DE4120133C2 - Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines solchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 10.

Im allgemeinen sind die Fasern eines solchen Faserverbundteils mit einer Schlichte versehen, die eine Haftung zwischen den Fasern und der diese umgebenden Matrix bewirkt.

Der wesentliche Vorteil derartiger Faserverbundteile liegt in einer hohen Steifigkeit bei zugleich aber nur geringem Gewicht.

Um diese grundlegenden Vorzüge für die sich hieraus ergebenden vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten nutzen zu können, ist allerdings eine für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Weiterverformung des Faserverbundteils erforderlich. Eine be­ liebige Formgebung bei Faserverbundteilen ist nach dem bisherigen Stand der Technik nur dann zu realisieren, wenn die Fasern in Form kurzer Stücke von maximal einigen Millimetern Länge und darüber hinaus in einer nicht zu hohen Konzentration innerhalb der Matrix vorliegen. Nur in diesem Fall kann der Faserverbund­ werkstoff im Stadium der flüssigen Matrix (aufgeschmolzen oder vor der Polymerisation) mit Spritzgußmaschinen in Spritzguß­ formen verarbeitet werden, was vielfältige Formgebungen mit variablen Wandstärken, scharfen Kanten, beliebigen sphärischen Wölbungen, Verrippungen und Hinterschneidungen erlaubt. Durch einfaches Umspritzen kann das Faserverbundteil bei dessen Formgebung mit Teilen (Schraubbolzen, Gewindeeinlegeteile etc.) kombiniert werden, die zu diesem Zweck zuvor in der Spritzguß­ form positioniert worden sind.

Der Nachteil ist darin zu sehen, daß Faserverbundteile mit geringer Faserlänge und -konzentration nicht annähernd eine so hohe Steifigkeit und Festigkeit zu erreichen vermögen wie Faserverbundteile, in denen quasi endlos und geordnet positionierte Fasern in hoher Konzentration (als Gewebe, Gelege oder Ge­ stricke) vorliegen.

Das Problem besteht aber darin, daß Faserverbundteile mit "endlosen" Fasern nur begrenzt formbar sind. So sind zwar eindimensionale Wölbungen leicht möglich, sphärische dagegen hinsichtlich Wölbungstiefe und Radius nur sehr begrenzt, und zwar je nachdem, wie weit die Faserstruktur (Gewebe etc.) eine derartige sphärische Wölbung zuläßt. Auch variable Wand­ stärken sind im wesentlichen nur durch Sandwichaufbauten zu erzielen, entweder in der Form, daß in verschiedenen Bereichen unterschiedlich viele Verstärkungen (Gewebelagen, Gelegelagen) aufeinandergestapelt werden, oder daß zwischen Schichten des Faserverbundwerkstoffes Materialien angeordnet werden, die ihrerseits leicht in variable Wandstärken gebracht werden können, wie z. B. Schäume oder gespritzte Kunststoffe. Wenn die Fasern innerhalb des Faserverbundteils in Form von Strängen (Rovings) vorliegen, beschränkt sich die Verformbarkeit im wesentlichen auf die Realisierung diverser Stangen und Profile.

Der Einbau von Fremdteilen, wie Gewindeteilen oder (Schraub-) Bolzen ist bei derartigen Faserverbundteilen nur mit einigem handwerklichem Aufwand möglich, etwa indem ein derartiges Fremdteil auf einer Platte angeordnet ist, welche zwischen zwei Schichten des Faserverbundteils einlaminiert wird, oder indem eine derartige Trägerplatte durch Schrauben, Nieten oder Kleben befestigt wird.

Will man aus einem als Rohteil vorliegenden Faserverbundteil ein Fertigteil herstellen, so muß dieses aus dem in Form einer Platte, einem Sandwichaufbau, einer Stange oder einem Profil vorliegenden Rohteil ausgeschnitten, gesägt oder gestanzt werden, wobei nachteiligerweise scharfe Schnittkanten entstehen. Diese Kanten erfordern am Fertigteil meist eine aufwendige Nacharbeit. Auch nach dieser Nacharbeit bleiben aber die Schnittkanten leicht verletzlich, da an diesen Stellen offene Verstärkungs­ faserenden an die Bauteiloberfläche treten, die leicht aus­ fransen können, wenn sie nicht gegen mechanische Einflüsse geschützt sind.

