DE602004004371T2 - Prepregs zum Gebrauch im Aufbau von Schichten von Verbundwerkstoffen und Verfahren zu deren Aufbereitung - Google Patents

Prepregs zum Gebrauch im Aufbau von Schichten von Verbundwerkstoffen und Verfahren zu deren Aufbereitung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundmaterialien und insbesondere Prepregs, die zum Aufbau von Verbundmaterialien aus Schichten solcher Prepregs verwendet werden, die pressgeformt und gehärtet werden.
  • Die Verwendung von Verbundmaterialien, insbesondere verstärkten härtbaren Verbundmaterialien ist ständig steigend; eine neue Anwendung eines solchen Materials ist die Anwendung für Windmühlenblätter in Windenergieanlagen.
  • Prepregs sind für diesen Zweck bekannt und wurden für diesen Zweck verwendet, die aus hitzehärtbaren Harzen und Fasern aufgebaut sind und auch ein grobes Netz aus verstärkenden Rovings enthalten können. Solche Prepregs werden an den Kunden verkauft, der Verbundmaterialien verschiedener Formen bilden kann, indem Schichten solcher Prepregs aufgebaut werden, z.B. 50 und mehr Prepregschichten und diese Schichten pressgeformt und erhitzt werden, um die geeignete Form zu erhalten und das Harz zu härten.
  • In stark beanspruchten Komponenten ist der Luftblasengehalt solcher Laminate wichtig für die Leistung und daher für die Dimensionierung solcher Teile, da jede Luftblase ein Fehlerpunkt ist, der die mechanischen Eigenschaften schwächt. Aus diesem Grund fordern Kunden Prepregs, die eine geringen reproduzierbaren Luftblasengehalt erzeugen, die aber gleichzeitig gute Handhabungseigenschaften haben.
  • Da Luft dazu neigt, zwischen mehreren Schichten von Prepregs eingefangen zu werden, ist es üblich geworden, die Schichten der Prepregs im Vakuum zu verarbeiten. Es ist auch bekannt, zwischenzeitlich trockene, luftdurchlässige Schichten z.B. aus harzfreien Bahnen zwischen die Harzschichten zu legen, damit Luft durch diese trockenen Schichten entweichen kann, wenn ein Vakuum angelegt wird. Diese Technik ist ziemlich mühsam und liefert keine reproduzierbaren Ergebnisse, da in der Erhitzungsstufe das Harz in unregelmäßiger Weise die luftdurchlässige Schicht durchdringt. Eine Technik dieser Art wird in DE 202 01 902 U1 beschrieben, die die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 13 offenbart, wobei das Prepreg mit einer Bahn kombiniert wird, die über ihre Dicke nur teilweise imprägniert ist. Es ist schwierig, eine solche dicke Bahn an dem Prepreg zu fixieren, ohne eine weitere Harzschicht oben anzuwenden, möglicherweise zusammen mit einem weiteren Fixierungselement, da ansonsten lose Filamente an der äußeren Seite des Prepregs wären, die die Handhabungseigenschaften stören würden.
  • Die Erfinder haben nun einen einfachen, aber sehr effizienten Weg gefunden, damit die Luft während der Pressformstufe entweichen kann, unter Verwendung eines scrim- oder schleierartigen Materials als Mittel, um Luftentweichungspfade zu bilden. Überraschenderweise wurden eine Reduktion der Laminatluftblasengehalte und somit verbesserte mechanische Eigenschaften gefunden. Ein thermoplastisches Scrim bzw. ein thermoplastisches Garngelege oder Schleier ist das bevorzugte Material, obwohl Alternativen, wie Garngelege, Gewebe oder Vliese aus Glas oder natürlichen Fasern auch geeignet sind. Raster- bzw. Gittergewichte von 60 g oder weniger sind wünschenswert.
  • In allgemeiner Form liefert die Erfindung daher ein Verfahren zur Herstellung eines scrimverstärkten Prepregs zur Verwendung zum Aufbau von Schichten geringerer Porosität, wodurch ein üblicher Prepreg gebildet wird aus einer Verstärkung und einem hitzehärtbaren Harz, wobei der Prepreg die geeignete Viskosität und ausreichende Klebrigkeit hat, dass der Scrim gehalten wird, der an dem Prepreg haftet, wenn nur leichter Druck angewendet wird, so dass das Scrim auf das Prepreg in einem solchen Grad gedrückt wird, dass weniger als die Hälfte, bevorzugt weniger als 30% und noch bevorzugter weniger als 25% des Umfangs der Gelegestränge bzw.
