DE102008003334A1 - Faserverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Faserverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102008003334A1
DE102008003334A1 DE200810003334 DE102008003334A DE102008003334A1 DE 102008003334 A1 DE102008003334 A1 DE 102008003334A1 DE 200810003334 DE200810003334 DE 200810003334 DE 102008003334 A DE102008003334 A DE 102008003334A DE 102008003334 A1 DE102008003334 A1 DE 102008003334A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
thermoplastic
layer
fiber composite
composite material
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.)
Withdrawn
Application number
DE200810003334
Other languages
English (en)
Inventor
Karsten Hellmann
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE200810003334 priority Critical patent/DE102008003334A1/de
Priority to PCT/DE2009/000003 priority patent/WO2009086814A1/de
Publication of DE102008003334A1 publication Critical patent/DE102008003334A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • 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
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/10—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of paper or cardboard
    • 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
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • 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
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/285—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyethers
    • 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
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/288—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyketones
    • 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
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • 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
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • 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
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N3/00—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof
    • D06N3/0086—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the application technique
    • D06N3/0088—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the application technique by directly applying the resin
    • D06N3/0093—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the application technique by directly applying the resin by applying resin powders; by sintering
    • 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
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/42—Alternating layers, e.g. ABAB(C), AABBAABB(C)
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • 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
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/51—Elastic
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546—Flexural strength; Flexion stiffness
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/58—Cuttability

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Faserverbundwerkstoff (1), umfassend zumindest ein Fasermaterial und ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Um eine einfache Verarbeitung ebenso wie einen geringen Transport- und Lagerhaltungsaufwand zu erreichen, hat der Faserverbundwerkstoff (1) einen Schichtaufbau mit einer durch ein Fasermaterial gebildeten ersten Schicht (2) und mit einer durch ein thermoplastisches Kunststoffmaterial gebildeten zweiten Schicht (3). Die Schichten (2, 3) bilden hierbei jeweils separate Ebenen und liegen an einer ebenen Kontaktfläche (4) gegeneinander, sodass das Fasermaterial von dem Kunststoffmaterial zumindest nicht vollständig durchsetzt oder durchdrungen wird. Hierdurch bleiben die flexiblen Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffs (1) zunächst bis zur Formgebung erhalten. Die Verarbeitung wird dadurch ebenso wie die Lagerhaltung erheblich vereinfacht. Insbesondere können die Schichten jeweils auf einer Rolle (5, 6) aufgewickelt gelagert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Faserverbundwerkstoff umfassend zumindest ein Fasermaterial und ein thermoplastisches Kunststoffmaterial sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Faserverbundwerkstoffs.
  • Ein Faserverbundwerkstoff wird in der Praxis bereits vielfach eingesetzt und zählt somit zum Stand der Technik. Der Faserverbundwerkstoff besteht dabei grundsätzlich aus dem verstärkenden Fasermaterial, das in eine Matrix aus einem Kunststoffmaterial eingebettet ist. Durch gegenseitige Wechselwirkungen der beiden Komponenten erhält der Faserverbundwerkstoff höherwertige Eigenschaften als jeder der beiden einzeln beteiligten Komponenten.
  • Die Matrix fixiert die Verstärkungsfasern, überträgt und verteilt Kräfte und Spannungen zwischen ihnen und schützt sie vor äußeren mechanischen, thermischen und chemischen Einflüssen (Umwelteinflüsse, Beständigkeit gegenüber Chemikalien). Weiterhin entscheidet sie über eine mögliche thermische Formgebung, die Wärmeformbeständigkeit und Recyclingfähigkeit.
  • Die Fasern sind verantwortlich für die Festigkeit des Bauteils (Zugfestigkeit, Biegefestigkeit) und bestimmen daher vorrangig die Eigenschaften des Fertigteils. Sie sind durch Adhäsions- und/oder Kohäsionskräfte an die Matrix gebunden.
  • Als Fasermaterial werden beispielsweise Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Nylonfasern oder auch kostengünstige Glasfasern eingesetzt, während als Matrix duroplastische oder elastomere Kunststoffe sowie Thermoplaste verwendet werden. Faserverstärkte Kunststoffe aus thermoplastischem Kunststoffmaterial lassen sich unter Hitze nachträglich umformen.