Es besteht oftmals der Wunsch und die Notwendigkeit, Bauteile herzustellen, bei denen zum einen die im vorstehenden beschrie­ benen hohen mechanischen Qualitäten von Faserverbundteilen, zum anderen aber auch die Möglichkeiten der Formgebung von gespritzten Kunststoffen genutzt werden sollen. Zu diesem Zweck müssen die beiden von Haus aus sehr unterschiedlichen Bauteil­ komponenten zum Verbund gebracht werden. Nach dem derzeitigen Stand der Technik kann ein solcher Verbund realisiert werden durch eine rein mechanische Verbindung (Schraub-, Niet-, Schnapp­ verbindung), ferner durch Kleben oder - beim Vorliegen geeigneter Werkstoffpartner in der Matrix des Faserverbundteils und in dem gespritzten Bauteil - durch Schweißen (thermisches Schweißen, Hochfrequenzschweißen, Reibungsschweißen). Alle diese bekannten Verbindungstechniken erfordern aber einen erheblichen handwerk­ lichen Aufwand mit mehreren Verarbeitungsschritten. Einzig bei der Schweißverbindung ist im Idealfall nur ein weiterer Ver­ arbeitungsschritt notwendig, der sich an die Herstellung der Bauteilkomponenten anschließt.

Durch DE 31 09 949 A1 ist ein "parallele Fasern enthaltendes Material" bekannt geworden, welches von einer Form umgeben ist, die dann "mit Spritzgießmaterial gefüllt wird", derart, daß das Fasermaterial von dem Spritzgießmaterial umspritzt ist. Da das fertige Bauteil als Ventil für eine Brennkraftmaschine ver­ wendet werden soll, ist bei dem bekannten Material wohl davon auszugehen, daß das die Fasern umgebende Spritzgießmaterial mit dem Fasermaterial eine innige Verbindung eingehen soll.

Bei dem bekannten Bauteil wird jedoch keineswegs ein "Faserver­ bundteil" im Sinne der vorliegenden Erfindung verarbeitet. Vielmehr handelt es sich allenfalls bei dem bekannten Bauteil selbst, also erst beim fertigen Produkt, um einen Gegenstand, der mit einem Faserverbundteil nach der in vorliegender An­ meldung gegebenen Definition vergleichbar ist. Denn die aus der DE 31 09 949 A1 ersichtliche extreme Formänderung des "parallele Fasern enthaltenden Materials" ist nur dann möglich, wenn dieses Ausgangsprodukt ausschließlich aus Fasern (ohne Matrix) besteht. Es kann sich also bei dem "parallele Fasern enthaltenden Material" nach DE 31 09 949 A1 lediglich um ein gerichtetes Faserbündel, nicht aber um ein Faserverbundteil im Sinne der vorliegenden Erfindung handeln. Die möglichen extremen Formänderungen des Faserverlaufs während des Spritz­ gießprozesses lassen, wie oben dargelegt, nur den Schluß zu, daß das Faserbündel eben gerade keinen "Verbund" darstellt.

Im Gegensatz dazu ist beim Gegenstand der vorliegenden An­ meldung das Ausgangsprodukt bereits ein vorgefertigtes Faser­ verbundteil, welches selbst nicht nur aus Fasern, sondern auch aus einer Matrix, in die die Fasern eingelegt sind, besteht. Es handelt sich hierbei um ein hochfestes formsteifes Bauelement, weiches Formänderungen, bei denen den Fasern ein extrem ge­ änderter Verlauf aufgezwungen wird, nicht annähernd zulassen würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stoffverbund aus einem Faserverbundteil und einem Spritzteil zu realisieren, der nach der Herstellung der Bauteilkomponenten keinen weiteren Verarbeitungsschritt mehr erfordert.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Bauteil der ein­ gangs bezeichneten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Verbindungstechnik wird also der Ver­ bund der Bauteilkomponenten automatisch und gleichzeitig mit der Herstellung der gespritzten Bauteilkomponente vollzogen. Es ist demnach keinerlei zusätzlicher Arbeitsschritt für die Verbindung der beiden Bauteilkomponenten erforderlich. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Verbindungstechnik eine sehr viel größere Freiheit bei der geometrischen Gestaltung des Verbundbauteils als bei den bisher bekannten Verbundtechniken (siehe oben). So läßt sich beispielsweise das Faserverbundteil an verschiedene, auch entgegengesetzte, Seiten an das Spritzteil anbinden. Diese Möglichkeit bietet den besonderen Vorteil, daß durch ein teilweises Umschließen des Faserverbundteils mit den Material des Spritzteils zugleich ein Schweißverbund und ein mechanischer Verbund geschaffen werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung liegt also - im Gegensatz zum bekannten Bauteil nach DE 31 09 949 A1 - das Faserverbundteil als vorgefertigte und -geformte Bauteilkomponente vor, die dann zur Fertigstellung des endgültigen Bauteils erst von dem Spritz­ gießmaterial umspritzt wird.