  • Scrimstränge mit dem Prepregharz beschichtet werden, d.h. dass das Scrim sich hauptsächlich an der Oberfläche der Prepregbahn befindet. Ein typisches Viskositätsprofil für ein solches Harz ist in Graph 1 gezeigt (4). Klebrigkeit, die ein Maß der Haftung einer Prepregschicht an Werkzeugoberflächen oder anderen Prepregschichten in der Anordnung ist, ist eine Haftungseigenschaft des Matrixharzes, die kontrolliert wird, um die Schneide- und Aufbauarbeitsschritte zu erleichtern. Die Schichten sollten entfernt und wieder neu positioniert werden können, falls notwendig. Für die Zwecke dieser Erfindung ist ein geeigneter Klebrigkeitsgrad einer, der zulässt, dass Prepregschichten aneinander kleben, wenn eine von Hand auf die andere auf einer flachen Oberfläche gelegt wird und auch zulässt, dass die zwei Schichten anschließend durch leichten Druck mit der Hand getrennt werden.
  • Dieses Verfahren lässt mehr als die obere Hälfte der Gelegestränge unbeschichtet mit dem Harz, so dass dann, wenn das nächste Prepreg oben auf das Gelege des unteren Prepregs gelegt wird, Kanäle entlang der Stränge des Garngeleges gebildet werden, durch die Luft entweichen kann, wenn das Vakuum angelegt wird während der weiteren Verarbeitung und bevor diese Kanäle durch den Formdruck geschlossen werden.
  • Der leichte Druck, der angewendet wird, um das Garngelege im gewünschten Ausmaß in das Prepreg zu drücken, kann leicht und effizient erhalten werden, indem einfach das Garngelege auf das Prepreg während der Aufwickelstufe der Prepregmaschine laminiert wird. Es besteht ausreichend Spannung in der Aufrollwalze, um die Teilimprägnierung des Prepregs zu vervollständigen. Solche Techniken sind dem Fachmann auf diesem Gebiet wohl bekannt.
  • Geeignete härtbare Harze zur Herstellung des Prepregs werden ausgewählt. Die hitzehärtbaren Harzmischungen der vorliegenden Erfindung schließen eine Harzkomponente und eine Härtungsmittelkomponente ein. Die Harzkomponenten schließen ein oder mehrere hitzehärtbare Harze ein. Beispielhafte Harze schließen Epoxy-, Cyanatester-, Polyester-, Vinylester- und Bismaleimidharze ein. Beispielhafte Epoxy- und Cyanatesterharze schließen ein: glycidylaminartige Epoxyharze, wie Triglycidyl-p-aminophenol, Tetraglycidyldiaminodiphenylmethan; glycidyletherartige Epoxyharze, wie Bisphenol-A-artige Epoxyharze, Bisphenol-F-artige Epoxyharze, Bisphenol-S-artige Epoxyharze, Phenolnovolak-artige Epoxyharze, Kresolnovolak-artige Epoxyharze und Resorcinol-artige Epoxyharze, und Cyanatester, wie 1,1'-Bis-(4-cyanatophenyl)ethan (z.B. AroCy L-10, erhältlich von Vantico Inc., Brewster, NY), 1,3-Bis-(4-cyanatophenyl-1,1-(1-methylethyliden)benzol (z.B. RTX366, erhältlich von Vantico Inc., Brewster, NY).
