DE10132342A1 - Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen

Info

Publication number
DE10132342A1
DE10132342A1 DE10132342A DE10132342A DE10132342A1 DE 10132342 A1 DE10132342 A1 DE 10132342A1 DE 10132342 A DE10132342 A DE 10132342A DE 10132342 A DE10132342 A DE 10132342A DE 10132342 A1 DE10132342 A1 DE 10132342A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resin
binder
textile
preform
impregnation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10132342A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10132342B4 (de
Inventor
Guenter Doehle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Operations GmbH
Original Assignee
Airbus Operations GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Operations GmbH filed Critical Airbus Operations GmbH
Priority to DE10132342A priority Critical patent/DE10132342B4/de
Publication of DE10132342A1 publication Critical patent/DE10132342A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10132342B4 publication Critical patent/DE10132342B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/546—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/04—Layered products comprising a layer of synthetic resin as impregnant, bonding, or embedding substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/28—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer impregnated with or embedded in a plastic substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit ihr lässt sich eine Fertigung von Bauteilen in Faserverbundbauweise nach der Nassverfahren-Technologie durch Einflussnahme auf die Viskosität des verwendeten Harzsystems und die Permeabilität der eingesetzten harzimprägnierten Verstärkungstextilien (Einflussnahme auf die Fließwege des Harzes) rationalisieren, die von einem deutlichen Wachstum der Prozesssicherheit während des Fertigungsprozesses begleitet wird. Gleichermaßen wird eine erhebliche Verbesserung der Werkstoffqualität des gewünschten Endproduktes erreicht. DOLLAR A Das Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen umfasst neben den bekannten Verfahrensschritten zur Fertigung von vorkompaktierten Vorformlingen und weitergehend zu dessen Nassimprägnierung mit einem flüssigen Harz und anschließender Aushärtung innerhalb einem Formwerkzeug folgende Maßnahmen, nach denen die Beschichtung von lagenweise übereinander angeordneten ebenflächigen Schichten mit einem Textilbinder vorgenommen wird, der chemisch mit einem Zähmodifizierer versetzt wird, und die Harzimprägnierung (des zu einem Vorformling vorkompaktierten Schichtenaufbaus) innerhalb der Werkzeugform mit einem flüssigen Harz, dem kein Zähmodifizierer chemisch versetzt wird, vorgenommen wird, wobei durch eine chemische und/oder physiksalische Auflösung des (den Schichten beschichteten) ...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff- Strukturen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit ihr lässt sich eine Fertigung von Bauteilen in Faserverbundbauweise nach der Nassverfahren-Technologie durch Einflussnahme auf die Viskosität des verwendeten Harzsystems und die Permeabilität der eingesetzten harzimprägnierten Verstärkungstextilien (durch Einflussnahme auf die Fließwege des Harzes) rationalisieren, die von einem deutlichen Wachstum der Prozesssicherheit während des Fertigungsprozesses begleitet wird. Gleichermaßen wird eine erhebliche Verbesserung der Werkstoffqualität des gewünschten Endproduktes erreicht.
  • Es ist der Fachwelt bekannt, dass es bei der Herstellung von Bauteilen in Faserverbundbauweise mit sogenannten Nassverfahren, beispielsweise bei Rippen oder Beschlägen für Seitenleitwerke eines Passagierflugzeuges, von denen die RTM-Technologie (RTM bedeutet: "Resin Transfer Molding") erwähnt wird, die zu imprägnierenden Verstärkungstextilien üblicherweise mit Textilbindern beschichtet werden und zu einem handhabbaren Vorformling vorkompaktiert werden, wodurch die anschließende Imprägnierung mit zähmodifizierten und daher hochviskosen Harzsystemen über weite Fliesswege erschwert und zu gravierenden qualitativen Beeinträchtigungen, wie beispielsweise der Verschlechterung von mechanischen Werkstoffkennwerten, führen kann.