Die Erfindung ermöglicht somit die Einbettung beliebiger Faser­ gebilde in ein thermoplastisches Spritzteil, während im Gegen­ satz dazu das System nach DE 31 09 949 A1 nur die Einbettung ganz spezieller Fasergebilde erlaubt, insbesondere nur solche mit Faserausrichtung in nur eine bestimmte Richtung. Die vor­ liegende Erfindung ermöglicht demgegenüber eine wesentlich freiere geometrische Gestaltbarkeit des Bauteils, weil Bauteil­ dicke und Fasergehalt durch die Fließfähigkeit des beim Spritz­ prozeß eingesetzten thermoplastischen Materials - im Gegensatz zum System nach DE 31 09 949 A1 - nicht limitiert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zeigen die Ansprüche 2 bis 4. Bei geeigneter Auswahl der Materialpartner, d. h. des Faserverbundteils einerseits und des Spritzteils andererseits, kommt es also beim Spritzvorgang automatisch zu einer sehr vorteilhaften Schmelzverbindung der beiden Komponenten. Für eine gute und dauerhafte Schmelzverbindung der beiden Komponenten ist es besonders günstig, wenn innerhalb der in den Ansprüchen 3 und 4 angeführten Materialpaarungen Stoffpaare ausgewählt werden, bei denen der Schmelzpunkt der Matrix des Faserverbundteils und der Spritzteilkomponente zwar in ein und demselben Temperatur­ bereich liegt, bei der Matrix des Faserverbundteils aber etwas niedriger ist als bei dem Spritzteil.

Innerhalb der Familie der thermoplastischen Kunststoffe haben üblicherweise weichere Kunststofftypen etwas geringere Schmelz­ temperatur als härtere Typen. Demgemäß wäre es beispielsweise vorteilhaft, als Matrix des Faserverbundteils ein etwas weicheres Polyurethan-Elastomer zu verwenden als beim Spritzteil. Ent­ sprechendes gilt auch beim Einsatz weichgemachter Polyamid-12- Typen oder bei Polyetherblockamiden.

Häufig werden Einlegeteile in Bauteilen aus thermoplastischem Kunststoff von diesem umspritzt, um dadurch eine Versteifung bzw. Verstärkung des gesamten Verbundbauteils zu erzielen. Hier­ bei ist es oft problematisch, eine ausreichende Verschweißung zu realisieren. Denn das härtere und demnach höher schmelzende Einlegeteil erfährt durch das umgebende (niedriger schmelzende) Spritzmaterial oftmals keine ausreichende Oberflächenauf­ schmelzung.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung geeigneter Faserverbund­ teile ist es aber nun möglich, in Bauteile aus thermoplastischem Kunststoff steife und hochfeste Verstärkungsteile (nämlich die Faserverbundteile) einzulegen, die hervorragend mit dem ange­ spritzten Material zu verschmelzen vermögen, weil bei dem Faserverbundteil - im Gegensatz zu bekannten Einlegeteilen - ein vergleichsweise weicher Thermoplasttyp verwendet werden kann.

Anspruch 5 zeigt einen Aufbau eines Faserverbundteils, der eine optimale Verstärkung des Gesamtbauteils ermöglicht.

Die in Anspruch 6 und 7 angegebenen Merkmale begünstigen eine gute Schmelzverbindung zwischen dem Faserverbundteil und dem Spritzteil. Eine mechanische Verbindung zwischen Faserverbundteil und Spritzteil wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 9 begünstigt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist auch An­ spruch 8 zu entnehmen. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei der betreffenden Kante des Faserverbundteils um eine Außenkante oder um die begrenzende Kante eines Ausschnitts oder einer Bohrung handelt.

In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die der Erfindung zugrunde­ liegende Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art durch die dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 ent­ nehmbaren Maßnahmen gelöst.