  • Epoxyharze sind bevorzugt. Das Epoxyharz kann aus trifunktionellem Epoxy, difunktionellem Epoxy und einer weiten Vielzahl an Kombinationen von trifunktionellem und difunktionellem Epoxy aufgebaut sein. Tetrafunktionelle Epoxyharze können auch verwendet werden, ebenso wie aliphatische und alicyclische Epoxyharze. Beispielhaftes trifunktionelles Epoxy schließt Triclycidyl-p-aminophenol und N,N-Diglycidyl-4-glycidyloxyanilin (MY-0510 oder MY-0500, erhältlich von Vantico Inc., Brewster, NY) ein. Beispielhafte difunktionelle Epoxyharze, die für das Harz verwendet werden können, schließen Bis-F-Epoxies, wie GY-281, LY-9703 und GY-285 ein, die von Vantico Inc., Brewster, NY erhältlich sind). Bis-A-Epoxies, wie GY-6010 (Vantico Inc., Brewster, NY), Epon 828 (Resolution Performance Products) und DER 331 (Dow Chemical, Midland, MI) sind als Bisphenol-A-artige Epoxies geeignet und können auch verwendet werden. Ein beispielhaftes tetrafunktionelles Epoxy ist Tetraglycidyldiaminodiphenylmethan (MY-721, MY-720 und MY-9512, erhältlich von Vantico Inc., Brewster, NY). Bevorzugte Bis-F-Epoxies schließen GY281 und GY285 ein, die von Vantico Inc., Brewster, NY erhältlich sind. Weitere im Handel erhältliche verfügbare Epoxies, die zur Herstellung von Verbundmaterialien verwendet wurden, sind auch geeignet.
  • Die Härtungsmittelkomponente kann jedes der bekannten Härtungsmittel für die Härtung von Harzen einschließen. Die Härtungsmittel können allein oder in Kombination verwendet werden, wie es wohl bekannt ist. Geeignete Härtungsmittel schließen ein: Anhydride; Lewis-Säuren, wie BF3; Amine, wie Dicyandiamid; 3,3-Diaminodiphenylsulfon (3,3-DDS); Amino- oder Glycidylsilane, wie 3-Aminopropyltriethoxysilan; CuA-cAc/Nonylphenol (1/0,1); 4,4'-Diaminodiphenylsulfon (4,4'-DDS); 4,4'-Methylenbis-(2-isopropyl-6-methylanilin), z.B. Lonzacure M-MIPA (Lonza Corporation, Fair Lawn, NJ); 4,4'-Methylenbis-(2,6-diisopropylanilin), z.B. Lonzacure M-DIPA (Lonza Corp., Fair Lawn, NJ). Substituierte Harnstoffe oder Imidazole können auch als Härtungsmittel nützlich sein.
  • Die Härtungstemperatur der härtbaren Harzmischung hängt ab von den jeweiligen Härtungsmitteln und Harzen, die verwendet werden und den relativen Mengen davon. Allgemein werden das Harz/die Harze und das/die Härtungsmittel so ausgewählt, dass die Härtungstemperatur unter 200°C liegt. Eine bevorzugte Härtungstemperatur liegt im Bereich zwischen 75 und 120°C.
  • Weitere Inhaltsstoffe in geringerem Anteil können in der Matrixharzzusammensetzung enthalten sein als die Leistung verbessernde oder modifizierende Mittel, wie jedes der folgenden: Beschleuniger; thermoplastische Mittel und Kernmantelkautschuke; Flammhemmmittel; Benetzungsmittel; Pigmente/Farbstoffe; UV-Absorptionsmittel; Antipilzverbindungen; Füllstoffe; Zähigkeitsteilchen und Viskositätsmodifikatoren.
  • Die verstärkenden Fasern können synthetische oder natürliche Fasern sein oder irgendeine andere Form von Material oder Kombination von Materialien, das, wenn es mit der Harzzusammensetzung der Erfindung kombiniert wird, ein Verbundprodukt bildet. Die Verstärkungsbahn kann entweder über Faserspulen, die abgewickelt werden, oder von einer Textilwalze bereitgestellt werden. Beispielhafte Fasern schließen Glas, Kohlenstoff, Graphit, Bor, Keramik und Aramid ein. Bevorzugte Fasern sind Kohlenstoff- und Glasfasern. Hybrid- oder gemischte Fasersysteme können auch in Betracht gezogen werden. Die Verwendung von gecrackten (d.h. durch Dehnen gerissenen) oder selektiv diskontinuierlichen Fasern kann vorteilhaft sein, um den Aufbau des Produkts gemäß der Erfindung zu erleichtern und die Fähigkeit, geformt zu werden, zu verbessern. Obwohl eine unidirektionale Faserausrichtung bevorzugt ist, können auch andere Formen verwendet werden. Typische Textilformen schließen einfache Textilgewebe, gewirktes Gewebe, Köpergewebe und Satinbindung ein. Es ist auch möglich, nichtgewebte oder nichtgekräuselte Faserschichten in Betracht zu ziehen. Die Oberflächenmasse von Fasern innerhalb der faserigen Verstärkung ist allgemein 80 bis 4.000 g/m2, bevorzugt 100 bis 2.500 g/m2 und besonders bevorzugt 150 bis 2.000 g/m2. Die Anzahl von Kohlenstofffilamenten pro Tau kann variieren von 3.000 bis 320.000, wiederum bevorzugt von 6.000 bis 160.000 und am meisten bevorzugt von 12.000 bis 48.000. Für Faserglasverstärkungen werden Fasern mit 600 bis 2.400 tex speziell angepasst.