  • Außerdem ist es bekannt, dass für das sogenannte RTM-Verfahren zunächst Verstärkungstextiien mit Filamenten in der gewünschten Ausrichtung, beispielsweise in Form von Geweben, der Dicke des späteren Bauteils entsprechend lagenweise übereinander geschichtet werden. Zur Herstellung eines handhabbaren Vorformlings aus diesen Einzellagen erfolgt anschließend eine Vorkompaktierung unter Einwirkung von Druck und Temperatur. Durch Verwendung von Textilien, die in einem vorgeschalteten Prozess bereits mit sogenannten Textilbindern (Harz-Modifizierern) beschichtet werden, kommt es bei der Vorkompaktierung zur Verbindung der einzelnen Lagen miteinander. Anschließend wird der vorkompaktierte Vorformling in der Kavität eines Formwerkzeuges positioniert. Diese Kavität verfügt über mindestens zwei Öffnungen, wobei über mindestens eine Öffnung die eingeschlossenen Luft evakuiert und über mindestens eine weitere Öffnung flüssiges Harz injiziert wird, bis alle Filamente möglichst porenfrei mit Harz benetzt sind. Danach wird über äußere Wärmezufuhr eine chemische Vernetzung des Harzes bewirkt, nach deren Abschluss das nun verfestigte Bauteil abgekühlt und entformt werden kann. Dabei besteht ein Problem in der Viskosität der verwendeten Harzsysteme und der Permeabilität der Vorformlinge. Eigentlich muss die Viskosität hinreichend gering sein, um insbesondere bei langen Fließwegen (von großflächigen bzw. dickwandigen Bauteilen) und hohen Faservolumengehalten, wie sie in der Luftfahrt angestrebt werden, eine schnelle und luftporenfreie Imprägnierung bei vollständiger Füllung des Formwerkzeuges zu gewährleisten.
  • Auch wird eine ausreichende Permeabilität des Vorformlings für eine schnelle und luftporenfreie Imprägnierung benötigt. Kurze Füllzeiten (schnelle Imprägnierung) durch niedrige Harzviskosität und gute Permeabilität sind insbesondere auch wegen der bei Verarbeitungstemperatur der Harzsysteme bereits einsetzenden Vernetzungsreaktionen erforderlich, die sich durch eine Erhöhung der Viskosität bemerkbar machen. Für jedes Harzsystem steht daher nur eine geringe Zeitspanne zur Verfügung, innerhalb derer die Durchtränkung des Bauteils abgeschlossen werden muss. Diese Voraussetzungen wird man bei der Umsetzung von bekannten Nassverfahren kaum vorfinden, weit ein besonderes Erschwernis in der Verwendung von Harzbestandteilen besteht, die zur Zähmodifikation benötigt werden, um bestimmte mechanische Materialeigenschaften, beispielsweise die Schadenstoleranz, umzusetzen. Solche thermoplastischen Harzbestandteile führen zu einer enormen Steigerung der Viskosität. Ebenso hinderlich sind die gegenwärtig eingesetzten Bindersysteme der Verstärkungstextilien zur Herstellung von Vorformlingen, welche die Permeabilität der Textilien erheblich verschlechtern und zu Qualitätseinbußen der Bauteile führen, die beispielsweise durch eine unvollständige Werkzeugfüllung, eine luftporenbehaftete Harzimprägnierung, verminderte mechanische Materialeigenschaften des Harzes verursacht werden.
