GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gewebe für
faserverstärkte thermoplastische Verbundmaterialien, die
als Materialien für Rahmen oder Gehäuse von
Kraftfahrzeugen, Maschinenteile usw. verwendet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bisher ist ein Mischgewebe aus Verstärkungsfasern und
Fasern aus thermoplastischem Harz zur Verwendung für
faserverstärkte thermoplastische Verbundmaterialien aus
der JP-B-1-35101 (der hierin verwendete Ausdruck "JP-B"
bedeutet eine "ungeprüfte veröffentlichte japanische
Patentanmeldung") bekannt. Das Mischgewebe besitzt den
Vorteil, daß das Mischgewebe im Falle eines
Gießmaterials, das eine komplizierte, gekrümmte Oberfläche besitzt,
dank der guten Biegsamkeit beim Handhaben leicht in einer
Gußform ausgelegt werden kann, besitzt aber die
Nachteile, daß die Zähigkeit des Mischgewebes selbst zur
Verwendung als industrielles Material noch immer unzureichend
ist und daß das Laminat daraus auch bezüglich der
Schlagfestigkeit schlechter ist.
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Als Verfahren zum Oberwinden der Nachteile kann vom
Fachmann leicht das Erhöhen des Molekulargewichts des
thermoplastischen Harzes vorhergesehen werden. Ein
thermoplastisches Harz mit einem hohen Molekulargewicht wird
jedoch nur ungern verwendet, da es zum Bilden von Fasern
wegen seiner übermäßig hohen Viskosität zu hart ist und
weil ferner die geringen Imprägnierungseigenschaften
gegenüber dem Gewebe leicht die Qualität des Aussehens des
Gießprodukts vermindern, wird ein derartiges
thermoplastisches Harz ungern für Verbundmaterialien verwendet.
Das bedeutet, daß falls man beabsichtigt, die Verwendung
eines thermoplastischen Harzes mit hohem Molekulargewicht
ohne besondere Behandlung, so wie es ist, zu wagen,
werden
eine hohe Heiztemperatur und eine lange
Erhitzungsdauer benötigt oder die Qualität des Aussehens der
Formteile wird erniedrigt. Die Verwendung eines derartigen
thermoplastischen Harzes zur Herstellung industrieller
Materialien ist deshalb nicht bevorzugt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Mischgewebe bereitzustellen, das aus Verstärkungsfasern und
thermoplastischen Fasern hergestellt ist, die bei einer
Heiztemperatur und einer Erhitzungsdauer, die fast
dieselben wie die herkömmlichen sind, zu einem Laminat oder
anderen Gegenständen mit ausgezeichneter Zähigkeit und
Schlagfestigkeit verformt werden können.
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Als Folge verschiedener Untersuchungen zum Erreichen des
voranstehenden Gegenstandes haben die Erfinder entdeckt,
daß der voranstehende Gegenstand durch Verwenden eines
Garns, das aus einem Harz mit einem hohen
Molekulargewicht stammt, zusammen mit einem Garn, das aus einem Harz
mit einem niedrigen Molekulargewicht stammt, als Garn für
die Fasern aus thermoplastischem Harz für das
Hybridgewebe, das aus Verstärkungsfasern und Fasern aus
thermoplastischem Harz hergestellt ist, erreicht werden kann.
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Das heißt, gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Gewebe für ein faserverstärktes,
thermoplastisches, Kett- und Schußfäden enthaltendes
Verbundmaterial bereitgestellt, wobei der Kettfaden eine
Verstärkungsfaser umfaßt, und der Schußfaden Garne aus
Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht und Garne
aus Polyetheretherketonharz mit niedrigem
Molekulargewicht umfaßt.
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Ferner wird gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung weiter ein Gewebe für ein faserverstärktes
thermoplastisches Verbunömaterial bereitgestellt, das
Polyetheretherketonharz sowohl mit hohem Molekulargewicht
als auch mit niedrigem Molekulargewicht enthält und das
Kett- und Schußfäden enthält, wobei der Kettfaden eine
Verstärkunasfaser und wenigstens ein Garn aus
Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht und ein Garn
aus Polyetheretherketonharz mit niedrigem
Molekulargewicht umfaßt und der Schußfaden ferner eine
Verstärkungsfaser und wenigstens ein Garn aus Polyetheretherketonharz
mit hohem Molekulargewicht und ein Garn aus
Polyetheretherketonharz mit niedrigem Molekulargewicht umfaßt,
welche nicht im Kettfaden enthalten sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Ansicht, welche den Textilaufbau eines
Gewebes zeigt, das durch abwechselndes 1:1-Einziehen von
Garnen aus Polyetheretherketonharz mit hohem
Molekulargewicht und Garnen aus Polyetheretherketonharz mit
niedrigem Molekulargewicht des Schußfadens gebildet ist.