  • Die Dicke der Faserfilamente kann in einem Bereich von 10 bis 100 μm liegen.
  • Der Harzgehalt in dem Prepreg ist von einiger Bedeutung und bevorzugt sollte er zwischen 25 und 45 Gew.-%, am meisten bevorzugt 29 bis 35 Gew.-% liegen. Der Harzgehalt ist auch abhängig von dem faserigen Material im Prepreg. Übliche Glasfasern erfordern einen geringeren Harzgehalt als Kohlenstofffasern. Bei Glasfasern ist ein bevorzugter Harzgehalt 25 bis 38 Gew.-% und bei Kohlenstofffasern 27 bis 42 Gew.-%.
  • Obwohl die Harzviskosität in einem ziemlich breiten Bereich liegen kann, liegt allgemein die Viskosität des Harzes zwischen 5 × 103 und 5 × 105 Pa·s bei Umgebungstemperatur von 20 bis 25°C.
  • Das weitmaschige Garngelege oder Gitter kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, aber thermoplastische Garne sind bevorzugt. Das Kernerfordernis des Garnmaterials ist es, dass es einen Schmelzpunkt hat ähnlich dem der Prepreggeliertemperatur oder höher, so dass das Garngelegegarn nicht während des Härtungsprozesses schmilzt. Bevorzugt ist der Unterschied zwischen dem Schmelzpunkt des Garns und dem Gelierpunkt der Matrix höchstens 10°C. Geeignete Materialien für das Garngelege schließen Polyester (76 bis 1.100 dtex), wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat und Copolymere davon, Polyamid (110 bis 700 dtex), wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 10, Nylon 11 und Nylon 12, Polyethersulfon, Polypropylen, Viskosestapelfaser (143 bis 1.000 dtex), meta- und para-Aramid (Kevlar® 29 220 bis 1.100 dtex und Nomex® T-430 220 bis 1.300 dtex), Glas (220 bis 1.360 dtex), Jute (2.000 dtex), Flachs (250 bis 500 dtex), Baumwolle (200 bis 500 dtex) und Kombinationen von einem oder mehreren dieser Materialien ein. Ein solches Material ist erhältlich unter dem Markennamen Bafatex von Bellingroth GmbH, Wipperfuerth, Deutschland.
  • Die Stränge, die das Garngelege bilden, haben bevorzugt im Wesentlichen einen runden Querschnitt. Der Durchmesser dieser Stränge kann bevorzugt 100 bis 1.000 μm, bevorzugter 200 bis 600 μm und noch bevorzugter 300 bis 400 μm sein. Wenn die Garngelegefaserdurchmesser zu groß sind, dann können die mechanischen Eigenschaften des gehärteten Laminats negativ beeinflusst werden. Es wurde gefunden, dass sowohl die Interlaminarscherfestigkeit als auch die Kompressionsfestigkeit abnehmen.
  • Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Stränge des Garngeleges nicht vollständig mit dem Harz des Prepregs imprägniert werden. Der Grad, in dem die Stränge des Garngeleges mit Harz beschichtet werden, kann ausgedrückt werden als Imprägnierungsgrad (DI). Der DI zeigt das Ausmaß an, in dem der Umfang der Garngelegestränge mit Harz bedeckt ist. Ein Imprägnierungsindex von 1,0 bedeutet daher, dass die Stränge vollständig mit dem Harz imprägniert sind und ein Imprägnierungsindex von 0,5 zeigt, dass die Hälfte des Umfangs der Garngelegestränge mit dem Harz beschichtet ist. Die Erfindung erfordert, dass die Garngelegestränge mir dem Prepregharz in einem minimalen Ausmaß bedeckt sind, gerade genügend, damit das Garngelege an dem Prepreg haftet, um eine sichere Handhabung sicherzustellen. Es darf jedoch von dem Harz nicht 50% des Umfangs der Stränge oder mehr bedeckt sein, um die korrekte Bereitstellung von Luftentweichungskanälen sicherzustellen. Daher erfordert die Erfindung, dass der Grad der Imprägnierung, ausgedrückt als "Imprägnierungsgrad", zwischen > 0 und < 0,5 und bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3 liegt.