  • Bei der bekannten Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Naßimprägnierverfahren (RTM, RI, RFI, Nasspressen) besteht allgemein ein Problem in der Viskosität der eingesetzten zähmodifizierten Harzsysteme und der schlechten Permeabilität der textilen Vorformlinge. Dabei führen die verwendeten Zähmodifizierer, die traditionell dem flüssigen Harz zur Imprägnierung der Vorformlinge versetzt werden, zur unerwünschten Erhöhung der Harzviskosität. Außerdem führen die verwendeten Textilbinder, die (vor geschehener Vorkompaktierung) den zugeschnittenen Filament-Gebilden einer Verstärkungstextilien (vor deren lagenweiser Anordnung) geschichtet (benetzt) werden, zu erhöhten Fließwiderständen und zu einer Verschlechterung der Harzimprägnierung (Durchtränkung) des Vorformlings. Eine hohe Harzviskosität und eine schlechte Durchtränkung wird zu Luftporeneinschlüssen und verminderten mechanischen Werkstoffkennwerten der Bauteile führen.
  • Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Naßverfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen derweise zu verbessern, wonach bei der Füllung eines Formwerkzeuges mit einem flüssigen Harz, innerhalb deren Kavität lagenweise übereinander angeordnete Verstärkungstextilien vorkompaktiert positioniert sind, deren Auflageflächen mit einem Textilbinder beschichtet sind, kurze Füllzeiten umgesetzt werden und gleichfalls unerwünschte Luftporeneinschlüsse der Harzimprägnierung vermieden werden. Dabei wird darauf geachtet, dass die Permeabilität dieser (als Vorformling verwendeten) vorkompaktierten Verstärkungstextilien durch die chemische oder physikalische Auflösung des Textilbinders beim Kontakt mit dem Harzsystem wesentlich verbessert wird. Gleichermaßen soll eine hinreichend geringe Viskosität des flüssigen Harzes - trotz Verwendung von Harzbestandteilen, die zur Zähmodifikation des ausgehärteten Bauteils benötigt werden, - umgesetzt werden, um insbesondere bei langen Fließwegen, die sich für großflächige oder dickwandige Bauteile ergeben, und hohen Faservolumengehalten eine schnelle und luftporenfreie Imprägnierung bei vollständiger Harzfüllung des Formwerkzeuges zu erreichen.
  • Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Maßnahmen angegeben.
  • Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es wird ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen erläutert, bei dem folgende Schritte in der angegeben Reihenfolge umgesetzt werden.
  • Zunächst werden wenigstens zwei ebenflächige Schichten (Lagen) zu beiden Seiten mit einem kunststoffartigen Textilbinder beschichtet, welcher der einzelnen Verstärkungstextilie aufgeschmolzen wird. Dabei beziehen sich die ebenflächigen Schichten auf ein Filament-Gebilde, das aus einer gelege- oder gewebeartigen Verstärkungstextilie besteht. Dann wird mit den nunmehr binderbeschichteten Schichten ein Schichtenpaket gebildet. Dabei werden die Schichten im trockenen Zustand lagenweise übereinander angeordnet und mit (eigens dafür) geeigneten Mitteln einheitlich ausgerichtet. Dieser erhaltene Schichtenaufbau wird danach unter auf ihn lastendem mechanischem Druck und Beaufschlagung von Wärme einer sogenannten Vorkompaktierung unterzogen. Dabei werden die mit dem Binder beschichteten textilen Schichten sich unter dem Einfluß der Wärme miteinander verbinden, wobei der gleichzeitig auf den Schichten lastende Druck im wesentlichen für eine Verdichtung der Zwischenräume zwischen deren Auflageflächen sorgt. Nach dem Abschluss der Vorkompaktierung wird (als Zwischenprodukt) ein sogenannter (vorkompaktierter) fester Vorformling vorliegen. Anschließend wird dieser Vorformling in einer Kavität eines wenigstens zwei Öffnungen aufweisenden Formwerkzeuges positioniert. Darauffolgend wird dem Formwerkzeug über wenigstens eine erste Öffnung eine eingeschlossene Luft evakuiert wird. Gleichzeitig (dieser Maßnahme) wird über wenigstens eine zweite Öffnung ein flüssiges Harz injiziert, bis das nach geschehener vollständiger Füllung des Formwerkzeuges mit dem flüssigen Harz eine luftporenfreie Harzimprägnierung des Vorformlings, mit der eine möglichst porenfreie Harzbenetzung aller Filamente des Vorformlings erreicht wird, umgesetzt wird. Der harzimprägnierte Vorformling wird nachfolgend einer von extern zugeführten Wärme, mit der das Formwerkzeug von außen beaufschlagt wird, ausgesetzt. Dadurch wird eine chemische Vernetzung des Harzes mit den Filamenten des Vorformlings erfolgen (eintreffen). Danach wird eine Verfestigung des Vorformlings einsetzen. Abschließend wird dieser verfestigte Vorformling einer von extern zugeführten Kälte, mit der das Formwerkzeug von außen beaufschlagt wird, ausgesetzt. Nach Abbruch der Kältebeaufschlagung wird (als gewünschtes Endprodukt) ein sogenannter Formling dem Formwerkzeug entformt. Soweit werden die einem Fachmann geläufigen Maßnahmen eines Harzimprägnierungs-Naßverfahrens (möglicherweise einem RTM-Verfahren) vorgestellt, die bereits anfänglich der Beschreibung vorgestellt werden.
