DE60015126T2

DE60015126T2 - Blattformiges produkt aus einem duroplastischen harzgemisch und kohlefasern, sowie herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60015126T2
Application number: DE60015126T
Authority: DE
Inventors: Klaas Hans VAN DIJK; Hubertus Hans HORNMAN; Bastiaan Van Voorst; Peter Dijkink
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: ES2231201T3; EP1185413B1; DE60015126D1; WO2000069619A1; US6797379B2; AU4955500A; US20020122943A1; NL1012103C2; EP1185413A1; ATE280034T1

Description

Die Erfindung betrifft ein blattförmiges bzw. lagenförmiges Produkt, verarbeitbar mittels Preßspritzen (nachfolgend auch als Blattformverbindung („sheet moulding comound") oder „SMC" bezeichnet), umfassend Kohlefasern und ein wärmehärtendes Harzgemisch auf Basis eines radikalisch härtbaren Harzes als die Matrix. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen blattförmigen Produkts und Verfahren zur Herstellung von Nutzendprodukten aus einem derartigen blattförmigen Produkt.
Wie in dieser Anmeldung beabsichtigt, wird unter einem radikalisch härtbaren Harz jedes Harz verstanden, das eine Ungesättigtheit aufweist und zum Härten durch Radikale befähigt ist.
Blattförmige Produkte, verarbeitbar mittels Preßspritzen, die Kohlenfasern und ein wärmehärtendes Harzgemisch auf Basis eines radikalisch härtbaren Harzes als die Matrix enthalten, sind bekannt. Eine derartige SMC ist beispielsweise in CA-A-219 9638 beschrieben. Dieses Dokument ist jedoch ausschließlich auf die Herstellung von SMCs gerichtet, die mit faserartigem Material gefüllt sind, daß durch die Schnittglasfaser-Technologie erhalten wird. In der Praxis wurden jedoch keine derartigen SMCs auf den Markt gebracht, die Kohlefasern enthalten, weil derartige Verbindungen nicht über normale Mischleitungen für glasgefüllte SMCs hergestellt werden können. Der wichtigste Grund dafür besteht darin, daß die Kohlefasern nach dem Zerschneiden kein geeignetes Verteilungsverhalten zeigen, und die Verbindungen als ein Ergebnis davon eine inhomogene Faserverteilung aufweisen und einen nicht optimalen Fluß zeigen. Darüber hinaus wird bei dem Zerschneiden von Kohlefasern eine unerwünschte Menge von leitfähigem Staub gebildet, mit allen damit verbunde nen Problemen.
Das vorstehend erwähnte Dokument beschreibt blattförmige Produkte, die aus einem wärmehärtenden Harzgemisch auf Basis eines radikalisch härtbaren Harzes und faserartigem Material, einschließlich Kohlefasern, bestehen, aber es gibt keinen Hinweis darauf, daß blattförmige Produkte, die Kohlefasern enthalten, tatsächlich hergestellt wurden.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein blattförmiges Produkt, umfassend ein wärmehärtendes Harzgemisch auf Basis eines radikalisch härtbaren Harzes und Kohlefaser, bereitzustellen, das die vorstehend erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Überraschenderweise wird ein blattförmiges Produkt, verarbeitbar durch Preßspritzen, umfassend Kohlefasern und ein wärmehärtendes Harzgemisch auf Basis eines radikalisch härtbaren Harzes als die Matrix erhalten, wenn die Kohlefasern in der Form von Matten vorliegen, welche im wesentlichen aus Kohlefasern mit Längen von mehr als 1 cm bestehen, wobei der Volumenprozentanteil der Kohlefasern relativ zu dem Harz weniger als 70% beträgt und die Fasern befähigt sind, sich in der Matte relativ zueinander frei zu bewegen, wenn das blattförmige Produkt in einer Form einem Druck von zwischen 20 und 200·10⁵ N/m² unterworfen wird. Als ein Ergebnis eines derartigen Formens wird bei dem in der Form verwendeten Druck und Ablegeprozentanteil ("lay-up percentage") ein Nutzendprodukt mit einer homogenen Faserverteilung erhalten.