  • Um sicherzustellen, dass die äußeren Enden der Luftkanäle, die entlang der Garngelegestränge bzw. Scrimstränge vorgesehen sind, nicht mit dem Prepregharz verstopft werden, sollte sich das Garngelege nach außen hin über die Kanten des Prepregs erstrecken. Bevorzugt geht das Garngelege über die Kanten des Prepregs um 2 bis 30, insbesondere 10 bis 20 mm hinaus.
  • Ein mit Polyethylen oder Silicon beschichtetes Trennpapier kann als Schutzschicht auf eine oder beide Seiten der Prepreg-Garngelege-Anordnung gelegt werden.
  • Die Herstellung der Prepregs erfolgt gewöhnlich mithilfe von "Running Sheets" bzw. Lauffolien, die auf Walzen aufgewickelt werden, obwohl eine Zuführung von geschnittenen Folien auch möglich ist. Die Breite des Materials kann zwischen 10 und 2.000 mm, bevorzugt zwischen 200 und 1.100 mm liegen. Längen von mehreren Hunderten von Metern sind üblich.
  • Die Struktur des Garngeleges ist von Bedeutung und besteht aus zwei Hauptelementen. In 0° oder Kettrichtung, werden die Garne verwendet, um hauptsächlich solche Garne zu stabilisieren, die in anderen Richtungen ausgerichtet sind, sogar wenn sie unter Spannung in einer Aufwickelwalze sind. Andere Garne, die in senkrechter Richtung zu den Kett-Garnen laufen, bilden Parallelogramme. Allgemein bildet das Gitter ein grobes Netz, in dem die parallelen Stränge des Parallelogramms einen Abstand von 3 bis 60, bevorzugt 10 bis 35 und am meisten bevorzugt 20 bis 30 mm voneinander haben.
  • Für das Entweichen der Luft sind die kurzen Kanäle zu den seitlichen Kanten des Prepregs, die durch die Stränge in etwa in Querrichtung gebildet werden, von Bedeutung. Bevorzugt sollte das Garngelege Parellelogramme mit Seitenlängen von 10 bis 35 min einschließen, wobei der kleinere Winkel des Parallelogramms zwischen 50 und 80, bevorzugt zwischen 65 und 75 Grad liegt. Daher sollte das Garngelege bevorzugt Stränge in Längsrichtung, d.h. der Laufrichtung der Folie und Stränge in etwa in Querrichtung zu der Laufrichtung der Folie aufweisen. Mit einer solchen Garngelegekonstruktion während der Pressformung des Prepregaufbaus, der auch in Längsrichtung erfolgt, wird die Luft zuerst entlang der Längsstränge bewegt bis zu dem Punkt, wo der Längsstrang einen Strang in Querrichtung trifft, von wo die Luft nach außen entlang eines Strangs in Querrichtung entweichen wird. Diese Stränge in Querrichtung erzeugen einen kurzen Weg nach außen. In diesem Zusammenhang ist auch der Winkel zwischen den Strängen in Längsrichtung und den Strängen in etwa in Querrichtung von praktischer Bedeutung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Prepregs aus 65 bis 71 Gewichtsteilen unidirektional ausgerichteter Kohlenstofffasern, die vollständig mit 29 bis 35 Gewichtsteilen eines härtbaren Harzes imprägniert sind, wobei in das Prepreg ein Scrim eingepresst ist, das aus a) Längs-, d.h. Kett-Strängen mit einem Abstand voneinander von 3 bis 12 mm und b) Strängen in etwa in Querrichtung, die Parallelogramme mit einem kleineren Winkel von 65 bis 75° bilden und eine Seitenlänge von 10 bis 35 mm haben, besteht, wobei die Stränge im Wesentlichen einen runden Querschnitt und einen Durchmesser von 200 bis 600 μm haben, wodurch die Stränge des Garngeleges in das Prepreg in einem solchen Ausmaß eingedrückt werden, dass 2 bis 40% ihres Umfangs mit dem Harz des Prepregs imprägniert werden und wodurch 10 bis 20 mm des Gitters über die seitlichen Kanten des Prepregs hinausstehen.
