DE2254006C3

DE2254006C3 - Fiber-reinforced plastic laminate

Info

Publication number: DE2254006C3
Application number: DE19722254006
Authority: DE
Inventors: Karlheinz; Blumberg Herbert Dipl.-Phys. Dr.; 5600 Wuppertal Hillermeier
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Filing date: 1972-11-04
Publication date: 1978-02-16

Description

Die Erfindung betrifft ein im neutralen Bereich und in den Randzonen faserverstärktes Kunststofflaminat, dessen Randzonenverstärkung aus Glasfasern und dessen im neutralen Bereich liegende Verstärkung aus einer Chemiefasermatteneinlage besteht und welches gegebenenfalls an seinen Oberflächen zusätzlich textile Flächengebilde aus Chemiefasern besitzt.The invention relates to a fiber-reinforced plastic laminate in the neutral area and in the edge zones, its edge zone reinforcement made of glass fibers and its reinforcement lying in the neutral area a synthetic fiber mat insert and which optionally has additional textile on its surfaces Has fabrics made of man-made fibers.

Ein solches faserverstärktes Kunststofflaminat ist aus der CH-PS 4 24 230 bekannt. Bei ihm liegt im neutralen Bereich, d. h. in der mittleren, bei Biegung des Laminats praktisch in ihrer Länge unveränderten Zone, ein leichtes Polyesterfaservlies, beidseitig umgeben von einer schwereren Glasfasermatte. Die Herstellung erfolgt durch Schichtung der — in ihrem Aufbau im wesentlichen homogenen — Fasermatten und durch Imprägnieren und Verpressen dieses Schichtaufbaus.Such a fiber-reinforced plastic laminate is known from CH-PS 4 24 230. With him lies in the neutral Area, d. H. in the middle zone, which is practically unchanged in length when the laminate is bent lightweight polyester fiber fleece, surrounded on both sides by a heavier glass fiber mat. The production takes place by layering the fiber mats - essentially homogeneous in their structure - and through Impregnate and press this layer structure.

Ein aus Polyesterfasermatten und Glasseidenmatten hergestellter Laminataufbau ist auch in der DT-OS 15 04 463 erwähnt. Allerdings wird es in dieser Offenlegungsschrift für nicht günstig gehalten, Polyesterfasermatten und Glasseidenmatten zu kombinieren, weil aufgrund der Unterschiede in den Zugfestigkeiten und Dehnungen der Glas- und Polyesterfasern keine proportionale Verteilung der Beanspruchungen auf beide Faserarten zu erwarten sei.A laminate structure made from polyester fiber mats and glass silk mats is also in the DT-OS 15 04 463 mentioned. However, in this laid-open specification, it is not considered favorable to use polyester fiber mats and glass silk mats because of the differences in tensile strengths and elongations of the glass and polyester fibers do not result in a proportional distribution of the stresses both types of fiber are to be expected.

Der Einsatz von Chemiefasermatten in Kunststofflaminaten erfolgt aus einer Reihe von Gründen, so gemäß CH-PS 4 24 230 zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, der Elastizität, der Schubfestigkeit und zur Verbesserung der Schrumpfeigenschaften. Durch den Einsatz von gegenüber Glasfasern spezifisch leichteren Chemiefasern läßt sich auch das Laminatgewicht geringfügig verringern.Chemical fiber mats are used in plastic laminates for a number of reasons, according to CH-PS 4 24 230 to increase the corrosion resistance, the elasticity, the shear strength and to Improvement of the shrinkage properties. Through the use of specifically lighter than glass fibers Man-made fibers can also be used to slightly reduce the weight of the laminate.

Aufgabe der Erfindung ist es, faserverstärkte Kunststofflaminate der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, welche neben den Vorteilen der gattungsgemäßen Laminate ein diesen gegenüber deutlich geringeres Gewicht und eine höhere Steifigkeit besitzen.The object of the invention is to provide fiber-reinforced plastic laminates of the type described at the beginning To make available, which in addition to the advantages of the generic laminates one over these have a significantly lower weight and greater rigidity.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Chemiefasermatteneinlage im vorimprägnierten Zustand eingelegt ist und in ihrem Mittelbereich Hohlräume aufweist.According to the invention, this object is achieved in that the synthetic fiber mat insert is pre-impregnated State is inserted and has cavities in its central area.

Durch die Verwendung vorimprägnierter Matteneinlagen (sogenannter »Prepregs«) ist es möglich geworden, definierte Hohlräume im Mittelbereich des Laminats zu bilden und ein Eindringen des Kunststoffs in diese Hohlräume während des Tränkens wirkungsvoll zu unterbinden.The use of pre-impregnated mat inlays (so-called »prepregs«) has made it possible to to form defined cavities in the central area of the laminate and a penetration of the plastic to effectively prevent these cavities during soaking.

Die Chemiefasermatteneinlage kann dabei aus einer oder aus mehreren Chemiefasermatten bestehen. Unter Chemiefasermatten sollen Faservliese und Vliesstoffe (DIN 61 210, September 1970) aus Chemiefasern (DIN 60 001, Blatt 1, August 1970, Punkt 2.) verstanden werden.The synthetic fiber mat insert can consist of one or more synthetic fiber mats. Under Man-made fiber mats are made of man-made fibers (DIN 60 001, sheet 1, August 1970, point 2.).

Die Bildung der erfindungswesentlichen Hohlräume im Mittelbereich des Laminats wird wesentlich begün-The formation of the hollow spaces that are essential to the invention in the middle area of the laminate is significantly favored.

is stigt, wenn die Oberflächen der vorimprägniertenis stigt when the surfaces of the pre-impregnated

Man-made fiber mats through appropriate preforming

der Matten strukturiert sind. Bei Kombination solcherthe mats are structured. When combining such

Mats form the desired cavities. A preferred embodiment of the invention

sieht deshalb vor, daß die Chemiefasermatteneinlage aus zwei oder mehreren zur Bildung der Hohlräume zwischen jeweils zwei Matten, beispielsweise wellblechartig vorgeformten Einzelmatten, besteht.
Zur weiteren Erhöhung der Steifigkeit des Laminats kann es förderlich sein, wenn die Hohlräume ausgeschäumt sind.therefore provides that the synthetic fiber mat insert consists of two or more individual mats preformed like corrugated sheet metal to form the cavities between each two mats.
To further increase the rigidity of the laminate, it can be beneficial if the cavities are filled with foam.

Die erfindungsgemäßen Kunststofflaminate eignen sich aufgrund ihrer oben erläuterten Eigenschaften vorzüglich für dynamisch stark beanspruchte Bauteile wie Profile für die Bauindustrie, Tanks, Behälter, Rohre, Verteilerkästen, Abdeckhauben, Karosserieteile, Container, Boote, Schiffsaufbauten, Seezeichen, Sport- und Spielgeräte od. dgl.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese stellt ein Kunststofflaminat dar, bei dem die Randzonen aus Glasfasergeweben 1 bestehen und im neutralen Bereich zwei wellblechartig vorgeformte Chemiefasermatten 2 liegen, welche vorimprägniert sind und Hohlräume 3 enthalten, die nicht vomDue to their properties explained above, the plastic laminates according to the invention are ideally suited for components subject to dynamic loads, such as profiles for the construction industry, tanks, containers, pipes, junction boxes, covers, body parts, containers, boats, ship superstructures, navigation signs, sports and play equipment or the like.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing. This represents a plastic laminate in which the edge zones consist of glass fiber fabrics 1 and two corrugated sheet-like preformed chemical fiber mats 2 are located in the neutral area, which are pre-impregnated and contain cavities 3 that are not from

Plastic 4 are filled.

Im Hinblick auf eine gleichmäßige Belastbarkeit des Laminats in allen Richtungen sowie eine besonders gute interlaminai e Haftung werden Chemiefasermatten bevorzugt, welche vorzugsweise aus endlosen Fäden bestehende Wirrfaservliese oder daraus hergestellte Vliesstoffe sind (vergleiche dazu DIN 61210, September 1970). Hierbei spielt es keine Rolle, ob die Vliesbildung mechanisch, aerodynamisch, hydrodynamisch oder nach einer Spinnvliestechnologie erfolgt ist.With regard to an even load capacity of the laminate in all directions as well as a particularly good one interlaminai e adhesion, synthetic fiber mats are preferred, which are preferably made of endless threads are existing random fiber fleeces or nonwovens made from them (see DIN 61210, September 1970). It does not matter whether the fleece formation is mechanical, aerodynamic, hydrodynamic or after a spunbond technology has been carried out.

Die Fäden oder Fasern können zur weiteren Absenkung des Gewichts hohl oder zur Verbesserung der Haftung des Kunststoffs profiliert sein.The threads or fibers can be hollow for further weight reduction or for improvement the adhesion of the plastic be profiled.

Die Chemiefasermatten können aus allen handelsüblichen Fasern oder Fäden bestehen. Polyesterfasern, insbesondere hochfeste Polyäthylenterephthalatfasern werden dort eingesetzt, wo es beispielsweise auf hohe Festigkeit bei geringer Feuchtigkeitsaufnahme geht. Zur weiteren Gewichtsreduzierung empfiehlt es sich, spezifisch leichte Polyamidfasern, insbesondere solche aus Polycaprolactam, einzusetzen.The synthetic fiber mats can consist of all commercially available fibers or threads. Polyester fibers, In particular, high-strength polyethylene terephthalate fibers are used where there is, for example, high Strength with low moisture absorption is possible. For further weight reduction it is recommended to use specifically light polyamide fibers, especially those made from polycaprolactam.

Bei dickwandigen Laminaten können zweckmäßigerweise Polycaprolactamfasern in Form endloser Monofi-Ie, welche im wesentlichen amorph sind und einen Durchmesser vor. etwa 0,1 bis 1,5 mm besitzen, verwendet werden, welche beispielsweise durch Ausspinnen von Polycaprolactam auf die Oberfläche eines Wasserbades zu einer Matte verarbeitet worden sind. Diese Matte kann, wie auch die oben erwähntenIn the case of thick-walled laminates, polycaprolactam fibers in the form of endless monofilaments, which are essentially amorphous and have a diameter before. have about 0.1 to 1.5 mm, be used, which for example by spinning polycaprolactam on the surface of a Water bath have been processed into a mat. This mat can, as well as those mentioned above

Mat types, be partially or completely foamed.

Anstelle der als Verstärkung dienenden Glasfasergewebe 1 können auch andere aus anorganischen Hochmodulfasern bestehende Flächengebilde zum Einsatz gelangen, beispielsweise Rovings, Matten, Gewirke oder Fadengelege. Die Dicke dieser Verstärkungsschichten richtet sich nach dem gewünschten GlasfaserantelL Gleiches gilt für die Dicke derInstead of the glass fiber fabric 1 used as reinforcement, other inorganic fabrics can also be used High modulus fibers are used, such as rovings, mats, Knitted fabrics or scrims. The thickness of these reinforcement layers depends on what is desired Fiberglass jacketL The same applies to the thickness of the

Man-made fiber mats.

In der Regel liegt der Anteil an Verstärkungsmaterial im Kunststofflaminat bei etwa 35 bis 50 Volumen-%. Der Anteil der Chemiefasermatten im neutralen Bereich soll dabei vorzugsweise zwischen 30 und 40% des Verstärkungsmaterials, also etwa 12 bis 20 Volumen-% des Laminats ausmachen.As a rule, the proportion of reinforcement material in the plastic laminate is around 35 to 50% by volume. The proportion of synthetic fiber mats in the neutral range should preferably be between 30 and 40% of the Reinforcing material, so make up about 12 to 20% by volume of the laminate.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. In the neutral area and in the edge zones fiber-reinforced plastic laminate, its edge zone reinforcement made of glass fibers and its reinforcement, which is in the neutral area, consists of a synthetic fiber mat insert and which possibly has additional textile fabrics made of man-made fibers on its surfaces, characterized in that the synthetic fiber mat insert in the pre-impregnated state is inserted and has cavities in its central region

2. Plastic laminate according to claim 1, characterized in that the synthetic fiber mat insert of two or more to form the cavities between two mats, for example like a corrugated sheet preformed single mats

3. Plastic laminate according to one of the preceding Claims, characterized in that the cavities are filled with foam.