DE102015210735A1

DE102015210735A1 - Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds, Verfahren zur Herstellung eines Laminats, Faser-Kunststoff-Verbund sowie Enderzeugnis

Info

Publication number: DE102015210735A1
Application number: DE102015210735.3A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dieterle; Oliver Maier
Original assignee: M & A - Dieterle Maschinen- und Apparatebau GmbH; M & A - Dieterle Maschinen- und Appbau GmbH
Current assignee: M & A - Dieterle Maschinen- und Apparatebau GmbH; M & A - Dieterle Maschinen- und Appbau GmbH
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2016-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds, insbesondere Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeugs, aufweisend die folgenden Schritte: a) Wickeln wenigstens eines Verstärkungsfaserrovings um einen Wickelkern und b) faserförmiges Auftragen eines verflüssigten, vorzugsweise geschmolzenen, Polymerma-terials auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds, insbesondere Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeugs, aufweisend die folgenden Schritte: a) faserförmiges Auftragen eines verflüssigten, vorzugsweise geschmolzenen, Polymerma-terials auf einen Wickelkern und b) Wickeln wenigstens eines Verstärkungsfaserrovings um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren, einen Faser-Kunststoff-Verbund, ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, ein Enderzeugnis sowie Verwendungen des Faser-Kunststoff-Verbunds.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds (FKV), ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, einen Faser-Kunststoff-Verbund sowie ein Enderzeugnis.
Faser-Kunststoff-Verbunde gelten als etablierte Konstruktionswerkstoffe in zahlreichen anwendungspraktischen Bereichen. Abhängig von den Fasern und Kunststoffen lassen sich Verbundwerkstoffe mit variablen, produkt- und anwendungsangepassten Eigenschaftsprofilen bereitstellen.
Es ist bekannt, textile biegeschlaffe Halbzeuge mit einem thermoplastischen Matrixmaterial zu Faser-Kunststoff-Verbunden zu kombinieren. Das thermoplastische Matrixmaterial kann hierbei in Form von Granulaten, Pulvern oder Folien zum Einsatz kommen. Als textile Halbzeuge werden üblicherweise Gewebe verwendet. Gewebe haben den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu alternativen Produkten ohne zusätzliche Hilfskomponenten auskommen. Die herstellungsbedingte biaxiale Struktur von Geweben sorgt allerdings für eine Verringerung der Flexibilität bei der Konstruktion eines Lagenaufbaus und schränkt mithin die Kombinationsmöglichkeiten der Lagen für eine optimale Ausrichtung der Fasern in Belastungsrichtung stark ein. Lediglich durch die Verwendung feinster Kettfäden kann eine annähernd unidirektionale Ausrichtung erreicht werden. Die Verkreuzung von Schuss- und Kettfäden sorgt indes in jedem Fall für eine ondulierte Lage der Faserbänder, was zu einem Festigkeitsverlust im fertigen Faser-Kunststoff-Verbund führt (Sherif, Ch. Textile Werkstoffe für den Leichtbau: Techniken-Verfahren-Materialien-Eigenschaften; Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2011).
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden besteht darin, in einem zweistufigen Prozess biegeschlaffe textile Halbzeuge mit bi- oder multidirektionaler Verstärkungsrichtung mit Spinnvliesstoffen als thermoplastische Matrix zu kombinieren. Durch den mehrstufigen Aufbau werden jedoch nur Einzelschichtdicken von bis zu 0.8 mm erreicht, wodurch sich diese Herstellungstechnik nicht für eine Weiterverarbeitung zu den Schichtlaminaten eignet (Högemann, W.: Reifenhäuser Reicofil entwickelt eine rollbare Alternative zum Organoblech, www.reifenhauser.com/de/news/ Reifenhaeuser Reicofil entwickelt eine rollbare Alternative zum Organoblech, Pressemitteilung vom 02.07.2013).
Thermoplastische Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeuge (FKV-Halbzeuge) in Form von folienförmigen unidirektionalen Bändern (UD-Bändern) werden aus paralleler Verarbeitung mehrerer Rovings zu einem Band mit homogener Filamentverteilung verarbeitet (Firmenpräsentation TeXtreme^®: „UD Tapes“. http://www.textreme.com/b2b/products/ud-tapes; Kausch, M.; Kroll, L.; Heinrich, H-J.: Thermoplastische Prepregs für den Hochleistungsbereich. Tagungsband der 12. Chemnitzer Textil-Tagung 2009, Seite 250–256; Feddermann, F.; Wegner, A.: Faserspreizanlage zur Herstellung trockener UD-Materialien. Tagungsband der 13. Chemnitzer Textiltechnik-Tagung 2012, Seite 273–256).
Die Herstellung von konventionellen Faser-Kunststoff-Verbunden ist mit dem grundsätzlichen Nachteil behaftet, dass die hierfür erforderlichen Ausgangskomponenten teuer sind. Dies gilt insbesondere für die zum Einsatz kommenden Kunststoffmatrizes. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich der Fügeschritt der Verbundkomponenten mitunter als schwierig und aufwendig erweisen kann. In der Regel werden die Verbundkomponenten stoffschlüssig miteinander verbunden. Ein stoffschlüssiges Verbinden erfolgt üblicherweise durch Wärmezufuhr. Häufig kommen zusätzlich Bindemittel, wie beispielsweise Nähfäden, zum Einsatz, um ein Fügen der Verbundkomponenten zu realisieren. Hierdurch verkompliziert sich die Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden, was wiederum höhere Herstellungskosten bedingt.
AUFGABE UND LÖSUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einfachere und insbesondere kostengünstigere Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds sowie von Laminaten bereitzustellen, welche insbesondere die eingangs genannten Nachteile umgehen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Faser-Kunststoff-Verbund, ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, ein Enderzeugnis sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch einen Faser-Kunststoff-Verbund gemäß Anspruch 16, durch ein Verfahren gemäß Anspruch 17, durch ein Enderzeugnis gemäß Anspruch 18, durch eine Verwendung eines Faser-Kunststoff-Verbunds gemäß Anspruch 19 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 20. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 definiert. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Weitere Erfindungsgegenstände, welche die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe lösen, sind in der Beschreibung offenbart.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds (FKV). Bei dem Faser-Kunststoff-Verbund handelt es sich vorzugsweise um ein Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeug (FKV-Halbzeug).
Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

a) Wickeln wenigstens eines Verstärkungsfaserrovings um einen Wickelkern und
b) faserförmiges Auftragen eines verflüssigten, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving.

Das Verfahren gemäß erstem Erfindungsaspekt unterscheidet sich somit gegenüber konventionellen Verfahren darin, dass anstelle einer fertigen Kunststoffmatrix ein Polymermaterial als Ausgangskomponente für die Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds verwendet wird. Die für einen Faser-Kunststoff-Verbund (neben den Verstärkungsfasern) charakteristische Kunststoffmatrix wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit beim Durchführen von Schritt b) gebildet. Anders ausgedrückt, entsteht die Kunststoffmatrix bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zu den konventionellen Verfahren während des Herstellungsprozesses, d.h. in situ. Das Polymermaterial kann daher auch als eine Art Rohmaterial zur Herstellung einer Kunststoffmatrix bezeichnet werden. Die Verwendung des Polymermaterials anstelle einer fertigen Kunststoffmatrix hat den Vorteil, dass das Polymermaterial, beispielsweise in Form eines Pulvers oder Granulats, wesentlich preiswerter bezogen werden kann als eine Kunststoffmatrix, welche herstellungsbedingt bereits etliche Veredelungsstufen in der industriellen Wertschöpfungskette durchlaufen hat. Hierdurch lassen sich Herstellungskosten in nennenswertem Umfang einsparen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass – abhängig von der genauen Verfahrensführung – die Zufuhr von Wärme für ein Fügen bzw. Verbinden des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials sowie des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings nicht erforderlich ist. Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung des Herstellungsprozesses und ermöglicht zudem weitergehende Kosteneinsparungen. Hierauf wird im Folgenden noch näher eingegangen werden.
Der Begriff „Faser-Kunststoff-Verbund“ definiert im Sinne der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis einen Werkstoff, welcher sogenannte Verstärkungsfasern und eine Kunststoffmatrix aufweist. Die Matrix umgibt die Fasern, die durch Adhäsiv- oder Kohäsivkräfte an die Kunststoffmatrix gebunden sind. Die Fasern leiten die Kräfte. Durch ihre im Vergleich zur Kunststoffmatrix hohe Steifigkeit ziehen sie die Last auf sich. Die Kunststoffmatrix bettet die Fasern. Betten meint in diesem Zusammenhang, dass die Kunststoffmatrix die Fasern räumlich fixiert und die Lasteinleitung und Lastausleitung ermöglicht. Zusätzlich stützt die Kunststoffmatrix die Fasern, beispielsweise gegen Ausknicken bei faserparallelem Druck. Die Lastübertragung erfolgt in der Regel über eine Adhäsion zwischen den Fasern und der Kunststoffmatrix. Sie kann über Normal- oder Schubkräfte erfolgen. Die Kunststoffmatrix hat zudem die Aufgabe, die Fasern gegen Umgebungseinflüsse zu schützen.
Der Begriff „Verstärkungsfaser“ definiert im Sinne der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis eine Faser, welche in Längsrichtung ein höheres Elastizitätsmodul sowie eine größere Zugfestigkeit und üblicherweise zudem eine niedrigere Bruchdehnung als die Kunststoffmatrix besitzt.
Der Begriff „Verstärkungsfaserroving“ definiert im Sinne der vorliegenden Erfindung einen endlosen Verstärkungsfaserstrang, das heißt einen Strang, welcher Verstärkungsfasern in Form von gebündelten Endlosfasern (Filamenten), das heißt Fasern mit einer Länge von vorzugsweise mindestens 1000 mm (DIN 60001), aufweist oder enthält.
Der Begriff „wenigstens ein Verstärkungsfaserroving“ bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Verstärkungsfaserroving (Einzahl bzw. Singular), vorzugsweise lediglich ein Verstärkungsfaserroving, oder mehrere Verstärkungsfaserrovings (Vielzahl bzw. Plural), das heißt zwei oder mehr Verstärkungsfaserrovings.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Verstärkungsfaserroving, vorzugsweise lediglich ein Verstärkungsfaserroving, verwendet.
Mit anderen Worten weist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt die folgenden Schritte auf:

a) Wickeln eines Verstärkungsfaserrovings, vorzugsweise lediglich eines Verstärkungsfaserrovings, um einen Wickelkern und
b) faserförmiges Auftragen eines verflüssigten, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf den gewickelten Verstärkungsfaserroving.

