützte Struktur­ schicht mit einem Porenanteil, der größer ist als der der ge­ schäumten oder Schaumstoffschicht, in der die Verstärkungsfa­ sern kompliziert miteinander verschlungen sind und die Fasern durch das thermoplastische Harz in der Nähe ihrer Kontakte an­ einander befestigt sind, wie sein Schnitt in der Dickenrich­ tung in Fig. 1 zeigt (Fig. 1(a)).

Außerdem kann es eine Struktur haben, bei der bei Be­ darf ein Außenhautmaterial (16) auf der Außenhautschicht (1) angeordnet ist (Fig. 1(b)).

Solche Formteile müssen in jeder oben erwähnten Schicht ein thermoplastisches Harz verwenden, das Verstärkungsfasern enthält, deren mittlere Faserlänge bei 1 mm oder mehr gehalten wird. Bei Verstärkungsfasern mit einer mittleren Faserlänge von weniger als 1 mm kann keine ausreichende Biegungssteife erreicht werden.

Wenn der Anteil der Verstärkungsfasern im thermoplasti­ schen Harz ausreichend groß ist, kann im übrigen eine gute Biegungssteife erreicht werden. Der Anteil der Verstärkungsfa­ sern im thermoplastischen Harz ist normalerweise 10 bis 80 Gew.-% und vorzugsweise etwa 20 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das thermoplastische Harz.

Als das zu verwendende thermoplastische Harz können verschiedene herkömmlich bekannte Verstärkungsfasern, z. B. Glasfasern, Kohlefasern und Aluminiumoxidfasern, verwendet werden. Glasfasern sind als die bekannteste Faser weit ver­ breitet.

Als das zu verwendende thermoplastische Harz kann jedes Harz verwendet werden, solange es beim Extrusionsformen, Spritzgießen, Formpressen und dgl. verwendet werden kann. Bei­ spielsweise können allgemeine thermoplastische Harze, z. B. Polyethylene, Polypropylene, Polystyrene, Acrylnitrilstyren­ butadien-Copolymere, Polyvinylchloride, Polyamide, Polycarbo­ nate und Polyethylenterephthalate, Gemische daraus oder Poly­ merlegierungen, die diese thermoplastischen Harze verwenden, erwähnt werden. Der hier verwendete Begriff "thermoplastisches Harz" schließt alle diese Arten ein.

Außerdem kann ein solches thermoplastisches Harz bei Bedarf Füllstoffe, z. B. Talkum, enthalten. Verschiedene her­ kömmlich verwendete Zusätze, z. B. Pigmente, Schmiermittel, Antistatikmittel und Stabilisatoren, können wahlfrei zugesetzt werden.

Bei solchen Verstärkungsfasern und thermoplastischen Harzen gilt: Je größer die Haftung der Verstärkungsfaser am thermoplastischen Harz ist, um so fester ist die Verbindung der Fasern selbst durch das Matrixharz, und die Festigkeit der geschäumten Formteile wird auch verbessert. Deshalb gilt bei­ spielsweise für die Kombination: Wenn das Matrixharz ein Harz auf Polypropylengrundlage ist und die Verstärkungsfasern Glas­ fasern sind, ist es wirksam, die Haftung durch Ausüben einer Oberflächenbehandlung auf die Glasfasern oder durch Zusatz ei­ nes Modifikators zum Harz auf Polypropylengrundlage zu verbes­ sern.

In dem Formteil, das solche Materialien aufweist, sind eine Außenhautschicht (1), eine geschäumte oder Schaumstoff­ schicht (2) und eine trägergestützte Strukturschicht (3) im allgemeinen in dieser Reihenfolge von der Oberfläche des Form­ teils laminiert, und die Schichten sind fest miteinander inte­ griert.

In einem solchen Formteil hat die Außenhautschicht (1), die ganz außen angeordnet ist, die größte Zugfestigkeit in der Ebenenrichtung und trägt zur Verbesserung der Biegungssteife des Formteils bei. Die geschäumte oder Schaumstoffschicht (2) verhindert, daß die Außenhautschicht sich entlang ihrer Ebe­ nenrichtung verbiegt und bricht oder knickt. Die trägerge­ stützte Strukturschicht (3) spielt eine Rolle bei der Verrin­ gerung des Gewichts des Gesamtformteils und bei der Sicher­ stellung der Dicke des Formteils.

Ferner ist der mittlere Porenanteil der oben genannten drei Schichten im erfindungsgemäßen Formteil vorzugsweise 50 Vol.-% oder mehr und besonders bevorzugt 60 Vol.-% oder mehr, bezogen auf die Gewichtsverringerung.

Nachstehend wird jede Schicht beschrieben.

Eine Außenhautschicht (1) ist auf einer Oberfläche ei­ nes Formteils angeordnet und kann nur auf einer von beiden Oberflächen des Formteils angeordnet sein, ist aber vorzugs­ weise auf beiden Oberflächen des Formteils angeordnet, um die Biegungssteife zu verbessern.

Die Dicke der Außenhautschicht hat eine große Auswir­ kung auf die Gewichtsverringerung des Formteils. Im allgemei­ nen wird, wenn die Außenhautschicht dicker wird, die Festig­ keit des Formteils verbessert, aber das Gewicht erhöht sich. Eine dünnere Ausführung der Außenhautschicht ist wirksam für eine Gewichtsverringerung des Formteils, aber die Außenhaut­ schicht bricht leichter, und die Festigkeit des Formteils ver­ schlechtert sich.

Zu diesem Zweck wird bevorzugt, daß der Anteil der Harzmenge, der in der Außenhautschicht enthalten ist, bezogen auf die Harzmenge, die insgesamt in den oben erwähnten drei Schichten enthalten ist, etwa 5 bis 30 Gew.-% beträgt, und die Dicke der Außenhautschicht ist etwa 0,1 bis 2 mm.

