DE102017115670A1 - A method of making a fiber composite part and a fiber composite part - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Teil aus einem Faserverbundwerkstoff vorgeschlagen, der in eine Matrix (6) eingebettete Fasern (7) aufweist, wobei die Matrix (6) auf der Grundlage eines aushärtbaren Kunststoffs hergestellt ist, und in dem Faserverbundwerkstoff eine Hemmschicht (5) ausgebildet ist, die einen thermoplastischen Kunststoff enthält. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung des Teils angegeben. Das Teil eignet sich insbesondere als Formwerkzeug zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen.The proposal is for a part of a fiber composite material which has fibers (7) embedded in a matrix (6), wherein the matrix (6) is produced on the basis of a hardenable plastic, and in the fiber composite material an inhibiting layer (5) is formed, which contains a thermoplastic material. Further, a method for producing the part is given. The part is particularly suitable as a mold for the production of components made of fiber composites.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial, bei dem:

  • - in einer Urform wenigstens eine Faserschicht ausgebildet wird, die Fasern aufweist, die in ein aushärtbares duroplastisches Matrixmaterial eingebettet sind, und bei dem
  • - das Matrixmaterial nachfolgend ausgehärtet wird.
The invention relates to a method for producing a part of fiber composite material, in which:
  • in an original form, at least one fibrous layer is formed which comprises fibers embedded in a thermosetting thermosetting matrix material and in which
  • - The matrix material is subsequently cured.

Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteil aus einem Faserverbundmaterial.The invention further relates to a component made of a fiber composite material.

Ein derartiges Verfahren und ein derartiges Teil aus einem Faserverbundmaterial sind aus der DE 10 2005 023 320 A1 bekannt. Der bekannte Faserverbundwerkstoff umfasst wenigstens eine erste Schicht aus einem wärmehärtenden Kunstharz sowie wenigstens eine zweite Schicht aus einem Elastomer, die in einem Arbeitsgang, nämlich durch eine gemeinsame Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 120°C und 190°C zusammengefügt werden. Mit dem bekannten Faserverbundwerkstoff lassen sich stabile schwingungsdämpfende Leichtbauteile herstellen.Such a method and such a part of a fiber composite material are known from DE 10 2005 023 320 A1 known. The known fiber composite material comprises at least a first layer of a thermosetting resin and at least a second layer of an elastomer, which are joined together in one operation, namely by a common heat treatment at a temperature between 120 ° C and 190 ° C. With the known fiber composite material can be produced stable vibration damping lightweight components.

Formwerkzeuge für die Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) besitzen zwei grundlegende Aufgaben: die Zusammenführung von Faser und Matrix und damit die Entstehung des Materials an sich, sowie die Formgebung innerhalb definierter geometrischer Toleranzen. Anforderungen an das Formwerkzeug sind eine zur Herstellung des Bauteils geeignete Geometrie, die Dichtigkeit gegenüber Flüssigkeiten und Gasen sowie die Beständigkeit gegenüber zyklischen Temperaturbelastungen beim Einsatz des Formwerkzeugs. Das Formwerkzeug soll insbesondere einen sowohl gegenüber Flüssigkeiten als auch Gasen dichten, also allgemein einen gegenüber Fluiden dichten Prozessraum bilden, da das für das Bauteil vorgesehene Matrixmaterial zu Prozessbeginn in der Regel flüssig ist und über eine Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Prozessraums in den Prozessraum injiziert wird und dort die Fasern tränkt. Zusätzlich wird der Prozessraum vor der Injektion oder bei im so genannten Prepreg-Verfahren hergestellten Bauteilen zumindest vor Beginn des Härtezyklus meist evakuiert, um Lufteinschlüsse im fertigen Bauteil zu vermeiden. Zur Aushärtung des zunächst noch flüssigen Matrixmaterials muss das Matrixmaterial häufig einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Die Temperatur des Formwerkzeugs ist dabei ein Prozessparameter, der für die Steuerung der chemischen Reaktionen und der Aushärtung des flüssigen Matrixmaterials wesentlich ist.Forming tools for the production of components made of fiber-reinforced plastics (FRP) have two basic tasks: the combination of fiber and matrix and thus the formation of the material itself, as well as the shaping within defined geometrical tolerances. Demands on the mold are suitable for the production of the component geometry, the tightness against liquids and gases and the resistance to cyclic temperature loads when using the mold. The molding tool is intended in particular to seal a process space which is dense both to liquids and to gases, since the matrix material provided for the component is generally liquid at the beginning of the process and is introduced into the process space via a pressure difference between the interior and the exterior of the process space Process room is injected and there impregnates the fibers. In addition, the process space is usually evacuated at least before the start of the curing cycle before injection or in components produced in the so-called prepreg process in order to avoid air pockets in the finished component. To cure the initially still liquid matrix material, the matrix material must often be subjected to a heat treatment. The temperature of the mold is a process parameter which is essential for the control of the chemical reactions and the curing of the liquid matrix material.

Für Formwerkzeuge zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen werden üblicherweise zwei Werkstoffklassen verwendet: zum einen Metalle, wie Stahl, Aluminium oder spezielle Nickellegierungen und zum anderen faserverstärkte Kunststoffe.Forming tools for making fiber reinforced plastic components typically use two classes of materials: metals such as steel, aluminum or special nickel alloys, and fiber reinforced plastics.

Im Vergleich zu metallischen Formwerkzeugen haben Formwerkzeuge aus faserverstärkten Kunststoffen folgende Vorteile für die Fertigung von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoffen:

  • - Das Formwerkzeug und das Bauteil haben den gleichen oder zumindest einen ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizient. Dadurch ist die Gefahr gering, dass das Bauteil auf das Formwerkzeug aufschrumpft und dann beim Entformen zerstört wird. Außerdem können prozessinduzierte Deformationen reduziert werden.
  • - Bei der Temperierung des Formwerkzeugs, insbesondere auch bei ungleichmäßiger Temperierung tritt keine Verformung des Formwerkzeugs auf.
  • - Aufgrund der geringen thermischen Masse des Formwerkzeugs ergeben sich hohe Aufheiz- und Abkühlraten.
  • - Durch das geringe Gewicht des Formwerkzeugs ist die Handhabung einfach und der Fertigungsprozess kann verhältnismäßig schnell ablaufen.
In comparison to metal forming tools, fiber-reinforced plastic molds have the following advantages for the production of components made of fiber-reinforced plastics:
  • - The mold and the component have the same or at least a similar coefficient of thermal expansion. As a result, the risk is low that the component is shrunk onto the mold and then destroyed during demolding. In addition, process-induced deformations can be reduced.
  • - During the tempering of the mold, especially in uneven tempering occurs no deformation of the mold.
  • - Due to the low thermal mass of the mold resulting in high heating and cooling rates.
  • - Due to the low weight of the mold, handling is easy and the manufacturing process can be relatively fast.