Das Anwenden des Preßspritzens für blattförmige Produkte, die Matten, welche aus Kohlefasern mit Längen von mehr als 1 cm bestehen, in einer Matrix eines radikalisch härtbaren Harzes enthalten, ist nicht naheliegend. Obwohl die SMC-Technologie im allgemeinen lange bekannt ist und Matten, die aus Kohlefasern bestehen, per se lange bekannt sind, wurden SMCs auf Basis von Kohlenstoffmatten bislang nicht auf den Markt gebracht.
In dem Fall von SMCs auf Aminoplastbasis wurde die Verwendung von Matten im Gegensatz dazu als vorteilhaft angesehen, weil die Verbindungen vor dem Verar beiten getrocknet werden müssen, was beispielsweise durch Anordnen der imprägnierten Matten auf einem Kettenförderer bewerkstelligt werden kann.
Matten, die aus einem radikalisch härtbaren Harz bestehen, das (kohle)faserartiges Material enthält, werden übrigens in sogenannten Hand-lay-up- (HLU) oder Harztransferform- (RTM)-Techniken verwendet. Derartige Techniken schließen jedoch den Nachteil ein, daß die erforderlichen Taktzeiten relativ lang sind und daß damit nur Serien einer limitierten Größe hergestellt werden können. Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß SMCs gemäß dieser Erfindung mit Taktzeiten, wie bei der Verarbeitung von Schnittglasfaser-SMCs üblich, verarbeitet werden können.
Wann immer in dieser Anmeldung auf "Matten" verwiesen wird, werden diese derart verstanden, daß sowohl isotrope, als auch anisotrope Matten umfaßt sind.
Unter einer "isotropen Matte" ist eine Matte zu verstehen, bei der die Orientierungen der Fasern keine Regelmäßigkeit zeigen, sondern eine statistische Verteilung der Orientierungen vorliegt. Die Kohlefasern in den isotropen Matten weisen im allgemeinen Längen von mindestens 1 cm auf.
Unter einer "anisotropen Matte" ist eine Matte zu verstehen, bei der die Orientierungen der Fasern ein bestimmtes Ordnungsmaß zeigen. Die Fasern in einer anisotropen Matte können beispielsweise in Bündel gruppiert sein, die einander, beispielsweise senkrecht, kreuzen. Dies schließt auch in einer Richtung gerichtete (UD)-Matten ein. In dem Fall von einer in einer Richtung gerichteten Kohlefaserverstärkung wird die Verwendung eines verteilten Kohlefaser-Rovings (oder gegebenenfalls einer Anzahl verteilter Kohlefaser-Rovings, die nebeneinander angeordnet sind) auch als "Matten" angesehen, wie in dieser Erfindung beabsichtigt. Ein spezieller Fall einer UD-Matte ist eine Matte, die aus parallelen Faserbündeln, gegebenenfalls mit variierenden Längen, besteht, die darüber hinaus untereinander in Längsrichtung gestapelt sein können oder nicht.
Kontinuierliche Fasern werden insbesondere in anisotropen Matten verwendet.
"Kontinuierliche Fasern" sind als Fasern zu verstehen, die im wesentlichen eine Länge aufweisen, die länger als die größte Breite der Matte ist. Die maximale Länge der Fasern, insbesondere der Kohlefasern, wird dann durch die maximalen Abmessungen in der Matte bestimmt.
Wenn die anisotrope Matte im wesentlichen aus kontinuierlichen Fasern besteht, kann es vorteilhaft sein, eine geringe Menge kürzerer Fasern, beispielsweise Fasern, die kürzer als 6 cm, vorzugsweise kürzer als 4 cm, insbesondere kürzer als 2 cm sind, in das blattförmige Produkt einzuschließen, um sogar eine noch bessere Faserverteilung bezüglich Erhebungen, Vertiefungen und Rändern zu erhalten. Es wurde jedoch überraschenderweise festgestellt, daß, selbst wenn die Fasern im wesentlichen Längen aufweisen, die länger als die größte Breite der Matte sind, und insbesondere selbst wenn nahezu 100% der Fasern Längen aufweisen, die größer als die größte Breite der Matte sind, noch ausgezeichnete 3-D-Endprodukte mit Erhebungen, Vertiefungen, Rändern, etc., erhalten werden können.