Das Material zur Bildung einer solchen Außenhautschicht muß eine hohe Zugfestigkeit haben. Zu diesem Zweck ist es not­ wendig, daß die Außenhautschicht Verstärkungsfasern mit einer mittleren Faserlänge von 1 mm oder mehr enthält und annähernd keine oder nur wenig Poren hat. Hier lautet die Bedingung "na­ hezu keine Poren".

Wenn ein thermoplastisches Harz Verstärkungsfasern ent­ hält, kann seine Festigkeit im allgemeinen stark verbessert werden, und insbesondere haben Verstärkungsfasern große Aus­ wirkungen auf die Verbesserung der Zugfestigkeit und der Bie­ gungssteife. Es besteht die Tendenz, daß diese Festigkeit grö­ ßer wird, wenn die Verstärkungsfasern länger werden.

Aus diesem Grund kann, wenn eine Außenhautschicht Ver­ stärkungsfasern enthält, deren mittlere Faserlänge 1 mm oder mehr ist, eine Außenhautschicht mit höchster Festigkeit ausge­ bildet werden.

Da ferner im allgemeinen eine Tendenz besteht, daß sich die Festigkeit des thermoplastischen Harzes verschlechtert, wenn ein Volumenanteil der Poren (Porenanteil) in einem ther­ moplastischen Harz höher wird, muß ein Volumenanteil in der Außenhautschicht verringert werden, so daß annähernd keine Po­ ren oder nur wenig Poren in der Außenhautschicht sein können, damit ein Knicken infolge von Druckbelastung verhindert wird.

Außerdem wird bevorzugt, daß die Verstärkungsfasern in der Außenhautschicht annähernd parallel zur Ebene des Form­ teils ausgerichtet sind, damit ein Bruch oder Knick der Außen­ hautschicht verhindert wird.

Die Ausrichtung der Verstärkungsfasern in bezug auf die Ebenenrichtung des Formteils ist nicht besonders eingeschränkt und kann wahlfrei je nach der Biegungssteife usw. bestimmt werden, die für ein gewünschtes Formteil erforderlich ist. Wenn jedoch beispielsweise eine besonders hohe Steifigkeit in einer einzigen Richtung erforderlich ist, wird bevorzugt, daß viele Verstärkungsfasern in dieser Richtung ausgerichtet sind. Wenn die Steifigkeit keine gerichtete Steifigkeit ist, sind die Verstärkungsfasern vorzugsweise beliebig ausgerichtet.

Die geschäumte oder Schaumstoffschicht (2) mit 10 bis 50 Vol.-% Poren im thermoplastischen Harz, das Verstärkungsfa­ sern enthält, ist fest mit der Außenhautschicht (1) integriert und hat die Funktion, einen durch die aufgebrachte Zugbela­ stung bewirkten Bruch der Außenhautschicht oder einen durch die aufgebrachte Druckbelastung bewirkten Knick zu verhindern. Insbesondere spielt die geschäumte oder Schaumstoffschicht (2) eine große Rolle bei der Verstärkung der Außenhautschicht ge­ gen deren Knicken.

Obwohl die Dicke der geschäumten oder Schaumstoff­ schicht und der Anteil der Harzmenge, der in der geschäumten oder Schaumstoffschicht enthalten ist, bezogen auf die Gesamt­ harzmenge, der in den drei Schichten, einschließlich der Au­ ßenhautschicht, der geschäumten oder Schaumstoffschicht und der trägergestützten Strukturschicht, enthalten ist, je nach der gewünschten Dicke oder Biegungssteife, die für das Form­ teil erforderlich ist, wahlfrei bestimmt werden, ist die Dicke normalerweise 0,2 bis 80 mm, und der Anteil der Harzmenge, der in der geschäumten oder Schaumstoffschicht enthalten ist, be­ zogen auf die Menge der gesamten drei Schichten, beträgt vor­ zugsweise etwa 10 bis 60 Gew.-%.

Da eine solche geschäumte oder Schaumstoffschicht Poren enthält, ist diese Schicht um annähernd eine Dicke, die diesen Poren entspricht, dicker als eine Harzschicht, die keine Poren enthält und aus dem gleichen Volumen des gleichen Harzes be­ steht. Außerdem hat die geschäumte oder Schaumstoffschicht aufgrund der Poren eine geringere Zugfestigkeit im Vergleich zu der Außenhautschicht, hat jedoch eine verbesserte Biegefe­ stigkeit. Deshalb kann durch eine Laminierung der Außenhaut­ schicht und der geschäumten oder Schaumstoffschicht verhindert werden, daß die Außenhautschicht knickt.

Um die oben erwähnte Wirkung hinreichend zu erreichen, ist hierbei der Porenanteil der geschäumten oder Schaumstoff­ schicht ein sehr wichtiger Faktor. Wenn der Porenanteil nied­ riger wird, wird die Biegungssteife größer, aber die Gewichts­ verringerung wird schwieriger. Dagegen sind höhere Porenantei­ le wirksam bei der Gewichtsverringerung, führen aber zu einer Verschlechterung der Biegungssteife. Demzufolge wird bevor­ zugt, daß der Porenanteil der geschäumten oder Schaumstoff­ schicht etwa 10 bis 50 Vol.-% und insbesondere etwa 30 bis 45 Vol.-% beträgt.

Je dichter die Poren in einer solchen geschäumten oder Schaumstoffschicht sind, um so besser zeigen sie ihre Charak­ teristik.

Da eine Tendenz besteht, daß die Biegefestigkeit um so größer ist, je länger die Verstärkungsfasern sind, die in der geschäumten oder Schaumstoffschicht enthalten sind, ist es wichtig, daß die Verstärkungsfasern eine mittlere Faserlänge von 1 mm oder mehr haben.

Um die Biegefestigkeit zu verbessern, ist es erwünscht, daß die Verstärkungsfasern, die in der geschäumten oder Schaumstoffschicht enthalten sind, so ausgerichtet sind, daß sie Winkel von 0 bis 45° zur Ebenenrichtung des Formteils bil­ den.