Formwerkzeuge aus Faserverbundwerkstoffen werden trotz der genannten Vorteile nur sehr begrenzt in der Serienfertigung eingesetzt. Dies liegt vor allem an der kürzeren Lebensdauer des Formwerkzeugs aus Faserverbundwerkstoffen gegenüber metallischen Formwerkzeugen. Die Prozesstemperaturen, die zum Aushärten der Matrix des im Formwerkzeug hergestellten Bauteils nötig sind, lassen das aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellte Formwerkzeug rasch altern. Insbesondere treten Undichtigkeiten auf. Die Undichtigkeiten entstehen durch Rissbildung im Formwerkzeug. Aufgrund der zyklischen thermischen und mechanischen Belastung des Formwerkzeugs entstehen Mikrorisse in der Matrix und an Faser-Matrix-Grenzflächen. Diese Mikrorisse vergrößern sich bis zu einem durchgehenden Riss durch das Laminat des Formwerkzeugs. Diese Mikrorisse lassen das Formwerkzeug schließlich undicht werden.Forming tools made of fiber composites are used only very limited in mass production despite the advantages mentioned. This is mainly due to the shorter life of the mold made of fiber composites compared to metallic molds. The process temperatures necessary to cure the matrix of the component made in the mold allow the mold made of a fiber composite to age rapidly. In particular, leaks occur. The leaks are caused by cracking in the mold. Due to the cyclic thermal and mechanical loading of the mold, microcracks occur in the matrix and at fiber-matrix interfaces. These microcracks increase to a continuous crack through the laminate of the mold. These microcracks eventually cause the mold to leak.

Ferner ist aus der Veröffentlichung MIN, H.S.; KIM, S.C.: Fracture toughness of polysulfone/epoxy semi-IPN with morphology spectrum; Polymer Bulletin, 1999, Band 42(2), Seite 221-227 bekannt, thermoplastisches Material, nämlich Polysulfone, mit einem Epoxidharz zu verbinden, das bei einer Temperatur von 150°C ausgehärtet wird. Das bekannte Material weist eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung auf.Further, from the publication MIN, HS; KIM, SC: Fracture toughness of polysulfone / epoxy semi-IPN with morphology spectrum; Polymer Bulletin, 1999, Vol. 42 (2), pages 221-227 known to connect thermoplastic material, namely polysulfone, with an epoxy resin, which is cured at a temperature of 150 ° C. The known Material has improved resistance to cracking.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Teilen aus Faserverbundwerkstoffen zu schaffen, die die Mikrorissbildung hemmen oder das Risswachstum so beeinflussen, dass keine durchgängigen Risse entstehen.Starting from this prior art, the invention is therefore an object of the invention to provide a simple method for the production of parts of fiber composites that inhibit the microcracking or influence the crack growth so that no continuous cracks.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Teil aus einem Faserverbundwerkstoff zu schaffen. The invention is further based on the object to provide a corresponding part of a fiber composite material.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.These objects are achieved by a method and an apparatus having the features of the independent claims. In dependent claims advantageous embodiments and developments are given.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial wird vor dem Aushärten des Matrixmaterials ein thermoplastisches Kunststoffmaterial in die Faserschicht eingebettet. Dadurch wird in dem Teil aus Faserverbundmaterial eine Hemmschicht ausgebildet, die eine deutlich höhere Bruchdehnung aufweist als das umgebende Matrixmaterial. Gelangt ein Riss zu dieser Hemmschicht, wird die zur weiteren Ausbreitung des Risses nötige Energie erhöht, wodurch das Risswachstum verzögert oder angehalten wird.In the method of making a fiber composite part, a thermoplastic resin material is embedded in the fiber layer prior to curing of the matrix material. As a result, an inhibiting layer is formed in the part of fiber composite material which has a significantly higher breaking elongation than the surrounding matrix material. If a crack arrives at this inhibition layer, the energy needed to further propagate the crack is increased, thereby delaying or arresting crack growth.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Matrixmaterial in die Faserschicht in flüssiger Form eingebracht und das thermoplastische Kunststoffmaterial wird vor dem Einbringen des Matrixmaterials in der Faserschicht angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass das Matrixmaterial die Hemmschicht umschließt.In one embodiment of the method, the matrix material is introduced into the fiber layer in liquid form, and the thermoplastic material is placed in the fiber layer prior to introduction of the matrix material. This ensures that the matrix material encloses the inhibitor layer.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Matrixmaterial vor der Entnahme des Teils aus der Urform bei einer Temperatur kleiner gleich 100°C, 60°C, 40°C, 30°C, 27°C oder 25°C ausgehärtet. Ein derartiger Aushärtevorgang reicht aus, um eine feste Verbindung zwischen der Hemmschicht und dem angrenzenden Matrixmaterial herzustellen. Infolgedessen kann für die Urform ein kostengünstiges und einfach bearbeitbares Material verwendet werden. Mit niedrigeren Aushärttemperaturen nehmen auch die Anforderungen an das Material der Urform ab.In a further embodiment of the method, the matrix material is cured before removal of the part from the master mold at a temperature less than or equal to 100 ° C, 60 ° C, 40 ° C, 30 ° C, 27 ° C or 25 ° C. Such a curing process is sufficient to establish a strong bond between the inhibiting layer and the adjacent matrix material. As a result, an inexpensive and easily workable material can be used for the master. With lower curing temperatures, the requirements for the material of the original form also decrease.

Soweit das Teil nach dem Entformen einer weiteren Härtung bedarf, kann das Teil nach der Entnahme aus der Urform einer Nachhärtung bei einer Temperatur unterzogen werden, die oberhalb der Temperatur liegt, die vor der Entnahme des Teils aus der Urform zum Aushärten des Teils verwendet wird. Die zum Nachhärten verwendete Temperatur kann beispielsweise bei einer Temperatur größer 100°C, 150°C oder 170°C liegen.As far as the part requires further hardening after demolding, after removal from the master, the part may be subjected to a post cure at a temperature above the temperature used to remove the part prior to removal of the part from the master mold. The temperature used for postcuring can be, for example, at a temperature greater than 100 ° C, 150 ° C or 170 ° C.

Das für die Hemmschicht verwendete thermoplastische Kunststoffmaterial kann als geschlossene Folie, perforierte Folie, Gewebe oder Vlies ausgebildet sein.The thermoplastic material used for the inhibition layer may be formed as a closed film, perforated film, fabric or nonwoven.

Eine feste Verbindung zwischen Hemmschicht und der wenigstens einen angrenzenden Faserschicht lässt sich vor allem dann bewerkstelligen, wenn das thermoplastische Material in dem Matrixmaterial lösbar ist.A firm connection between the inhibiting layer and the at least one adjoining fiber layer can be achieved above all when the thermoplastic material is soluble in the matrix material.

Das Matrixmaterial kann beispielsweise ein Epoxidharz sein. Die Hemmschicht kann ferner beispielsweise aus einem thermoplastischen Material wie Polysulfon, Polyphenylsulfon, Polyethersulfon, Polyamid oder aus einem anderen Material sein, das in dem Matrixmaterial lösbar ist.The matrix material may be, for example, an epoxy resin. The inhibiting layer may further be, for example, a thermoplastic material such as polysulfone, polyphenylsulfone, polyethersulfone, polyamide or other material which is soluble in the matrix material.

Das thermoplastische Material kann insbesondere ein auf der Basis eines Polyamids hergestelltes Vlies sein, das durch eine Wärmebehandlung vor dem Einbringen des Matrixmaterials mit Fasern der Faserschicht in Verbindung gebracht werden kann, wodurch sich die Fasern der angrenzenden Faserschichten räumlich stabilisieren lassen.In particular, the thermoplastic material may be a nonwoven fabric made on the basis of a polyamide, which may be brought into contact with fibers of the fibrous layer by a heat treatment prior to introduction of the matrix material, whereby the fibers of the adjacent fibrous layers can be spatially stabilized.

Ein mit dem Verfahren hergestelltes Teil aus einem Faserverbundwerkstoff kann einen Übergangsbereich zwischen Hemmschicht und Matrix ausbilden. In diesem Übergangsbereich erfolgt ein gradueller Übergang von der Matrix zur thermoplastischen Hemmschicht. In dem Übergangsbereich können zur Matrix hin Einschlüsse von thermoplastischem Material sowie zur Hemmschicht hin Einschlüsse des für die Matrix verwendeten Matrixmaterials auftreten. Durch einen derartigen Verbund werden die Hemmschicht und die wenigstens eine angrenzende Faserschicht sicher verbunden.A part of a fiber composite produced by the method can form a transition region between the inhibitor layer and the matrix. In this transition region there is a gradual transition from the matrix to the thermoplastic inhibiting layer. Inclusions of thermoplastic material and inclusions of the matrix material used for the matrix may occur in the transition region towards the matrix. By such a composite, the inhibiting layer and the at least one adjacent fiber layer are securely bonded.

Ferner können im Faserverbundwerkstoff mehrere Hemmschichten ausgebildet sein, die in ungleichen Abständen angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich die Rissbildung bereits im Anfangsstadium wirkungsvoll unterdrücken.Further, a plurality of inhibiting layers may be formed in the fiber composite, which are arranged at unequal intervals. In this way crack formation can be effectively suppressed already in the initial stage.

Die mit dem Verfahren hergestellten Teile lassen sich insbesondere als Formwerkzeuge für die Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkzeugen verwenden.The parts produced by the method can be used in particular as molding tools for the production of components from fiber composite tools.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:

  • 1 einen Querschnitt durch einen Faserverbundwerkstoff mit eingebetteter thermoplastischer Hemmschicht;
  • 2 einen Querschnitt, der die Wirkung der eingebetteten thermoplastischen Hemmschicht gegen Rissbildung veranschaulicht; und
  • 3 eine Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Formwerkzeugs aus dem in 1 dargestellten Faserverbundwerkstoff.
Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description, are explained in the embodiments of the invention with reference to the drawings in detail. Show it:
  • 1 a cross section through a fiber composite material with embedded thermoplastic inhibiting layer;
  • 2 a cross-section illustrating the effect of the embedded thermoplastic cracking inhibiting layer; and
  • 3 a representation of an apparatus for producing a molding tool from the in 1 represented fiber composite material.

1 zeigt einen Querschnitt durch einen Faserverbundwerkstoff 1 mit einer Schutzschicht 2, zwei äußeren Faserschicht 3 und einer inneren Faserschicht 4. In das von den Faserschichten 3 und 4 gebildete Laminat ist eine flexible Hemmschicht 5 aus einem thermoplastischen Material mittig oder außermittig eingebettet. 1 shows a cross section through a fiber composite material 1 with a protective layer 2 , two outer fiber layer 3 and an inner fiber layer 4 , Into that of the fiber layers 3 and 4 formed laminate is a flexible inhibitor layer 5 embedded in a central or eccentric thermoplastic material.

Die Faserschichten 3 und 4 weisen jeweils in eine Matrix 6 eingebettete Fasern 7 auf, die in den Faserschichten 3 und 4 in unterschiedliche Vorzugsrichtungen ausgerichtet sein können. Die flexible Hemmschicht 5 ist von einem thermoplastischen Material gebildet, das als Folie, als eine gelochte Folie oder ein Textil, beispielsweise als Vlies oder Gewebe, oder auch als dreidimensionale gedruckte Struktur ausgebildet ist.The fiber layers 3 and 4 each point into a matrix 6 embedded fibers 7 on that in the fiber layers 3 and 4 may be oriented in different preferred directions. The flexible inhibitor layer 5 is formed of a thermoplastic material which is formed as a film, as a perforated film or a textile, for example as a nonwoven or woven fabric, or as a three-dimensional printed structure.

Bei den Fasern 7 handelt es ich üblicherweise um Kohlenstofffasern. Für die Matrix 6 wird insbesondere ein bei Raumtemperatur aminhärtendes oder anhydridhärtendes Epoxidharz verwendet. Derartige Epoxidharze können als kalthärtende Epoxidharze vorliegen, die zum Aushärten nicht erwärmt werden müssen, im Gegensatz zu warmhärtenden Epoxidharzen, bei denen die Aushärtreaktion zumindest zeitweise eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erfordert.With the fibers 7 I usually deal with carbon fibers. For the matrix 6 In particular, an amine-curing or anhydride-curing epoxy resin is used. Such epoxy resins can be present as cold-curing epoxy resins, which do not need to be heated to cure, in contrast to thermosetting epoxy resins, where the curing reaction at least temporarily requires a temperature above room temperature.

Es versteht sich, dass die Glasübergangstemperatur der für die Matrix 6 und die Hemmschicht 5 verwendeten Materialien oberhalb der maximalen Einsatztemperatur eines aus dem Verbundwerkstoff 1 gefertigten Teils liegen sollte. Die Glasübergangstemperatur der für die Matrix 6 und die Hemmschicht 5 verwendeten Materialien sollte mindestens 20°C oberhalb der maximalen Einsatztemperatur liegen. Die Glasübergangstemperatur wird dabei zweckmäßigerweise mit Hilfe der sogenannten dynamisch-mechanischen Analyse bestimmt.It is understood that the glass transition temperature of the matrix 6 and the inhibitor layer 5 used materials above the maximum operating temperature of one of the composite material 1 should be made part. The glass transition temperature of the matrix 6 and the inhibitor layer 5 The materials used should be at least 20 ° C above the maximum operating temperature. The glass transition temperature is suitably determined by means of the so-called dynamic-mechanical analysis.

Für die Hemmschicht 5 eignen sich insbesondere thermoplastische Kunststoffe mit einer Glasübergangstemperatur, die oberhalb der maximalen Einsatztemperatur des aus dem Faserverbundwerkstoffs 1 gefertigten Formwerkzeugs liegt. Wenn das aus dem Faserverbundwerkstoff gefertigte Formwerkzeug beispielsweise bis zu einer Temperatur von 180°C verwendet wird, kann für die Hemmschicht 5 ein thermoplastisches Material mit einer Glasübergangstemperatur oberhalb von 220°C verwendet werden. Entsprechendes gilt für das Material, das für die Matrix 6 verwendet wird.For the inhibition layer 5 In particular, thermoplastics having a glass transition temperature which are above the maximum operating temperature of the fiber composite material are suitable 1 finished mold lies. If the mold made of the fiber composite material is used, for example, up to a temperature of 180 ° C, can for the inhibiting layer 5 a thermoplastic material having a glass transition temperature above 220 ° C can be used. The same applies to the material used for the matrix 6 is used.

Die Dicke der Schutzschicht liegt üblicherweise im Bereich von 0,05 bis 0,3 mm. Die Faserschichten 3 und 4 weisen häufig eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm auf. Der von den Faserschichten 3 und 4 gebildete Stapel hat üblicherweise eine Dicke von bis zu 10 mm.The thickness of the protective layer is usually in the range of 0.05 to 0.3 mm. The fiber layers 3 and 4 often have a thickness in the range of 0.1 mm to 1 mm. The one of the fiber layers 3 and 4 formed stack usually has a thickness of up to 10 mm.

In 2 ist die Funktion der Hemmschicht 5 veranschaulicht. Der linke Teil der 2 gibt den herkömmlichen Aufbau ohne Hemmschicht 5 wieder, während der Aufbau des Faserverbundwerkstoffs 1 im rechten Teil der 2 dargestellt ist.In 2 is the function of the inhibitor layer 5 illustrated. The left part of the 2 gives the conventional structure without inhibition layer 5 again, during the construction of the fiber composite material 1 in the right part of the 2 is shown.

Die in das Laminat integrierte, flexible Hemmschicht 5 hemmt oder unterbindet die Ausbreitung von Mikrorissen. Bei der Verwendung des Faserverbundwerkstoffs 1 für ein Formwerkzeug bilden sich im Faserverbundwerkstoff 1 allmählich Mikrorisse aus, die das Formwerkzeug für Gase und Flüssigkeiten durchlässig werden lassen. Grund hierfür sind die durch Oxidationsprozesse verursachte Versprödung der Matrix 6 und Spannungen im Faserverbundwerkstoff 1, die auftreten, wenn das aus dem Faserverbundwerkstoff 1 hergestellte Formwerkzeug thermische Zyklen durchläuft. Durch das Einbringen der thermoplastischen Hemmschicht 4 werden in einem kleinen Bereich, die mechanischen Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffs 1 flächig verändert. Die Bruchdehnung der thermoplastischen Hemmschicht 5 ist deutlich höher als die Bruchdehnung des Matrixmaterials 6. Gelangt ein Riss 8 zur thermoplastischen Hemmschicht 5, erhöht sich die zur weiteren Ausbreitung des Risses 8 nötige Energie, wodurch das Risswachstum verzögert oder angehalten wird. Bei einem Riss 9 in einem herkömmlichen Faserverbundwerkstoff ist dies dagegen nicht der Fall und der Riss 9 kann den herkömmlichen Faserverbundwerkstoff durchdringen.The integrated in the laminate, flexible inhibitor layer 5 inhibits or prevents the spread of microcracks. When using the fiber composite material 1 for a mold form in the fiber composite material 1 Gradually, micro-cracks start to permeate the mold for gases and liquids. This is due to the embrittlement of the matrix caused by oxidation processes 6 and stresses in the fiber composite material 1 that occur when the fiber composite material 1 manufactured mold passes through thermal cycles. By introducing the thermoplastic inhibiting layer 4 be in a small area, the mechanical properties of the fiber composite material 1 flatly changed. The breaking elongation of the thermoplastic inhibiting layer 5 is significantly higher than the elongation at break of the matrix material 6 , Get a crack 8th to the thermoplastic inhibiting layer 5 , which increases the further propagation of the crack 8th necessary energy, which delays or stops crack growth. At a crack 9 in a conventional fiber composite, on the other hand, this is not the case and the crack 9 can penetrate the conventional fiber composite material.

Mit nur geringem Mehraufwand in der Fertigung des Formwerkzeugs kann auf diese Weise für längere Zeit oder auf Dauer die Fluiddichtigkeit des aus dem Faserverbundwerkstoff 1 gefertigten Formwerkzeugs gewährleistet werden. Dadurch wird die Lebensdauer von Formwerkzeugen aus Faserverbundwerkstoffen deutlich erhöht.With little extra effort in the production of the mold can in this way for a long time or permanently fluid-tightness of the fiber composite material 1 manufactured mold are guaranteed. As a result, the life of molds made of fiber composites is significantly increased.

Die Integration der thermoplastischen Hemmschicht 5 in die Faserschichten 3 und 4 ist von der Ausgestaltung der Hemmschicht 5 abhängig. Folgende Ausgestaltungen der Hemmschicht 5 sind umsetzbar:

  • - die Hemmschicht 5 kann mit Hilfe einer durchgängigen , geschlossenen thermoplastischen Folie hergestellt sein;
  • - die Hemmschicht 5 kann mit Hilfe einer perforierten thermoplastische Folie hergestellt sein, die einen Harzfluss durch die Hemmschicht 5 hindurch ermöglicht; oder
  • - die Hemmschicht 5 kann von einem thermoplastischen Textil, zum Beispiel einem Gewebe oder Vlies, gebildet sein.
The integration of the thermoplastic inhibitor layer 5 into the fiber layers 3 and 4 is of the design of the inhibitor layer 5 dependent. The following embodiments of the inhibitor layer 5 are feasible:
  • - the inhibitor layer 5 can be made by means of a continuous, closed thermoplastic film;
  • - the inhibition layer 5 can be made by means of a perforated thermoplastic film, which allows resin flow through the inhibiting layer 5 through; or
  • - the inhibition layer 5 may be formed from a thermoplastic textile, for example a woven or nonwoven fabric.

Es sei angemerkt, dass die zur Herstellung der Hemmschicht 5 verwendete Folie eine Dicke zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, vorzugsweise einer Dicke zwischen 0,05 und 0,15 mm oder eine Dicke von 0,1 +/- 0,02 mm hat. Das thermoplastische Textil, dass in einem Spritzverfahren hergestellt sein kann, kann die gleiche Dicke aufweisen.It should be noted that for the production of the inhibitor layer 5 used film has a thickness between 0.05 mm and 0.5 mm, preferably a thickness between 0.05 and 0.15 mm or a thickness of 0.1 +/- 0.02 mm. The thermoplastic textile which may be made by injection molding may have the same thickness.

Abhängig von der Ausgestaltung der thermoplastischen Hemmschicht 4 und deren chemische Zusammensetzung verbindet sich diese unterschiedlich mit den umgebenden Faserschichten 3 und 4.Depending on the configuration of the thermoplastic inhibiting layer 4 and their chemical composition combines differently with the surrounding fiber layers 3 and 4 ,

Wenn die Hemmschicht 5 von einer geschlossenen thermoplastischen Folie gebildet ist, muss eine ausreichende Anbindung zwischen den Faserschichten 3 und 4 und der Folie entstehen, um den gesamten Faserverbund nicht signifikant zu schwächen.If the inhibitor layer 5 formed by a closed thermoplastic film, must have sufficient bonding between the fiber layers 3 and 4 and the film arise so as not to significantly weaken the entire fiber composite.

Eine Möglichkeit der Anbindung ist die Adhäsion. Die thermoplastische Folie und die Matrix 6 verkleben während der Herstellung des Faserverbundwerkstoffes 1.One way of interfacing is adhesion. The thermoplastic film and the matrix 6 sticking during the production of the fiber composite material 1 ,

Eine weitere Möglichkeit der Anbindung ist eine Verbindung der beiden Stoffe durch das Anlösen der thermoplastischen Folienoberfläche durch das unvernetzte Harz der Matrix 6 und die anschließende Verbindung. Vernetzt das Epoxidharz bildet sich ein Übergangsbereich zwischen Hemmschicht 5 und angrenzender Faserschicht 4. Charakteristisch für diesen Übergangsbereich sind die inselförmigen Einschlüsse von Epoxidharz auf der dem Thermoplast zugewandten Seite des Übergangsbereichs und Einschlüsse von Thermoplast auf der dem Epoxidharz zugewandten Seite des Übergangsbereichs. Diese Durchmischung bildet eine gute Anbindung zwischen Hemmschicht 5 und Matrix 6. Zudem wirken die die Matrix 6 eingeschlossenen Thermoplastbereiche schon in der Matrix 6 als zusätzliche Hindernisse für die Ausbreitung von Rissen. Der Übergangsbereich bildet sich auch aus, wenn die Matrix 6 aus einem kalthärtenden Epoxidharz hergestellt ist und der Faserverbundwerkstoff 1 bei Zimmertemperatur aushärtet.Another possibility of the connection is a connection of the two substances by the dissolution of the thermoplastic film surface by the uncrosslinked resin of the matrix 6 and the subsequent connection. When the epoxy resin crosslinks, a transition region forms between the inhibiting layer 5 and adjacent fiber layer 4 , Characteristic of this transition region are the island-like inclusions of epoxy resin on the side of the transition region facing the thermoplastic and inclusions of thermoplastic on the side of the transition region facing the epoxy resin. This mixing forms a good connection between the inhibitor layer 5 and matrix 6 , In addition, they affect the matrix 6 enclosed thermoplastic areas already in the matrix 6 as additional obstacles to the spread of cracks. The transition region also forms when the matrix 6 is made of a cold-curing epoxy resin and the fiber composite material 1 Cures at room temperature.

Eine sehr dünne thermoplastische Folie löst sich vollständig in der Matrix 6 und bildet eine Hemmschicht 5, in der der Thermoplast inselförmig in der Matrix 6 gelöst ist.A very thin thermoplastic film dissolves completely in the matrix 6 and forms an inhibitory layer 5 in which the thermoplastic island-shaped in the matrix 6 is solved.

Beispiele für in Epoxidharz lösbare Thermoplaste sind Polysulfon (PSU), Polyphenylsulfon (PPSU), Polyethersulfon oder Polyamid.Examples of epoxy resins soluble in thermoplastics are polysulfone (PSU), polyphenylsulfone (PPSU), polyethersulfone or polyamide.

Textilien aus thermoplastischen Filamenten gibt es im geordneten Verbund in der Form eines Gewebes oder im ungeordneten Verbund in der Form eines Vlieses. Thermoplastische Vliese aus einem Polyamid, so genannte Bindervliese sind übliche Hilfsmittel bei der Herstellung von Bauteilen aus einem Faserverbundwerkstoff. Durch kurzzeitiges Aufschmelzen können die Vliese mit den trockenen Fasern 7 verbunden werden und dazu beitragen, die Fasern 7 zu positionieren und die Faserschichten 3 und 4 zu formen. Während des Entstehungsprozesses des Faserverbundwerkzeugs wird das Vlies von der umgebenden Matrix 6 getränkt. Im fertigen Formwerkzeug verbleibt eine fein verteilte thermoplastische Struktur, die wiederum als Hemmschicht 5 dient.Textiles made of thermoplastic filaments are available in the ordered composite in the form of a woven fabric or in the disordered composite in the form of a nonwoven fabric. Thermoplastic nonwovens made of a polyamide, so-called binder fleeces are common tools in the manufacture of components made of a fiber composite material. By short-term melting, the fleeces can with the dry fibers 7 be connected and contribute to the fibers 7 to position and the fiber layers 3 and 4 to shape. During the formation process of the fiber composite tool, the nonwoven becomes from the surrounding matrix 6 soaked. In the finished mold remains a finely distributed thermoplastic structure, which in turn as an inhibiting layer 5 serves.

Die Fertigung eines Formwerkzeugs aus dem Faserverbundstoff 1 kann in verschiedenen Prozessen, wie beispielsweise dem sogenannten LCM(= Liquid Composite Molding)-Verfahren, dem Prepreg-Verfahren oder dem Handlaminieren geschehen.The production of a mold from the fiber composite 1 can be done in various processes, such as the so-called LCM (liquid composite molding) method, the prepreg process or the hand lamination.

3 zeigt schematisch eine zur Herstellung eines Formwerkzeugs nach dem LCM-Verfahren geeignete Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Urform 11 mit einem in 3 schematisch dargestellten Profil 12, dessen Geometrie die Form des herzustellenden Formwerkzeugs bestimmt. Auf der Urform 11 werden die Fasern der Faserschichten 3 und 4 zusammen mit dem Material für die thermoplastische Hemmschicht 5 trocken auf der Schutzschicht 2 aufgebaut. Die Schutzschicht 12, die in der Regel von einem Hartlack, insbesondere von einem sogenannten Gelcoat gebildet ist, stellt beim fertigen Formwerkzeug die Außenhaut dar. Ferner können weitere Hilfsstoffschichten 13 aufgebracht werden. Die aufeinander geschichteten Schichten bilden einen Stapel 14, der von einer Abdeckfolie 15 abgedeckt wird. Die Abdeckfolie 15 ist umfänglich durch eine Dichtung 16 gasdicht abgedichtet. In der Abdeckfolie 15 sind ferner ein Einlass 17 und ein Auslass 18 ausgebildet. 3 schematically shows a device suitable for producing a mold according to the LCM method 10 , The device 10 includes a prototype 11 with an in 3 schematically illustrated profile 12 whose geometry determines the shape of the mold to be produced. On the original form 11 become the fibers of the fiber layers 3 and 4 together with the material for the thermoplastic inhibiting layer 5 dry on the protective layer 2 built up. The protective layer 12 , which is usually formed by a hardcoat, in particular by a so-called gelcoat, represents the outer skin in the finished mold. Further, additional auxiliary material layers 13 be applied. The layered layers form a stack 14 that of a cover film 15 is covered. The cover foil 15 is circumferentially by a seal 16 sealed gas-tight. In the cover foil 15 are also an inlet 17 and an outlet 18 educated.

Der Fertigungsprozess eines aus dem Faserverbundwerkstoff hergestellten Formwerkzeugs umfasst insbesondere folgende Verfahrensschritte:

  • - Fertigung der Urform 11, üblicherweise durch spanende Bearbeitung;
  • - Auftragen und Aushärten der Schutzschicht 2;
  • - trockener Aufbau des Stapels 14
  • - Tränkung des Stapels 14, insbesondere der Faserschichten 3 und 4 mit dem Matrixmaterial;
  • - Aushärten des Matrixmaterials bei Raumtemperatur;
  • - Entformung des Formwerkzeugs aus der Urform 11;
  • - Nachhärten der Matrix durch eine Wärmebehandlung;
  • - Endbearbeitung des Formwerkzeugs.
The manufacturing process of a molding tool produced from the fiber composite material comprises in particular the following method steps:
  • - Production of the original form 11 usually by machining;
  • - Applying and curing the protective layer 2 ;
  • dry stack 14
  • - Impregnation of the pile 14 , in particular the fiber layers 3 and 4 with the matrix material;
  • - curing the matrix material at room temperature;
  • - Removal of the mold from the original form 11 ;
  • - post curing of the matrix by a heat treatment;
  • - Finishing of the mold.

Die Urform 11 bildet die Form des Formwerkzeugs und erzeugt dessen Geometrie. Zur Herstellung der Urform 11 werden üblicherweise Polyurethan- oder Epoxidschaumplatten spanend bearbeitet. Auf dieser Kontur wird im Anschluss das Formwerkzeug gefertigt, wobei die Oberfläche der Urform 11 die Kontur der Formwerkzeugoberfläche erzeugt.The original form 11 forms the shape of the mold and creates its geometry. For the production of the original form 11 Usually polyurethane or epoxy foam boards are machined. On this contour, the mold is subsequently made, the surface of the prototype 11 generates the contour of the mold surface.

Es sei angemerkt, dass aus Kostengründen für die Herstellung der Urform 11 üblicherweise Materialien verwendet werden, die sich leicht bearbeiten lassen, aber die keine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Aus diesem Grund werden für die Matrix 6 auch kalthärtende Epoxidharze bevorzugt. Falls das für die Urform verwendete Material auch gegen höhere Temperaturen beständig ist, können für die Matrix 6 auch warmhärtende Epoxidharze verwendet werden.It should be noted that for cost reasons for the production of the original form 11 Usually materials are used which are easy to work but which do not have high temperature resistance. Because of this, be for the matrix 6 also cold-curing epoxy resins are preferred. If the material used for the original form is also resistant to higher temperatures, for the matrix 6 also thermosetting epoxy resins are used.

Zur Bildung des Stapels 14 wird auf die Urform als erstes die Schutzschicht 12 aufgetragen, die am fertigen Formwerkzeug einen Abrasionsschutz für die Oberfläche bildet. Nachdem die Schutzschicht 12 angehärtet ist, wird das trockene Fasermaterial der Faserschichten 3 und 4, sowie die thermoplastische Hemmschicht 5 und die Hilfsstoffschicht 13 schichtweise aufgebracht. Die trockenen Lagen werden mit der gasdichten Abdeckfolie 15 zugedeckt und die Ränder mit der Dichtung 16 gegenüber der Urform 11 abgedichtet. Dann kann der Stapel 14 über den Auslass 18 evakuiert werden. Dabei wird das die Matrix 6 bildende flüssige Harz in den Stapel 14 gesaugt und kann diesen tränken. Im Anschluss daran härtet der Verbund meist bei Raumtemperatur aus. Das Formwerkzeug weist im Anschluss daran eine ausreichende Festigkeit auf und das Formwerkzeug kann aus der Urform 11 entformt werden. Um die Matrix vollständig auszuhärten und somit die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Formwerkzeugs zu erreichen, wird das Formwerkzeug in einem Ofen einer Wärmebehandlung unterzogen. Dabei wird das Formwerkzeug schrittweise auf 180°C erwärmt und anschließend wieder auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die gesamte Wärmebehandlung dauert ungefähr einen ganzen Tag.To form the pile 14 is the prototype on the prototype first 12 applied, which forms an abrasion protection for the surface of the finished mold. After the protective layer 12 is cured, the dry fiber material of the fiber layers 3 and 4 , as well as the thermoplastic inhibiting layer 5 and the adjuvant layer 13 Applied in layers. The dry layers are covered with the gas-tight cover foil 15 covered and the edges with the seal 16 opposite the original form 11 sealed. Then the stack can 14 over the outlet 18 be evacuated. This will be the matrix 6 forming liquid resin in the pile 14 sucked and can soak it. Following this, the composite usually cures at room temperature. The mold then has sufficient strength and the mold can be removed from the master mold 11 be removed from the mold. To fully cure the matrix and thus achieve the desired mechanical properties of the mold, the mold is heat treated in an oven. The mold is gradually heated to 180 ° C and then cooled down again to room temperature. The entire heat treatment takes about a full day.

Im finalen Arbeitsschritt wird das Formwerkzeug auf Endkontur besäumt. Dabei werden überstehende Grate entfernt, die sich insbesondere im Bereich zwischen Urform 11 und Abdeckfolie 15 bilden können.In the final step, the mold is trimmed to final contour. This projecting ridges are removed, especially in the area between the original form 11 and cover film 15 can form.