  • Um nun eine Erhöhung des Leistungsniveaus von Werkstoffen und Verarbeitungsverfahren bei der Imprägnierung von Verstärkungstextilien mit Flüssigharzen zu erreichen, wird eine dem verwendeten Harzsystem und dem Textilbinder innewohnende Funktionsintegration der Zähmodifikation vorgeschlagen.
  • Mit einer ersten Maßnahme wird berücksichtigt, dass die Beschichtung der ebenflächigen Schichten mit einem kunststoffartigen Textilbinder vorgenommen wird, der chemisch mit einem Zähmodifizierer, welcher üblicherweise (nur) dem flüssigen Harz integriert wird, versetzt wird. Diese Maßnahme sieht also vor, dass die Harzimprägnierung mit einem flüssigen Harz vorgenommen wird, dem kein Zähmodifizierer chemisch versetzt wird. In dieser Situation wird die Permeabilität der Verstärkungstextilie dann durch eine chemische und oder physikalische Auflösung des (den Schichten beschichteten) Textilbinders beim Kontakt mit dem flüssigen Harz (nach geschehener Harzbefüllung des Vorformlings) verbessert, wodurch die Durchtränkung und Benetzung aller Filamente des Vorformlings erleichtert wird.
  • Anderenfalls besteht auch mit einer zweiten Maßnahme die Möglichkeit, dass der Zähmodifizierer nur dem flüssigen Harz chemisch versetzt wird. Dabei wird vorgesehen, dass dann dieser Zähmodifizierer dem Harz während der Harzimprägnierung etappenweisen eliminiert wird, wodurch die Viskosität des Harzes herabgesetzt wird.
  • Diese beiden vorgeschlagenen Maßnahmen werden unabhängig voneinander angewendet. Danach wird entweder die erste oder die zweite Maßnahme verfahrensmäßig berücksichtigt.
  • Anknüpfend an die vorgenannte zweite Maßnahme wäre es durchaus auch denkbar, dass während der stattfindenden Harzimprägnierung des (in der Kavität des Formwerkzeuges befindlichen) Vorformlings der Zähmodifizierer erst mit der stattfindenden chemischen und physikalischen Verbindung des flüssigen Harzes mit der Textilbinder-Beschichtung der ebenflächigen Schichten dem Harz dosiert chemisch versetzt wird.
  • Außerdem wird alternativ der verfahrensmäßigen Anwendung der beiden vorgenannten Maßnahmen zusätzlich eine dritte Maßnahme erwähnt, nach der die benötigte Gesamtmenge an Zähmodifizierer teilweise (nach dem Vorbild der ersten Maßnahme) dem Textilbinder und teilweise (nach dem Vorbild der zweiten Maßnahme) dem flüssigen Harz ausgewogen dosiert chemisch versetzt wird, wodurch das Harz ausreichend viskos wird und die Permeabilität der Verstärkungstextilie gesteigert (verbessert) wird.