Es sollte beachtet werden, daß in EP-A-0 768 340 in einem Absatz, der eine allgemeine Beschreibung möglicher Verstärkungsmaterialien, die zu den sehr spezifischen ungesättigten Polyesterharz (SMC oder BMC)-Zusammensetzungen zugegeben werden können, wie in diesem Dokument gelehrt, Kohlefasern als die letzte Möglichkeit in einer langen Liste von vielen anderen faserartigen Materialien erwähnt wird und auch eine Liste möglicher Formen derartiger faserartiger Materialien angeführt ist, welche die Form von Schnittglasfaser-Matten einschließt. Trotz allem ist EP-A-0768340 keine Lehre zu entnehmen, die tatsächlich die bequeme Verwendung von Schnittglasfaser-Matten als Verstärkungsmaterial lehrt, und es gibt sogar noch weniger den Vorschlag, Schnittkohlefaser-Matten zu verwenden. Tatsächlich würde dieses Dokument eher die Verwendung von Schnittglasfasern (siehe Seite 11, Zeilen 56 – 59) vorschlagen. Darüber hinaus besteht in allen Beispielen, Vergleichsbeispielen und Figuren von EP-A-0 768 340, in denen Faserverstärkungsmaterial verwendet wird, ein derartiges Material aus zerschnittenen Glasfaser-(Rovings).
Es wird darüber hinaus festzustellen, daß die Aufgabe von EP-A-0 768 340 darin besteht, (verstärkte) ungesättigte Polyesterharzzusammensetzungen bereitzustellen, die bei einer niedrigen Temperatur (40 bis 100°C) unter einem niedrigen Druck (0,1 bis 10 kg/cm²) geformt werden können. Dieses Ziel wird durch Bereitstellen eines spezifischen Mechanismus des Verdickens (nämlich eine Alternative für Metalloxidverdicken) erreicht: Komponente (B) von EP-A-0 768 340 ist ein Verdickungsmittel, enthaltend ein Pulver eines thermoplastischen Harzes als die wirksame Komponente (in einer Menge von 20 – 120 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des ungesättigten Polyesters). Daher sind die Zusammensetzungen von EP-A-0 768 340 notwendigerweise von den Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung verschieden, die Metalloxidverdickungsmittel oder dazu äquivalente Verdickungsmittel (üblicherweise in Mengen von 10 Gewichtsteilen oder weniger, bezogen auf 100 Gewichtsteile des ungesättigten Polyesters) enthalten. Mit anderen Worten führt die Lehre von EP-A-0 768 340 von der vorliegenden Erfindung durch Ersetzen von Metalloxiden (beispielsweise Magnesiumoxid) als Verdickungsmittel durch ein anderes weg.
Neben den Kohlefasern können die Matten auch andere faserartige Materialien enthalten.
Beispiele sind Matten, die aus Kohlefasern und (gegebenenfalls metallbeschichteten) Glasfasern, Kohlefasern und Aramidfasern oder Kohlefasern und Stahlfasern bestehen. Diese können sowohl isotrope, als auch anisotrope Kombinationen von faserartigen Materialien sein. Eine Kombination von isotroper und anisotroper Verstärkung ist auch möglich, beispielsweise zerschnittene statistische Glasfasern mit kontinuierlichen UD-Kohlefasern. Kombinationen von isotroper und anisotroper Verstärkung können auch mit einer Art faserartigem Material, beispielsweise UD-Kohlenstoff und statistischer Kohlenstoff in einer Matte, realisiert werden.