  • Bei dem Handlaminierverfahren werden Fasermaterialien von Hand auf eine Form drapiert und mit einem Reaktionsharz getränkt. Anschließend erfolgt die Entlüftung und Entfernung von Harzüberschuss mittels Rolle oder Pinsel. Danach härtet das Bauteil durch die chemische Reaktion des Harzes mit der Härterkomponente aus. Zur Erhöhung des Faservolumenanteils kann das Laminat durch Anlegen eines Vakuums verdichtet und noch im Laminat befindlicher Harzüberschuss entfernt werden.
  • Das Verhältnis des Volumens der Fasern zum Gesamtvolumen eines faserverstärkten Materials ist dabei jedoch gering, was zu einer ebenfalls geringen Bauteilqualität führt. Zudem stellt die Verarbeitung des Harzes hohe Ansprüche an die Fähigkeiten des Laminierers sowie den Arbeitsschutz.
  • Demgegenüber bestehen bereits vorimprägnierte, also in die Matrix eingebettete Fasern, die auch als Prepreg bezeichnet werden, aus Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix. Die Kunststoffmatrix hat eine leicht klebrige, feste Konsistenz und besteht aus einer Mischung von Harz und Härter, in manchen Fällen noch aus einem Beschleuniger. Die Endlosfasern können als reine unidirektionale Schicht, als Gewebe oder Gelege vorliegen. Das so geschaffene Halbzeug ist flexibel und ist bahnförmig, insbesondere auf Rollen gewickelt, lieferbar. Als nachteilig erweist sich jedoch die beim Transport des Halbzeuges erforderliche Einhaltung einer geschlossenen Kühlkette bei ca. –18°C. Die Aushärtung erfolgt dann unter Druck und Hitze (Autoklav) oder unter Vakuum und Hitze (Wärmeschrank).
  • Weiterhin sind auch bereits thermoplastische faserverstärkte Kunststoffplatten mit definierter Dicke und Faserausrichtung bekannt. Dabei ist das Fasermaterial bereits in die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial definierte Matrix eingebettet, die zur Verarbeitung bis auf Schmelztemperatur oder darüber erwärmt wird. In diesem Zustand wird das Plattenmaterial unter Zwang in eine neue Form gebracht und abgekühlt. Durch die Eigenstabilität des Plattenmaterials kann die dreidimensionale Drapierbarkeit eingeschränkt sein.
  • Aus der DE 693 09 831 T2 ist bereits ein Faserverbundwerkstoff bekannt, wobei eine flexible Folie aus einem thermoplastischen Polymer ein mit einem Pulver imprägniertes Multifaser-Filament abdeckt. Das Pulver weist dabei als wesentlichen Bestandteil thermoplastische Polymere auf. Hierdurch soll der Faserverbundwerkstoff eine hohe Flexibilität insbesondere zur Bildung hochflexibler Matten aufweisen.
  • Weiterhin beschreibt die DE 693 07 995 T2 ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten thermoplastischen Zusammensetzungen, bei dem von einer Spule eine Faser abgewickelt und in einzelne Filamente zerlegt wird. Die so geöffnete Faser wird dann durch ein Bett mit einem thermoplastischen Pulver geführt und anschließend wieder zusammengesetzt, wobei eine flexible Hülle aus einem thermoplastischen Polymer die Faser umhüllt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faserverbundwerkstoff zu schaffen, welcher eine einfache Verarbeitung ebenso wie einen geringen Transport- und Lagerhaltungsaufwand ermöglicht. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Faserverbundwerkstoffes zu schaffen.
  • Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Faserverbundwerkstoff gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung des Faserverbundwerkstoffs ist den Unteransprüchen 2 bis 11 zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß ist also ein Faserverbundwerkstoff vorgesehen, bei dem der Faserverbundwerkstoff flexible und/oder elastische Materialeigenschaften und einen Schichtaufbau mit einer ersten durch das Fasermaterial gebildeten Schicht und mit zumindest einer weiteren durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildeten Schicht aufweist, wobei die Schichten separate Ebenen bilden und an einer im Wesentlichen ebenen Kontaktfläche gegeneinander liegen, sodass eine Durchsetzung oder Durchdringung des Fasermaterials nicht oder nicht vollständig erfolgt. Hierdurch wird es erfindungsgemäß erreicht, dass die flexiblen oder elastischen Materialeigenschaften des Faserverbundwerkstoffs bis zur Verarbeitung in einem Formgebungsprozess erhalten bleiben und somit die Handhabung des Faserverbundwerkstoffs wesentlich erleichtert wird. Eine lückenlose Kühlkette ist dabei insbesondere nicht erforderlich, da die Matrix bereits im polymeren Zustand vorliegt. Die flexiblen oder elastischen Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffs werden erreicht, da das Fasermaterial und das thermoplastische Kunststoffmaterial zunächst separate Schichten bilden, eine Durchsetzung oder Durchdringung des Fasermaterials also zumindest nicht vollständig erfolgt. Vielmehr liegen das Fasermaterial und das thermoplastische Kunststoffmaterial flach aufeinander. Die Herstellung des Faserverbundwerkstoffs als Halbzeug gestattet dadurch zudem eine nahezu beliebige Kombination und Zusammensetzung, sodass die Bevorratung erheblich vereinfacht ist.
  • Dabei wird eine besondere vorteilhafte Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die erste Schicht frei von thermoplastischen Bestandteilen der weiteren Schicht ist, sodass die flexiblen oder elastischen Eigenschaften des Fasermaterials ebenso wie diejenigen des thermoplastischen Kunststoffmaterials jeweils für sich genommen uneingeschränkt erhalten bleiben. Die Anforderungen an die Lagerhaltung sowie die Verarbeitung sind dadurch vergleichsweise gering.
  • Der Faserverbundwerkstoff kann durch genau zwei Schichten realisiert werden. Als besonders zweckmäßig erweist sich hingegen eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei welcher die durch das Fasermaterial gebildete erste Schicht beidseitig jeweils eine Schicht des thermoplastischen Kunststoffmaterials trägt, um so eine zuverlässige Einbettung des Fasermaterials während des Verarbeitungsprozesses sicherzustellen und dabei insbesondere Bereiche unzureichender Laminierung zu vermeiden.
  • Weiterhin erweist es sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung als besonders zweckmäßig, wenn die weitere durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht als Folie ausgeführt ist und somit nicht unmittelbar im flüssigen oder fließfähigen Zustand auf das Fasermaterial aufgebracht wird. Hierdurch können die beiden Schichten nicht nur in voneinander unabhängigen Verfahrensschritten hergestellt, sondern auch bedarfsweise in einer gewünschten Menge bzw. Materialstärke kombiniert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der Faservolumenanteil in Abhängigkeit der Anforderungen an das aus dem Faserverbundwerkstoff herzustellende Erzeugnis variiert werden. Das Zuschneiden des Faserverbundwerkstoffs ist zugleich problemlos möglich, weil die Fasern durch die Kunststoffschicht gebunden sind und dadurch Faserreste und Staub vermieden werden.
  • Hierzu eignet sich besonders eine Variante des erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffs, bei dem die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht im Extrusionsverfahren hergestellt ist und hierzu beispielsweise auf ein Silikonpapier extrudiert wird. Das thermoplastische Kunststoffmaterial wird dann bedarfsweise und entsprechend der jeweiligen Anforderungen an den Faserverbundwerkstoff in einer oder mehreren Schichten auf das Fasermaterial aufgebracht. Der Faservolumenanteil des Faserverbundwerkstoffs ist somit vorab genau definierbar, um so eine reproduzierbare Bauteilqualität sicherzustellen.
  • Eine andere, ebenfalls besonders zweckmäßige Ausgestaltung wird dann erreicht, wenn die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht als ein körniger Feststoff, insbesondere als ein Pulver auf das Fasermaterial aufgebracht ist, welches durch Schmelzen einer Oberfläche mit dem Fasermaterial verbunden ist. Hierdurch kann zugleich eine beliebig vorbestimmbare Menge des Kunststoffmaterials auf das Fasermaterial aufgebracht und durch oberflächennahes Schmelzen fixiert werden, um so die Flexibilität des Faserverbundwerkstoffs uneingeschränkt zu erhalten, indem eine die Faserstruktur festlegende Verbindung zunächst vermieden wird. Bei der Formgebung des Erzeugnisses wird dann das zwischen der geschlossenen Deckschicht und der Oberfläche des Fasermaterials eingeschlossene Pulver zumindest bis auf Schmelztemperatur erwärmt, sodass sich eine thermoplastische Matrix ausbildet.