  • Bei allen diesen Maßnahmen wird ein Zähmodifizierer eingesetzt, bei dem es sich um einen in (feinst)pulveriger Form vorliegenden Thermoplast handeln wird, der dem Textilbinder und/oder dem flüssigen Harz versetzt wird. Auch wird erwähnt, dass - bei einer vorgesehenen Umsetzung der ersten und dritten Maßnahme - der kunststoffartige Textilbinder der Verstärkungstextilie aufgeschmolzen wird. Dabei kann der Zähmodifizierer auch die Funktion des Textilbinders übernehmen und ihn ersetzten. Es wird ein Zähmodifizierer benutzt werden, der einem kunststoffartige Textilbinder, den man häufig als Harz- oder Duromere-Binder vorfinden wird, verträglich ist. Das erwähnte flüssige Kunstharz bezieht sich weitestgehend auf ein Epoxidharz.
  • Zusammenfassend wird ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen vorgestellt, nach dem zur Fertigung von Vorformlingen (als Zwischenprodukt) als Textilbinder chemische Stoffe eingesetzt werden, die traditionell zur Zähmodifikation der Harzsysteme benutzt werden. Dadurch ist das bei der Nassimprägnierung, also bspw. das beim erwähnten RTM-Verfahren zu verwendende Harzsystem bei der Durchtränkung der Verstärkungstextilien niedrig viskos, als es der Fall wäre, wenn der Zähmodifizierer bereits im flüssigen Harzsystem enthalten wäre. Weiterhin ist mit einer Verbesserung der Permeabilität der Vorformlinge zu rechnen, da es beim Kontakt des Harzsystems mit den binderbenetzten Filamentoberflächen zur chemischen oder physikalischen Lösung des Textilbinders und somit zur Verbesserung der Durchlässigkeit des Verstärkungstextils kommt. Wie gesagt - alternativ ist es auch möglich, nur einen teil der insgesamt notwendigen Menge an Zähmodifizierer als Textilbinder einzusetzen und die Restmenge a priori dem zu injizierenden flüssigen Harz hinzuzufügen. Damit wird eine erhebliche Verbesserung der Werkstoffqualität bei Nassimprägnierungsverfahren möglich. Außerdem verschieben sich bisherige Limitationen hinsichtlich maximal in einer bestimmten Zeitspanne durchtränkbarer Formteildicken und Formteillängen bei hohen Faservolumengehalten. Weiter werden unerwünschte Luftporeneinschlüsse im Harz(zwischenraum) vermieden. Die Werkstoffqualität wird verbessert und die Prozesssicherheit wird bei Anwendung des Verfahrens deutlich erhöht werden. Jedenfalls ermöglicht das vorgestellte Verfahren die Herstellung qualitativ hochwertiger Faserverbundwerkstoffe mit zähmodifizierter Matrix mittels dem Nassverfahren. Eine besondere vorteilhafte Anwendung des Verfahrens ergibt sich für schlagbeanspruchte, dickwandige und komplex geformte Bauteile, beispielsweise für Rippen und Beschläge eines Seitenleitwerks am Flugzeug.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen, bei dem
zunächst wenigstens zwei ebenflächige Schichten, die aus einem Filament-Gebilde einer gelege- oder gewebeartigen Verstärkungstextilie bestehen, zu beiden Seiten mit einem Textilbinder beschichtet werden,
dann mit den binderbeschichteten Schichten ein Schichtenpaket gebildet wird, die im trockenen Zustand lagenweise übereinander angeordnet werden,