  • Die erfindungsgemäßen Prepregs sind besonders nützlich zur Herstellung von Strukturen für Windmühlenblätter mit geringer Porosität.
  • Vergleichsversuche
  • Die Vorteile der Erfindung werden durch die folgenden vier Vergleichsversuche gezeigt, bei denen das Ergebnis des erfindungsgemäßen Versuchs C verglichen wird mit den Ergebnissen für die Versuche A, B und D gemäß dem Stand der Technik.
  • Versuch A
  • Alternierende Schichten von Kohlenstoffprepregs mit einem Harzgehalt von 40 bzw. 24 Gew.-%, jede mit 150 g/m2 Kohlenstoff-UD-Fasern, wurden aufeinander gelegt (50 Schichten jeder Art von Prepreg, daher insgesamt 100 Schichten), um einen Aufbau zu bilden. Die Matrixharzart war M9.6, erhältlich von Hexcel, Pasching, Österreich, und die Faserart war T600S, erhältlich von Soficar, Abidos, Frankreich. Dieser Aufbau wurde anschließend vorverdichtet und im Vakuum gehärtet, dann geschnitten und auf die Gegenwart von Lufthohlräumen getestet. Ein zweistufiger Härtungszyklus wurde verwendet, bei dem die Temperatur langsam 2 Stunden 15 Minuten lang auf 85°C stieg und dann weitere 1,5 Stunden lang auf 85°C gehalten wurde. Anschließend wurde ein weiterer Temperaturanstieg über 1,5 Stunden auf 120°C durchgeführt mit einem zweiten Temperaturhalt 1 Stunde bei 120°C. Das Kühlen auf 90°C und bevorzugt unter 60°C ist wünschenswert, bevor das gehärtete Laminat aus der Form entnommen wird.
  • Versuch B
  • Versuch A wurde wiederholt mit dem einzigen Unterschied, dass 50 Schichten Kohlenstoffprepregs mit einem Harzgehalt von 33 Gew.-% und einem Gehalt von 300 g/m2 Kohlenstoff-UD-Fasern aufeinander gelegt wurden.
  • Versuch C
  • Ein Aufbau wurde aus 100 Kohlenstoffprepregschichten gebildet, exakt wie in Versuch A beschrieben, mit dem einzigen Unterschied, dass ein Polyestergarngelege auf jedes Prepreg gelegt wurde, als der Aufbau aus den Prepregs gebildet wurde. Dieses Polyestergitter hatte eine Konstruktion von 160 Garnen pro 100 cm in 0°-Richtung, wobei die diagonalen Garne einen Winkel von 70° und einen Abstand von 25 mm hatten. Das Garngelege wurde in das Prepreg gedrückt, so dass ein Imprägnierungsgrad von 0,2 bis 0,4 erhalten wurde.
  • Versuch D
  • Ein Prepreg wurde hergestellt, das aus dem gleichen Polyestergarngelege, wie in Versuch C verwendet, Kohlenstoff-UD-Fasern in einer Menge von 500 g/m2 und 32 Gew.-% des gleichen Harzes bestand. Garngelege und Fasern wurden vollständig mit dem Harz imprägniert. Mit diesem Prepregmaterial wurde ein Aufbau von 50 Schichten gebildet und gehärtet und wie in den Versuchen A bis C getestet.
  • Ergebnisse
  • Gehärtete Laminate aus den obigen Versuchen wurden quer durchgeschnitten, die Oberflächen fein gemahlen und visuelle Beobachtungen bezüglich des Hohlraumgehalts gemacht. Versuche A und B führten zu einer geringen Menge an Luftblasen in dem gehärteten Aufbau. Versuch C führte zu einem Laminat, das praktisch frei war von Luftblasen. In dem Laminat von Versuch D waren zahlreiche und große Luftblasen sichtbar.
  • Die Erfindung wird weiter in den beigefügten 1 bis 3 gezeigt.
  • 1 zeigt einen Querschnitt eines Prepregs (1), das aus unidirektional ausgerichteten Fasern (2) und Harz (3) besteht. Eingedrückt in dieses Prepreg ist ein Garngelege, das aus Strängen (4) besteht.