  • Eine besonders praxisnahe Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der Faserverbundwerkstoff einen abwechselnden Schichtaufbau zumindest umfassend zwei Schichten des Fasermaterials und zumindest zwei Schichten des thermoplastischen Kunststoffmaterials aufweist. Dabei liegen die einzelnen Lagen aus jeweils einer Schicht des Fasermaterials und einer Schicht des thermoplastischen Kunststoffmaterials zunächst nur lose aufeinander, sodass die Lagen relativ zueinander verschiebbar sind. Dadurch wird eine Faltenbildung ebenso wie eine unerwünschte Delaminierung insbesondere im Bereich kleiner Innenradien der Formgebung vermieden. Die übereinander liegenden Lagen können durch Druck, beispielsweise Überdruck, Vakuum oder einen mechanischen Druck, auch unter Verwendung geeigneter Trennfolien verdichtet werden. Ein Autoklav ist nicht zwingend erforderlich.
  • Der Schichtaufbau kann dabei insbesondere derart gewählt werden, dass die Eigenschaften des thermoplastischen Kunststoffmaterials einer äußeren Schicht gegenüber zumindest einer inneren Schicht abweichen. Beispielsweise kann die äußere Schicht eine harte Oberflächenbeschaffenheit oder eine hohe Festigkeit aufweisen, während die innere Schicht elastisch ausgeführt ist. Hierzu kann der Faservolumenanteil entsprechend unterschiedlich bemessen werden. Weiterhin können die Eigenschaften an der äußeren Oberfläche des thermoplastischen Kunststoffmaterials auch hinsichtlich der optischen Eigenschaften, der Lackierfähigkeit oder auch der UV-Beständigkeit variieren.
  • Selbstverständlich können dabei zumindest in Teilbereichen mehrere Schichten des thermoplastischen Kunststoffmaterials aufeinander gelegt werden, um so beispielsweise bei der Verarbeitung die Fließeigenschaften des thermoplastischen Kunststoffmaterials zur Einbettung von Formkörpern, insbesondere Flanschen, durch eine formschlüssige Verbindung zu nutzen. Der Schichtaufbau kann hierzu bereits in einer Form für das Erzeugnis erfolgen, wobei die unbehandelten Fasermaterialien und das thermoplastische Kunststoffmaterial in Form einer Folie getrennt aufeinander geschichtet werden.
  • Weiterhin erweist es sich als besonders praxisgerecht, wenn der Schichtaufbau durch verschiedene Fasermaterialien und/oder thermoplastische Kunststoffmaterialien gebildet ist, wobei die Materialien insbesondere unterschiedliche Materialeigenschaften, Mengen und/oder Abmessungen aufweisen. Hierdurch sind der Schichtaufbau und damit die insbesondere auch richtungsabhängigen Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffs frei wählbar, indem sich auch unterschiedliche Faserwerktstoffe mit dem thermoplastischen Kunststoffmaterial beschichten lassen.
  • Als Fasermaterial weist dabei beispielsweise gemäß einer besonderen Ausführungsform die erste Schicht als wesentliche Materialbestandteile Carbon-, Glas und/oder Aramidfasern aufweist, wobei auch verschiedene Bindungsarten realisiert werden können. Grundsätzlich können so ein-, zwei- oder mehrdimensional verstärkte Faserverbundwerkstoffe realisiert werden, wobei als eindimensionale Verstärkung oder unidirektionales Gelege (UD) solche Faserverbundwerkstoff werden bezeichnet, deren Fasern nur in eine Richtung orientiert sind.
  • Hierbei ist es besonders praxisnah, wenn zumindest eine Schicht als wesentliche Materialbestandteile des thermoplastischen Kunststoffmaterials Polypropylen, Polyester, Polyamid und/oder ein Polyetherketon, beispielsweise das Polyetheretherketon (PEEK), aufweist.
  • Weiterhin kann die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht einen zusätzlichen Feststoffanteil, insbesondere Fasermaterialanteil, aufweisen. Das Fasermaterial kann hierzu aus Fasern, die nur eine Länge von wenigen Millimetern aufweisen, oder auch durch Festkörper, beispielsweise Hohlkugeln, gebildet sein. Diese können zudem auch in partiell abweichender Konzentration vorgesehen sein.