Zum Stand der Technik ist an dieser Stelle noch die DE 39 04 249 A1 zu nennen. Bei dem daraus ersichtlichen bekannten Verfahren geht es darum, ein Kunstharz-Stütz- oder -Schutz-Formteil an einem plattenförmigen Gegenstand anzubringen. Abweichend vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung handelt es sich indessen bei dem bekannten "plattenförmigen Gegenstand" (und auch bei dem bekannten "Kunstharz-Stütz- oder -Formteil") nicht um ein Faserverbundteil, wie es das erfindungsgemäße Verfahren lehrt bzw. fordert (siehe die in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10 angegebene Definition). Damit weicht das aus der DE 39 04 249 A1 entnehmbare Verfahren schon in gattungsmäßiger Hinsicht von dem erfindungsgemäßen Verfahren ab.

Auch in materieller Hinsicht besteht aber ein wesentlicher Unterschied. Beim bekannten Verfahren erfolgt nämlich ein Ver­ bund der Bindungspartner ("Kunstharz-Stütz- oder -Schutz-Formteil" einerseits und "plattenförmiger Gegenstand" andererseits) lediglich vermittels eines dünnen Schmelzkleber-Films. Im Gegensatz dazu sind beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Bindungspartner (Faserverbundteil einerseits und Spritzteil andererseits) in der Lage (insbesondere aufgrund der erfindungs­ gemäßen speziellen Konzeption des Faserverbundteils), unmittelbar einen Schmelzverbund miteinander einzugehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Ansprüchen 11 und 12 zu entnehmen.

Zur weiteren Erläuterung und Veranschaulichung der Erfindung dienen Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Faserverbundteils, im Vertikalschnitt (schematisch und stark vergrößert),

Fig. 2 - ebenfalls schematisch und im Vertikalschnitt - eine für den bevorstehenden Spritzvorgang vorbe­ reitete Spritzform mit eingelegtem Faserverbundteil,

Fig. 3a bis 3c - jeweils im Vertikalschnitt - Bauteile, bestehend aus einem Stoffverbund eines Faserverbundteils (z. B. nach Fig. 2) und beidseitig (Fig. 3a) bzw. einseitig (Fig. 3b und 3c) angeformten Spritzteilen,

Fig. 4a bis 4c weitere Varianten eines Bauteils, bestehend aus Faser­ verbundteilen und angespritzten Spritzteilen, im Vertikalschnitt (Fig. 4a) bzw. in perspektivischer Darstellung (Fig. 4b und 4c),

Fig. 5 - schematisch und stark vergrößert - eine mögliche Ausführungsform eines Faserverbundteils anhand seiner einzelnen Bestandteile (vor dem Verbund), in Schnitt­ darstellung entsprechend Fig. 1,

Fig. 6 eine gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 3a leicht abgewandelte Variante eines Stoffverbund-Bauteils, in (teilweiser) Darstellung entsprechend Fig. 3a,

Fig. 7 - im Vertikalschnitt und stark schematisiert - ein noch in einer Spritzform befindliches Stoffverbund- Bauteil, bestehend aus zwei großflächigen Faserver­ bundteilen mit angeschmolzenem Spritzteil.

Das in Fig. 1-3 gezeigte und insgesamt mit 10 bezeichnete Faserverbundteil besteht, wie insbesondere Fig. 1 deutlich macht (vgl. aber auch Fig. 5), aus mehreren Schichten eines Fasermaterials 11 und einer Matrix 12 aus thermoplastischem Kunststoff. In Fig. 1 sind beispielsweise drei Faserlagen vor­ gesehen, die - wie schematisch angedeutet - jeweils als Gelege, Gewebe oder Gestricke ausgebildet sein können. Vorzugsweise handelt es sich um ein "konsolidiertes" Faserverbundteil 10. Das heißt, die einzelnen "Bausteine" des Verbundmaterials werden in Form von Schichten aufeinandergestapelt und unter Preßdruck miteinander verschmolzen. Im einzelnen kann das Konsolidieren in zwei möglichen Verfahrensalternativen durchgeführt werden:

Bei der einen Variante stapelt man mehrere Schichten des Fasermaterials 11 übereinander, welches zuvor schon mit thermo­ plastischem Matrixmaterial 12 beschichtet oder getränkt worden ist (sogenanntes thermoplastisches Prepreg). Anschließend er­ folgt das Verschmelzen der Schichten unter Preßdruck.