danach der einheitlich ausgerichtete Schichtenaufbau unter auf ihn lastendem mechanischem Druck und Beaufschlagung von Wärme einer Vorkompaktierung unterzogen wird, nach deren Abschluss ein vorkompaktierter Vorformling vorliegen wird,
anschließend der Vorformling in einer Kavität eines wenigstens zwei Öffnungen aufweisenden Formwerkzeuges positioniert wird,
darauffolgend dem Formwerkzeug über wenigstens eine erste Öffnung eine eingeschlossene Luft evakuiert wird und gleichzeitig über wenigstens eine zweite Öffnung ein flüssiges Harz injiziert wird, bis das nach geschehener vollständiger Füllung des Formwerkzeuges mit dem Harz eine luftporenfreie Harzimprägnierung des Vorformlings, mit der eine möglichst porenfreie Harzbenetzung aller Filamente des Vorformlings erreicht wird, umgesetzt wird,
der harzimprägnierte Vorformling nachfolgend einer von extern zugeführten Wärme, mit der das Formwerkzeug von außen beaufschlagt wird, ausgesetzt wird, wodurch eine chemische Vernetzung des Harzes mit den Filamenten des Vorformlings erfolgen wird und danach eine Verfestigung des Vorformlings einsetzten wird,
abschließend der verfestigte Vorformling einer von extern zugeführten Kälte, mit der das Formwerkzeug von außen beaufschlagt wird, ausgesetzt wird, und nach Abbruch der Kältebeaufschlagung ein dem Formwerkzeug entformter Formling vorliegen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der ebenflächigen Schichten mit einem Textilbinder vorgenommen wird, der chemisch mit einem Zähmodifizierer versetzt wird, und die Harzimprägnierung mit einem flüssigen Harz, dem kein Zähmodifizierer chemisch versetzt wird, vorgenommen wird, wodurch die Viskosität des flüssigen Harzes herabgesetzt wird oder durch eine chemische und oder physikalische Auflösung des Textilbinders beim Kontakt mit dem flüssigen Harz die Permeabilität der Verstärkungstextilie verbessert wird, wodurch die Durchtränkung und Benetzung aller Filamente des Vorformlings erleichtert wird, oder dass der Zähmodifizierer nur dem flüssigen Harz chemisch versetzt wird, der während der Harzimprägnierung dem Harz eliminiert wird, wodurch die Viskosität des Harzes herabgesetzt wird.
2. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass während der Harzimprägnierung des Vorformlings der Zähmodifizierer erst mit der stattfindenden chemischen und physikalischen Verbindung des flüssigen Harzes mit der Textilbinder- Beschichtung der ebenflächigen Schichten dem Harz dosiert chemisch versetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die benötigte Gesamtmenge an Zähmodifizierer teilweise dem Textilbinder und teilweise dem flüssigen Harz ausgewogen dosiert chemisch versetzt wird, wodurch das Harz ausreichend viskos wird und die Permeabilität der Verstärkungstextilie gesteigert (verbessert) wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähmodifizierer als Thermoplast in pulveriger Form dem Textilbinder und/oder dem flüssigen Harz versetzt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kunststoffartige Textilbinder der Verstärkungstextilie aufgeschmolzen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähmodifizierer die Funktion des Textilbinders übernehmen und ihn ersetzen wird.