  • Die zweitgenannte Aufgabe, Verfahren zur Herstellung eines solchen Faserverbundwerkstoffs umfassend zumindest ein Fasermaterial und ein thermoplastisches Kunststoffmaterial zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass auf eine erste durch das Fasermaterial gebildete Schicht zumindest eine weitere durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht aufgebracht wird, derart dass die Schichten an einer im wesentlichen ebenen Kontaktfläche aneinander liegen und das Fasermaterial von dem Kunststoffmaterial nicht oder nicht vollständig durchsetzt oder durchdrungen wird. Hierdurch kann der Schichtaufbau nahezu uneingeschränkt an die jeweiligen Anforderungen an das herzustellenden Erzeugnis angepasst werden, indem eine beispielsweise auch abschnittsweise unterschiedlicher Schichtaufbau, insbesondere Schichtstärke ausgewählt und das Fasermaterial und das thermoplastisches Kunststoffmaterial so bedarfsgerecht konfektioniert werden kann.
  • Das thermoplastische Kunststoffmaterial kann hierzu beispielsweise als eine Folie auf das Fasermaterial kaschiert werden. Weiterhin ist es jedoch besonders zweckmäßig, wenn die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht auf die erste durch das Fasermaterial gebildete Schicht extrudiert wird.
  • Ein anderes, ebenfalls besonders Erfolg versprechendes Verfahren wird dadurch geschaffen, dass die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht auf die erste durch das Fasermaterial gebildete Schicht aufgebracht und durch nachfolgendes Erhitzen und Aufbringen einer Druckkraft fixiert wird. Hierdurch wird ein Höchstmaß an Flexibilität erreicht, indem nämlich das pulverförmige oder in Form eines Granulates vorliegende thermoplastische Kunststoffmaterial nicht etwa flächig an dem Fasermaterial anhaftet, sondern lediglich zwischen dem Fasermaterial und der geschlossenen Oberflächenschicht eingeschlossen ist.
  • Als ebenfalls besonders praxisgerecht erweist es sich auch, wenn die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht zunächst als Folie hergestellt wird und auf die erste durch das Fasermaterial gebildete Schicht kaschiert wird. Die beispielsweise auf ein Silikonpapier als Folienträger extrudierte Folie kann dabei eine Materialstärke bis zu mehreren Millimetern aufweisen und wird dabei zunächst unabhängig von dem Fasermaterial als Rollenware gelagert. Die Verbindung mit dem Fasermaterial erfolgt dann bedarfsweise, sodass mit einem vergleichsweise geringen Aufwand ein individueller Schichtaufbau realisiert werden kann.
  • Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Prinzipskizze einen Faserverbundwerkstoff 1 mit flexiblen Materialeigenschaften, welcher beispielsweise als Rollenware herstellbar ist. Der Faserverbundwerkstoff 1 hat einen Schichtaufbau mit einer durch ein Fasermaterial gebildeten ersten Schicht 2 und mit einer durch ein thermoplastisches Kunststoffmaterial gebildeten zweiten Schicht 3, die jeweils separate Ebenen bilden und an einer ebenen Kontaktfläche 4 gegeneinander liegen. Hierdurch bleiben die elastischen Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffs 1 zunächst bis zur Formgebung erhalten. Die Verarbeitung wird dadurch ebenso wie die Lagerhaltung erheblich vereinfacht. Insbesondere können die Schichten jeweils auf einer Rolle 5, 6 aufgewickelt gelagert werden und bedarfsweise an der ebenen Kontaktfläche 4 aufeinander kaschiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 69309831 T2 [0010]
    • - DE 69307995 T2 [0011]

Claims (15)

  1. Faserverbundwerkstoff (1) umfassend zumindest ein Fasermaterial und ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff flexible und/oder elastische Materialeigenschaften und einen Schichtaufbau mit einer ersten durch das Fasermaterial gebildeten Schicht (2) und mit zumindest einer weiteren durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildeten Schicht (3) aufweist, wobei die Schichten (2, 3) separate Ebenen bilden und an einer im Wesentlichen ebenen Kontaktfläche (4) gegeneinander liegen, sodass eine Durchsetzung oder Durchdringung des Fasermaterials nicht oder nicht vollständig erfolgt.