Ferner ist die Richtung der Ausrichtung der Verstär­ kungsfasern nicht besonders eingeschränkt und kann je nach Biegungssteife, die ein gewünschtes Formteil haben muß, be­ stimmt werden. Wenn beispielsweise eine besonders hohe Festig­ keit in einer einzigen Richtung erforderlich ist, müssen die meisten Verstärkungsfasern nur in dieser Richtung ausgerichtet sein. Wenn die Steifigkeit keine gerichtete Steifigkeit sein muß, sind die Verstärkungsfasern vorzugsweise beliebig ausge­ richtet.

Die Verstärkungsfasern in der geschäumten oder Schaum­ stoffschicht und die in der Außenhautschicht müssen nicht deutlich voneinander getrennt sein. Verstärkungsfasern können sich von einer Schicht in die andere erstrecken. In diesem Fall sind beide Schichten fester miteinander integriert.

Die trägergestützte Strukturschicht (3), in der die Verstärkungsfasern kompliziert miteinander verschlungen sind und die Fasern mit dem thermoplastischen Harz in der Nähe ih­ rer Kontakte aneinander befestigt sind, erhöht die Dicke des Gesamtformteils und spielt eine Rolle bei der durch die Dik­ kenwirkung bewirkte Verbesserung der Festigkeit.

Eine solche trägergestützte Strukturschicht (3) muß we­ gen der Gewichtsverringerung des Formteils einen Porenanteil haben, der größer ist als der der geschäumten oder Schaum­ stoffschicht. Gewöhnlich beträgt der Porenanteil der trägerge­ stützten Strukturschicht etwa 50 bis 90 Vol.-%.

Es ist wichtig, daß die Verstärkungsfasern in der trä­ gergestützten Strukturschicht eine mittlere Faserlänge von 1 mm oder mehr haben. Wenn die mittlere Faserlänge kleiner als 1 mm ist, sind die Verstärkungsfasern nicht kompliziert mit­ einander verschlungen, und die Festigkeit der trägergestützten Struktur verringert sich, und insbesondere verringert sich die Druckbeständigkeit in der Dickenrichtung, und infolgedessen kann keine trägergestützte Strukturschicht mit guter Charakte­ ristik entstehen.

Ferner besteht Tendenz, daß die Druckbelastung des Formstücks um so größer ist, je näher an der Formstückdicken­ richtung die Verstärkungsfasern in der trägergestützten Struk­ turschicht ausgerichtet sind. Wenn jedoch die Ausrichtungs­ richtung der Verstärkungsfasern senkrecht oder nahezu senk­ recht zur Dickenrichtung ist, verschlechtert sich die Rutschfestigkeit zwischen den Flächen, und infolgedessen ver­ ringert sich die Biegungssteife des Formstücks. Aus diesem Grund ist es erwünscht, daß viele der Verstärkungsfasern in der trägergestützten Strukturschicht mit Winkeln von bei­ spielsweise 10 bis 70°, vorzugsweise 30 bis 70° zur Dicken­ richtung des Formteils ausgerichtet sind.

Es müssen nicht alle Verstärkungsfasern, die die trä­ gergestützte Strukturschicht bilden, nur allein in der träger­ gestützten Strukturschicht vorhanden sind, sondern es kann vorkommen, daß ein Teil der Fasern sie sich aus der trägerge­ stützten Strukturschicht in die geschäumte oder Schaumstoff­ schicht erstreckt oder in bestimmten Fällen aus der trägerge­ stützten Strukturschicht durch die geschäumte oder Schaum­ stoffschicht in die Außenhautschicht erstreckt.

Obwohl jede Schicht, die das erfindungsgemäße leichte, faserverstärkte thermoplastische Harzformteil bildet, oben be­ schrieben worden ist, hat das erfindungsgemäße Formteil norma­ lerweise eine Zusammensetzung, bei der, wie in Fig. 1 gezeigt, eine trägergestützte Strukturschicht als Kern, geschäumte oder Schaumstoffschichten, die die trägergestützte Strukturschicht sandwichartig umschließen, und Außenhautschichten, die die ge­ schäumten oder Schaumstoffschichten sandwichartig umschließen, zu einem Ganzen laminiert sind. Eine oder mehrere andere wahl­ freie Schichten, z. B. ein Außenhautmaterial, kann ferner auf eine oder beide Oberflächen des Formteils auflaminiert sein.

Als nächstes werden mit Bezug auf die Zeichnungen Bei­ spiele eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen leich­ ten, faserverstärkten thermoplastischen Harzformteils be­ schrieben.

Fig. 2 stellt die Umrisse eines Beispiels eines in die­ sem Verfahren zu verwendenden Formteils anhand einer Schnit­ tansicht dar.

Dieses Formwerkzeug weist ein Formenpaar, bestehend aus einer Positivform (7) und eine Negativform (6), auf, wobei ei­ ne dieser Formen allgemein zu einer Pressenvorrichtung gehört und beweglich ist, eine andere fest ist und das Formwerkzeug vertikal oder horizontal geöffnet und geschlossen werden kann. (In der Zeichnung ist die Positivform fest, die Negativform beweglich und das Formwerkzeug kann vertikal geöffnet und ge­ schlossen werden.)

Obwohl ein Verfahren zum Einbringen eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes, das Verstärkungsfasern (nachstehend einfach als geschmolzenes Harz bezeichnet) enthält, in einen Formwerkzeughohlraum wahlfrei ist, wird normalerweise ein Ver­ fahren gewählt, bei dem eine Harzzuführungsöffnung (10), die über einen in die Form eingelassenen Harzzuführungskanal (9) mit einer Harzzuführungsvorrichtung (8) verbunden ist, in der Formfläche einer oder beider Formen, nämlich der Positiv- und der Negativform vorgesehen ist (in Fig. 3 ist die Öffnung in der Formfläche der Positivform vorgesehen), und das geschmol­ zene Harz wird dem Hohlraum durch die Harzzuführöffnung zuge­ führt.