Die Verwendung von lediglich einem Verstärkungsfaserroving hat den Vorteil, dass die beim Wickeln von mehreren parallelen Rovings mitunter auftretenden Unregelmäßigkeiten, welche durch Schwankungen in der Zuführung, Ausbreitung und Fadenanordnung der Rovings bedingt sein können, vermieden werden. Ferner entfällt der technische Aufwand, welcher bei Verwendung von mehreren Rovings erforderlich ist, um eine lückenlose Aneinanderreihung jedes Rovings auf den Wickelkern zu gewährleisten. Ferner erlaubt die Verwendung lediglich eines Verstärkungsfaserrovings eine größenvariable Herstellung von insbesondere großflächigen Faser-Kunststoff-Verbunden in nur einem Verarbeitungsschritt. Dies wiederum reduziert den Aufwand bei der Wahl der Verarbeitung zu Enderzeugnissen, wie beispielsweise Dünnschichtlaminaten.
In einer alternativen Ausführungsform wird zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vielzahl von Verstärkungsfaserrovings, d.h. zwei oder mehr Verstärkungsfaserrovings, verwendet.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform wird der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving beim Durchführen von Schritt a) um einen nackten, d.h. unbelegten, Wickelkern gewickelt.
In einer weiteren Ausführungsform wird der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving vor dem Durchführen von Schritt a) gespreizt.
Der im Zusammenhang des Verstärkungsfaserrovings verwendete Begriff „Spreizen“ bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Anordnung, insbesondere die Anzahl, der Endlosfasern/Filamente des Verstärkungsfaserrovings in Richtung quer zur Förderrichtung, insbesondere in der breiten Ausdehnung des Verstärkungsfaserrovings, vergrößert/erhöht wird. Mit anderen Worten bedeutet Spreizen im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass ein Verstärkungsfaserroving auf einen Querschnitt gebracht wird, welcher in Breite größer und in Dicke kleiner ist als der ungespreizte Verstärkungsfaserroving. Beispielsweise wird aus einem Verstärkungsfaserroving mit einem zylinderförmigen, insbesondere kreiszylinderförmigen, Querschnitt beim Spreizen ein Verstärkungsfaserroving mit einem bandförmigen Querschnitt. Die Verbreiterung wird dadurch erreicht, dass sich die Endlosfasern/Filamente des Rovings in Breitenrichtung des Rovings verteilen, wobei das Resultat im Idealfall ist, dass eine Faserschicht erhalten wird, in welcher alle Fasern vorzugsweise ausschließlich parallel nebeneinander vorliegen.
Bevorzugt wird der Verstärkungsfaserroving zu einer bandförmigen, vorzugsweise faserbandförmigen, Struktur gespreizt. Die bandförmige Struktur weist vorzugsweise parallel nebeneinander angeordnete Endlosfasern bzw. Filamente auf.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine Verstärkungsfaserrovings derart gespreizt, dass die Breite des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings um das 2-fache bis 20-fache, insbesondere 2,5-fache bis 10-fache, bevorzugt 4-fache bis 8-fache, besonders bevorzugt 3-fache bis 6-fache, gegenüber der Breite des wenigstens einen Verstärkungsfaserroving im ungespreizten Zustand erhöht wird.
Grundsätzlich kann es sich bei dem wenigstens einen Verstärkungsfaserroving um einen thermoplastischen Verstärkungsfaserroving, das heißt um einen Roving, welcher thermoplastische Verstärkungsfasern aufweist oder aus thermoplastischen Verstärkungsfasern besteht, handeln. Die Verwendung eines derartigen Verstärkungsfaserrovings ermöglicht mit besonderem Vorteil ein Fügen bzw. Verbinden, insbesondere ein binde- und/oder lösungsmittelfreies Fügen bzw. Verbinden, mit dem faserförmig aufgetragenen Polymermaterial. Dabei kann der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving die Funktion einer Kleberkomponente übernehmen.
Um die Verstärkungsfunktion des wenigstens einen Faserrovings nicht zu beeinträchtigen, kann es erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving bzw. dessen Verstärkungsfasern einen höheren Schmelzpunkt besitzen als das Polymermaterial.
In einer unter Verstärkungsgesichtspunkten vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem wenigstens einen Verstärkungsfaserroving jedoch um einen nicht thermoplastischen Verstärkungsfaserroving, das heißt um einen Roving, welcher nicht thermoplastische Verstärkungsfasern aufweist oder aus nicht thermoplastischen Verstärkungsfasern besteht.
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving weist in einer weiteren Ausführungsform Verstärkungsfasern auf oder besteht aus Verstärkungsfasern, welche ausgewählt sind aus der Gruppe aufweisend anorganische Fasern, Metallfasern, organische Fasern wie Polymerfasern, Naturfasern und Kombinationen davon.
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving ist in einer weitergehenden Ausführungsform ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Glasfaserroving, Mineralfaserroving, Basaltfaserroving, Borfaserroving, Kieselsäurefaserroving, Keramikfaserroving, Stahlfaserroving, Kohlenstofffaserroving (Carbonfaserroving), Aramidfaserroving, Polyesterfaserroving, Polyamidfaserroving wie Nylonfaserroving, Polyethylenfaserroving, Plexiglasfaserroving, Holzfaserroving, Flachsfaserroving, Hanffaserroving, Jutefaserroving, Kenaffaserroving, Ramiefaserroving, Sisalfaserroving und Kombinationen davon. Mit anderen Worten weist der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving in einer weitergehenden Ausführungsform Verstärkungsfasern auf oder besteht aus Verstärkungsfasern, welche ausgewählt sind aus der Gruppe aufweisend Glasfasern, Mineralfasern, Basaltfasern, Borfasern, Kieselsäurefasern, Keramikfasern, Stahlfasern, Kohlenstofffasern (Carbonfasern), Aramidfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern wie Nylonfasern, Polyethylenfasern, Plexiglasfasern, Holzfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Jutefasern, Kenaffasern, Ramiefasern, Sisalfasern und Kombinationen davon.
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving weist in einer weiteren Ausführungsform eine Feinheit ≤ 4800 tex, insbesondere von 68 tex bis 2400 tex, bevorzugt 200 tex bis 1200 tex, auf. Unter dem Begriff „Feinheit“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein längenbezogenes Gewicht des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings verstanden werden. Die Einheit 1 tex bedeutet ein Gewicht von 1 g/1000 m Rovinglänge.
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving wird in einer weiteren Ausführungsform mit einer Geschwindigkeit von 0.3 m/min bis 30 m/min, insbesondere 1 m/min bis 15 m/min, bevorzugt 3 m/min bis 9 m/min, verarbeitet.
Der Wickelkern kann grundsätzlich jede beliebige prismatische Form besitzen, welche durch die Fixierung einer Drehachse am Wickelkern in eine für den Wickelprozess erforderliche rotierende Bewegung versetzt werden kann.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Wickelkern um einen rotationssymmetrischen oder um einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Wickelkern.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Wickelkern um einen zylinderförmigen oder im Wesentlichen zylinderförmigen, insbesondere kreiszylinderförmigen oder im Wesentlichen kreiszylinderförmigen, Wickelkern.
In einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei dem Wickelkern um einen konisch ausgestalteten Wickelkern.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Wickelkern um einen massiv ausgestalteten Wickelkern, das heißt um einen Wickelkern ohne Hohlraum.
In einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei dem Wickelkern um einen hohlkörperförmigen, insbesondere hohlzylindrischen, bevorzugt hohlkreiszylindrischen, Wickelkern. Beispielsweise kann es sich bei dem Wickelkern um einen rohr- oder schlauchförmigen Wickelkern handeln.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Wickelkern um einen wiederverwendbaren Wickelkern. Beispielsweise kann der Wickelkern mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgestaltet sein. Eine solche Ausgestaltung erlaubt mit besonderem Vorteil eine Entformung des Wickelkerns nach Herstellung des Faser-Kunststoff-Verbunds.
Alternativ kann es sich bei dem Wickelkern um einen sogenannten verlorenen Wickelkern handeln. Ein derartiger Kern kann entweder aus löslichen oder auswaschbaren Kernmaterialien bestehen.
Alternativ kann der Wickelkern aus einem Wickelmaterial mit einer geringen Rohdichte bestehen, beispielsweise aus einem Schaumstoff. Ein derartiger Wickelkern hat den Vorteil, dass er in dem hergestellten Faser-Kunststoff-Verbund verbleiben kann.
Alternativ kann der Wickelkern aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere Stahl, bestehen.
Der Wickelkern selbst ist vorzugsweise walzenförmig ausgestaltet bzw. liegt vorzugsweise in Form einer Walze vor.
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving wird in einer weiteren Ausführungsform mittels einer Klemmeinrichtung vor dem Durchführen von Schritt a) an dem Wickelkern befestigt. Die Klemmeinrichtung ist vorzugsweise versenkt zur Wickelkernoberfläche ausgebildet.
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving wird vorzugsweise mittels einer in Längsrichtung des Wickelkerns verfahrbaren Ablegeeinrichtung um den Wickelkern gewickelt.
Bevorzugt werden beim Durchführen von Schritt a) Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings, vorzugsweise sequenziell, um den Wickelkern gewickelt.
Insbesondere werden beim Durchführen von Schritt a) Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings nebeneinander, vorzugsweise parallel nebeneinander, um den Wickelkern gewickelt.
Besonders bevorzugt werden beim Durchführen von Schritt a) Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings Stoß an Stoß um den Wickelkern gewickelt.
Werden mehrere Verstärkungsfaserrovings zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet, ist es in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Verstärkungsfaserrovings parallel und vorzugsweise unmittelbar nebeneinander um den Wickelkern gewickelt werden.
Grundsätzlich kann der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving mehrlagig um den Wickelkern gewickelt werden.
Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, wenn der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving nur einlagig, das heißt nur in einer Lage, um den Wickelkern gewickelt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf eine Weiterverarbeitung des Faser-Kunststoff-Verbunds zu Dünnschichtlaminaten mit möglichst niedrigen Dicken. Im Falle eines einlagig um den Wickelkern gewickelten wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings können die Enden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings Stoß an Stoß oder teilweise überlappend auf den Wickelkern abgelegt sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving beim Durchführen von Schritt a) in Form eines Geleges, vorzugsweise in Form eines einlagigen und insbesondere unidirektionalen Geleges, um den Wickelkern gewickelt. Unter dem Begriff „unidirektionales Gelege“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Flächengebilde aus einer oder mehreren Lagen von parallel verlaufenden, gestreckten und insbesondere nicht ondulierten Fasern verstanden werden, wobei die Fasern jeweils die gleiche Orientierung aufweisen.
Bei dem Polymermaterial kann es sich grundsätzlich um ein nicht thermoplastisches Polymermaterial oder um ein thermoplastisches Polymermaterial handeln.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Polymermaterial jedoch um ein thermoplastisches Polymermaterial.
Vorzugsweise weist das Polymermaterial ein thermoplastisches Polymer auf oder besteht aus einem thermoplastischen Polymer, welches ausgewählt ist aus der Gruppe aufweisend Polypropylen (PP), Polyamide (PA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI), Polytetrafluorethylen (PTFE), thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE) und Kombinationen, insbesondere Blends, davon.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Polymermaterial einen Schmelzklebstoff auf oder besteht aus einem Schmelzklebstoff. Der Schmelzklebstoff basiert vorzugsweise auf einem Polymer, welches ausgewählt ist aus der Gruppe aufweisend Polyamide, Polyethylen, amorphe Polyalphaolefine, Ethylenvinylacetat-Copolymere, Polyester-Elastomere, Polyurethan-Elastomere, Copolyamid-Elastomere, Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymere und Kombinationen, insbesondere Blends, davon.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Polymermaterial (ferner) ein Additiv auf. Das Additiv kann beispielsweise aus der Gruppe aufweisend Weichmacher, Lichtschutzmittel, Antistatika, Flammschutzmittel, Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe und Kombinationen davon ausgewählt sein.
Das Polymermaterial wird in einer zweckmäßigen Ausführungsform beim Durchführen von Schritt b) vollflächig auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving aufgetragen. Mit anderen Worten ist es in einer zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen, dass der wenigstens eine gewickelte Verstärkungsfaserroving vollflächig mit dem Polymermaterial beschichtet wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt b) in Form eines Vlieses, vorzugsweise in Form eines randomisierten Vlieses, das heißt in Form eines Fasergewirrs, auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving aufgetragen.
Der Schritt b) wird vorzugsweise mittels Spinnen, d.h. mittels eines Spinnverfahrens, durchgeführt. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn zum Durchführen von Schritt b) das verflüssigte Polymermaterial durch eine Spinndüse unter Ausbildung von Fasern gedrückt bzw. gepresst wird, wobei die ausgebildeten Fasern auf den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving aufgetragen werden.