  2. Faserverbundwerkstoff (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) frei von thermoplastischen Bestandteilen der weiteren Schicht (3) ist.
  3. Faserverbundwerkstoff (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Fasermaterial gebildete erste Schicht beidseitig jeweils eine Schicht des thermoplastischen Kunststoffmaterials trägt.
  4. Faserverbundwerkstoff (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht (3) als Folie ausgeführt ist.
  5. Faserverbundwerkstoff (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht (3) im Extrusionsverfahren hergestellt ist.
  6. Faserverbundwerkstoff (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht als ein körniger Feststoff, insbesondere als ein Pulver auf das Fasermaterial aufgebracht ist, welches durch Schmelzen einer Oberfläche mit dem Fasermaterial verbunden ist.
  7. Faserverbundwerkstoff (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff einen abwechselnden Schichtaufbau zumindest umfassend zwei Schichten des Fasermaterials und zumindest zwei Schichten des thermoplastischen Kunststoffmaterials aufweist.
  8. Faserverbundwerkstoff (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau durch verschiedene Fasermaterialien und/oder thermoplastischen Kunststoffmaterialien gebildet ist, wobei die Materialien insbesondere unterschiedliche Materialeigenschaften, Mengen und/oder Abmessungen aufweisen.
  9. Faserverbundwerkstoff (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) als wesentliche Materialbestandteile Carbon-, Glas und/oder Aramidfasern aufweist.
  10. Faserverbundwerkstoff (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schicht (3) als wesentliche Materialbestandteile des thermoplastischen Kunststoffmaterials Polypropylen, Polyester, Polyamid und/oder ein Polyetherketon, beispielsweise das Polyetheretherketon (PEEK), aufweist.
  11. Faserverbundwerkstoff (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht (3) einen zusätzlichen Feststoffanteil, insbesondere Fasermaterialanteil, aufweist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoffs umfassend zumindest ein Fasermaterial und ein thermoplastisches Kunststoffmaterial nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine erste durch das Fasermaterial gebildete Schicht zumindest eine weitere durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht aufgebracht wird, derart dass die Schichten an einer im wesentlichen ebenen Kontaktfläche aneinander liegen und das Fasermaterial von dem Kunststoffmaterial nicht oder nicht vollständig durchsetzt oder durchdrungen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht auf die erste durch das Fasermaterial gebildete Schicht extrudiert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht auf die erste durch das Fasermaterial gebildete Schicht aufgebracht und durch nachfolgendes Erhitzen und Aufbringen einer Druckkraft fixiert wird.
  15. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das thermoplastische Kunststoffmaterial gebildete Schicht zunächst als Folie hergestellt wird und auf die erste durch das Fasermaterial gebildete Schicht kaschiert wird.
DE200810003334 2008-01-07 2008-01-07 Faserverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung Withdrawn DE102008003334A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810003334 DE102008003334A1 (de) 2008-01-07 2008-01-07 Faserverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
PCT/DE2009/000003 WO2009086814A1 (de) 2008-01-07 2009-01-06 Faserverbundwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810003334 DE102008003334A1 (de) 2008-01-07 2008-01-07 Faserverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008003334A1 true DE102008003334A1 (de) 2009-07-09

Family

ID=40627120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810003334 Withdrawn DE102008003334A1 (de) 2008-01-07 2008-01-07 Faserverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008003334A1 (de)
WO (1) WO2009086814A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013000714A1 (de) * 2013-01-17 2014-07-17 Johnson Controls Gmbh Herstellung von Polyamidfaserverbundwerkstoffen mit Mikrowellenstrahlung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69307995T2 (de) 1992-11-27 1997-06-26 Eniricerche Spa Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Verbundmaterials verstärkt mit Kontinuierfasern
DE69309831T2 (de) 1992-07-31 1997-09-18 Enichem Spa Verstärktes Verbundmaterial wobei die Matrix gebildet ist aus einem Gemisch von Thermoplasten und Duroplasten