Bei der anderen Variante stapelt man abwechselnd eine Folie aus Matrixmaterial 12 und eine Lage aus (unbeschichtetem bzw. unge­ tränktem) Fasermaterial 11 übereinander und verschmilzt die Schichten anschließend unter Preßdruck (sogenanntes Film Stacking-Verfahren). Diese zweite Verfahrensalternative ist in Fig. 5 veranschaulicht. Das Fasermaterial (2 Lagen) ist wieder (wie in Fig. 1) mit 11 beziffert. Die (drei) folien­ förmigen Schichten des Matrixmaterials sind mit 12a, 12b und 12c bezeichnet. Das Film Stacking-Verfahren ermöglicht - wie in Fig. 5 angedeutet - unterschiedliche Dicken der einzelnen Matrixmaterialfolien 12a, 12b, 12c. Beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist die die (eine) Oberfläche des Faserver­ bundteils bildende Matrixfolie 12c am dicksten dimensioniert. Diese Maßnahme dient einer Optimierung der dort anschließend vorgenommenen Schmelzverbindung mit einem Spritzteil (siehe hierzu Fig. 2-4 und die Ausführungen weiter unten). Die Dicke der übrigen Matrixfolien (z. B. 12a, 12b in Fig. 5) kann bzw. sollte dagegen in Hinsicht auf eine optimale Verstärkung des Faserverbundteils (10) dimensioniert werden.

Die vorstehend erläuterten Gedanken lassen sich aber nicht nur beim Film Stacking-Verfahren (Fig. 5) realisieren, sondern auch beim sogenannten Prepreg-Verfahren: Bei der Verwendung thermo­ plastischen Prepregs (mit thermoplastischem Matrixmaterial be­ schichtete oder getränkte Faserlagen) ist zu dem in Rede stehen­ den Zweck - als Oberflächenschicht (bzw. -schichten) - zusätzlich eine (bzw. je Oberfläche eine) Folie aus Matrixmaterial unter Preßdruck aufzuschmelzen.

Soll - zur Erstellung des späteren Fertigteils (Bauteil als Stoff­ verbund von Faserverbundteil und Spritzteil) - nur eine der beiden Oberflächen des Faserverbundbauteils (10) zur Verschweißung genutzt werden, so genügt es grundsätzlich, nur auf dieser einen Seite eine dickere Matrixlage aufzubringen. Dies könnte aber zu einem unsymmetrischen Lagenaufbau und - infolge des sehr unter­ schiedlichen thermischen Ausdehnungsverhaltens der Matrix (12) und der Verstärkungsfasern (11) - zu einer Wölbung des Faserver­ bundteils nach dem Preßvorgang führen. Zweckmäßigerweise sollte man daher den Lagenaufbau symmetrisch wählen, indem man auf beiden Oberflächen eine gleich dicke Matrixschicht aufbringt.

Ein fertiges Bauteil, bestehend aus einem Faserverbundteil 10 und einem dieses einfassenden umlaufenden Rahmen 13 zeigt Fig. 3a. Die Entstehung dieses fertigen Bauteils geht aus Fig. 2 hervor. Eine dort gezeigte und insgesamt mit 15 bezeichnete Spritzgieß­ form besteht aus zwei Formhälften 16 und 17. Der Anguß ist mit 18 beziffert. Zunächst wird das Faserverbundteil 10 in die Spritz­ gießform 15 eingelegt. Diese ist so gestaltet, daß das Faserver­ bundteil 10 beidseitig auf dem größten Teil seiner Erstreckung, insbesondere aber im Bereich seiner an das (spätere) Spritzteil (Rahmen 13, s. Fig. 3a) angrenzenden Kanten 19 (s. auch Fig. 4a-4c), abgestützt ist. Hierbei ist es von entscheidender Bedeutung, daß die Abstützungen von unten und von oben möglichst an exakt gegen­ überliegenden Stellen erfolgen. (Würden diese Abstützungen fehlen, so könnte das Faserverbundteil 10 unter dem Druck des in den Hohl­ raum 20 bzw. 21 einströmenden Spritzwerkstoffes nach der nicht ab­ gestützten Seite hin elastisch ausweichen, und es käme auf der anderen Seite zu unerwünschten Überspritzungen.)

Entsprechendes gilt auch für die Varianten nach Fig. 3b und 3c. Die hier jeweils nur einseitig an das Faserverbundteil 10 ange­ formten Spritzteile sind mit 13b bzw. 13c bezeichnet.

Bei geeigneter Formgebung des Faserverbundteils 10 im Bereich seiner (später) in den Rahmen 13 (bzw. 13b, Fig. 3b) hineinragenden Seiten­ partien 22, 23 (Fig. 3a und 3b) bzw. seiner mit dem Spritzteil 13c.

In Fig. 4 ist ein etwas komplizierteres als das Bauteil nach Fig. 3 gestaltetes Bauteil gezeigt. Dieses besteht aus einem Stoffverbund von einem Faserverbundteil 25 und drei Spritzteilen 27, 28 und 29. Grundlegend ist zur Durchführung des Spritzvor­ ganges zu sagen, daß das Faserverbundteil 10 (Fig. 1-3) bzw. das Faserverbundteil 25 (Fig. 4) im Bereich von Kanten derart umspritzt wird, daß die gespritzte Komponente 13 bzw. 27-29 über, unter und seitlich des betreffenden Faserverbundteils zu liegen kommt. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei der Kante um eine Außenkante (in Fig. 4 beispielsweise mit 30 be­ ziffert) oder um die begrenzende Kante (z. B. 31, 32 in Fig. 4) eines Ausschnitts (Spritzteil 29 in Fig. 4) oder einer Bohrung handelt.

Die gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 3 (bzw. Fig. 4) abgewandelte Variante nach Fig. 6 zeichnet sich dadurch aus, daß in den in das Spritzteil 13 hineinragenden Bereich 22 des Faserverbundteils 10 eine Verankerungsbohrung 33 eingebracht ist. Diese wird vom angespritzten Material 13 durchflossen werden und bewirkt eine sichere mechanische Verankerung.

Fig. 7 veranschaulicht ein Verfahren, bei dem es darum geht, an sehr großflächige Faserverbundteile 34, 35 relativ klein­ volumige Spritzgußelemente anzuschmelzen. Eines dieser klein­ volumigen Spritzgußelemente ist in Fig. 7 dargestellt und mit 36 bezeichnet. In einem solchen Fall gilt es zu vermeiden, daß die Größe des Spritzgußwerkzeugs und der Spritzgußmaschine der Dimension des Faserverbundteils angepaßt werden muß. Diese Forderung wird bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel durch Einklemmen der (großen) Faserverbundteile 34, 35 in die Trennebene 39 des (vergleichsweise kleinvolumigen) Spritzwerk­ zeugs 37, 38 in wenig aufwendiger Weise realisiert. Die seit­ lich aus dem Spritzwerkzeug 37, 38 herausragenden Partien der Faserverbundteile 34, 35 werden hierbei durch geeignete Stützen 40 getragen, deren aus Fig. 7 ersichtliche Gestaltung jedoch nur symbolhaft zu verstehen ist. Es geht - mit anderen Worten - in der Praxis nur darum, die großflächigen Faserverbundteile (34, 35) außerhalb des Spritzwerkzeugs (37, 38) in geeigneter Weise zu fixieren.

Claims (12)

1. Bauteil, bestehend aus einem Stoffverbund eines faser­ haltigen Materials und eines thermoplastischen Spritzteils, wobei das faserhaltige Material ein Faserverbundteil ist, welches aus einer Matrix aus thermoplastischem Kunststoff besteht, in die - zur Verstärkung - organische oder anorganische Multifilamentfasern eingelagert sind, welche als Matte (Wirrfaser) oder in Form von Geweben, Gelegen oder Gestricken vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundteil (10, 25, 26, 34, 35), zumindest teilweise, unmittelbar von dem Material des thermoplastischen Spritzteils (13, 14, 27, 28, 29, 36) umspritzt und das Matrixmaterial (12, 12a, 12b, 12c) des Faserverbundteils (10, 25, 26, 34, 35) derart auf das Material des Spritzteils (13, 14, 27, 28, 29, 36) ab­ gestimmt ist, daß Faserverbundteil und Spritzteil eine Schmelzverbindung eingehen.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des Matrix­ materials (12, 12a, 12b, 12c) für das Faserverbundteil (10, 25, 26, 34, 35) niedriger liegt als die Spritztemperatur des Spritzteilmaterials (13, 14, 27, 28, 29, 36) und daß Matrixmaterial und Spritzteilmaterial mischbar (chemisch verträglich) sind.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Matrix (12, 12a, 12b, 12c) des Faserverbundteils (10, 25, 26, 34, 35) und für das Spritzteil (13, 14, 27, 28, 29, 36) gleiche Materialien aus den nachstehenden Gruppen dienen:

• - thermoplastisches Polyurethan
• - Polyamid 11, 12, sowie weich gemachte und elastomermodifizierte Varianten hiervon
• - Polycarbonat
• - Polyolefine
• - ABS
• - Polyphenylenoxid, Polyphenylenether
• - Polystyrol
• - vielerlei Blends auf Basis Polycarbonat, ABS, Polypropylen.

4. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Matrixwerkstoff (12, 12a, 12b, 12c) und Spritzteilmaterial (13, 14, 27, 28, 29, 36) ver­ schiedenen Kunststoffgruppen innerhalb der folgenden Be­ reiche angehören:

• - thermoplastisches Polyurethan (Ethertype)-Polyether­ blockamid
• - Polycarbonat - Polycarbonat/ABS-Blends
• - Polycarbonat - Polycarbonat/Polyamid-Blends
• - PPE/Polystyrol-Blends-PPE
• - Polypropylen - elastomermodifiziertes Polypropylen
• - verschiedene Polyolefin-Blends untereinander.

5. Bauteil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundteil (10, 25, 26, 34, 35) einen Faservolumenanteil (11) von 30 bis 70% aufweist und daß die Fasergewebe- oder -gelegelagen jeweils von Kunststoffschichten mit - im Durchschnitt - weniger als 0,1 mm Stärke überdeckt sind.

6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an einer oder beiden Oberflächen des Faserverbundteils (10, 25, 26, 34, 35) liegenden äußeren Matrixschichten (12c) dicker sind als die inneren Matrixschichten (12a, 12b) (Fig. 5).

7. Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an einer oder beiden Oberflächen des Faserverbundteils (10, 25, 26, 34, 35) liegenden äußeren Matrixschichten beidseitig gleich stark ausgebildet sind und jeweils eine Dicke von 0,1-0,4 mm, vorzugsweise 0,15-0,3 mm, aufweisen.

8. Bauteil nach einem oder mehreren der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundteil (10, 25, 26, 34, 35) an seinen Kanten von dem Material des Spritz­ teils (13, 14, 27, 28, 29, 36) umspritzt ist, derart, daß die betreffenden Partien des Spritzteils über und unter dem Faserverbundteil sowie seitlich desselben liegen.

9. Bauteil nach einem oder mehreren der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundteil (10) an seinen von dem Spritzteil (13) umschlossenen Partien (22) Bohrungen (33) aufweist, die von dem Material des Spritz­ teils (13) durchsetzt sind (Fig. 6).

10. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, bestehend aus einem Stoffverbund eines faserhaltigen Materials und eines thermoplastischen Spritzteils, wobei das faserhaltige Material ein sogenanntes Faserverbundteil ist, welches aus einer Matrix aus thermoplastischem Kunststoff besteht, in die - zur Verstärkung - organische oder anorganische Multifilamentfasern eingelagert sind, welche als Matte (Wirrfaser) oder in Form von Geweben, Gelegen oder Ge­ stricken vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundteil (10, 25, 26, 34, 35) - ganz oder teilweise - in eine Spritzgußform (15, 37) eingelegt und anschließend das das Spritzteil (13, 14, 27, 28, 29, 36) bildende Material in die geschlos­ sene Spritzgußform (15, 37) eingespritzt wird (Fig. 2 und 7).

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das das Spritzteil (13, 14, 27, 28, 29, 36) bildende Material unter hohem Druck in die geschlossene Spritzgußform (15, 37) eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserverbundteil (10, 25, 26, 34, 35) durch die Spritzgußform (15, 37) im Bereich seiner an das Spritzteil (13, 14, 27, 28, 29, 36) an­ grenzenden Partien (19) beidseitig abgestützt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Faserverbund­ teile (34, 35) in der Trennebene der Spritzgußform (37) angeordnet und - seitlich aus dieser herausragend - an den an das Spritzgußteil (36) angrenzenden Bereichen von der Spritzgußform (37) beidseitig abgestützt (eingeklemmt) werden (Fig. 7).