  • 2 zeigt ein Prepreg (1.1), das identisch ist mit dem in 1 gezeigten Prepreg, auf dessen oberer Seite ein zweites Prepreg (1.2) der gleichen Art ist, wodurch bereits etwas Druck angewendet wurde, so dass die Luftkanäle (5) an den Seiten der Garngelegestränge (4) sichtbar werden.
  • 3 zeigt die Konstruktion eines Scrims, das aus Längssträngen (4l) und Strängen etwa in Querrichtung (4c) besteht, wobei sich diese Stränge über die Kanten des Prepregs (1) erstrecken.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Scrim-verstärkten Prepregs (1) zur Verwendung zum Aufbau von Schichten geringer Porosität, dadurch gekennzeichnet, dass ein übliches Prepreg aus einer faserigen Verstärkung (2) und einem härtbaren Harz (3) gebildet wird, wobei das Prepreg eine geeignete Viskosität und ausreichende Klebrigkeit hat, um ein Scrim (4) zu halten, das auf das Prepreg geklebt wird, indem leichter Druck angewendet wird, so dass das Scrim in einem solchen Ausmaß auf das Prepreg gedrückt wird, dass weniger als die Hälfte des Umfangs der Scrimstränge mit dem Prepregharz beschichtet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der leichte Druck angewendet wird, indem ein Stück des Prepregs zusammen mit dem Scrim auf eine Walze aufgerollt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsmaterial in dem Prepreg Kohlenstofffaser ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (2) in dem Prepreg unidirektional ausgerichtet sind.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das härtbare Harz in dem Prepreg ein duroplastisches Harz ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scrim-Garne (4) thermoplastisch sind.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stränge, die das Scrim bilden, einen im Wesentlichen runden Querschnitt und einen Durchmesser von 200 bis 600, bevorzugt 300 bis 400 μm haben.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stränge, die das Scrim bilden, durch einen Abstand von 3 bis 60, bevorzugt 10 bis 35 und am meisten bevorzugt 20 bis 30 mm getrennt sind.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Scrim a) Stränge in Längsrichtung im Abstand von 3 bis 12 mm und b) Stränge in etwa in Querrichtung aufweist, die Parallelogramme mit Seitenlängen von 10 bis 35 mm und einem kleineren Winkel zwischen 50 und 80, bevorzugt 65 und 75° bilden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Imprägnierungsgrad des Scrims zwischen > 0 und < 0,5, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3 liegt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Scrim über die Kanten des Prepregs um 2 bis 30, bevorzugt 10 bis 20 mm hinaustritt.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Harzgehalt in dem Prepreg 25 bis 45 Gew.-%, bevorzugt 29 bis 35 Gew.-% ist.
  13. Scrim-verstärktes Prepreg zur Verwendung zum Aufbau von Schichten (1) geringer Porosität, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Prepreg aufweist, das aus einem faserförmigen Material (2), das vollständig mit einem härtbaren Harz (3) imprägniert ist, und einem Scrim (4) besteht, das auf das Prepreg aufgedrückt ist, in einem solchen Ausmaß, dass das Scrim mit dem Harz des Prepregs entsprechend einem Imprägnierungsgrad von weniger als 0,5 imprägniert ist.
  14. Scrim-verstärktes Prepreg nach Anspruch 13, das ein Prepreg aus 65 bis 71 Gewichtsteilen unidirektional ausgerichteter Kohlenstofffasern, die vollständig mit 29 bis 35 Gewichtsteilen eines härtbaren Harzes imprägniert sind, aufweist, auf welches Prepreg ein Scrim aufgedrückt ist, das aus a) Längssträngen mit einem Abstand voneinander von 3 bis 12 mm und b) Strängen in etwa in Querrichtung unter Bildung von Parallelogrammen mit einem kleineren Winkel von 65 bis 75° und einer Seitenlänge von 10 bis 35 mm besteht, wobei die Stränge einen im Wesentlichen runden Querschnitt und einen Durchmesser von 200 bis 600 um haben, wodurch die Stränge des Scrims in das Prepreg in einem solchen Ausmaß eingedrückt werden, dass 2 bis 40% ihres Umfangs mit dem Harz des Prepregs imprägniert werden und wodurch 10 bis 20 mm des Scrims über die seitlichen Kanten des Prepregs hinausstehen.
  15. Verwendung des Prepregs gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14 zur Herstellung von Strukturkomponenten mit geringer Porosität.
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