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3036994C2 (de) * 1980-10-01 1982-12-23 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Verbundwerkstoff
DE4104692A1 (de) * 1991-02-15 1992-08-20 Bayer Ag Kontinuierliches verfahren zur herstellung von verbundwerkstoffen
DE19509083A1 (de) * 1995-03-16 1996-09-19 Kln Ultraschall Gmbh Verfahren zum haftenden Aufbringen von textilen Materialien aus Kunststoffasern auf thermplastischen Kunststoff-Bauteilen bzw. -Untergründen
AU6035196A (en) * 1995-06-07 1996-12-30 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Film laminated material and method and apparatus for making the same
TW352364B (en) * 1996-08-26 1999-02-11 Chisso Corp A composite sheet comprising a non-woven fabric and a film
US6221798B1 (en) * 1997-07-24 2001-04-24 International Paper Company Method for producing laminated webs
DE10127312A1 (de) * 2001-06-06 2003-01-02 Nordenia Deutschland Gronau Verbundmaterial zum Schock- und Abriebschutz von Kunstoff- und Metalloberflächen
DE10207721A1 (de) * 2002-02-20 2003-08-28 Hartmann Paul Ag Scheiben-bzw. pad-förmiger Faserverbundartikel
EP1782946A1 (de) * 2005-11-08 2007-05-09 Caplast Kunststoffverarbeitungs GmbH Wiederverwendbare Schutzhaube für Fahrzeuge und Fahrzeugteile sowie Verwendung eines Verbundmaterials zur Herstellung der wiederverwendbaren Schutzhaube

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69309831T2 (de) 1992-07-31 1997-09-18 Enichem Spa Verstärktes Verbundmaterial wobei die Matrix gebildet ist aus einem Gemisch von Thermoplasten und Duroplasten
DE69307995T2 (de) 1992-11-27 1997-06-26 Eniricerche Spa Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Verbundmaterials verstärkt mit Kontinuierfasern

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013000714A1 (de) * 2013-01-17 2014-07-17 Johnson Controls Gmbh Herstellung von Polyamidfaserverbundwerkstoffen mit Mikrowellenstrahlung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009086814A1 (de) 2009-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60105831T2 (de) Sheet moulding compound (smc) mit ventilationsstruktur für eingeschlossene gase
DE602005001132T2 (de) Geformter Schichtstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010031886A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, Vorformling dafür sowie Bauteil
DE102017109362A1 (de) Kosmetische Reparatur eines thermoplastischen Kohlenstofffaserkomposits
DE102009006130A1 (de) Verbundbauteil mit Deckschicht
WO2017009152A1 (de) Holzfurnier beschichteter kunststoffformkörper
DE102012003731A1 (de) Halbzeug für die Herstellung eines Faserverbund-Metallhybridlaminats und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbzeuges
DE102015101564A1 (de) Verfahren zum Herstellen faserverstärkter Kunstharzmaterialien
EP3536494A1 (de) Einstufiges fügeverfahren für verbundkörper aus faserverstärktem bauteil und aerogel
DE102006023865B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils
DE102005003713B4 (de) Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Hohlkörperkern-Sandwichbauteilen im vakuumunterstützten Harz-Infusionsprozess
DE19819750C2 (de) Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2937982A1 (de) Verfahren zur herstellung eines schichtstoffes
DE102010040301A1 (de) Faserverstärktes dreidimensionales Kunststoffformteil und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten dreidimensionalen Kunststoffformteils
EP2732946B1 (de) Komposit, Bauteil hieraus sowie Verfahren zur Herstellung hierfür
DE102008003334A1 (de) Faserverbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10358295A1 (de) Leichtbau-Verbundmaterial sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102015000947A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Polymer-Formteils mit einer Mehrzahl an Verstärkungsfaserlagen und Vorformling eines solchen Polymer-Formteils
DE102013201315A1 (de) Barriereverbund für Kunststoffbauteile
DE102014010741A1 (de) Halbzeug mit Fasern in Kunststoffmatrizen und Werkstücke aus derartigen Halbzeugen
DE102012003734A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Hybridlaminat
EP1524105A2 (de) Leichtbau-Verbundmaterial sowie Verfahren zu dessen Herstellung
WO2005028200A1 (de) Faserverstärktes thermoplastisches laminat
WO2017125420A1 (de) Schichtverbund, aufgebaut aus einer ersten schicht aus einem ersten material und einer zweiten schicht aus einem mit endlosfasern verstärkten polymer
DE102016121267A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines schichtförmigen Bauteils

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20150106

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings