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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil aus einem LWRT-Werkstoff mit wenigstens einer LWRT-Lage aus einem thermoplastisch gebundenen Fasergewirr.
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LWRTs, also faserverstärkte Thermoplasten mit geringem Gewicht („Low Weight Reinforced Thermoplastics“) sind aufgrund ihrer Materialeigenschaften, wie z. B. geringe Dichte, hohe Festigkeit, akustische Wirksamkeit durch Schallabsorption, beliebte Ausgangswerkstoffe zur Bildung von flächigen Bauteilen. Als „flächiges Bauteil“ ist dabei ein Bauteil zu verstehen, das in seiner Bauteil-Dickenrichtung eine wesentlich geringere Abmessung aufweist als in zwei zur jeweils lokalen Dickenrichtung orthogonalen Erstreckungsrichtungen. Das flächige Bauteil kann ein ebenes oder ein dreidimensionales Bauteil sein, dessen flächiger Ausgangswerkstoff um mehrere Krümmungsachsen gekrümmt oder/und abgewinkelt ausgebildet sein kann.
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LWRTs sind in der Regel Gewirre von Langfasern mit einer Länge im zweistelligen Millimeterbereich. Diese Fasergewirre sind lokal durch thermoplastisches Bindermaterial, in der Regel ein Polyolefin, wie etwa Polypropylen oder Polyethylen, gebunden. Die lokale Bindung des Fasergewirrs kommt bei der Herstellung eines LWRT-Halbzeugs als Ausgangsprodukt für die Herstellung des Bauteils dadurch zustande, dass zunächst Fasern aus dem Bindermaterial und Verstärkungsfasern aus einem Material mit höherer thermischer Formbeständigkeit als das Bindermaterial gemischt und auf eine Temperatur erhöht werden, welche über der Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur des Bindematerials liegt, bei welcher jedoch die Verstärkungsfasern formbeständig bleiben. Die aufweichenden bzw. schmelzenden Bindermaterial-Fasern werden durch die Oberflächenspannung des erweichenden Bindermaterials unter Verringerung ihrer Oberfläche und ihres Volumens zusammengezogen und bilden dort, wo sie Verstärkungsfasern benetzen, nach ihrer erneuten Erstarrung die benetzten Verstärkungsfasern bindende Kontaktzwickel. Aus diesem Grunde sind LWRTs porös, wobei die Porosität von LWRTs grundsätzlich durch Kompaktieren auf ein gewünschtes Maß bis hin zur porenfreien massiven Ausgestaltung einstellbar ist.
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LWRT-Werkstoffe sind jedoch trotz ihrer derzeit sehr geschätzten Materialeigenschaften weiterhin verbesserbar. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Bauteil aus LWRT-Werkstoff in seiner Lasttragfähigkeit zu verbessern.
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Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung durch ein gattungsgemäßes Bauteil, wie es eingangs dieser Anmeldung genannt ist, bei welchem der LWRT-Werkstoff wenigstens einen Abschnitt mit wenigstens einer Zusatzfaser mit direktional relativ zu einander ausgerichteten Zusatzfaserabschnitten aufweist.
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Der Begriff der „Zusatzfaser“ ist dabei lediglich verwendet, um die zur Problem lösung verwendete wenigstens eine Faser von den Verstärkungsfasern des LWRT-Werkstoffs sprachlich zu unterscheiden.
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Da die wenigstens eine Zusatzfaser im Gegensatz zum zufällig angeordneten Gewirr der Verstärkungsfasern des LWRT-Werkstoffs direktional relativ zueinander ausgerichtete Zusatzfaserabschnitte aufweist, kann mit der wenigstens einen Zusatzfaser eine Vorzugs-Lastrichtung definiert werden, in welcher das mit der wenigstens einen Zusatzfaser versehene Bauteil höhere Lasten tragen bzw. ertragen kann als in Richtungen, welche von der Vorzugs-Lastrichtung verschieden sind. Die direktionale Ausrichtung kann dabei eine beliebige relative Ordnung von Zusatzfaserabschnitten einer oder mehrerer Zusatzfasern zueinander sein. Beispielsweise können mehrere Zusatzfasern divergierend - bzw. konvergierend, je nach Blickrichtung - angeordnet sein oder die Zusatzfasern oder Zusatzfaserabschnitte einer oder mehrerer Zusatzfasern können parallel zueinander angeordnet sein oder können orthogonal zueinander angeordnet sein. Mehrere Zusatzfasern können auch in unterschiedliche Zusatzfaser-Teilgruppen unterteilt sein, von welchen jede wenigstens eine Zusatzfaser umfasst, wobei jede Zusatzfaser-Teilgruppe Zusatzfaserabschnitte in einer anderen direktional Zuordnung relativ zueinander aufweist als eine beliebige andere Zusatzfaser-Teilgruppe.
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Die wenigstens eine Zusatzfaser muss dabei nicht die vollständige Fläche einer ihr benachbarten Lage des LWRT-Werkstoffs bedecken, wenngleich dies nicht ausgeschlossen ist. Es soll gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch ausreichen, wenn lediglich ein Abschnitt einer Fläche einer der wenigstens einen Zusatzfaser benachbarten Zusatzfaser-Lage kontaktiert ist, während wenigstens ein anderer Flächenbereich derselben Fläche von Zusatzfasern frei ist.
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Um vor allen Dingen Vorzugsrichtungen der Lasttragfähigkeit, also beispielsweise eine erhöhte Zugfestigkeit in der Vorzugs-Lastrichtung, bereitstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Zusatzfaser länger ist als die Fasern der wenigstens einen LWRT-Lage. Dann kann die wenigstens eine Zusatzfaser über eine lange Strecke ohne zwischenangeordnete Bindeglieder Kräfte, insbesondere Zugkräfte, entlang ihrer Faserlängsrichtung übertragen. Besonders bevorzugt umfasst oder ist daher die wenigstens eine Zusatzfaser eine Endlosfaser.
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Bei Verwendung von Endlosfasern, etwa als Gelege oder auch als Gewebe mit einem Endlos-Schussfaden, kann tatsächlich ein Flächenbereich einer LWRT-Lage mit einer einzigen Zusatzfaser belegt werden, wobei sich dann entlang der Endlosfaser direktional zueinander ausgerichtete Zusatzfaserabschnitte und diese ausgerichteten Zusatzfaserabschnitte verbindende Verbindungsabschnitte aufeinander folgen. Beispielsweise können lange zueinander parallele Zusatzfaserabschnitte durch kurze gekrümmte Zusatzfaserabschnitte verbunden sein. Bevorzugt ist die Summe der Länge aller Verbindungsabschnitte einer Endlosfaser erheblich kürzer, vorzugsweise weniger als ein Fünftel, besonders bevorzugt weniger als ein Zehntel, als die Summe der Länge aller relativ zueinander ausgerichteten Zusatzfaserabschnitte, um eine Zusatzfaser möglichst effektiv zur Ausbildung einer Vorzugs-Lastrichtung zu nutzen. Zusätzlich oder alternativ zur Verwendung einer oder mehrerer Endlosfasern kann auch eine Mehrzahl von Zusatzfasern verwendet werden, die nicht Endlosfasern sind, aber die bevorzugt länger als die Verstärkungsfasern des LWRT sind. Diese nicht-endlosen Zusatzfasern sind bevorzugt über ihre gesamte Erstreckungslänge relativ zueinander ausgerichtet. Sind die nicht-endlosen Zusatzfasern unterschiedlich lang, ist die wenigstens eine Zusatzfaser mit der kürzesten Länge über ihre gesamte Erstreckungslänge direktional relativ zu anderen Zusatzfaserabschnitten ausgerichtet. Der Begriff des Zusatzfaserabschnitts schließt daher die gesamte Zusatzfaser ein.
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In der Regel wird ein Zusatzfaser-Lagenbereich eine Mehrzahl von Zusatzfasern aufweisen. Wenngleich oben Gelege und Gewebe als Beispiele für Zusatzfaser-Lagenbereiche genannt sind, die unter Verwendung von Endlosfasern gebildet sein können, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass Gelege und Gewebe jeweils auch durch Verwendung einer Mehrzahl von nicht-endlosen Zusatzfasern hergestellt sein können.
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Die Verstärkungsfasern des LWRT-Werkstoffs haben, wie oben bereits erwähnt, vorzugsweise eine Länge im zweistelligen Millimeterbereich, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 mm.
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Zur besonders einfachen Erzielung einer direktionalen Ausrichtung von Zusatzfaserabschnitten der wenigstens einen Zusatzfaser kann diese als Fasertape angeordnet sein. Ein Fasertape ist dabei ein adhäsiv mit einer Oberfläche verbindbarer Substratstreifen, etwa ein Folien- oder Gewebestreifen, auf welchem wenigstens eine Zusatzfaser in einem vorbestimmten Muster angeordnet ist, beispielsweise mit Zusatzfaserabschnitten parallel zur Streifenlängsrichtung. Ebenso können die wenigstens eine Zusatzfaser als Gelege vorliegen. Sind zwei zueinander einen Winkel, vorzugsweise einen rechten Winkel einschließende Vorzugs-Lastrichtungen gewünscht, können Zusatzfasern als Gewebe vorliegen, wobei ein vorgefertigtes Gewebe die Anordnung der Zusatzfasern bei der Herstellung des Bauteils zusätzlich erleichtert. Im Falle der Verwendung eines Zusatzfaser-Gewebes ist die eine vom Gewebe bereitgestellte Vorzugs-Lastrichtung die Schussfadenrichtung des Gewebes und ist die andere Vorzugs-Lastrichtung die Kettfadenrichtung. Ist hohe Lasttragfähigkeit bei gleichzeitig vorhandener Elastizität gewünscht, kann die wenigstens eine Zusatzfaser als gemaschtes, also unter Maschenbildung erzeugtes Gewirke vorliegen.
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Wenngleich es grundsätzlich ausreichen kann, dass das Bauteil aus einem LWRT-Werkstoff mit nur einer einzigen LWRT-Lage gebildet sein kann, wobei zusätzliche Lagen, etwa in Gestalt einer Deckfolie oder eines Deckvlieses, nicht ausgeschlossen sein sollen, ist es dennoch bevorzugt, dass der LWRT-Werkstoff wenigstens zwei in einer Stapelrichtung aufeinander folgend angeordnete LWRT-Lagen aus je einem thermoplastisch gebundenem Fasergewirr umfasst. So weisen LWRT-Werkstoffe häufig mehrere LWRT-Lagen auf, beispielsweise eine Kernlage und je eine auf deren entgegengesetzten Außenflächen angebundene Decklage. Die Kernlage und die Decklagen können sich hinsichtlich der Gewichtsanteile von Verstärkungsfasern und Bindermaterial oder/und hinsichtlich der Lagendicke oder/und hinsichtlich des Flächengewichts oder/und hinsichtlich der verwendeten Verstärkungsfasern unterscheiden. Das Bindermaterial von unterschiedlichen in der Stapelrichtung aufeinanderfolgenden LWRT-Lagen ist vorzugsweise in unmittelbar einander kontaktierenden LWRT-Lagen kompatibel, besonders bevorzugt das gleiche, da so das Bindermaterial der sich kontaktierenden LWRT-Lagen nicht nur zur Bindung der Verstärkungsfasern der jeweiligen Lage, sondern auch zur Verbindung der Lagen untereinander dienen kann.
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Zum Schutz der wenigstens einen Zusatzfaser vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor möglichen äußeren mechanischen Einflüssen, die die Integrität der wenigstens einen Zusatzfaser bedrohen könnten, kann die wenigstens eine Zusatzfaser wenigstens abschnittsweise zwischen zwei in der Stapelrichtung benachbarten LWRT-Lagen angeordnet sein.
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Wegen der oben geschilderten Anordnung der wenigstens einen Zusatzfaser an lediglich einem Abschnitt einer Außenfläche einer Lage des LWRT-Werkstoffs ist die in einer gemeinsamen Fläche angeordnete wenigstens eine Zusatzfaser abweichend von einer Lage des LWRT-Werkstoffs lediglich als „Lagenbereich“ bezeichnet. Wie oben geschildert, kann sich ein Lagenbereich jedoch auch über die gesamte Oberfläche einer ihm benachbarten Lage des LWRT-Werkstoffs erstrecken.
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Sind mehrere unterschiedliche Vorzugs-Lastrichtungen gewünscht, kann der LWRT-Werkstoff zusätzlich oder alternativ zu einem oben genannten Zusatzfaser-Gewebe mehrere in einer Stapelrichtung aufeinander folgende Lagenbereiche mit jeweils wenigstens einer Zusatzfaser mit direktional ausgerichteten Zusatzfaserabschnitten aufweisen. Während in einem Gewebe die Kett- und die Schussfäden unabhängig von der Bindungsart zumeist orthogonal zueinander ausgerichtet sind, bietet die Möglichkeit von mehreren in der Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Lagenbereichen mit je wenigstens einer Zusatzfaser mit direktional ausgerichteten Zusatzfaserabschnitten die Möglichkeit, beliebig relativ zueinander orientierte Vorzugs-Lastrichtungen an dem Bauteil zu realisieren.
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Die genannte Stapelrichtung der Lagenbereiche und die Stapelrichtung der Lagen des LWRT-Werkstoffs sind dabei identisch.
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Dabei kann gemäß einer konstruktiven Variante vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Lagenbereiche von direktional gerichteten Zusatzfasern in der Stapelrichtung ohne Zwischenlage unmittelbar aufeinander folgend angeordnet sind. Solche unmittelbar aufeinanderfolgende Lagenbereiche können zwischen denselben zwei LWRT-Lagen angeordnet sein. So kann ein Bauteil erzeugt werden, dessen Zusatzfasern in ein und desselben Bauteilfläche liegen.
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Um zu verhindern, dass die Anordnung von zu vielen ausgerichteten Zusatzfaserabschnitten oder/und von zu vielen Zusatzfasern zwischen zwei LWRT-Lagen die Bindung der LWRT-Lagen miteinander beeinträchtigt, kann für einen LWRT-Werkstoff mit wenigstens drei in Stapelrichtung aufeinander folgenden Lagen, die nicht Lagenbereiche von Zusatzfasern sind, vorgesehen sein, dass zwei Lagenbereiche mit je wenigstens einer Zusatzfaser mit direktional ausgerichteten Zusatzfaserabschnitten in Stapelrichtung zwischen unterschiedlichen Lagenpaaren des LWRT-Werkstoffs angeordnet sind. Bevorzugt sind die drei Lagen des LWRT-Werkstoffs jeweils LWRT-Lagen, etwa die oben genannten zwei Decklagen mit der zwischen diesen gelegenen Kernlage. Jedoch muss dies nicht so sein. Wie oben geschildert ist, kann der LWRT-Werkstoff zusätzlich zu einer oder mehrerer LWRT-Lagen auch Lagen aufweisen, die nicht aus LWRT gebildet sind, etwa eine Deckfolie oder ein Deckvlies.
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Das Bauteil aus LWRT-Werkstoff kann auf wenigstens einer Bauteiloberfläche derart geprägt sein, dass die Bauteildicke in wenigstens einer Richtung der flächigen Erstreckung des LWRT-Werkstoffs lokal unterschiedlich ist. Dadurch kann das Bauteil versteift und mit höherer Formstabilität ausgebildet werden. Vorzugsweise ist das Bauteil porös, zumindest dort, wo keine maximale Prägetiefe, d. h. keine minimale Bauteildicke erreicht ist. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass das Bauteil insgesamt, also auch dort wo seine Bauteildicke minimal ist, porös ist.
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Grundsätzlich können beide entgegengesetzte Bauteiloberflächen des flächigen Bauteils aus LWRT-Werkstoff durch Prägen versteift und umgeformt sein. Ebenso ist es jedoch möglich, dass wenigstens eine Bauteiloberfläche glatt ist, was die Anbringbarkeit des Bauteils an einen Untergrund, insbesondere in einen glatten Untergrund erleichtert. Die glatte Bauteiloberfläche weist keine Vorsprünge und Vertiefungen auf, kann jedoch gekrümmt sein. Sie kann auch eben sein. Zur Erleichterung der Anbringbarkeit des Bauteils an einen Untergrund ist bevorzugt eine Bauteiloberfläche durch Prägen reliefartig umgeformt und ist die entgegengesetzte Bauteiloberfläche glatt.
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Zur Anbringung von weiteren Bauteilen oder zur Versteifung des Bauteils oder zur Verbesserung seines Funktionsumfang, etwa zur Abdichtung gegenüber Flüssigkeit eintritt, kann das oben diskutierte Bauteil Oberflächenbereiche aufweisen, in welchen thermoplastisches Kunststoffmaterial im Spritzgussverfahren auf- oder angespritzt ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es stellt dar:
- 1 eine grobschematische Draufsicht auf ein beispielhaftes flächiges Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung und
- 2 eine grobschematische Schnittansicht des Bauteils von 1 entlang der Ebene II-II von 1.
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In 1 ist in grobschematischer Draufsicht ein flächiges Bauteil aus einem LWRT-Material 46 gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Abmessungen und deren Verhältnisse in den 1 und 2 sind nicht maßstäblich und geben nicht die tatsächlichen Abmessungen und Abmessungsverhältnisse eines Bauteils aus LWRT-Material wieder.
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In der Draufsicht weist das Bauteil
10 einen spritzgegossenen umlaufenden Rand
12 auf, welcher wie in der Druckschrift
DE 10 2012 220 180 A1 beschrieben hergestellt wurde.
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In der Längsmitte des Bauteils 10 ist auf der dem Betrachter der 1 zugewandten Oberfläche des Bauteils 10 eine spritzgusstechnisch aufgebrachte spritzgegossene Struktur 14 angeordnet. Diese Struktur 14 ist lediglich beispielhaft dargestellt und kann eine beliebige Gestalt haben. Die Struktur 14 und der spritzgegossene Rand 12 sind einstückig miteinander verbunden.
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Vom spritzgegossenen Randbereich 12 umgeben und durch die Struktur 14 voneinander getrennt sind ein erster LWRT-Bereich 16 und ein zweiter LWRT-Bereich 18 des Bauteils 10. Die beiden LWRT-Bereiche 16 und 18 sind einander ähnlich ausgebildet, wobei der LWRT-Bereich 18 längs der Längsrichtung L etwas länger ausgebildet ist als der LWRT-Bereich 16.
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Beide LWRT-Bereiche 16 und 18 sind teilkompaktiert, aber porös, und durch unterschiedlich starkes Kompaktieren lokal unterschiedlich stark verdichtet. Die Porosität im Sinne eines volumenmäßigen Porenanteils am Gesamtvolumen eines Bauteilabschnitts sinkt mit zunehmender Kompaktierung der LWRT-Bereiche 16 und 18. Der am wenigsten stark kompaktierte Bereich innerhalb der LWRT-Bereiche 16 und 18 ist der in 1 zum Betrachter hin vorstehende Bereich 20 im LWRT-Bereich 16 und der vorstehende Bereich 22 im LWRT-Bereich 18.
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Etwas stärker kompaktiert und daher verglichen mit den Bereichen 20 und 22 weniger dick und einen niedrigeren Porositätsgrad aufweisend sind der den vorstehenden Bereich 20 umgebende Bereich 24 und der den vorstehenden Bereich 22 umgebende Bereich 26.
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Jeder der Bereiche 24 und 26 weist darüber hinaus eine im dargestellten Beispiel jeweils umlaufende Barrierevertiefung 28 bzw. 30 auf, in welchen das LWRT-Material der LWRT-Bereiche 16 und 18 so stark verdichtet ist, dass die Barrierevertiefungen 28 und 30 als Überströmbarriere dienen, welche ein Überströmen von Spritzgussmaterial vom Rand 12 oder/und von der Struktur 14 in die LWRT-Bereiche 16 und 18 verhindert. In den Bereichen 32 und 34, welche zwischen den Barrierevertiefungen 28 und 30 und dem Rand 12 sowie der Struktur 14 gelegen sind, kann sowohl LWRT-Material als auch in die Poren des LWRT-Materials eingedrungenes Spritzgussmaterial vorhanden sein. Radial innerhalb der jeweils geschlossen umlaufenden Barrierevertiefungen 28 und 30 sind die LWRT-Bereiche 16 und 18 frei von Spritzgussmaterial. Lediglich der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass die Barrierevertiefungen 28 und 30 nicht geschlossen umlaufend ausgebildet sein müssen. Vertiefungen müssen auch nicht als Barrierevertiefungen wirken, sondern können beispielsweise versteifende Sicken sein.
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Um das Bauteil 10 in seiner Längsrichtung L, in welcher das Bauteil die größte Abmessung aufweist, mit einer besonderen Lasttragfähigkeit auszurüsten, ist das Bauteil 10 in zwei Bereichen 36 und 38 mit in Längsrichtung L verlaufenden parallelen Zusatzfasern 40 versehen. Der Übersichtlichkeit halber sind lediglich im Bereich 36 nur zwei Zusatzfasern 40 und ist im Bereich 38 ein Teil einer Endlosfaser 40' mit zueinander parallelen Zusatzfaserabschnitten 41 beispielhaft dargestellt. Die nicht-endlosen parallelen Zusatzfasern 40 bilden als Ganzes jeweils einen reltiv zueinander ausgerichteten Zusatzfaserabschnitt.
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Der Bereich 36 kann beispielsweise ein mit den parallelen Zusatzfasern 40 versehenes Tape 42 sein, welches adhäsiv mit der Unterseite 10a des Bauteils 10 verbunden sein kann.
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Wie in 2 dargestellt ist, ist die Unterseite 10a des Bauteils 10 glatt, d. h. ohne Vorsprünge und Vertiefungen, und bevorzugt eben ausgebildet. Die oben beschriebenen Bereiche unterschiedlichen Kompaktierungsgrads bilden sich lediglich in der Oberseite 10b des Bauteils 10 ab. Dies wird beispielsweise erreicht durch einen der Gestalt der Oberseite 10b entsprechend konturierten Kompaktierungsstempel, welcher auf die Oberseite 10b des auf einem ebenen Untergrund auf liegenden Bauteil-Halbzeugs abgesenkt wird.
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Im Bereich 38 sind die ebenfalls in Längsrichtung L verlaufenden parallelen Zusatzfaserabschnitte 41 der wenigstens einen Endlosfaser 40' als Gelege 43 vorgesehen und ausgebildet. Der Bereich 38 kann jedoch auch, wie der oben beschriebene Bereich 36, durch ein Tape gebildet sein.
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Im LWRT-Bereich 18 ist zusätzlich ein rechteckiger Bereich 44 eines Gewebes 45 mit in Leinwandbindung gebundenen zueinander orthogonaler Kett- und Schuss-Zusatzfäden in das Bauteil 10 eingelegt. Wie 2 zeigt, befinden sich die Bereiche 36, 38 und 44 mit Zusatzfasern in Dickenrichtung des LWRT-Materials 46 an unterschiedlichen Stellen.
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Alle Zusatzfaser-Lagenbereiche 36, 38 und 44 befinden sich für den Betrachter der 1 hinter wenigstens einer Lage des LWRT-Materials 46 des Bauteils 10 und sind deshalb in 1 lediglich strichliniert dargestellt.
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Das LWRT-Material 46 umfasst im dargestellten Beispiel vier Lagen. Die in 2 unterste Lage ist die LWRT-Deckschicht 48, beispielhaft umfassend Glasfasern mit einer Länge im Bereich von 40 bis 60 mm, die durch Polypropylen gebunden sind. In Stapelrichtung S auf die LWRT-Deckschicht 48 folgt die LWRT-Kernschicht 50. Diese umfasst ebenfalls mit Polypropylen gebundene Glasfasern, jedoch gegebenenfalls in einem anderen Mischungsverhältnis als die Deckschicht 48.
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Wiederum in Stapelrichtung S auf die LWRT-Kernschicht 50 folgt eine weitere LWRT-Deckschicht 52, welche vorzugsweise mit der LWRT-Deckschicht 48 identisch ist.
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Die Außenseite bzw. Oberseite 10b des Bauteils 10 wird von einer Vliesschicht 54 gebildet. Diese ist durch Polypropylen an die oberste LWRT-Deckschicht 52 angebunden, jedoch sind die Fasern des Fasergewirrs der Vliesschicht 54 nicht durch einen Thermoplast gebunden, wie dies der Fall für die LWRT-Lagen 48, 50 und 52 der Fall ist. Alle LWRT-Lagen 48, 50 und 52 weisen Glasfasern in einer Länge in einem Bereich von etwa 40 bis 60 mm, insbesondere von 50 mm, als Fasergewirr auf.
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Die Zusatzfasern 40, welche nicht als Gewirr sondern direktional relativ zueinander ausgerichtet sind, sind um ein Vielfaches länger als die Glasfasern der LWRT-Lagen 48, 50 und 52. Die Zusatzfasern 40 können ebenfalls Glasfasern sein. Es können jedoch alternativ oder zusätzlich Mineralfasern, Kohlefasern, Naturfasern oder/und Kunststofffasern, etwa PET-Fasern mit höherem Schmelzpunkt als das Bindermaterial der LWRT-Lagen 48 bis 52 und dergleichen sein. Die Zusatzfasern 40, 40' erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des LWRT Materials 46 in Längsrichtung L des Bauteils 10. Sie können auch in den spritzgegossenen Rand 12 hineinragen.
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Während sich das Tape 42 an der Unterseite 10a des LWRT-Materials 46 befindet, ist das Gelege 43 des Bereichs 38 zwischen der untersten LWRT-Deckschicht 48 und der LWRT-Kernschicht 50 angeordnet.
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Das Gewebe 45 des Bereichs 44 ist dagegen als oberste Einlage von Zusatzfasern zwischen der LWRT-Kernschicht 50 und der obersten LWRT-Deckschicht 52 angeordnet.
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Diese Anordnung ist lediglich beispielhaft und dient ausschließlich illustrativen Zwecken, um anzuzeigen, dass die relativ zueinander direktional orientierten Zusatzfaserabschnitte 41 in unterschiedlichen Bereichen auf einer Außenseite des Bauteils 10 bzw. des LWRT-Materials 46 oder zwischen LWRT-Lagen 48, 50 und 52 angeordnet sein können.
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Während das LWRT-Fasergewirr aufgrund seiner stochastischen Verteilung von Faserorientierungen keine Vorzugsrichtung in der Lasttragfähigkeit aufweist, kann das Bauteil 10 bzw. das LWRT-Material 46 durch die Anordnung der Zusatzfasern 40 gezielt mit Lasttrag-Vorzugsrichtungen in gewünschten Lagenbereichen oder vollflächig ausgebildet werden. Die Vorzugrichtungen ergeben sich durch die direktionale Orientierung der Zusatzfaserabschnitte zueinander und in besonderem Maße durch die Länge der Zusatzfasern 40, 40', welche jene der Fasern des LWRT-Materials 46 übersteigt.
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Die von den Lagenbereichen 36, 38 und 44 im dargestellten Ausführungsbeispiel eingenommene Fläche ist jeweils kleiner als die Flächenerstreckung des LWRT-Materials 46. Außerhalb der jeweiligen Lagenbereiche 36, 38 und 44 gelegene Bereiche des LWRT-Materials 46 im selben Anordnungsbereich in Stapelrichtung S sind im dargestellten Ausführungsbeispiel frei von Zusatzfasern 40 und 40'.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010001559 A1 [0004]
- DE 102012220180 [0004]
- DE 102012220180 A1 [0027]