In diesem Fall kann das Formwerkzeug auch so ausgeführt sein, daß ein frei betätigbares Ventil im Harzzuführkanal in der Nähe der Harzzuführöffnung vorgesehen ist und die Zufüh­ rung eines in der Harzzuführvorrichtung, z. B. Einspritzein­ heit, angesammelten geschmolzenen Harzes und die Unterbrechung der Zuführung frei steuern kann.

Das Formwerkzeug kann eine Ansaugöffnung (11) haben, die sich in den Hohlraum öffnet und die an einer Formfläche einer oder beider Formen, nämlich der Positiv- und der Nega­ tivform vorgesehen ist, und kann so ausgeführt sein, daß ein geschäumtes Formteil durch Evakuierung über die Öffnung an die Formfläche angesaugt wird.

Die Ansaugöffnung (11) ist über einen Saugweg mit einer Evakuiervorrichtung verbunden, die nicht dargestellt ist, z. B. eine Vakuumpumpe, und der Saugweg kann mit einem Ventil ausgerüstet sein, das das Ansaugen und dessen Unterbrechung frei steuern kann, und kann bei Bedarf auch mit einem Steuer­ mechanismus zum Regulieren der Saugkraft ausgerüstet sein.

Die Ansaugöffnung (11) öffnet sich in eine Formfläche des Formwerkzeugs und kann auch aus solch feinen Poren beste­ hen, daß kein geschmolzenes Harz eindringen kann. Außerdem kann sie auch ein Spalt in der Berührungsstelle der das Form­ werkzeug bildenden Teile sein, die allgemein als Trennlinie bezeichnet wird. Als Alternative kann das Formwerkzeug teil­ weise oder annähernd ganz aus porösem gasdurchlässigem Metall bestehen.

Außerdem kann das Formwerkzeug eine Struktur haben, bei der eine oder beide Formen, nämlich die Negativ- und die Posi­ tivform einen Abschnitt haben, der den Raum innerhalb und das außerhalb (Atmosphäre) des Hohlraums verbindet, und durch die­ sen Abschnitt Luft in den Hohlraum eingeleitet wird.

Der verbindende Abschnitt kann ein Öffnungsloch (18) haben, das in der Formfläche des Formwerkzeugs ausgebildet ist, und kann auch einen nadelähnlichen Teil (nicht darge­ stellt) mit einem Öffnungsloch haben. Als Alternative kann der Umfangsabschnitt des Formwerkzeughohlraums als der verbindende Abschnitt benutzt werden.

Beispielsweise öffnet sich in dem Fall, wo ein Öff­ nungsloch (18) in der Formfläche des Formwerkzeugs vorgesehen ist, das Öffnungsloch (18) über einen Luftkanal (19) zur Atmo­ sphäre, der im Formwerkzeug vorhanden ist. Am Öffnungsloch (18) kann ein Ventil (17) zum Öffnen und Schließen des Öff­ nungslochs vorhanden sein, das das Öffnen und Schließen des Öffnungslochs frei steuern kann. Außerdem kann bei Bedarf ein Steuermechanismus zum Regulieren der Öffnungsfläche des Öff­ nungslochs vorhanden sein.

Bei Verwendung eines solchen Formwerkzeugs wird ein ge­ schmolzenes Harz (12) zwischen die Negativ- und die Positiv­ form eingebracht (Fig. 4). Bei der Herstellung des erfindungs­ gemäßen Formteils ist es wichtig, einem Formwerkzeughohlraum ein geschmolzenes thermoplastisches Harz zuzuführen, das Ver­ stärkungsfasern enthält, deren mittlere Länge auf 1 mm oder mehr gehalten wird.

Die "mittlere Faserlänge der Verstärkungsfasern", die in dieser Erfindung verwendet wird, bedeutet die Länge der Fa­ sern, die im thermoplastischen Harz des hergestellten Form­ teils enthalten sind. Daher bedeutet "Verstärkungsfasern, de­ ren mittlere Faserlänge auf 1 mm oder mehr gehalten wird" Ver­ stärkungsfasern mit einer solchen Länge, daß die Verstärkungs­ fasern im thermoplastischen Harz des hergestellten Formteils eine mittlere Länge von 1 mm oder mehr haben. Als die "mittle­ re Faserlänge" wird eine massegemittelte Faserlänge verwendet, die ein allgemeiner Index ist.

Die "mittlere Faserlänge der Verstärkungsfasern", die in der nachstehenden Beschreibung verwendet wird, hat die gleiche Bedeutung wie die oben beschriebene.

Ein Verfahren zum Einbringen eines solchen geschmolze­ nen thermoplastischen Harzes, das Verstärkungsfasern enthält, deren mittlere Faserlänge auf 1 mm oder mehr gehalten wird, in einen Formwerkzeughohlraum, kann ein Verfahren mit folgendem Schritt sein: Einbringen eines geschmolzenen Harzes in einen Hohlraum, in dem das geschmolzene Harz gewonnen wird, indem Verstärkungsfasern mit einer mittleren Faserlänge von 3 mm oder mehr und thermoplastisches Harzgranulat oder Pellets bei­ spielsweise in einer Einspritzeinheit mit einer Inline-Schnecke schmelzgeknetet wird, oder ein Verfahren mit folgen­ dem Schritt sein: Einbringen eines geschmolzenen Harzes in ei­ nen Hohlraum, in dem das geschmolzene Harz gewonnen wird, in­ dem ein vorgeformtes thermoplastisches Harzmaterial, das Ver­ stärkungsfasern mit einer mittleren Faserlänge von 1 mm oder mehr enthält, beispielsweise langfaserverstärkte thermoplasti­ sche Harzpellets, schmelzgeknetet wird.