DE10132342A 2001-07-04 2001-07-04 Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen Expired - Fee Related DE10132342B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10132342A DE10132342B4 (de) 2001-07-04 2001-07-04 Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10132342A DE10132342B4 (de) 2001-07-04 2001-07-04 Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10132342A1 true DE10132342A1 (de) 2003-02-06
DE10132342B4 DE10132342B4 (de) 2007-01-18

Family

ID=7690533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10132342A Expired - Fee Related DE10132342B4 (de) 2001-07-04 2001-07-04 Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10132342B4 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202005003045U1 (de) * 2005-02-23 2006-07-06 Eisele, Michael, Dipl.-Ing. Verarbeitungshilfsmittel für das Harzinjektionsverfahren
US8609557B2 (en) 2008-01-11 2013-12-17 Saertex Gmbh & Co. Kg Textile semifinished product with at least one surface provided with an adhesive
DE102013006067A1 (de) 2013-04-08 2014-10-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102015000947A1 (de) 2014-01-28 2015-07-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Polymer-Formteils mit einer Mehrzahl an Verstärkungsfaserlagen und Vorformling eines solchen Polymer-Formteils
DE102015007284A1 (de) * 2015-06-10 2016-12-15 Airbus Defence and Space GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserverbundbauteilen

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014210443A1 (de) * 2014-06-03 2015-12-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aufprallschutzelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5496602A (en) * 1994-11-22 1996-03-05 Dow-United Technologies Composite Products, Inc. Low resin content unidirectional fiber tape

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202005003045U1 (de) * 2005-02-23 2006-07-06 Eisele, Michael, Dipl.-Ing. Verarbeitungshilfsmittel für das Harzinjektionsverfahren
US8609557B2 (en) 2008-01-11 2013-12-17 Saertex Gmbh & Co. Kg Textile semifinished product with at least one surface provided with an adhesive
DE102013006067A1 (de) 2013-04-08 2014-10-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102013006067B4 (de) 2013-04-08 2024-01-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils
DE102015000947A1 (de) 2014-01-28 2015-07-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Polymer-Formteils mit einer Mehrzahl an Verstärkungsfaserlagen und Vorformling eines solchen Polymer-Formteils
DE102015007284A1 (de) * 2015-06-10 2016-12-15 Airbus Defence and Space GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserverbundbauteilen
DE102015007284B4 (de) 2015-06-10 2019-02-28 Airbus Defence and Space GmbH Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen

Also Published As

Publication number Publication date
DE10132342B4 (de) 2007-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60208358T2 (de) Formmassen mit ventilationsstruktur für eingeschlossene gase
EP3024638B1 (de) Verfahren zur endkonturgetreuen herstellung mechanisch hoch belastbarer kunststoff-bauteile
EP1851036B1 (de) Faserverbund-Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Bauelements
EP1194476A1 (de) Langfaserverstärktes thermoplastisches material und verfahren zum herstellen desselben
DE102011113200B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilknotens aus einem Faser-Kunststoff-Verbund für die Verbindung von Hohlprofilbauteilen eines Rahmenelements
DE3200877A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen von blattfedern aus faserverstaerkten werkstoffen sowie derart hergestellte blattfeder
DE10132342A1 (de) Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Strukturen
EP2771175B1 (de) Verfahren zur herstellung eines faserverstärkten kunststoffteils mit verbindungsbereich
DE10258630A1 (de) Verfahren zu Herstellung langfaserverstärkter, thermoplastischer Bauteile
DE102008029518A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen und Faserverbundbauteile
DE102006002198B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Bauelements
DE102015000947A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Polymer-Formteils mit einer Mehrzahl an Verstärkungsfaserlagen und Vorformling eines solchen Polymer-Formteils
DE10354106B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Faserverbundstruktur
EP2324995A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils
DE10024814A1 (de) Herstellverfahren für ein Kunststoff-Sandwichbauteil
DE102014224720A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines schnittbearbeiteten Formteils mit einer Kunststoffmatrix und Verstärkungsfasern
EP2280821A1 (de) Ausschnittsverstärkung für kernverbunde
DE102014212287A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines naturfaserverstärkten Kunststoffbauteils
DE2135181C3 (de) Herstellung von faserverstärkten, hochfesten, starren Formkörpern
DE10314974B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit einer zusammenhängende lignocellulosehaltige Fasern aufweisenden formgebenden Struktur und Formkörper
DE10321824A1 (de) Verfahren zum Giessen von Strukturverbundwerkstoffen
EP3599084A1 (de) Verfahren zum herstellen eines faserkunststoffverbundes
EP4049821B1 (de) Verbundbauteil und verfahren zur herstellung eines verbundbauteils
DE102016123686B4 (de) Bohrschablone
DE102020113378A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils, insbesondere eines Unterbodenbauteils eines Kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: AIRBUS OPERATIONS GMBH, 21129 HAMBURG, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120201