Die Formen können auch durch Stapeln unterschiedlicher Arten von Verbindungen in der Form, beispielsweise unter Verwendung einer ersten SMC, die beispielsweise eine UD-Verstärkung enthält, und einer zweiten SMC, die beispielsweise eine statistische Verstärkung enthält, gefüllt sein.
Die Fasern in den Matten können auf unterschiedliche Art und Weise für den Zweck, der Matte eine ausreichende mechanische Festigkeit zu verleihen, aneinander gebunden werden. Dies kann beispielsweise durch Verbinden der Fasern durch Aneinandernähen mit einem Faden bewirkt werden. Dieser Faden kann beispielsweise ein Polyesterfaden oder ein Glasfaden sein. Es ist auch möglich, ein Polymer mit einem niedrigen Schmelzpunkt, wie PE oder PP, als Faden zu verwenden. Vorzugsweise wird ein Faden verwendet, der bei der Verarbeitungstemperatur weich wird. Um jeden Zweifel zu vermeiden, sollte festgestellt werden, daß die unterschiedlichen Arten, auf die die Fasern in den Matten aneinander gebunden werden können, nicht ein Aneinanderbinden mittels Verweben einschließen.
Die Fasern können auch durch Anwenden eines Bindemittels aneinander gebunden werden. Vorzugsweise werden Bindemittel verwendet, die bei der Verarbeitungstemperatur weich werden oder sich in dem Harzgemisch bei dieser Temperatur auflösen. Die verwendete Menge an Bindemittel wird üblicherweise zwischen 1 und 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Faser, betragen.
Der Volumenprozentanteil von faserartigem Material (der die Gesamtmenge an Kohlefasern und jedem anderen faserartigen Material ist), bezogen auf das Harz, muß weniger als 70% betragen. Dieser Maximalwert wird jedoch nur in dem Fall einer in einer Richtung gerichteten Faserverstärkung erreicht. In dem Fall einer biaxialen oder multiaxialen Verstärkung wird üblicherweise ein maximaler Volumenprozentanteil des faserartigen Materials von 45% erreichbar. In dem Fall einer statistischen Faserverstärkung wird der maximale Volumenprozentanteil des faserartigen Materials im allgemeinen etwa 30% betragen. Wenn ein und dieselbe Matte eine Kombination der vorstehend erwähnten Arten von Verstärkungen enthalten, kann der maximale Volumenprozentanteil sich von den vorstehend erwähnten unterscheiden. Ein Fachmann wird in der Lage sein, einfach zu bestimmen, welcher Volumenprozentanteil des faserartigen Materials, abhängig von der Art des ausgewählten faserartigen Materials und der Art der Kohlenstoffmatten (d.h. der Art der Verstärkung) und dem gewählten Harz, die besten Ergebnisse ergeben wird.
Die Fasergehalte, die für eine praktische Verwendung sehr gut geeignet sind, betragen 40 – 60 Volumenprozent in dem Fall einer UD-Verstärkung, 25 – 40 Volumenpro zent in dem Fall einer multiaxialen Verstärkung und 20 – 30 Volumenprozent in dem Fall einer statistischen Verstärkung. Eine praktische Untergrenze des Volumenprozentanteils von faserartigem Material wird in allen Fällen ungefähr 10% betragen. In allen Fällen sind diese Prozentanteile auf die Gesamtmenge an faserartigem Material, Harz und jedweden Füllstoffen und anderen vorhandenen Additiven bezogen.
Die Menge an Harzgemisch, das pro m² von faserartigem Material verwendet wird, kann übrigens einfach durch Entfernen von Harzgemisch, beispielsweise mit Hilfe einer Walze, eingestellt werden. Es ist auch möglich, durch Einstellen von dessen Viskosität mehr oder weniger Harzgemisch auf die Matten des faserartigen Materials aufzubringen. Wie vorstehend beschrieben, kann das Oberflächengewicht des faserartigen Materials auch die Menge an absorbiertem Harzgemisch bestimmen.