Im letzteren Verfahren werden die vorzugsweise verwen­ deten langfaserverstärkten thermoplastischen Harzpellets ge­ wonnen, indem Glasroving mit einem geschmolzenen thermoplasti­ schen Harz imprägniert wird, das dabei entstehende Erzeugnis abgekühlt und zum Erstarren gebracht wird und dann auf richti­ ge Länge geschnitten wird, beispielsweise etwa 3,25 mm, um Pellets zu bilden. Solche langfaserverstärkten thermoplasti­ sche Harzpellets können allein verwendet werden oder können, nachdem sie zur Regulierung des Verstärkungsfaseranteils mit Harzpellets vermischt worden sind, die das Matrixharz des langfaserverstärkten thermoplastischen Harzes aufweisen, ver­ wendet werden und können auch verwendet werden, nachdem sie mit anderen thermoplastischen Harzpellets vermischt worden sind. Ferner können sie eine notwendige Menge eines Treibmit­ tels enthalten.

Die Temperatur des zu verwendenden geschmolzenen Harzes variiert je nach Art der Erwärmungs- und Formbedingungen und je nach Art des zu verwendenden Außenhautmaterials, wenn ein Außenhautmaterial verwendet wird, und wird auf eine optimale Temperatur eingestellt. Wenn beispielsweise ein glasfaserver­ stärktes Harz verwendet wird, das ein Harz auf Polypropylenba­ sis als Matrix enthält, ist die Temperatur des Harzes etwa 170 bis 300°C, vorzugsweise etwa 200 bis 280°C.

Das Einbringen des geschmolzenen Harzes (12) in den Formwerkzeughohlraum kann entweder durch Einspritzen oder durch Schließen der Negativ- und Positivform erfolgen. Wie das geschmolzene Harz eingebracht wird, kann je nach Form des ge­ wünschten Erzeugnisses wahlfrei gewählt werden.

Das erstere Verfahren zum Einspritzen kann veranschau­ licht werden anhand eines Verfahrens, bei dem die Zuführung eines geschmolzenen Harzes beginnt, während beide Formen so positioniert sind, daß Hohlraumhöhe kleiner ist als die Dicke eines Formteils vor der Verschäumung (Fig. 3), das Formwerk­ zeug gleichzeitig mit der Zuführung des geschmolzenen Harzes geöffnet wird, wobei das geschmolzene Harz in den Hohlraum eingebracht wird, so daß die Hohlraumhöhe zur gleichen Zeit, wo die Zuführung des geschmolzenen Harzes beendet ist, der Dicke des Formteils vor der Verschäumung entspricht (Fig. 4), und anhand eines Verfahrens, bei dem das geschmolzene Harz zu­ geführt wird, während beide Formen so positioniert sind, daß die Hohlraumhöhe, die der Dicke des Formteils vor dem Ver­ schäumen entspricht, definiert ist, wobei das geschmolzene Harz zugeführt und in den Hohlraum eingebracht wird.

Im ersteren Falle, nämlich beim Einspritzen, wo die Zu­ führung des geschmolzenen Harzes beginnt, während die Formen so positioniert sind, daß die Hohlraumhöhe kleiner ist als die Dicke des Formteils vor dem Verschäumen, ist die Hohlraumhöhe, definiert zur Zeit des Zuführungsbeginns, normalerweise nicht kleiner als 5 Vol.-% und kleiner als 100 Vol.-%, vorzugsweise nicht kleiner als 30 Vol.-% und nicht größer als 70 Vol.-%, bezogen auf das Volumen einer vorbestimmten Menge des ge­ schmolzenen Harzes vor dem Verschäumen.

Wenn die Zuführung des geschmolzenen Harzes in einem solchen Zustand beginnt, wird die bewegliche Form zurückgezo­ gen, so daß die Hohlraumhöhe sich im Verlauf der Zuführung des geschmolzenen Harzes vergrößert. Bei Beendigung der Zuführung des geschmolzenen Harzes einer vorbestimmten Menge entspricht das Volumen des zugeführten geschmolzenen Harzes annähernd der Kapazität des Hohlraums, und das geschmolzene Harz wird in den Hohlraum eingebracht.

In einem solchen Schritt kann die Vergrößerung der Hohlraumhöhe durch das mechanische Zurückziehen der Form unter Verwendung einer Presseneinheit oder dgl. gesteuert werden, die zu dem Formwerkzeug gehört. Die Hohlraumhöhe kann als Al­ ternative unter Ausnutzung des Zuführdrucks des zuzuführenden geschmolzenen Harzes vergrößert werden. In jedem Fall wird be­ vorzugt, daß die Vergrößerung so gesteuert wird, daß der auf das Harz ausgeübte Druck etwa 1 bis 50 MPa entspricht.

Bei dem Vergrößerungsvorgang der Hohlraumhöhe muß dar­ auf geachtet werden, daß das Hohlraumvolumen das Volumen des zugeführten geschmolzenen Harzes nicht überschreitet. Es tritt jedoch auch dann kein besonderes Problem auf, wenn das Hohl­ raumvolumen das Volumen des zugeführten geschmolzenen Harzes überschreitet, wenn dies momentan oder eine sehr kurze Zeit geschieht.

Außerdem erfordert im Falle des Einspritzens das Ver­ fahren, in dem die Zuführung eines geschmolzenen Harzes be­ ginnt, während beide Formen so positioniert sind, daß die Hohlraumhöhe der Dicke eines Formteils vor dem Verschäumen entspricht, lediglich, daß die Hohlraumhöhe des Formwerkzeugs vom Anfang bis zum Ende der Zuführung des geschmolzenen Harzes auf einer Dicke des Formteils vor der Verschäumung gehalten wird, wie beim normalen Spritzgießen.