Bei der Herstellung eines Formwerkzeugs mit integrierter Hemmschicht 5, wird bei der Ablage der trockenen Faserhalbzeuge, aus denen die Faserschichten 3 und 4 hergestellt sind, das Material für die Hemmschicht 5 zwischen das Halbzeug für die Faserschichten 3 und 4 gelegt. Bei einer flächigen Tränkung des Stapels 14 wird die Hemmschicht 15 umspült und somit Bestandteil des Verbundes. Für das hier beschriebene LCM-Verfahren ist für die Hemmschicht 5 eine gelochte Folie oder ein thermoplastisches Textil besonders geeignet. Beides ist während der Fertigung für Harz durchlässig und ermöglicht somit eine vollständige Durchtränkung der umgebenden Fasern 7. Für die Herstellung von Formwerkzeugen aus Faserverbundwerkstoffen mit integrierter Hemmschicht 5 ist im Vergleich zum Stand der Technik somit nur ein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig. Der Umfang dieses Arbeitsschritts ist abhängig von der Größe und Komplexität der Formwerkzeuggeometrie.In the manufacture of a mold with integrated inhibiting layer 5 , is when filing the dry semifinished fiber products that make up the fiber layers 3 and 4 are made, the material for the inhibitory layer 5 between the semifinished product for the fiber layers 3 and 4 placed. For a flat impregnation of the stack 14 becomes the inhibitor layer 15 lapped and thus part of the network. For the LCM method described here is for the inhibitory layer 5 a perforated film or a thermoplastic textile particularly suitable. Both are permeable to resin during manufacture and thus allow complete saturation of the surrounding fibers 7 , For the production of molds from fiber composites with integrated inhibition layer 5 is compared to the prior art thus only an additional step necessary. The scope of this work depends on the size and complexity of the mold geometry.

Weitere Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs aus Faserverbundwerkstoffen sind das Prepreg-Verfahren und das Handlaminierverfahren. Hierbei wird das Laminat schichtweise aufgebaut. Beide Verfahren unterscheiden sich nur insofern, als im Prepreg-Verfahren bereits mit Harz getränkte Faserschichten aufeinander aufgebracht werden. Das Material für die Hemmschicht 5 wird dabei mit eingelegt und verbindet sich mit dem umgebenden Harz im weiteren Verfahren. Bei diesen Prozessen ist eine Beeinflussung der Tränkung des Laminats durch die thermoplastische Hemmschicht 5 ausgeschlossen. Other methods of making a fiber composite mold are the prepreg process and the hand lay-up process. Here, the laminate is built up layer by layer. Both methods differ only insofar as in the prepreg process already impregnated with resin fiber layers are applied to each other. The material for the inhibition layer 5 is thereby inserted and connects to the surrounding resin in the further process. In these processes, the impregnation of the laminate by the thermoplastic inhibitor layer is influenced 5 locked out.

Somit kann auch eine geschlossene thermoplastische Folie zur Ausbildung der Hemmschicht 5 verwendet werden.Thus, a closed thermoplastic film for forming the inhibitor layer 5 be used.

Die Integration einer thermoplastischen Hemmschicht 5 in einen Faserverbundwerkstoff stellt eine kostengünstige Möglichkeit dar, die Lebensdauer von aus diesem Faserverbundwerkstoff gefertigten Formwerkzeugen zu erhöhen.The integration of a thermoplastic inhibitor layer 5 In a fiber composite material represents a cost-effective way to increase the life of manufactured from this fiber composite molds.

Dadurch werden die Dichtigkeit für Luft und Harz, sowie die Verschleißbeständigkeit der Oberfläche, voneinander entkoppelt, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn der Faserverbundwerkstoff mit einer dem Oberflächenschutz dienenden Schutzschicht 2 versehen ist, da diese Schutzschicht 2 dann nicht auch die Dichtigkeit gewährleisten muss. Insofern kann für die Schutzschicht 2 ein auf die Schutzfunktion abgestellter Werkstoff verwendet werden.Thereby, the tightness for air and resin, and the wear resistance of the surface, decoupled from each other, which is particularly important if the fiber composite material with a protective surface serving the surface protection 2 is provided because this protective layer 2 then not have to ensure the tightness. In that sense, for the protective layer 2 a material turned off for the protective function can be used.

Weiterhin werden keine zusätzlichen Verfahren oder Werkzeuge für die Fertigung der Urformen 11 benötigt. Damit kann das Formwerkzeug kostengünstig mit herkömmlichen Vorrichtungen für Vakuuminjektionsverfahren gefertigt werden. Furthermore, no additional methods or tools for the production of the original forms 11 needed. Thus, the mold can be manufactured inexpensively with conventional devices for vacuum injection.

Um die Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung weiter zu erhöhen, können im Faserverbundwerkstoff auch mehrere der Hemmschichten 5 vorgesehen sein. Die Hemmschichten 5 können dabei im gleichen Abstand angeordnet sein. Daneben ist es auch möglich, die Hemmschichten 5 wenigstens teilweise in unterschiedlichen Abständen anzuordnen. Beispielsweise kann der Abstand der Hemmschichten 5 zu einer Oberseite des Faserverbundwerkstoffs 1 hin geringer sein, als der Abstand der Hemmschichten 5 im Inneren des Faserverbundwerkstoffs 1, um die Entstehung der Risse 8 möglichst im Anfangsstadium zu unterbinden. Ferner kann vorgesehen sein, in Zonen des Formwerkzeugs, die einer besonderen mechanischen oder thermischen Belastung ausgesetzt sind, die Zahl der Hemmschichten 5 lokal zu erhöhen.In order to further increase the resistance to cracking, more of the inhibiting layers can also be used in the fiber composite material 5 be provided. The inhibition layers 5 can be arranged at the same distance. In addition, it is also possible, the inhibition layers 5 at least partially at different distances to arrange. For example, the distance between the inhibiting layers 5 to a top of the fiber composite 1 be less than the distance of the inhibiting layers 5 inside the fiber composite material 1 to the formation of cracks 8th as early as possible to prevent. Furthermore, it can be provided in zones of the mold, which are exposed to a special mechanical or thermal stress, the number of inhibiting layers 5 increase locally.

Das hier beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung von Formwerkzeugen. Grundsätzlich kann das Verfahren auch dazu verwendet werden, andere Teile herzustellen, bei denen es auf eine hohe Festigkeit und dauerhafte Dichtigkeit ankommt. Solche Teile können insbesondere Tanks zur Aufbewahrung und Speicherung von Gasen oder Flüssigkeiten sein oder auch Leitungen zu deren Transport sein..The method described here is particularly suitable for the production of molds. In principle, the method can also be used to produce other parts in which it depends on a high strength and lasting tightness. Such parts may be in particular tanks for storage and storage of gases or liquids or lines for their transport.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass Merkmale und Eigenschaften, die im Zusammenhang mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, auch mit einem anderen Ausführungsbeispiel kombiniert werden können, außer wenn dies aus Gründen der Kompatibilität ausgeschlossen ist.Finally, it should be noted that features and properties that have been described in connection with a particular embodiment can also be combined with another embodiment, except where this is excluded for reasons of compatibility.

Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung der Singular den Plural einschließt, außer wenn sich aus dem Zusammenhang etwas anderes ergibt. Insbesondere wenn der unbestimmte Artikel verwendet wird, ist sowohl der Singular als auch der Plural gemeint.Finally, it should be noted that in the claims and in the description, the singular includes the plural unless the context indicates otherwise. In particular, when the indefinite article is used, it means both the singular and the plural.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005023320 A1 [0003]DE 102005023320 A1 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • MIN, H.S.; KIM, S.C.: Fracture toughness of polysulfone/epoxy semi-IPN with morphology spectrum; Polymer Bulletin, 1999, Band 42(2), Seite 221-227 [0008]MIN, H.S .; KIM, S.C .: Fracture toughness of polysulfone / epoxy semi-IPN with morphology spectrum; Polymer Bulletin, 1999, Vol. 42 (2), pages 221-227 [0008]

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Teils aus einem Faserverbundmaterial, bei dem: - in einer Urform (11) wenigstens eine Faserschicht (3, 4) ausgebildet wird, die Fasern (7) aufweist, die in eine Matrix (6) eingebettet sind, die von einem aushärtbaren duroplastischen Matrixmaterial gebildet ist, und bei dem - das Matrixmaterial nachfolgend ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aushärten des Matrixmaterials zur Ausbildung einer die Rissbildung im Faserverbundmaterial erschwerenden Hemmschicht (5) ein thermoplastisches Kunststoffmaterial in die Faserschicht (3, 4) eingebettet wird.Method for producing a part of a fiber composite material, in which: - in a master mold (11) at least one fibrous layer (3, 4) is formed which has fibers (7) embedded in a matrix (6) which is separated from a fibrous material hardenable thermosetting matrix material is formed, and in which - the matrix material is subsequently cured, characterized in that prior to curing of the matrix material to form a the crack formation in the fiber composite aggravating inhibiting layer (5) a thermoplastic material in the fiber layer (3, 4) is embedded , Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Matrixmaterial in die Faserschicht (3, 4) in flüssiger Form eingebracht wird und dass - das thermoplastische Kunststoffmaterial vor dem Einbringen des Matrixmaterials in die Faserschicht (3, 4) eingebracht wird.Process for producing a part of fiber composite material according to Claim 1 , characterized in that - the matrix material is introduced into the fiber layer (3, 4) in liquid form and that - the thermoplastic material is introduced into the fiber layer (3, 4) before the introduction of the matrix material. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial vor der Entnahme des Teils aus der Urform (11) bei einer Temperatur kleiner gleich 100°C, 60°C, 40°C, 30°C, 27°C oder 25°C ausgehärtet wird.Process for producing a part of fiber composite material according to Claim 1 or 2 , characterized in that the matrix material is cured prior to removal of the part from the master mold (11) at a temperature less than or equal to 100 ° C, 60 ° C, 40 ° C, 30 ° C, 27 ° C or 25 ° C. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil nach der Entnahme aus der Urform einer Nachhärtung bei einer Temperatur unterzogen wird, die oberhalb der Temperatur liegt, die vor der Entnahme des Teils aus der Urform (11) zum Aushärten des Teils verwendet wird.Process for producing a fiber composite part according to any one of Claims 1 to 3 , characterized in that the part after removal from the master mold is subjected to a post cure at a temperature which is above the temperature used prior to removal of the part from the master mold (11) to cure the part. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil nach der Entnahme aus der Urform (11) einer Nachhärtung bei einer Temperatur größer 100°C, 150°C oder 170°C unterzogen wird.Process for producing a part of fiber composite material according to Claim 4 , characterized in that the part after removal from the master mold (11) is subjected to a post-curing at a temperature greater than 100 ° C, 150 ° C or 170 ° C. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastisches Kunststoffmaterial als unterbrechungsfreie Folie, perforierte Folie, Gewebe oder Vlies eingebracht wird.Process for producing a fiber composite part according to any one of Claims 1 to 5 , characterized in that the thermoplastic material is introduced as an uninterrupted film, perforated film, fabric or non-woven. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Kunststoffmaterial in dem Matrixmaterial lösbar ist.Process for producing a fiber composite part according to any one of Claims 1 to 6 , characterized in that the thermoplastic material is soluble in the matrix material. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein Epoxidharz ist.Process for producing a fiber composite part according to any one of Claims 1 to 7 , characterized in that the matrix material is an epoxy resin. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material ein Polysulfon, Polyphenylsulfon, Polyethersulfon oder Polyamid istProcess for producing a part of fiber composite material according to Claim 7 and 8th , characterized in that the thermoplastic material is a polysulfone, polyphenylsulfone, polyethersulfone or polyamide Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Kunststoffmaterial ein auf der Basis eines Polyamids hergestelltes Vlies istProcess for producing a part of fiber composite material according to Claim 6 and 8th , characterized in that the thermoplastic plastic material is a nonwoven fabric made on the basis of a polyamide Verfahren zur Herstellung eines Teils aus Faserverbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Verfahren ein Formwerkzeug hergestellt wird.Process for producing a fiber composite part according to any one of Claims 1 to 10 , characterized in that a molding tool is produced by the method. Teil aus einem Faserverbundwerkstoff, der in eine Matrix (6) eingebettete Fasern (7) aufweist, wobei die Matrix (6) auf der Grundlage eines aushärtbaren duroplastischen Materials hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - in dem Faserverbundwerkstoff wenigstens eine Hemmschicht (5) ausgebildet ist, die einen thermoplastischen Kunststoff enthält.Part of a fiber composite material having fibers (7) embedded in a matrix (6), wherein the matrix (6) is produced on the basis of a thermosetting thermosetting material, characterized in that - at least one inhibiting layer (5) is formed in the fiber composite material is that contains a thermoplastic material. Teil aus einem Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial bei einer Temperatur kleiner gleich 100°C, 60°C, 40°C, 30°C, 27°C oder 25°C aushärtbar ist.Part made of a fiber composite according to Claim 12 , characterized in that the matrix material at a temperature less than or equal to 100 ° C, 60 ° C, 40 ° C, 30 ° C, 27 ° C or 25 ° C is curable. Teil aus einem Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich zwischen Hemmschicht und Matrix Einschlüsse von thermoplastischem Material und Einschlüsse des für die Matrix verwendeten Matrixmaterials vorhanden sind.Part made of a fiber composite according to Claim 12 or 13 , characterized in that inclusions of thermoplastic material and inclusions of the matrix material used for the matrix are present in the transition region between the inhibiting layer and the matrix. Teil aus einem Faserverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Faserverbundwerkstoff mehrere Hemmschichten ausgebildet sind, die in ungleichen Abständen angeordnet sind.Part of a fiber composite material according to one of Claims 12 to 14 , characterized in that in the fiber composite material, a plurality of inhibiting layers are formed, which are arranged at unequal intervals.
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