In dieser Erfindung wird ein radikalisch härtbares Harz, d.h. ein Harz, welches eine Ungesättigtheit enthält, die zur Härtung durch Radikale befähigt ist, als wärmehärtendes Harzgemisch verwendet. Beispiele derartiger Harze sind: Ungesättigte Polyesterharze, Vinylesterharze und Hybridharze, wie Polyester-Polyurethanhybride, die durch Kondensation eines Polyesterpolyols mit einem Di- oder Polyisocyanat, gefolgt von einem radikalischen Härten, hergestellt werden. Ein geeignetes Beispiel eines derartigen Hybridharzes sind DARON^TM-Hybridharze von DSM-Resins. Geeignete Beispiele ungesättigter Polyesterharze und Vinylesterharze sind die SYNOLITE^TM- bzw. ATLAC^TM-Harze von DSM-Resins.
Die Viskosität des wärmehärtenden Harzgemischs kann in einem angemessenen Bereich, abhängig von der Art des gewählten Harzes, der Art der Matten, etc., variieren. Ein Fachmann wird – in einer relativ einfachen Art und Weise – in der Lage sein, eine optimale Kombination der betroffenen Viskosität, der Art der Matten, dem Volumenprozentanteil des faserartigen Materials, etc., aufzufinden.
Das Bereitstellen von blattförmigen Produkten umfassend ein radikalisch härtbares Harz gemäß dieser Erfindung und die Verwendung eines faserartigen Materials in Form von Kohlenstoffmatten gemäß dieser Erfindung resultiert in einem blattförmigen Produkt, das extrem gut für eine Verarbeitung mittels Preßspritzen geeignet ist.
Preßspritzen ist eine Technik, bei der blattförmige Produkte gestapelt werden und in eine Form derart gelegt werden, daß die Formoberfläche nicht vollständig mit der Verbindung bedeckt ist. Der bedeckte Teil wird Ablegeprozentanteil ("lay-up percentage") genannt. Die Form wird anschließend geschlossen und die Verbindung wird unter Druck gesetzt, so daß die Form vollständig gefüllt ist und ein Preßteil bzw. Formteil (Nutzendprodukt) mit einer homogenen Verteilung von Fasern durch das gesamte Preßteil erhalten wird. Zu diesem Zweck ist es notwendig, daß selbst wenn Matten verwendet werden, sich die Fasern in der Matte während des Kompressionschritts relativ zueinander frei bewegen können.
Vorzugsweise besteht das faserartige Material in dem blattförmigen Produkt vollständig aus Kohlefasern. Hohe mechanische Eigenschaften werden dann bei relativ niedrigem Gewicht erhalten. Ferner können Eigenschaften erhalten werden, die mit anderen faserartigen Materialien, wie Glas, nicht erhalten werden können.
Die Kohlefasern sind vorzugsweise in dem blattförmigen Produkt in Form einer isotropen oder anisotropen Matte vorhanden.
Das Oberflächengewicht des faserartigen Materials (Kohlefasern und jedes andere vorhandene faserartige Material) kann in einem weiten Bereich ausgewählt werden. Geeignete Oberflächengewichte liegen beispielsweise zwischen 10 und 2000 g/m².
Vorzugsweise wird ein Oberflächengewicht von zwischen 150 und 700 g/m² verwendet. Dies resultiert in einer optimalen Kombination von Imprägnierungsverhalten während der Herstellung des blattförmigen Produkts und dessen Fließeigenschaften während des Preßspritzens.
Das radikalisch härtbare Harz in dem blattförmigen Produkt gemäß dieser Erfindung ist am meisten bevorzugt ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Vinylesterharz oder ein Hybridharz. Die Vorteile des Produkts gemäß dieser Erfindung werden dann besonders offensichtlich. Besonders geeignete ungesättigte Polyesterharze, Vinylesterharze und Hybridharze wurden bereits vorstehend erwähnt. Derartige Harze sind im Handel erhältlich.