Wenn das geschmolzene Harz durch Schließen der Formen in den Hohlraum eingebracht wird, sind folgende Verfahren mög­ lich: ein Verfahren, bei dem eine vorbestimmte Menge von ge­ schmolzenem Harz einem Formwerkzeughohlraum zugeführt wird, der durch beide Formen definiert ist, die so geöffnet sind, daß die Hohlraumhöhe nicht kleiner ist als die Dicke des Form­ teils vor der Verschäumung (Fig. 8), und die Formen nach oder während der Beendigung der Zuführung geschlossen werden, so daß die Hohlraumhöhe mit der Dicke des Formteils vor dem Ver­ schäumen übereinstimmen würde, wobei das geschmolzene Harz eingebracht wird (Fig. 9); und ein Verfahren, bei dem die Zu­ führung des geschmolzenen Harzes während des Schließens des Formwerkzeugs beginnt, die Zuführung des geschmolzenen Harzes und das Schließen des Formwerkzeugs parallel durchgeführt wer­ den, so daß die Hohlraumhöhe direkt bei der Zuführung des ge­ schmolzenen Harzes oder nach deren Beendigung der Dicke des Formteils vor dem Verschäumen entspricht.

Außerdem zeigen Fig. 8 und 9 ein Beispiel für den Fall, wo die Außenhautschicht (16) auflaminiert wird. Wenn keine Au­ ßenhautschicht auflaminiert wird, muß keine Außenhautschicht zwischen dem Formwerkzeug vorher bereitgestellt werden und die Zuführung des geschmolzenen Harzes zwischen die Positiv- und Negativform, die geöffnet sind, kann beginnen.

Was diese Verfahren betrifft, so gilt im Falle des Ein­ spritzens, wenn die Zuführung des geschmolzenen Harzes be­ ginnt, während die Formen so positioniert sind, daß sie eine Hohlraumhöhe definieren, die kleiner ist als die Dicke des Formteils vor dem Verschäumen, folgendes: Je kleiner der Hohl­ raumabstand während der Zuführung des geschmolzenen Harzes, um so besser die Oberflächenqualität der hergestellten Formteile. Wenn jedoch die Hohlraumhöhe zu klein ist, ist die Beschädi­ gung der Verstärkungsfasern im geschmolzenen Harz mitunter groß. Deshalb wird die Hohlraumhöhe je nach der Dicke, Größe und Form des Formteils richtig bestimmt.

Andererseits kann in dem Verfahren, in dem das ge­ schmolzene Harz durch Schließen der Formen eingebracht wird, die Beschädigung der Verstärkungsfasern im geschmolzenen Harz minimiert werden, wobei die Reduzierung der Verschäumbarkeit oder die Reduzierung der Festigkeit verhindert wird, da der Druck, der auf das zuzuführende geschmolzene Harz ausgeübt wird, geringer wird.

Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen ist im allge­ meinen das Verfahren zum Einspritzen geeignet, wenn das äußere Erscheinungsbild der geschäumten Formteile wichtig ist, und das Verfahren zum Einbringen durch Schließen des Formwerkzeugs ist geeignet, wenn die Verschäumbarkeit oder Festigkeit wich­ tig ist.

Das geschmolzene Harz, das durch solche Verfahren in den Formwerkzeughohlraum eingebracht wird, ist in einem Zu­ stand, wo es annähernd keine Poren oder in bestimmten Fällen nur wenig Poren aufweist.

In einem solchen Zustand entsteht die Außenhautschicht (1). Da die Temperatur des Formwerkzeugs im allgemeinen nied­ riger eingestellt ist als die des geschmolzenen Harzes, be­ ginnt das geschmolzene Harz von seinem Oberflächenabschnitt her zu erstarren, der mit der Formfläche des Formwerkzeugs in Kontakt ist, und es entsteht während einer wahlfreien Abkühl­ zeit eine Außenhautschicht annähernd ohne Poren oder mit nur wenig Poren (Fig. 5).

Die Abkühlzeit hat eine große Auswirkung auf die Aus­ bildung der Außenhautschicht. Je länger die Abkühlzeit ist, um so leichter wird die Ausbildung der Außenhautschicht, und um so dicker wird die Außenhautschicht.

Die Abkühlzeit, d. h. das Zeitintervall zwischen der Beendigung des Einbringens des geschmolzenen Harzes in den Hohlraum und der Öffnung des Formwerkzeugs im nächsten Schritt, kann je nach verschiedenen Bedingungen variieren, z. B. nach der Formwerkzeugtemperatur, der Temperatur des zu­ geführten geschmolzenen Harzes und dem Typ des Harzes, und be­ trägt im allgemeinen etwa 0,2 bis 20 s.

Nach der Ausbildung der Außenhautschicht wird das Form­ werkzeug in der Dickenrichtung des Formteils geringfügig ge­ öffnet, wobei eine geschäumte oder Schaumstoffschicht mit ei­ nem Porenanteil von 10 bis 50 Vol.-% entsteht.

Demzufolge muß ein Formwerkzeugöffnungshub bei diesem Vorgang ein solcher Hub sein, daß der Porenanteil der anderen Schicht, die anders als die Außenhautschicht nicht erstarrt ist, in dem oben genannten Bereich liegt.

Die geschäumte oder Schaumstoffschicht wird in diesem Zustand abgekühlt.

Was ferner den hier verwendeten Begriff "geschäumte oder Schaumstoffschicht" betrifft, so wird im Prinzip, wenn eine Verschäumung, die durch ein Zurückfedern der Verstär­ kungsfasern nach dem Öffnen des Formwerkzeugs bewirkt wird, relativ deutlich zu beobachten ist, die entsprechende Schicht der Einfachheit halber als geschäumte Schicht bezeichnet. Da­ gegen wird, wie häufig in dem Fall beobachtet, wo ein Porenan­ teil relativ niedrig ist und ein Treibmittel anstelle einer Verschäumung durch Rückfederung verwendet wird, wobei dann viele Poren, die durch Schäumung nach Formwerkzeugöffnung ent­ standen sind, zu beobachten sind, die entsprechende Schicht der Einfachheit halber als Schaumstoffschicht bezeichnet. Es ist jedoch nicht notwendig, zwischen der geschäumten Schicht und der Schaumstoffschicht streng zu differenzieren. Diese Ausdrücke werden verwendet, um sie von einer anderen Schicht, nämlich der trägergestützten Schicht zu unterscheiden.

