DE202013006605U1 - Halbzeug und Werkstück mit Endlosfasern, einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer Schutzfolie - Google Patents
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Abstract
Halbzeug mit Endlosfasern, einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer Schutzfolie, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie auf der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern eine aus einem Thermoplast bestehende Schutzfolie ist.
Description
- Die Erfindung betrifft Halbzeuge und mit Endlosfasern, einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer Schutzfolie und Werkstücke aus mehreren derartigen Halbzeugen.
- Prepregmaterial ist bekannterweise ein Halbzeug mit Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix. Es wird in Rollenform ausgeliefert, wobei zur Verhinderung der Verklebung der einzelnen Prepreglagen auf der Rolle untereinander eine Kunststofffolie aufgebracht ist. Nach dem Zuschnitt und vor dem Laminatlegen muss die wenigstens eine Schutzfolie entfernt werden.
- Der in den Schutzansprüchen 1 und 9 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Halbzeuge mit Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer Schutzfolie sowohl einfach handzuhaben als auch ökonomisch und einfach Werkstücke aus diesen Halbzeugen zu realisieren.
- Diese Aufgabe wird mit den in den Schutzansprüchen 1 und 9 aufgeführten Merkmalen gelöst.
- Die Halbzeuge mit Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer Schutzfolie zeichnen sich insbesondere durch deren einfache Handhabbarkeit aus.
- Dazu ist die Schutzfolie auf der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern eine aus einem Thermoplast bestehende Schutzfolie. Das Halbzeug ist auch als Prepreg bekannt. Prepreg ist die englische Kurzform für preimpregnated fibres. Das Halbzeug besteht aus Endlosfasern und der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix. Die Endlosfasern können eine reine unidirektionale Schicht, ein Gewebe oder ein Gelege sein. Das Halbzeug wird bahnenförmig in Rollenform bereitgestellt.
- Fasern sind dazu beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern und Aramidfasern. Die Kunststoffmatrix besteht aus einer Mischung von einem Harz und einem Härter. Eine gewünschte Klebrigkeit kann durch Zuschlagsstoffe erreicht werden. Das Harz ist vorteilhafterweise ein Harz auf Epoxidharzbasis oder Vinylesterbasis.
- Zur Verhinderung der Verklebung und als Schutzschicht der einzelnen Prepreglagen auf der Rolle untereinander ist die Schutzfolie aufgebracht. Bei Einsatz bekannter Schutzfolien muss diese nach dem Zuschnitt des Halbzeugs vor dem Laminatlegen entfernt werden. Die aus einem Thermoplast bestehende Schutzfolie zeichnet sich dagegen vorteilhafterweise dadurch aus, dass diese Schutzfolie nicht mehr entfernt werden muss. Damit ist dieses Halbzeug einfacher zu verarbeiten. Das Verbleiben der Schutzschicht führt weiterhin zu Bereitstellung ökonomisch günstig hergestellter Werkstücke.
- Das Werkstück besteht dazu aus mehreren übereinander angeordneten und verpressten Halbzeugen mit ausgehärteten duroplastischen Kunststoffmatrizen mit der wenigstens einen damit durchmischten und aus einem Thermoplast bestehenden Schutzfolie.
- Damit können wenigstens zwei übereinander angeordnete Halbzeuge bestehend jeweils aus Endlosfasern und der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und der aus einem Thermoplast bestehenden Schutzfolie zur Herstellung eines Werkstückes durch Verpressen und Aushärten der duroplastischen Kunststoffmatrizen mit durchmischtem Thermoplast verwendet werden. Vorteilhafterweise können durch den durchmischten Thermoplast auch gezielt Eigenschaften des Werkstücks verändert werden.
- Damit können leichte aber dennoch stabile Werkstücke insbesondere für den Einsatz in der Luftfahrt- und Automobilindustrie ökonomischer hergestellt werden.
- Zum Aushärten der duroplastischen Kunststoffmatrizen mit der aus einem Thermoplast bestehenden Schutzfolie und damit zur Realisierung der Werkstücke kann beispielsweise ein bekannter Autoklav verwendet werden. Dadurch werden die Halbzeuge unter erhöhter Temperatur ausgehärtet. Durch eine damit einhergehende Kombination von Druck und Unterdruck entstehen Bauteile mit erhöhtem Faservolumenanteil und sehr geringen Lufteinschlüssen.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 8 angegeben.
- Die Schutzfolie besitzt nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 mehrere Öffnungen, wobei in Fortführung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 die Öffnungen Schlitze oder eine Perforation sind.
- Die Weiterbildungen nach den Schutzansprüchen 2 und 3 führen jeweils zu einer besseren Durchmischung der aus einem Thermoplast bestehenden Schutzfolie mit den daran anliegenden Kunststoffmatrizen während der Aushärtung der Kunststoffmatrizen.
- Die ungehärtete duroplastische Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 zwischen Schutzfolien angeordnet. Die Handhabbarkeit des Halbzeugs während der Realisierung des Werkstückes verbessert sich.
- Günstigerweise ist die Schutzfolie nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 chemisch kompatibel zur duroplastischen Kunststoffmatrix.
- Die Schutzfolie ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 eine sich während des thermischen Vernetzungsprozesses mit der duroplastischen Kunststoffmatrix vermischende Schutzfolie.
- Die sich während des thermischen Vernetzungsprozesses mit der duroplastischen Kunststoffmatrix vermischende Schutzfolie ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 eine die Zähigkeit, Festigkeit, chemische Beständigkeit und/oder die Beständikeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung (UV-Strahlung) der Kunststoffmatrix verändernde Schutzfolie.
- Nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 sind günstigerweise die aus einem Thermoplast bestehende Schutzfolie eine Schutzfolie auf Basis von Polyurethanen oder eine aus Polyethylen bestehende Schutzfolie.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben.
- Ein Halbzeug in Form eines Prepregs besteht im Wesentlichen aus Endlosfasern, einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und einer Schutzfolie. Die Schutzfolie ist auf der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern eine aus einem Thermoplast bestehende Schutzfolie.
- Das Halbzeug ist ein flexibles bahnenförmiges Halbzeug. Die Schutzfolie ist dabei vollflächig aufgebracht oder besitzt mehrere Öffnungen, beispielsweise in Form von Schlitzen oder wenigstens einer Perforation.
- Die Schutzfolie ist eine Schutzfolie auf Basis von Polyurethanen oder eine aus Polyethylen bestehende Schutzfolie eines Thermoplastes. Sie ist weiterhin chemisch kompatibel zur duroplastischen Kunststoffmatrix und eine sich gut mit der duroplastischen Kunststoffmatrix vermischende Schutzfolie.
- In einer Ausführungsform des Halbzeugs ist die ungehärtete duroplastische Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern zwischen Schutzfolien angeordnet.
- Ein Werkstück aus mehreren Halbzeugen mit Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer aus einem Thermoplast bestehenden Schutzfolie auf der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern besteht aus mehreren übereinander angeordneten und verpressten derartigen Halbzeugen. Das Werkstück besitzt damit ausgehärtete duroplastische Kunststoffmatrizen mit der wenigstens einen damit durchmischten aus einem Thermoplast bestehenden Schutzfolie.
- Halbzeuge mit Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer aus einem Thermoplast bestehenden Schutzfolie auf der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern werden zur Herstellung eines Werkstückes verwendet. Dazu werden wenigstens zwei übereinander angeordnete Halbzeuge bestehend jeweils aus Endlosfasern und der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und der Schutzfolie zur Herstellung eines Werkstückes durch Verpressen und Aushärten der duroplastischen Kunststoffmatrizen mit durchmischter Schutzfolie verwendet.
- Zum Aushärten der duroplastischen und mit der Schutzfolie durchmischten Kunststoffmatrizen und damit zur Realisierung der Werkstücke wird beispielsweise ein Autoklav verwendet.
Claims (9)
- Halbzeug mit Endlosfasern, einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer Schutzfolie, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie auf der ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern eine aus einem Thermoplast bestehende Schutzfolie ist.
- Halbzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie mehrere Öffnungen besitzt.
- Halbzeug nach Schutzanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen Schlitze oder eine Perforation sind.
- Halbzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ungehärtete duroplastische Kunststoffmatrix mit den Endlosfasern zwischen Schutzfolien angeordnet ist.
- Halbzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie chemisch kompatibel zur duroplastischen Kunststoffmatrix ist.
- Halbzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie eine sich während des thermischen Vernetzungsprozesses mit der duroplastischen Kunststoffmatrix vermischende Schutzfolie ist.
- Halbzeug nach Schutzanspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sich während des thermischen Vernetzungsprozesses mit der duroplastischen Kunststoffmatrix vermischende Schutzfolie eine die Zähigkeit, Festigkeit, chemische Beständigkeit und/oder die Beständikeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung der Kunststoffmatrix verändernde Schutzfolie ist.
- Halbzeug nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem Thermoplast bestehende Schutzfolie eine Schutzfolie auf Basis von Polyurethanen ist oder eine aus Polyethylen bestehende Schutzfolie ist.
- Werkstück aus mehreren Halbzeugen nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück aus mehreren übereinander angeordneten und verpressten Halbzeugen mit ausgehärteten duroplastischen Kunststoffmatrizen mit der wenigstens einen aus einem Thermoplast bestehenden durchmischten Schutzfolie besteht.
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