Das radikalisch härtbare Harz in dem blattförmigen Produkt weist als ein Ergebnis einer Verdickung vorzugsweise eine erhöhte Viskosität auf. Dies kann beispielsweise durch eine Umsetzung mit einem Metalloxid oder einem Diisocyanat (als Reifung der Verbindung bekannt) erreicht werden. Die erforderliche Viskosität, um Pressteile aus dem blattförmigen Produkten herzustellen, ist hauptsächlich durch die Art des herzustellenden Pressteils und durch die Art der verwendeten Matte bestimmt. Dies kann einfach durch einen Fachmann bestimmt werden.
Das blattförmige Produkt gemäß dieser Erfindung kann auch alle Arten von Füllstoffen enthalten. Diese Füllstoffe sind die gleichen wie übliche Füllstoffe für blattförmige Produkte auf Basis eines ungesättigten Polyesterharzes. Kalk, Calciumcarbonat, Ton, Kohlenstoffteilchen, Siliziumdioxid und/oder Metallteilchen werden beispielsweise als Füllstoffe verwendet. Das blattförmige Produkt kann auch Katalysatoren, Trennmittel, Pigmente und andere übliche Additive enthalten.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines blattförmigen Produkts, bei dem faserartiges Material (d.h. Matten aus Kohlefasern und jedes andere vorhandene faserartige Material), wie vorstehend beschrieben, mit einem radikalisch härtbaren Harz imprägniert wird, wonach ein Verdicken des Harzes auf eine gewünschte Viskosität stattfindet.
Die derart erhaltenen blattförmigen Produkte, die auf ein richtiges Ausmaß verdickt sind, können sehr einfach mittels Preßspritzen in Produkte verarbeitet werden. Der in dem Preßspritzen angewendete Druck beträgt im allgemeinen zwischen 20 und 200·10⁵ N/m², vorzugsweise zwischen 40 und 110·10⁵ N/m². Die übliche Formtemperatur, die auch das Härten des radikalisch härtbaren Harzes bewirkt, liegt zwischen 80 und 250 °C, vorzugsweise zwischen 110 und 190 °C.
Die bei dem Preßspritzen erhaltenen Produkte (beispielsweise Preßteile) zeigen als ein Ergebnis des ausgezeichneten Flusses des Produkts gemäß dieser Erfindung während des Preßspritzens sehr gute mechanische Eigenschaften. Typische me chanische Eigenschaften bei einem Gesamtkohlefasergehalt von 20–60 Volumenprozent, beispielsweise mit einem ungesättigten Polyesterharz als die Matrix, sind in der folgenden Tabelle für

(1) UD-Verstärkung (ohne Füllstoff)
(2) biaxiale Verstärkung (mit und ohne Füllstoff)
(3) statistische Verstärkung (mit und ohne Füllstoff)

Meßwerte sind angegeben für

– Zugfestigkeit; gemessen nach ISO 178, in MPa,
– Zugmodul; auch nach ISO 178, in GPa.

Calciumcarbonat wurde als Füllstoff verwendet.
Tabelle:
Die blattförmigen Produkte sind daher sehr gut für die Verwendung bei der Herstellung eines großen Pressteils mit beispielsweise Vertiefungen und Erhebungen, wie Sitzschalen, Gehäuse, Armaturen, Karosserieteile für Lastkraftwagen und Autos, geeignet. Die besonders guten mechanischen Eigenschaften – insbesondere wenn Kohlefasern verwendet werden – bei einem niedrigen Gewicht der erhaltenen Pressteile, deren thermische Stabilität, die hohe Durchbiegetemperatur der Pressteile bei Belastung und die ausgezeichneten Ermüdungseigenschaften sind dann die Hauptvorteile.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Pressteilen bzw. Formteilen mit einem Zugmodul von > 20 GPa, insbesondere > 40 GPa und vorzugsweise > 70 GPa, einer Zugfestigkeit von > 200 MPa, insbesondere > 500 MPa und vorzugsweise > 900 MPa durch Preßpritzen blattförmiger Produkte, wie vorstehend beschrieben.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, näher erläutert.