Wenn eine vorbestimmte geschäumte oder Schaumstoff­ schicht ausgebildet worden ist (nicht dargestellt), wird die Hohlraumhöhe des Formwerkzeugs weiter vergrößert, bis sie der Dicke eines gewünschten fertigen Formteils entspricht.

Bei diesem Öffnungsschritt wird das innenliegende nichterstarrte Harz mehr geschäumt als die geschäumte oder Schaumstoffschicht, wobei sich Poren vergrößern und eine trä­ gergestützte Strukturschicht zur gegebenen Zeit ausgebildet wird (Fig. 6).

Hierbei ist es für eine Ausrichtung vieler Verstär­ kungsfasern in der trägergestützten Strukturschicht mit Win­ keln von beispielsweise 10 bis 70° zur Dickenrichtung des Formteils wichtig, die Geschwindigkeit der Formwerkzeugöffnung während des Öffnungsschritts richtig zu regulieren. Beispiels­ weise kann die Öffnungsgeschwindigkeit von 0,1 mm/s bis 3 mm/s und bevorzugt von 0,3 mm/s bis 2 mm/s betragen.

Das Formteil wird unter solchen Bedingungen abgekühlt, daß die Dicke des fertigen Formteils erhalten bleibt, wobei das geschmolzene Harz erstarrt. Das Formwerkzeug wird danach geöffnet und das gewünschte Formteil entnommen (Fig. 7).

Ferner kann beim Vorgang der Formwerkzeugöffnung nach der Ausbildung der geschäumten oder Schaumstoffschicht die Hohlraumhöhe des Formwerkzeugs auch so vergrößert werden, daß sie größer werden kann als die Dicke des fertigen Formteils, gefolgt von einer erneuten Komprimierung des geschmolzenen Harzes durch Schließen des Formwerkzeugs, bis die Hohlraumhöhe der Dicke des fertigen Formteils entspricht, während der Mit­ telabschnitt des Harzes noch im geschmolzenen Zustand ist.

In diesem Fall kann bewirkt werden, daß das zugeführte geschmolzene Harz und die Formfläche des Formwerkzeugs enger in Kontakt kommen, und außerdem kann die Form des Formwerk­ zeugs originalgetreuer reproduziert werden.

Wenn ferner in einem solchen Verfahren das Formwerkzeug in der Dickenrichtung des Formteils geöffnet wird, während die Außenhautschicht durch Evakuierung über eine im Formwerkzeug vorgesehene Ansaugöffnung (11) während oder nach der Ausbil­ dung der Außenhautschicht auf die Formfläche des Formwerkzeugs gesaugt wird, können Formteile mit einem höheren Porenanteil hergestellt werden.

Zu dieser Zeit wird das Formwerkzeug geöffnet, wobei durch Verbindung des Formwerkzeughohlraums mit der Atmosphäre Luft in das Formteil strömt. Infolgedessen wird der Druck in­ nerhalb des Formteils negativ und die Behinderung der Rück­ stellkraft der Verstärkungsfasern wird aufgehoben, wobei ein Formteil hergestellt werden kann, das mit einem hohen Ver­ schäumungsgrad verschäumt worden ist.

(Fig. 5 und 6 zeigen gleichzeitig Zustände, wo die Au­ ßenhautschicht durch Evakuierung über eine sich in einer Form­ fläche des Formwerkzeugs öffnende Ansaugöffnung auf die Form­ fläche des Formwerkzeugs gesaugt wird und wo die Atmosphäre in den Hohlraum eingelassen wird.)

Während des Vorgangs der Formwerkzeugöffnung ist es er­ wünscht, die Formwerkzeugöffnungsgeschwindigkeit, den Form­ werkzeugöffnungshub und dgl. mit einer Pressenvorrichtung zu steuern, die am Formwerkzeug oder an der im Formwerkzeug in­ stallierten Formwerkzeugöffnungsvorrichtung, z. B. ein Hydrau­ likzylinder, angeordnet ist.

In dem oben beschriebenen Verfahren kann unter Verwen­ dung eines Formwerkzeugs mit einer Struktur, wo ein Teil des Formwerkzeugs teilweise bewegt werden kann, ein leichtes, fa­ serverstärktes thermoplastisches Harzformteil mit einem ört­ lich begrenzten geschäumten Abschnitt hergestellt werden.

Unter Verwendung eines Formwerkzeugs, wie in Fig. 10 gezeigt, bei dem ein Teil des Formwerkzeugs aus einem Formteil mit einer beweglichen Formfläche besteht, z. B. ein System mit beweglichem Einsatz, das einen beweglichen Einsatz (14) ver­ wendet, und ein Teil einer Formfläche des Formwerkzeugs in der Formwerkzeugöffnungs- und -schließrichtung durch die Bewegung des beweglichen Einsatzes mittels einer Formflächenbewegungs­ vorrichtung, z. B. ein Hydraulikzylinder (15), örtlich be­ grenzt und unabhängig davon bewegt werden kann und durch Regu­ lierung der Höhe der Formfläche des beweglichen Einsatzes (14) auf die Höhe der Formfläche des Formwerkzeugs, gefolgt von Einbringen eines geschmolzenen Harzes in den Hohlraum nach dem oben beschriebenen Verfahren (Fig. 10), gefolgt von einem ört­ lich begrenzten Öffnen des Formwerkzeugs durch Zurückziehen des beweglichen Einsatzes nach der Ausbildung der Außenhaut­ schicht, wie in Fig. 11 bis 13 gezeigt, wobei eine geschäumte oder Schaumstoffschicht entsteht, gefolgt von einem örtlich begrenzten Öffnen des Formwerkzeugs durch Zurückziehen des be­ weglichen Einsatzes, um einen Mittelteil des nichterstarrten Abschnitts zu verschäumen, kann dabei ein leichtes, faserver­ stärktes thermoplastisches Harzformteil hergestellt werden, bei dem eine Außenhautschicht, eine geschäumte oder Schaum­ stoffschicht und eine trägergestützte Strukturschicht in dem Abschnitt vorhanden sind, wo der bewegliche Einsatz angeordnet war.