Grundsätzlich kann der Schritt b) mittels Nassspinnen, Schmelzspinnen oder Trockenspinnen, d.h. mittels eines Nassspinn-, Schmelzspinn- oder Trockenspinnverfahrens, durchgeführt werden. Beim Nassspinnverfahren wird das Polymermaterial vor seinem Ausspinnen mittels eines Lösungsmittels, beispielsweise mittels Aceton, Ethanol, Propanol, iso-Propanol oder Gemische davon, verflüssigt. Beim Trockenspinnverfahren wird das Polymermaterial – wie beim Nasspinnverfahren – vor seinem Ausspinnen zunächst ebenfalls mittels eines Lösungsmittels verflüssigt, wobei jedoch die ausgesponnenen Fasern noch vor dem Auftragen auf den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving getrocknet werden. Ein Trocknen der ausgesponnenen Fasern kann beispielsweise mittels Luft, vorzugsweise Heißluft, und insbesondere innerhalb eines entsprechend ausgestalteten Spinnschachts vorgenommen werden. Beim Schmelzspinnverfahren wird das Polymermaterial dagegen vor seinem Ausspinnen geschmolzen, d.h. das Ausspinnen des Polymermaterials und damit das faserförmige Auftragen des Polymermaterials auf den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving erfolgt ausgehend von einer Schmelze des Polymermaterials.
Beispielsweise kann der Schritt b) mittels Elektrospinnen oder Schmelzblasen (Melt-Blown) durchgeführt werden.
Bevorzugt wird der Schritt b) mittels Nassspinnen oder Schmelzspinnen vorgenommen. Die Durchführung des Schritts b) mittels Nassspinnen hat den Vorteil, dass ein Verbinden, vorzugsweise stoffschlüssiges Verbinden, des faserförmig auftragenen Polymermaterials sowie des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings ausschließlich durch Trocknen und Verfestigen des Polymermaterials erzielbar ist. Denn das Nass- bzw. Schmelzspinnen erlaubt ein Auftragen von noch nicht (vollständig) verfestigten und somit noch klebrig wirkenden Fasern des Polymermaterials auf den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving. Die Verwendung von (zusätzlichen) Bindemitteln, wie beispielsweise Fäden, Klammern oder dergleichen, und insbesondere die Zufuhr von Wärme sind mit besonderem Vorteil entbehrlich. Das Schmelzspinnen hat gegenüber dem Nassspinnen den zusätzlichen Vorteil, dass keine Lösungsmittel zur Verflüssigung des Polymermaterials erforderlich sind und ein Verbinden, vorzugsweise stoffschlüssiges Verbinden, des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials sowie des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings ausschließlich durch Verfestigen (Erstarren) des Polymermaterials erreichbar ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt b) mittels Rotationsspinnen vorgenommen. Hierbei wird das verflüssigte, vorzugsweise geschmolzene, Polymermaterial bevorzugt ausgehend von einem rotierenden Behältnis, welches Austrittsöffnungen für das Polymermaterial aufweist, auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving aufgetragen. Die bei der Rotation des Behältnisses auftretenden Zentripetal- und Zentrifugalkräfte bewirken, dass das verflüssigte, vorzugsweise geschmolzene, Polymermaterial in tangentialer Richtung von den Austrittsöffnungen des rotierenden Behältnisses unter Ausbildung von Fasern wegbewegt wird. Die Geometrie und der Durchmesser der hergestellten Fasern kann dabei durch die Einstellung von physikalischen Parametern gezielt beeinflusst werden. Zum Beispiel können die auftretenden Zentripetal- und Zentrifugalkräfte über die Drehzahl des Behältnisses eingestellt werden. Weiterhin können Geometrie sowie Durchmesser der Fasern auch über die Auftrittsöffnungen des Behältnisses sowie die Viskosität des verflüssigten Polymermaterials gesteuert werden. Bei dem in diesem Absatz beschriebenen Behältnis kann es sich beispielsweise um einen Rotationsspinnkopf handeln.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Schritt b) mittels Sprühen vorgenommen. Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt b) in Form eines Sprühvlieses auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving aufgetragen wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt b) in einer Schichtdicke von 0.02 mm bis 3 mm, insbesondere 0.05 mm bis 0.2 mm, bevorzugt 0.2 mm bis 1 mm, auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving aufgetragen.
Grundsätzlich kann das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt b) in Form einer einlagigen oder mehrlagigen Faserstruktur, vorzugsweise Vliesstruktur, auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving aufgetragen werden. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt b) in Form einer einlagigen Faserstruktur, vorzugsweise Vliesstruktur, auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving aufgetragen wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das faserförmig aufgetragene Polymermaterial offenporig ausgebildet. Vorzugsweise besitzt das faserförmig aufgetragene Polymermaterial Poren im Mikrometerbereich. Eine offenporige Ausbildung des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials bietet den Vorteil einer wesentlich besseren Entgasungsmöglichkeit bei einer Weiterverarbeitung des herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbunds, insbesondere bei einer Weiterverarbeitung zu ein- oder mehrlagigen FKV-Dünnschichtlaminaten. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten thermoplastischen Folien stellt eine offenporige und damit diffusionsoffene Ausbildung des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials keine Barriere für das Entweichen der allgemein in Faser-Kunststoff-Verbunden enthaltenen Luftgehalte dar. Dadurch können Lufteinschlüsse vermieden und homogene Faser-Kunststoff-Verbunde hergestellt werden. Die mit einer offenporigen Ausgestaltung des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials einhergehende Oberflächenvergrößerung hat zudem den Vorteil, dass sich die Oberfläche im Falle eines thermoplastischen Polymermaterials schneller aufschmelzen lässt, wodurch sich die Prozesszeiten für die Herstellung einer Verbindung zwischen dem wenigstens einen Verstärkungsfaserroving und dem faserförmig aufgetragenen Polymermaterial deutlich verringern lassen.
Das faserförmig aufgetragene Polymermaterial weist in einer weiteren Ausführungsform ein Porenvolumen von 60 % bis 98 %, bevorzugt 70 % bis 95 %, auf.
Weiterhin kann das faserförmig aufgetragene Polymermaterial Fasern mit einer Dicke von 0.05 mm bis 2 mm, insbesondere 0.1 mm bis 1 mm, aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das faserförmig aufgetragene Polymermaterial ein Flächengewicht von 3 g/m² bis 500 g/m², insbesondere 10 g/m² bis 200 g/m², bevorzugt 15 g/m² bis 100 g/m², auf.
In einer weiteren Ausführungsform liegt das faserförmig aufgetragene Polymermaterial unmittelbar nach Durchführen von Schritt b) noch nicht vollständig verfestigt vor. Erfindungsgemäß kann es insbesondere vorgesehen sein, dass sich das Polymermaterial erst innerhalb eines definierten Zeitraumes nach seinem faserförmigen Ablegen auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving, insbesondere innerhalb eines Zeitraumes von 0.1 s bis 60 s, bevorzugt 0.2 s bis 30 s, besonders bevorzugt 0.5 s bis 10 s, verfestigt.
Das faserförmig aufgetragene Polymermaterial und der wenigstens eine gewickelte Verstärkungsfaserroving werden in einer weiteren Ausführungsform auf dem Wickelkern miteinander verbunden. Hierbei wird (zunächst) ein gewickelter Faser-Kunststoff-Verbund erhalten. Unter dem Ausdruck „gewickelter Faser-Kunststoff-Verbund“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein rotationssymmetrischer Faser-Kunststoff-Verbund verstanden werden. Je nach Ausgestaltung des Wickelkerns kann der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund beispielsweise eine hohlzylindrische, insbesondere hohlkreiszylindrische (d.h. rohr- oder schlauchförmige), Ausgestaltung oder eine konische Ausgestaltung besitzen. Bei dem gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund kann es sich insbesondere – abhängig von der Ausgestaltung des Wickelkerns – um einen spiralförmig oder helikal (wendelförmig) gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund jedoch um einen helikal gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund. Bei dem gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund kann es sich weiterhin grundsätzlich bereits um den erfindungsgemäß herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbund handeln. Mit anderen Worten kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren zur Herstellung eines gewickelten, insbesondere spiralförmig oder helikal gewickelten, Faser-Kunststoff-Verbunds handeln. Bevorzugt wird der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund jedoch weiterverarbeitet, vorzugsweise zu einem zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbund, worauf im Folgenden noch eingegangen werden wird.
Ein Verbinden des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials sowie des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings kann während des Durchführens von Schritt b) und/oder nach Durchführen von Schritt b) vorgenommen werden.
Das faserförmig aufgetragene Polymermaterial und der wenigstens eine gewickelte Verstärkungsfaserroving werden gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform auf dem Wickelkern stoffschlüssig miteinander verbunden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden das faserförmig aufgetragene Polymermaterial und der wenigstens eine gewickelte Verstärkungsfaserroving ohne die Verwendung eines Binde- und/oder Lösungsmittels miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass wenigstens ein thermoplastischer Verstärkungsfaserroving und/oder ein thermoplastisches Polymermaterial zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden zur Herstellung des Faser-Kunststoff-Verbunds wenigstens ein nicht thermoplastischer Verstärkungsfaserroving sowie ein thermoplastisches Polymermaterial verwendet.
Grundsätzlich kann ein Verbinden des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials und des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings nur lokal, insbesondere nur punktuell, durchgeführt werden. Ein nur lokales, insbesondere nur punktuelles, Verbinden des Polymermaterials sowie des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings hat den Vorteil, dass ein hierfür erforderlicher Energieeintrag und eine damit einhergehende Materialbeanspruchung sowohl des Polymermaterials als auch des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings minimal gehalten werden können. Eine nennenswerte Beeinträchtigung von deren werkstoffspezifischem Leistungspotenzial kann mithin vermieden werden.
In einer alternativen Ausführungsform werden das faserförmig aufgetragene Polymermaterial sowie der wenigstens eine gewickelte Verstärkungsfaserroving vollflächig miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, wenn ein Verbinden des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials und des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings ohne Wärmezufuhr vorgenommen wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verbinden des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials und des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings durch ein Verfestigen, insbesondere Erstarren, des Polymermaterials, vorzugsweise bei einer Temperatur von 70°C bis 300°C, insbesondere 120°C bis 260°C, vorgenommen.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt ein Verbinden des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials sowie des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings thermisch, das heißt unter Wärmezufuhr. Hierzu können grundsätzlich das Polymermaterial und/oder der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving, bevorzugt das Polymermaterial und der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving, erwärmt werden. Das Erwärmen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings kann dabei vor, während oder nach Durchführen des Schritts b) vorgenommen werden. Ein thermisches Verbinden des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials sowie des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn der Schritt b) mittels eines Trockenspinnverfahrens durchgeführt wird.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform werden das faserförmig aufgetragene Polymermaterial und der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving mittels einer Heizeinrichtung thermisch miteinander verbunden.
Bei der Heizeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Wärmestrahler, insbesondere Infrarotstrahler, handeln.
Die Heizeinrichtung weist in einer weitergehenden Ausführungsform eine Wärmeabstrahlfläche auf, deren Länge wenigstens der Länge des Wickelkerns entspricht. Bevorzugt wird der Wickelkern während des thermischen Verbindungsvorganges wenigstens einmal um 360° um die eigene Längsachse gedreht. Auf diese Weise kann ein vollständiges Erwärmen des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials und/oder des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings gewährleistet werden.
Ein thermisches Verbinden des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials und des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings kann grundsätzlich auf einem (partiellen) Aufschmelzen des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials und/oder des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings, vorzugsweise nur auf einem (partiellen) Aufschmelzen des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials, und einem anschließenden Verfestigen des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials und/oder des wenigstens Verstärkungsfaserrovings, vorzugsweise auf einem anschließenden Verfestigen nur des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials, beruhen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt auf:

c) Wickeln wenigstens eines weiteren Verstärkungsfaserrovings um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial.

Bevorzugt wird der Schritt c) nach einem Verbinden, vorzugsweise stoffschlüssigen Verbinden, des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials sowie des gemäß Schritt a) gewickelten wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings vorgenommen.
In einer weiteren Ausführungsform sind der zum Durchführen von Schritt c) verwendete wenigstens eine Verstärkungsfaserroving sowie der zum Durchführen von Schritt a) verwendete wenigstens eine Verstärkungsfaserroving gleich oder verschieden ausgestaltet. Bezüglich weiterer Einzelheiten zu möglichen Ausgestaltungen der Verstärkungsfaserrovings wird vollständig auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen.
In einer weiteren Ausführungsform wird der zum Durchführen von Schritt c) verwendete wenigstens eine Verstärkungsfaserroving mit dem faserförmig aufgetragenen Polymermaterial verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig. Hierbei wird ein gewickelter Faser-Kunststoff-Verbund erhalten, welcher (wenigstens) drei Lagen aufweist, nämlich zwei Lagen, welche jeweils aus wenigstens einem gewickelten Verstärkungsfaserroving gebildet sind sowie eine dazwischen befindliche Lage, welche aus dem faserförmig aufgetragenen Polymermaterial gebildet ist. Dabei liegen die beiden Lagen, welche jeweils aus dem wenigstens einen Verstärkungsfaserroving gebildet sind, vorzugsweise jeweils in Form eines unidirektionalen Geleges vor. Ein derartiger Faser-Kunststoff-Verbund kann eine mögliche Weiterverarbeitung zu einem Enderzeugnis, vorzugsweise zu einem Dünnschichtlaminat, erleichtern.
Erfindungsgemäß kann es weiterhin vorgesehen sein, dass auf den gemäß Schritt c) gewickelten wenigstens einen Verstärkungsfaserroving ein weiteres verflüssigtes, vorzugsweise geschmolzenes, Polymermaterial faserförmig aufgetragen wird, um welches anschließend ggf. erneut wenigstens ein weiterer Verstärkungsfaserroving gewickelt wird. Diese Schritte können insbesondere mehrfach wiederholt werden, wodurch gewickelte Faser-Kunststoff-Verbunde mit einem mehrlagigen Aufbau hergestellt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform wird der in den vorangegangenen Ausführungsformen erwähnte gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund vom Wickelkern entfernt. Im Falle eines mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildeten Wickelkerns kann dies beispielsweise dadurch geschehen, dass der Wickelkern entformt wird.
Alternativ kann der Wickelkern durch Auswaschen, insbesondere Herauslösen, aus dem gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund entfernt werden.
Weiterhin kann der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund von dem Wickelkern abgezogen werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund entlang seiner Längsrichtung, das heißt entlang der Wickelkernachse, unter Erhalt eines zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbunds durchtrennt, vorzugsweise aufgeschnitten. Bei dem zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbund handelt es sich bevorzugt um den erfindungsgemäß herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbund. Der Begriff „zweidimensionaler Faser-Kunststoff-Verbund“ definiert im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Faser-Kunststoff-Verbund, welcher in zwei seiner Dimensionen, bevorzugt seiner Länge und Breite, eine deutlich größere Abmessung besitzt als in seiner dritten Dimension, bevorzugt seiner Höhe oder Dicke. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit vorzugsweise um ein Verfahren zur Herstellung eines zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbunds, insbesondere eines zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeugs (FKV-Halbzeug).
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbund um ein unidirektional endlosfaserverstärktes Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeug (FKV-Halbzeug). Mit anderen Worten handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt um ein Verfahren zur Herstellung eines unidirektional endlosfaserverstärkten Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeugs (FKV-Halbzeug).
In einer weiteren Ausführungsform wird das faserförmig aufgetragene Polymermaterial zu einem Vliesstoff verfestigt. Dies kann grundsätzlich unmittelbar nach einem Verbinden des Polymermaterials und des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings oder aber erst nach einem Entfernen des bereits erwähnten gewickelten Faser-Kunststoff-Verbunds vom Wickelkern vorgenommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich kontinuierlich betrieben werden. Mit anderen Worten kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds handelt.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds (FKV), insbesondere eines Faser-Kunststoff-Verbunds-Halbzeugs (FKV-Halbzeug).
Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

a) faserförmiges Auftragen eines verflüssigten, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf einen Wickelkern und
b) Wickeln wenigstens eines Verstärkungsfaserrovings um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Verstärkungsfaserroving, vorzugsweise lediglich ein Verstärkungsfaserroving, verwendet.
Mit anderen Worten weist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt die folgenden Schritte auf:

a) faserförmiges Auftragen eines verflüssigten, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf einen Wickelkern und
b) Wickeln eines Verstärkungsfaserrovings, vorzugsweise lediglich eines Verstärkungsfaserrovings, um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial.

In einer alternativen Ausführungsform wird zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vielzahl von Verstärkungsfaserrovings, d.h. zwei oder mehr Verstärkungsfaserrovings, verwendet.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform wird das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt a) auf einen nackten, d.h. unbelegten, Wickelkern, aufgetragen.
Das Polymermaterial wird in einer weiteren Ausführungsform beim Durchführen von Schritt a) vollflächig auf den Wickelkern aufgetragen. Mit anderen Worten ist es in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Wickelkern vollflächig mit dem Polymermaterial beschichtet wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt a) in Form eines Vlieses, vorzugsweise in Form eines randomisierten Vlieses, das heißt in Form eines Fasergewirrs, auf den Wickelkern aufgetragen.
Der Schritt a) wird vorzugsweise mittels Spinnen, d.h. mittels eines Spinnverfahrens, durchgeführt. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn zum Durchführen von Schritt a) das verflüssigte Polymermaterial durch eine Spinndüse unter Ausbildung von Fasern gedrückt bzw. gepresst wird, wobei die ausgebildeten Fasern auf den Wickelkern aufgetragen werden.
Grundsätzlich kann der Schritt a) mittels Nassspinnen, Schmelzspinnen oder Trockenspinnen, d.h. mittels eines Nassspinn-, Schmelzspinn- oder Trockenspinnverfahrens, durchgeführt werden. Beim Nassspinnverfahren wird das Polymermaterial vor seinem Ausspinnen mittels eines Lösungsmittels, beispielsweise mittels Aceton, Ethanol, Propanol, iso-Propanol oder Gemische davon, verflüssigt. Beim Trockenspinnverfahren wird das Polymermaterial – wie beim Nasspinnverfahren – vor seinem Ausspinnen zunächst ebenfalls mittels eines Lösungsmittels verflüssigt, wobei jedoch die ausgesponnenen Fasern noch vor dem Auftragen auf den Wickelkern getrocknet werden. Ein Trocknen der ausgesponnenen Fasern kann beispielsweise mittels Luft, vorzugsweise Heißluft, und insbesondere innerhalb eines entsprechend ausgestalteten Spinnschachts vorgenommen werden. Beim Schmelzspinnverfahren wird das Polymermaterial dagegen vor seinem Ausspinnen geschmolzen, d.h. das Ausspinnen des Polymermaterials und damit das faserförmige Auftragen des Polymermaterials auf den Wickelkern erfolgt ausgehend von einer Schmelze des Polymermaterials.
Beispielsweise kann der Schritt a) mittels Elektrospinnen oder Schmelzblasen (Melt-Blown) durchgeführt werden.
Bevorzugt wird der Schritt a) mittels Nassspinnen oder Schmelzspinnen vorgenommen. Die Durchführung des Schritts a) mittels Nassspinnen hat den Vorteil, dass ein Verbinden, vorzugsweise stoffschlüssiges Verbinden, des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials sowie des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings ausschließlich durch Trocknen und Verfestigen des Polymermaterials erzielbar ist. Denn das Nass- bzw. Schmelzspinnen erlaubt ein Auftragen von noch nicht (vollständig) verfestigten und somit noch klebrig wirkenden Fasern des Polymermaterials auf den Wickelkern. Wird nun der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt, solange die Polymermaterialfasern noch nicht (vollständig) verfestigt sind, ist eine Verwendung von (zusätzlichen) Bindemitteln, wie beispielsweise Fäden, Klammern oder dergleichen, und insbesondere die Zufuhr von Wärme nicht erforderlich. Das Schmelzspinnen hat gegenüber dem Nassspinnen den zusätzlichen Vorteil, dass keine Lösungsmittel zur Verflüssigung des Polymermaterials erforderlich sind und ein Verbinden, vorzugsweise stoffschlüssiges Verbinden, des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials sowie des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings ausschließlich durch Verfestigen (Erstarren) des Polymermaterials erreichbar ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt a) mittels Rotationsspinnen vorgenommen. Hierbei wird das verflüssigte, vorzugsweise geschmolzene, Polymermaterial bevorzugt ausgehend von einem rotierenden Behältnis, welches Austrittsöffnungen für das Polymermaterial aufweist, auf den Wickelkern aufgetragen. Die bei der Rotation des Behältnisses auftretenden Zentripetal- und Zentrifugalkräfte bewirken, dass das verflüssigte, vorzugsweise geschmolzene, Polymermaterial in tangentialer Richtung von den Austrittsöffnungen des rotierenden Behältnisses unter Ausbildung von Fasern wegbewegt wird. Bei dem in diesem Absatz beschriebenen Behältnis kann es sich beispielsweise um einen Rotationsspinnkopf handeln.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Schritt a) mittels Sprühen vorgenommen.
Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt a) in Form eines Sprühvlieses auf den Wickelkern aufgetragen wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt a) in einer Schichtdicke von 0.05 mm bis 1 mm, insbesondere 0.1 mm bis 0.5 mm, auf den Wickelkern aufgetragen.
Grundsätzlich kann das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt a) in Form einer einlagigen oder mehrlagigen Faserstruktur, vorzugsweise Vliesstruktur, auf den Wickelkern aufgetragen werden. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt a) in Form einer einlagigen Faserstruktur, vorzugsweise Vliesstruktur, auf den Wickelkern aufgetragen wird.
In einer weiteren Ausführungsform liegt das faserförmig aufgetragene Polymermaterial unmittelbar nach Durchführen von Schritt a) noch nicht vollständig verfestigt vor. Erfindungsgemäß kann es insbesondere vorgesehen sein, dass sich das Polymermaterial erst innerhalb eines definierten Zeitraumes nach seinem faserförmigen Auftragen auf den Wickelkern, insbesondere innerhalb eines Zeitraumes von 0.1 s bis 60 s, bevorzugt 0.2 bis 30 s, besonders bevorzugt 0.5 s bis 10 s, verfestigt.
In einer weiteren Ausführungsform wird das faserförmig aufgetragene Polymermaterial zu einem Vliesstoff verfestigt. Dies kann grundsätzlich vor Durchführen von Schritt b) oder aber erst nach Entfernen eines durch Verbinden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials erhaltenen gewickelten Faser-Kunststoff-Verbunds vom Wickelkern vorgenommen werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving vor dem Durchführen von Schritt b) gespreizt.
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving wird vorzugsweise mittels einer in Längsrichtung des Wickelkerns verfahrbaren Ablegeeinrichtung um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt.
Bevorzugt werden beim Durchführen von Schritt b) Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings, vorzugsweise sequenziell, um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt.
Insbesondere werden beim Durchführen von Schritt b) Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings nebeneinander, vorzugsweise parallel nebeneinander, um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt.
Besonders bevorzugt werden beim Durchführen von Schritt b) Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings Stoß an Stoß um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt.
Werden mehrere Verstärkungsfaserrovings zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet, ist es in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Verstärkungsfaserrovings parallel und vorzugsweise unmittelbar nebeneinander um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt werden.
Grundsätzlich kann der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving mehrlagig um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt werden.
Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, wenn der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving nur einlagig, das heißt nur in einer Lage, um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf eine Weiterverarbeitung des herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbunds zu Dünnschichtlaminaten mit möglichst niedrigen
Dicken. Im Falle eines einlagig um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelten wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings können die Enden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings Stoß an Stoß oder teilweise überlappend auf dem faserförmig aufgetragenen Polymermaterial abgelegt sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving beim Durchführen von Schritt b) in Form eines Geleges, insbesondere einlagigen und vorzugsweise unidirektionalen Geleges, um das faserförmig aufgetragene Polymermaterial gewickelt.
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving und das faserförmig aufgetragene Polymermaterial werden in einer weiteren Ausführungsform auf dem Wickelkern miteinander verbunden. Hierbei wird (zunächst) ein gewickelter Faser-Kunststoff-Verbund erhalten. Je nach Ausgestaltung des Wickelkerns kann der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund beispielsweise eine hohlzylindrische, insbesondere hohlkreiszylindrische (d.h. rohr- oder schlauchförmige), Ausgestaltung oder eine konische Ausgestaltung besitzen. Bei dem gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund kann es sich insbesondere – abhängig von der Ausgestaltung des Wickelkerns – um einen spiralförmig oder helikal (wendelförmig) gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund jedoch um einen helikal gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund. Bei dem gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund kann es sich weiterhin grundsätzlich bereits um den erfindungsgemäß herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbund handeln. Mit anderen kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren zur Herstellung eines gewickelten, insbesondere spiralförmig oder helikal gewickelten, Faser-Kunststoff-Verbunds handeln. Bevorzugt wird der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund jedoch weiterverarbeitet, vorzugsweise zu einem zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbund, worauf im Folgenden noch eingegangen werden wird.
Ein Verbinden des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings sowie des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials kann während des Durchführens von Schritt b) und/oder nach Durchführen von Schritt b) durchgeführt werden.
Der wenigstens eine gewickelte Verstärkungsfaserroving und das faserförmig aufgetragene Polymermaterial werden gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform auf dem Wickelkern stoffschlüssig miteinander verbunden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden der wenigstens eine gewickelte Verstärkungsfaserroving und das faserförmig aufgetragene Polymermaterial ohne die Verwendung eines Binde- und/oder Lösungsmittels miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass wenigstens ein thermoplastischer Verstärkungsfaserroving und/oder ein thermoplastisches Polymermaterial zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden zur Herstellung des Faser-Kunststoff-Verbunds wenigstens ein nicht thermoplastischer Verstärkungsfaserroving und ein thermoplastisches Polymermaterial verwendet.
Grundsätzlich kann ein Verbinden des wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserrovings und des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials nur lokal, insbesondere nur punktuell, durchgeführt werden. Ein nur lokales, insbesondere nur punktuelles, Verbinden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings sowie des Polymermaterials hat den Vorteil, dass ein hierfür erforderlicher Energieeintrag und eine damit einhergehende Materialbeanspruchung sowohl des Polymermaterials als auch des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings minimal gehalten werden können. Eine nennenswerte Beeinträchtigung von deren werkstoffspezifischem Leistungspotenzial kann mithin vermieden werden.
In einer alternativen Ausführungsform werden der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving und das faserförmig aufgetragene Polymermaterial vollflächig miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, wenn ein Verbinden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials ohne Wärmezufuhr vorgenommen wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verbinden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials durch ein Verfestigen, insbesondere Erstarren, des Polymermaterials, vorzugsweise bei einer Temperatur von 70°C bis 300°C, insbesondere 120°C bis 260°C, vorgenommen.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt ein Verbinden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings sowie des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials thermisch, das heißt unter Wärmezufuhr. Hierzu können grundsätzlich der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving und/oder das Polymermaterial, bevorzugt der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving und das Polymermaterial, erwärmt werden. Das Erwärmen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings kann dabei vor, während oder nach Durchführen des Schritts b) vorgenommen werden. Ein thermisches Verbinden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings sowie des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn der Schritt a) mittels eines Trockenspinnverfahrens durchgeführt wird.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform werden der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving und und das faserförmig aufgetragene Polymermaterial mittels einer Heizeinrichtung thermisch miteinander verbunden.
Bei der Heizeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Wärmestrahler, insbesondere Infrarotstrahler, handeln.
Die Heizeinrichtung weist in einer weitergehenden Ausführungsform eine Wärmeabstrahlfläche auf, deren Länge wenigstens der Länge des Wickelkerns entspricht. Bevorzugt wird der Wickelkern während des thermischen Verbindungsvorganges wenigstens einmal um 360° um die eigene Längsachse gedreht. Auf diese Weise kann ein vollständiges Erwärmen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und/oder des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials gewährleistet werden.
Ein thermisches Verbinden des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials kann grundsätzlich auf einem (partiellen) Aufschmelzen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und/oder des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials, vorzugsweise nur auf einem (partiellen) Aufschmelzen des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials, und einem anschließenden Verfestigen des wenigstens Verstärkungsfaserrovings und/oder des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials, vorzugsweise auf einem anschließenden Verfestigen nur des faserförmig aufgetragenen Polymermaterials, beruhen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt auf:

c) faserförmiges Auftragen eines weiteren verflüssigten, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving.

Bevorzugt wird der Schritt c) nach einem Verbinden, vorzugsweise stoffschlüssigen Verbinden, des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings sowie des im Rahmen des Schrittes a) faserförmig aufgetragenen Polymermaterials vorgenommen.
In einer weiteren Ausführungsform sind das zum Durchführen von Schritt c) verwendete Polymermaterial sowie das zum Durchführen von Schritt a) verwendete Polymermaterial gleich oder verschieden ausgestaltet. Bezüglich weiterer Einzelheiten zu möglichen Ausgestaltungen der Polymermaterialien wird vollständig auf die bisherige Beschreibung, insbesondere auf die im Rahmen des ersten Erfindungsaspektes gemachten Ausführungen, Bezug genommen.
In einer weiteren Ausführungsform wird das zum Durchführen von Schritt c) verwendete Polymermaterial mit dem wenigstens einen Verstärkungsfaserroving verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig. Hierbei wird ein gewickelter Faser-Kunststoff-Verbund erhalten, welcher (wenigstens) drei Lagen aufweist, nämlich zwei Lagen eines faserförmigen Polymermaterials sowie eine dazwischen befindliche Lage des wenigenstens einen Verstärkungsfaserrovings, welche vorzugsweise in Form eines unidirektionalen Geleges vorliegt. Ein derartiger Faser-Kunststoff-Verbund erleichtert eine mögliche Weiterverarbeitung zu einem Enderzeugnis, vorzugsweise zu einem Dünnschichtlaminat. Obendrein schützt das gemäß Schritt c) faserförmig aufgetragene Polymermaterial vor einem etwaigen Verlust von Fasern des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings.
Erfindungsgemäß kann es weiterhin vorgesehen sein, dass um das gemäß Schritt c) faserförmig aufgetragene Polymermaterial wenigstens ein weiterer Verstärkungsfaserroving gewickelt wird, auf welchen anschließend gegebenenfalls erneut ein weiteres faserförmiges Polymermaterial aufgetragen wird. Diese Schritte können insbesondere mehrfach wiederholt werden, wodurch gewickelte Faser-Kunststoff-Verbunde mit einem mehrlagigen Aufbau hergestellt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform wird der in den vorangegangenen Ausführungsformen erwähnte gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund vom Wickelkern entfernt. Im Falle eines mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildeten Wickelkerns kann dies beispielswiese dadurch geschehen, dass der Wickelkern entformt wird.
Alternativ kann der Wickelkern durch Auswaschen, insbesondere Herauslösen, aus dem gewickelten Faser-Kunststoff-Verbund entfernt werden.
Weiterhin kann der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund von dem Wickelkern abgezogen werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund entlang seiner Längsrichtung, das heißt entlang der Wickelkernachse, unter Erhalt eines zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbunds durchtrennt, vorzugsweise aufgeschnitten. Bei dem zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbund handelt es sich bevorzugt um den erfindungsgemäß herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbund. Der Begriff „zweidimensionaler Faser-Kunststoff-Verbund“ definiert im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Faser-Kunststoff-Verbund, welcher in zwei seiner Dimensionen, bevorzugt seiner Länge und Breite, eine deutlich größere Abmessung besitzt als in seiner dritten Dimension, bevorzugt seiner Höhe oder Dicke. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit vorzugsweise um ein Verfahren zur Herstellung eines zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbunds, insbesondere eines zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeugs (FKV-Halbzeug).
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbund um ein unidirektional endlosfaserverstärktes Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeug (FKV-Halbzeug). Mit anderen Worten handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt um ein Verfahren zur Herstellung eines unidirektional endlosfaserverstärkten Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeugs (FKV-Halbzeug).
Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich kontinuierlich betrieben werden. Mit anderen Worten kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds handelt.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Verfahrens, insbesondere des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings, des gegebenenfalls vorgesehenen wenigstens einen weiteren Verstärkungsfaserrovings, des Polymermaterials sowie des gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Polymermaterials, wird zur Vermeidung von Wiederholungen vollständig auf die im Rahmen des ersten Erfindungsaspekts gemachten Ausführungen Bezug genommen.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung einen Faser-Kunststoff-Verbund (FKV), insbesondere einen zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbund (FKV), welcher durch ein Verfahren gemäß erstem oder zweitem Erfindungsaspekt erhältlich bzw. herstellbar ist.
Der Faser-Kunststoff-Verbund ist bevorzugt zur Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbund-Laminaten (FKV-Laminaten), insbesondere Faser-Kunststoff-Verbund-Dünnschichtlaminaten, vorgesehen.
Insbesondere ist der Faser-Kunststoff-Verbund zur Herstellung von thermoplastischen Faser-Kunststoff-Verbund-Laminaten (FKV-Laminaten), vorzugsweise thermoplastischen Faser-Kunststoff-Verbund-Dünnschichtlaminaten, vorgesehen.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Faser-Kunststoff-Verbund um ein Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeug (FKV-Halbzeug), insbesondere um ein Organoblech, vorzugsweise zur Verwendung im Automobil- und/oder Flugzeugbau.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Faser-Kunststoff-Verbunds wird zur Vermeidung von Wiederholungen ebenfalls vollständig auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, insbesondere Dünnschichtlaminats.
Bei dem Verfahren werden Faser-Kunststoff-Verbunde, vorzugsweise einlagige Faser-Kunststoff-Verbunde, welche wenigstens zum Teil nach einem Verfahren gemäß erstem oder zweitem Erfindungsaspekt hergestellt sind, flächig miteinander verbunden, vorzugsweise verklebt.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen ebenso vollständig auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen.
Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung ein Enderzeugnis, vorzugsweise ein Dünnschichtlaminat, welches einen Faser-Kunststoff-Verbund gemäß drittem Erfindungsaspekt, insbesondere wenigstens eine Lage eines solchen Faser-Kunststoff-Verbunds, aufweist oder nach einem Verfahren gemäß viertem Erfindungsaspekt erhältlich bzw. herstellbar ist.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Faser-Kunststoff-Verbunds wird zur Vermeidung von Wiederholungen ebenfalls vollständig auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen.
Gemäß einem sechsten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds (FKV), insbesondere gemäß drittem Erfindungsaspekt, und/oder zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds (FKV), insbesondere gemäß erstem oder zweitem Erfindungsaspekt.
Die Vorrichtung weist folgendes auf:

– eine Zuführeinrichtung, insbesondere nur eine Zuführeinrichtung, zum Zuführen, insbesondere kontinuierlichen Zuführen, wenigstens eines Verstärkungsfaserrovings,
– ggf. eine Spreizeinrichtung, insbesondere nur eine Spreizeinrichtung, zum Spreizen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und/oder ggf. ein Spreizelement oder mehrere Spreizelemente zum Spreizen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings,
– einen Wickelkern, insbesondere nur einen Wickelkern,
– eine Ablegeeinrichtung, insbesondere nur eine Ablegeeinrichtung, zum Ablegen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings auf den Wickelkern bzw. zum Bewickeln des Wickelkerns mit dem wenigstens einen Verstärkungsfaserroving oder zum Ablegen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings auf ein Polymermaterial, welches faserförmig auf den Wickelkern aufgetragen ist,
– eine fasererzeugende Auftragseinrichtung, insbesondere nur eine fasererzeugende Auftragseinrichtung, zum faserförmigen Auftragen eines flüssigen, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving oder zum Auftragen eines flüssigen, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf den Wickelkern.

Die Zuführeinrichtung ist vorzugsweise als Rolle bzw. Spule ausgebildet. Bevorzugt ist die Zuführeinrichtung dazu ausgebildet, den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving kontinuierlich bereitzustellen.
Die Spreizeinrichtung umfasst vorzugsweise zwei gegenüberliegend angeordnete Andrückrollen.
Das Spreizelement bzw. die Spreizelemente kann/können Bestandteil der Ablegeeinrichtung sein.
Die Ablegeeinrichtung ist in einer weiteren Ausführungsform in Längsrichtung des Wickelkerns verfahrbar ausgebildet. Auf diese Weise können Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings sequentiell und insbesondere parallel nebeneinander, vorzugsweise Stoß an Stoß, auf den Wickelkern abgelegt werden.
In einer möglichen Ausführungsform weist die Ablegevorrichtung ein Heizelement auf. Das Heizelement ist dazu ausgebildet, ein Erwärmen, bevorzugt Aufschmelzen, des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und/oder des Polymermaterials zu bewirken.
In einer alternativen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine von der Ablegeeinrichtung unabhängige Heizeinrichtung auf. Die Heizeinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Erwärmen, bevorzugt Aufschmelzen, des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und/oder des Polymermaterials, insbesondere nur des Polymermaterials, zu bewirken. Bei der Heizeinrichtung kann es sich insbesondere um einen Wärmestrahler, wie beispielsweise einen Infrarotstrahler, handeln. Die Heizeinrichtung kann weiterhin, in Förderrichtung des wengistens einen Verstärkungsfaserrovings betrachtet, hinter dem Wickelkern angeordnet sein und auf den Wickelkern zu – sowie von dem Wickelkern wegbewegbar sein. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung dazu ausbildet, ein vollflächiges Erwärmen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und des Polymermaterials zu bewirken. Hierzu kann die Heizeinrichtung eine Wärmeabstrahlfläche aufweisen, deren Länge wenigstens der Länge des Wickelkerns entspricht. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise als Heizhaube ausgestaltet sein.
Das Heizelement bzw. die Heizeinrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine thermomechanische, stoffschlüssige Verbindung des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings und des Polymermaterials durch thermische Beanspruchung/Behandlung der Verbundkomponenten zu ermöglichen.
Das Heizelement bzw. die Heizeinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving und/oder das Polymermaterial, bevorzugt nur das Polymermaterial, nur lokal, insbesondere nur punktuell, zu erwärmen, bevorzugt aufzuschmelzen.
Das Heizelement bzw. die Heizeinrichtung kann weiterhin dazu ausgebildet sein, das Polymermaterial unmittelbar aufzuschmelzen oder mittelbar, bevorzugt über ein Erwärmen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings.
Die Ablegeeinrichtung weist in einer weiteren Ausführungsform eine Arretiereinheit auf.
Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine von der Ablegeeinrichtung unabhängige Arretiereinrichtung aufweisen.
Die Arretiereinheit bzw. die Arretiereinrichtung ist dazu ausgebildet, Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings Stoß an Stoß auf den Wickelkern oder auf das Polymermaterial, welches faserförmig auf den Wickelkern aufgetragen ist, abzulegen.
Die fasererzeugende Auftragseinrichtung ist vorzugsweise als Extruder mit wenigstens einer faserformgebenden Öffnung, insbesondere einer faserformgebenden Öffnung oder einer Vielzahl von faserformgebenden Öffnungen, ausgestaltet.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist die fasererzeugende Auftragseinrichtung einen Spinndüsenkopf, insbesondere Rotationsspinndüsenkopf, oder einen Sprühkopf auf. Erfindungsgemäß kann es insbesondere vorgesehen sein, dass es sich bei der fasererzeugenden Auftragseinrichtung um einen Spinndüsenkopf, insbesondere Rotationsspinndüsenkopf, oder einen Sprühkopf handelt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Wickelmaschine, insbesondere um eine Spiral- oder Helikalwickelmaschine.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen vollständig auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen.
Gemäß einem siebten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Faser-Kunststoff-Verbunds, insbesondere gemäß drittem Erfindungsaspekt,

– als Leichtbauwerkstoff, insbesondere für Anwendungen im Material- und/oder Strukturleichtbau, bevorzugt im Automobil- und/oder Flugzeugbau, und/oder
– zur Herstellung von Laminaten, insbesondere Dünnschichtlaminaten bzw. Organoblechen, bevorzugt für den Automobil- und/oder Flugzeugbau.

Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Faser-Kunststoff-Verbunds wird zur Vermeidung von Wiederholungen ebenso vollständig auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Figur sowie eines Ausführungsbeispiels. Dabei können einzelne Merkmale jeweils für sich alleine oder in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Figur und die dazugehörige Beschreibung sowie das Ausführungsbeispiel dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend zu verstehen.
Figurenbeschreibung
1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Faser-Kunststoff-Verbunds (FKV) bzw. zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für einen Faser-Kunststoff-Verbund (FKV).
Bei dem herzustellenden Faser-Kunststoff-Verbund handelt es sich vorzugsweise um ein Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeug.
Die Vorrichtung 100 weist eine Zuführeinrichtung 110 zum Zuführen wenigstens eines Verstärkungsfaserrovings 120 auf. Die Zuführeinrichtung 110 ist vorzugsweise als Rolle bzw. Spule ausgebildet, von welcher der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving 120 in Förderrichtung kontinuierlich abrollbar bereitgestellt wird.
Die Vorrichtung 100 weist ferner vorzugsweise eine Speizeinrichtung 130 zum Spreizen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings 120 auf. Bevorzugt ist die Spreizeinrichtung 130 in Form von zwei gegenüberliegend angeordneten Andrückrollen 132, 134 ausgebildet.
Die Vorrichtung 100 weist ferner einen rotationssymmetrischen Wickelkern 140 auf. Der Wickelkern 140 ist mittels einer (nicht dargestellten) Antriebseinheit in Drehung versetzbar.
Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Ablegeeinrichtung 150 auf. Die Ablegeeinrichtung 150 ist dazu ausgebildet, den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving 120 auf den Wickelkern 140 oder auf ein auf den Wickelkern 140 faserförmig aufgetragenes Polymermaterial abzulegen.
Um Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings 120 parallel nebeneinander auf den Wickelkern 140 (oder das faserförmig aufgetragene Polymermaterial) ablegen zu können, ist die Ablegeeinrichtung 150 in Längsrichtung des Wickelkerns 140 verfahrbar ausgebildet.
Um Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings 120 zudem Stoß an Stoß auf den Wickelkern 140 (oder das faserförmig aufgetragene Polymermaterial) ablegen zu können, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Vorrichtung 100 ferner eine Arretiereinrichtung 170 aufweist.
Ferner weist die Vorrichtung 100 eine fasererzeugende Auftragseinrichtung 180 zum faserförmigen Auftragen eines flüssigen, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving 120 oder zum Auftragen eines flüssigen, vorzugsweise geschmolzenen Polymermaterials auf den Wickelkern 140 auf.
Die fasererzeugende Auftragseinrichtung 180 weist vorzugsweise einen Spinndüsenkopf, insbesondere Rotationsspinndüsenkopf, oder einen Sprühkopf auf. Insbesondere kann es sich bei der fasererzeugenden Auftragseinrichtung 180 um einen Spinndüsenkopf, insbesondere Rotationsspinndüsenkopf, oder einen Sprühkopf handeln.
Bei der Vorrichtung 100 kann es sich um eine Spiral- oder Helikalwickelmaschine handeln.
Im Folgenden wird die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der in 1 dargestellten Vorrichtung 100 beschrieben:
Der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving 120 wird vorzugsweise kontinuierlich von der Zuführeinrichtung 110 abgerollt und in Richtung der Spreizeinrichtung 130 befördert. Beim Durchlaufen der Spreizeinrichtung 130 wird der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving 120 zu einem Roving mit einem bandförmigen Querschnitt gespreizt bzw. verbreitert.
Nach dem Spreizen wird der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving 120 sodann mittels der Ablegeeinrichtung 150 auf den Wickelkern 140 abgelegt. Der Wickelkern 140 wird dabei kontinuierlich in Drehung versetzt. Beim Wickeln des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings 120 auf den Wickelkern 140 verfährt die Ablegeeinrichtung 150 in Längsrichtung des Wickelkerns 140, so dass Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings 120 sequentiell und insbesondere parallel nebeneinander auf den Wickelkern 140 abgelegt werden. Durch die Arretiereinrichtung 170 werden die Längsabschnitte des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings 120 zudem Stoß an Stoß auf den Wickelkern 140 abgelegt.
Nach dem Bewickeln des Wickelkerns 140 mit dem wenigstens einen Verstärkungsfaserroving 120 werden Fasern 160 eines flüssigen, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials mittels der Auftragseinrichtung 180 erzeugt und auf den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving 120 aufgetragen. Bevorzugt wird das Polymermaterial dabei in Form eines Vlieses auf den wenigstens einen Verstärkungsfaserroving 120 aufgetragen.
Bevorzugt ist wenigstens ein Teil der Fasern 160 nach dem Auftragen noch feucht bzw. klebrig. Auf diese Weise ist ein stoffschlüssiges Fügen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings 120 sowie des aufgetragenen Polymermaterials durch Verfestigen der Polymerfasern möglich, ohne dass die Zufuhr von Wärme oder zusätzlichen Bindemitteln erforderlich ist.
Durch das stoffschlüssige Fügen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings 120 sowie des faserförmig aufgetragene Polymermaterials wird ein gewickelter, Faser-Kunststoff-Verbund erhalten. Der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund wird vorzugsweise entlang seiner Längsrichtung durchtrennt, insbesondere aufgeschnitten, und in einen zweidimensionalen Faser-Kunststoff-Verbund überführt, bei welchem es sich um ein besonders bevorzugtes Herstellungsprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt.
Ausführungsbeispiel für die Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds
An einer blanken Walze wurde mittels einer Klemmeinrichtung, welche sich auf einer Seite an der Walze befand und versenkt zur Walzenoberfläche ausgestaltet war, ein Carbonfaserroving fixiert. Anschließend wurde ein Wickelprozess gestartet. Hierzu wurde ein der Hauptwalze zugeordneter Antriebsmotor eingeschaltet. Eine Roving-Zuführeinheit verfuhr den Roving während einer Walzenumdrehung kontinuierlich um die Breite des Rovings (12 mm). Dabei wurde der Roving in Form einer Drahtwendel oder Helix Seite an Seite nebeneinander auf die Walze gelegt. Der Wickelvorgang lief von Anfang bis Ende mit einer genau geregelten, konstanten Spannung. Am Ende des Wickelvorgangs wurde der Antriebsmotor der Hauptwalze ausgeschaltet. Der zugeführte Roving wurde kurz vor dem Aufwickelpunkt mit Klebeband umwickelt (Fixierung der einzelnen Carbonfasern). Anschließend wurde der Roving in der Mitte des Klebebandes durchgeschnitten (Fixierung beider Roving-Enden).
Danach wurde das Roving-Ende des aufgewickelten Geleges an der Walze fixiert. Dies wurde mittels einer ähnlichen Klemmeinrichtung wie auf der anderen Seite (Start) der Walze durchgeführt. Im nachfolgenden Schritt wurde nun der Prozess des Rotationsspinnens gestartet. Dabei wurde ein Polymer oder eine Polymermischung oder ein Hot Melt/Copolymer in einem Extruder aufgeschmolzen und über einen Rotationsspinnkopf auf das Wickelgelege gespritzt. Die Breite des Sprühkegels war so eingestellt, dass diese der Breite des um den Wickelkern gewickelten Carbongeleges entsprach. Die mit dem Carbongelege belegte Walze drehte sich für diesen Beschichtungsvorgang um mindestens eine oder ein ganzzahliges Vielfaches einer Umdrehung. Die Einstellbedingungen mussten dazu genauso gewählt werden, dass das aufgeschmolzene Polymer noch flüssig oder zähfließend auf das Carbongelege auftraf und anschließend erstarrte.
Anschließend wurde der erhaltene Faser-Kunststoff-Verbund an einer Schneidnut von der Walze abgeschnitten und durch eine automatische Schneidvorrichtung von außen oder von innen (in der Walze versenkt) durchgeschnitten. Als Zwischenprodukt erhielt man einen thermoplastischen UD(unidirektional)-Gelege-Verbund, welcher für die weitere Verarbeitung zu einem Dünnschichtlaminat (Organoblech) bestimmt war.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Sherif, Ch. Textile Werkstoffe für den Leichtbau: Techniken-Verfahren-Materialien-Eigenschaften; Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2011 [0003]
Högemann, W.: Reifenhäuser Reicofil entwickelt eine rollbare Alternative zum Organoblech, www.reifenhauser.com/de/news/ Reifenhaeuser Reicofil entwickelt eine rollbare Alternative zum Organoblech, Pressemitteilung vom 02.07.2013 [0004]
http://www.textreme.com/b2b/products/ud-tapes [0005]
Kausch, M.; Kroll, L.; Heinrich, H-J.: Thermoplastische Prepregs für den Hochleistungsbereich. Tagungsband der 12. Chemnitzer Textil-Tagung 2009, Seite 250–256 [0005]
Feddermann, F.; Wegner, A.: Faserspreizanlage zur Herstellung trockener UD-Materialien. Tagungsband der 13. Chemnitzer Textiltechnik-Tagung 2012, Seite 273–256 [0005]
DIN 60001 [0015]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbunds, insbesondere Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeugs, aufweisend die folgenden Schritte: a) Wickeln wenigstens eines Verstärkungsfaserrovings um einen Wickelkern und b) faserförmiges Auftragen eines verflüssigten, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein Verstärkungsfaserroving verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Verstärkungsfaserrovings verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving vor dem Durchführen von Schritt a) gespreizt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Verstärkungsfaserroving um einen nicht thermoplastischen Verstärkungsfaserroving handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving ausgewählt ist aus der Gruppe aufweisend Glasfaserroving, Mineralfaserroving, Basaltfaserroving, Borfaserroving, Kieselsäurefaserroving, Keramikfaserroving, Stahlfaserroving, Kohlenstofffaserroving (Karbonfaserroving), Aramidfaserroving, Polyesterfaserroving, Polyamidfaserroving wie Nylonfaserroving, Polyethylenfaserroving, Plexiglasfaserroving, Holzfaserroving, Flachsfaserroving, Hanffaserroving, Jutefaserroving, Kenaffaserroving, Ramiefaserroving, Sisalfaserroving und Kombinationen davon.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verstärkungsfaserroving beim Durchführen von Schritt a) in Form eines Geleges, vorzugsweise in Form eines einlagigen und insbesondere unidirektionalen Geleges, um den Wickelkern gewickelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymermaterial um eine thermoplastisches Polymermaterial handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein thermoplastisches Polymer aufweist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, aufweisend Polypropylen (PP), Polyamide (PA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI), Polytetrafluorethylen (PTFE), thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE) und Kombinationen, insbesondere Blends, davon.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial beim Durchführen von Schritt b) in Form eines Vlieses, vorzugsweise in Form eines randomisierten Vlieses, auf den wenigstens einen gewickelten Verstärkungsfaserroving aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) mittels eines Spinnverfahrens vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) mittels Rotationsspinnen vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das faserförmig aufgetragene Polymermaterial und der wenigstens eine gewickelte Verstärkungsfaserroving stoffschlüssig miteinander verbunden werden, vorzugsweise unter Erhalt eines gewickelten Faser-Kunststoff-Verbunds.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Verbinden ohne die Zufuhr von Wärme vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der gewickelte Faser-Kunststoff-Verbund vom Wickelkern entfernt wird, vorzugsweise mittels Schneiden des Faser-Kunststoff-Verbunds in Längsrichtung des Wickelkerns.
Faser-Kunststoff-Verbund, erhältlich nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines Laminats, insbesondere Dünnschichtlaminats, bei welchem einlagige Faser-Kunststoff-Verbunde, welche wenigstens zum Teil nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt sind, flächig miteinander verbunden, vorzugsweise verklebt, werden.
Enderzeugnis, vorzugsweise in Form eines Dünnschichtlaminats, aufweisend einen Faserkunststoff-Verbund nach Anspruch 16 oder erhältlich bzw. herstellbar nach einem Verfahren nach Anspruch 17.
Verwendung eines Faser-Kunststoff-Verbunds nach Anspruch 16 zur Herstellung von Dünnschichtlaminaten bzw. Organoblechen, bevorzugt für den Automobil- und/oder Flugzeugbau.
Vorrichtung (100) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, welche folgendes aufweist: – eine Zuführeinrichtung (110) zum Zuführen wenigstens eines Verstärkungsfaserrovings (120), – ggf. eine Spreizeinrichtung (130) zum Spreizen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings (120), – einen Wickelkern (140), – eine Ablegeeinrichtung (150) zum Ablegen des wenigstens einen Verstärkungsfaserrovings (120) auf den Wickelkern (140), – eine fasererzeugende Auftragseinrichtung (180) zum faserförmigen Auftragen eines flüssigen, vorzugsweise geschmolzenen, Polymermaterials (160) auf den wenigstens ein Verstärkungsfaserroving (120).