Beispiel 1
Eine biaxiale Kohlefasermatte (40 cm breit, die vollständig aus kontinuierlichen Fasern besteht) mit einem Oberflächengewicht von 450 g/m² wurde auf einer SMC-Linie mit kleinem Maßstab mit einem Hybridharz, Daron^TM XP-45 von DSM-Resins, Niederlande, imprägniert. Das Harz wurde anschließend für 3 Tage mit einem Diisocyanat verdickt. Es wurde ein blattförmiges Produkt mit einem Fasergehalt von etwa 31 Vol.-% erhalten. Dieses blattförmige Produkt wurde mittels Preßspritzen in einer Form (70% Ablegeprozentanteil) weiterverarbeitet, um einen dreidimensionalen Gegenstand mit Erhebungen und Vertiefungen zu erhalten. Das Formen wurde mit Hilfe einer 360-Tonnenpresse (Diefenbacher) bei einem Druck von 100 bar bewirkt. Das blattförmige Produkt zeigte ausgezeichnetes Fließverhalten und die Form füllte sich vollständig. Es wurde ein Nutzendprodukt mit den gewünschten Erhebungen und Vertiefungen erhalten. Die Faserverteilung in dem erhaltenen Nutzendprodukt war homogen. Stabförmige Probestücke wurden aus flachen Teilen des erhaltenen Endprodukts geschnitten, um die mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. Das Zugmodul und die Zugfestigkeit dieser Probestücke, gemessen nach ISO 178, betrugen 42,7 GPa bzw. 535 MPa.

Claims

Blattförmiges Produkt, verarbeitbar mittels Preßspritzen, umfassend Kohlefasern und ein wärmehärtendes Harzgemisch auf der Basis eines radikalisch härtbaren Harzes als die Matrix, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern in der Form von Matten vorliegen, welche im wesentlichen aus Fasern mit Längen von mehr als 1 cm bestehen, wobei der Volumenprozentanteil der Kohlefasern relativ zu dem Harz weniger als 70% beträgt und die Kohlefasern befähigt sind, sich in der Matte relativ zueinander frei zu bewegen, wenn das blattförmige Produkt einem Druck in einer Form von zwischen 20 und 200·10⁵ N/m² unterworfen wird.
Blattförmiges Produkt gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das faserartige Material vollständig aus Kohlefasern besteht.
Blattförmiges Produkt gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlefasern in dem blattförmigen Produkt in der Form einer isotropen oder anisotropen Matte vorliegen.
Blattförmiges Produkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächengewicht des faserartigen Materials zwischen 150 und 700 g/m² beträgt.
Blattförmiges Produkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein ungesättigtes Polyesterharz, Vinylesterharz oder Hybridharz als das radikalisch härtbare Harz verwendet wird.
Blattförmiges Produkt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das radikalisch härtbare Harz eine erhöhte Viskosität als ein Ergebnis von Verdickung aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines blattförmigen Produkts, worin in einem ersten Verfahrensschritt faserartiges Material, wie in den Ansprüchen 1 bis 6 beschrieben, mit einem radikalisch härtbaren Harz imprägniert wird, wonach das Harz in einem zweiten Verfahrensschritt zu einer gewünschten Viskosität verdickt wird, wobei das faserartige Material Kohlefasern in der Form von Matten umfaßt, die im wesentlichen aus Fasern mit Längen von mehr als 1 cm bestehen und befähigt sind, sich relativ zueinander frei zu bewegen, wenn das blattförmige Produkt einem Druck in einer Form von zwischen 20 und 200·10⁵ N/m² unterworfen wird, wobei der Volumenprozentanteil der Kohlefasern relativ zu dem Harz weniger als 70% beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit einem Zugmodul von > 20 GPa, insbesondere > 40 GPa und bevorzugt > 70 GPa, einer Zugfestigkeit von > 200 MPa, insbesondere > 500 MPa und vorzugsweise > 900 MPa, mittels Preßspritzen der gemäß Anspruch 7 erhaltenen, blattartigen Produkte bei einem Druck von zwischen 20 und 200·10⁵ N/m².