Außerdem können in dem Fall, wo ein außenhautmate­ rialintegriertes, leichtes, faserverstärktes thermoplastisches Harzformteil gefordert ist, von dem ein Teil oder die Gesamt­ heit der Fläche mit einem auflaminiert Außenhautmaterial (16) überzogen ist, die folgenden Schritte in dem oben beschriebe­ nen Verfahren durchgeführt werden: vorheriges Anordnen des Au­ ßenhautmaterials (16) auf einer Formfläche des Formwerkzeugs, um einen Teil oder die Gesamtheit der Formfläche zu überzie­ hen, Zuführen oder Einbringen eines geschmolzenen Harzes zwi­ schen das Außenhautmaterial und die Formfläche, auf der nach dem oben beschriebenen Verfahren kein Außenhautmaterial ange­ ordnet ist, und anschließendes Öffnen des Formwerkzeugs bei Bedarf mit Evakuierung.

Zu dieser Zeit wird je nach dem Außenhautmaterial, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt, mitunter das Verfahren bevorzugt, in dem das geschmolzene Harz zwischen das geöffnete Formwerkzeug eingeführt und durch Schließen der Formen in den Hohlraum ein­ gebracht wird.

Als in einem solchen Verfahren zu verwendendes Außen­ hautmaterial können allgemeine Außenhautmaterialien verwendet werden, z. B. Folien oder Filme verschiedener Art aus ther­ moplastischen Harzen, Schaumfolien aus thermoplastischen Har­ zen, Vliese, Gewebe und Kombinationen aus diesen Materialien.

Wenn ferner ein Außenhautmaterial Laminat ist, kann es schwierig sein, ein Außenhautmaterial auf der Oberfläche des geschmolzenen Harzes auszubilden, auf die das Außenhautmateri­ al auflaminiert wird. In einem solchen Fall kann auch ein ga­ sundurchlässiges Außenhautmaterial verwendet und bewirkt wer­ den, daß das Außenhautmaterial, das auf dem geschmolzenen Harz kleben bleibt, auf die Formfläche des Formwerkzeugs gesaugt wird, wenn man das Außenhautmaterial als Außenhautschicht an­ sieht.

Das erfindungsgemäße leichte, faserverstärkte ther­ moplastische Harzformteil kann nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden, aber je nach Typ des zu verwen­ denden thermoplastischen Harzes und der zu verwendenden Ver­ stärkungsfasern oder je nach Anteil der Verstärkungsfasern tritt in bestimmten Fällen nur eine unzureichende Verschäumung auf, und es werden unzureichende Poren ausgebildet. In solchen Fällen kann durch Verwendung eines Treibmittels eine Verschäu­ mung erleichtert werden, und die Ausbildung von Poren kann ausgeglichen werden.

Der Anteil des hier verwendeten Treibmittels kann ein geringer Anteil von nur 0,01 bis 5 Gew.-% sein, bezogen auf die im Rohmaterial enthaltenen Harzkomponenten, wobei das thermoplastische Harz Verstärkungsfasern enthält.

Außerdem kann die Ausbildung von Poren auch durch Ein­ spritzen eines Druckgases in das geschmolzene Harz durch eine in der Formfläche des Formwerkzeugs vorgesehene Gasein­ spritzöffnung oder Harzzuführöffnung ausgeglichen werden.

Das erfindungsgemäße leichte, faserverstärkte ther­ moplastische Harzformteil hat einen hohen Porenanteil, ist leicht und hat eine ausgezeichnete Biegungssteife. Deshalb kann es in großem Maße für verschiedene Anwendungen in Form von verschiedenen Innenteilen und Konstruktionsteilen verwen­ det werden.

Claims (4)

1. Leichtes, faserverstärktes thermoplastisches Form­ teil, das Verstärkungsfasern enthält, deren mittlere Faserlän­ ge auf 1 mm oder mehr gehalten wird, und das in einer Schnitt­ struktur in seiner Dickenrichtung eine Hautschicht nahezu ohne Poren, eine geschäumte oder Schaumstoffschicht mit einem Po­ renanteil von 10 bis 50 Vol.-% und eine trägergestützte Struk­ turschicht mit einem Porenanteil aufweist, der höher ist als der der geschäumten oder Schaumstoffschicht, in der die Ver­ stärkungsfasern kompliziert miteinander verschlungen sind und die Fasern durch das thermoplastische Harz in der Nähe ihrer Kontakte aneinander befestigt sind.

2. Leichtes, faserverstärktes thermoplastisches Form­ teil nach Anspruch 1, wobei die Hautschicht, die geschäumte oder Schaumstoffschicht und die trägergestützte Struktur­ schicht in dieser Reihenfolge von der Oberfläche des Formteils integriert sind.

3. Leichtes, faserverstärktes thermoplastisches Form­ teil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Harz der Hautschicht 5 bis 30 Gew.-% der gesamten Harze ausmacht, die die Haut­ schicht, die geschäumte oder Schaumstoffschicht und die trä­ gergestützte Strukturschicht bilden, und ein mittlerer Poren­ anteil in der Gesamtheit der Hautschicht, der geschäumten oder Schaumstoffschicht und der trägergestützten Strukturschicht 50 Vol.-% oder mehr beträgt.

4. Leichtes, faserverstärktes thermoplastisches Form­ teil nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein Hautmaterial auf mindestens einen Teil der Fläche des Formteils auflaminiert ist.