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Fig. 2 ist eine Ansicht, welche den Textilaufbau eines
Gewebes zeigt, das durch abwechselndes 2:1-Einziehen von
Garnen aus Polyetheretherketonharz mit hohem
Molekulargewicht und Garnen aus Polyetheretherketonharz mit
niedrigem Molekulargewicht des Schußfadens gebildet ist.
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Fig. 3 ist eine Ansicht, welche den Textilaufbau eines
Gewebes zeigt, bei welchem die Schußfäden durch
Verdoppeln und Verzwirnen von Garnen aus
Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht und Garne aus
Polyetheretherketonharz mit niedrigem Molekulargewicht gebildet
ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Anschluß wird das Gewebe der vorliegenden Erfindung im
einzelnen beschrieben.
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Als in der vorliegenden Erfindung zu verwendende
Verstärkungsfasern werden fortlaufende
Verstärkungsfasermaterialien, wie etwa Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern
usw., verwendet und insbesondere werden vorzugsweise
gamförmige Fasern verwendet. Für den Durchmesser und die
Fadenzahl des Stranges bestehen keine besonderen
Einschränkungen, aber der Durchmesser der Filamente beträgt
vorzugsweise 5 µm bis 13 µm und die Fadenzahl beträgt
vorzucsweise 500 bis 12000 und bevorzugter 500 bis 6000.
Ferner kann bezüglich der Oberflächenbehandlung der
Verstärkungsfasern jedes Oberflächenbehandlungsmittel
verwendet werden, das die Haftung mit dem
Polyetheretherketon nicht behindert.
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Als in dieser Erfindung zu verwendende Garne aus
Polyetheretherketonharz werden Garne aus
Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht (nachstehend als Garne
mit hohem Molekulargewicht bezeichnet) und Garne aus
Polyetheretherketonharz mit niedrigem Molekulargewicht
(nachstehend als Garne mit niedrigem Molekulargewicht
bezeichnet) zusammen verwendet. Die Garne mit hohem
Molekulargewicht sind diejenigen mit einer Viskosität von
wenigstens 1,3 x 10&sup4; Poises bei 360ºC und mit einem
mittleren Molekulargewicht von 70000 oder mehr, vorzugsweise
von 80000 bis 300000. Die Garne mit niedrigem
Molekulargewicht sind diejenigen mit einer Viskosität von weniger
als 1,3 x 10&sup4; Poises bei 360ºC und mit einem mittleren
Molekulargewicht von nicht mehr als 70000, vorzugsweise
von 15000 bis 70000. Die Viskosität der Harze in der
vorliegenden Erfindung wird unter einer Belastung von 30
kg/cm² mittels einer Düse mit einem Durchmesser von 0,5
mm und einer Länge von 1,0 mm gemessen. Der Durchmesser
der Filamente beträgt vorzugsweise 30 µm bis 60 µm
(bevorzugter 50 bis 60 µm) für die Garne mit hohem
Molekulargewicht und 30 µm bis 40 µm für die Garne mit
nied-9 rigem Molekulargewicht und die Fadenzahl beträgt
vorzugsweise 12 bis 100 (bevorzugter 12 bis 48) für die Garne
mit hohem Molekulargewicht und 48 bis 100 für die Garne
mit niedrigem Molekulargewicht. Die Fadenzahl für die
Garne mit niedrigem Molekulargewicht oder die Garne mit
hohem Molekulargewicht beträgt vorzugsweise 38 bis 200
tex. Das in der vorliegenden Erfindung für Garne
verwendete Polyetheretherketonharz umfaßt das folgende
Strukturelement vorzugsweise zu 50 Mol-% oder mehr, bevorzugter
80 Mol-% oder mehr:
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Wenn sowohl die Garne mit hohem Molekulargewicht als auch
die Garne mit niedrigem Molekulargewicht verwendet
werden, liegt das Verhältnis der Zahl der ersten Garne zu
den letzten Garnen in einem Gewebe vorzugsweise im
Bereich von 3/1 bis 1/3. Falls das Verhältnis der Garne
mit hohem Molekulargewicht höher als der vorangehende
Bereich ist, neigen die Nachteile einer schlechteren
Imprägnierungseigenschaft und das Vorkommen von
Harzmassen dazu, aufzutreten und falls das Verhältnis der Garne
mit niedrigem Molekulargewicht höher als der vorangehende
Bereich ist, neigt der Nachteil des Erniedrigens der
Zähigkeit dazu aufzutreten. Das Gewichtsverhältnis der in
dem Gewebe der vorliegenden Erfindung zu verwendenden
Garne mit hohem Molekulargewicht zu den Garnen mit
niedrigem Molekulargewicht beträgt im allgemeinen 10:90 bis
90:10 und vorzugsweise 30:70 bis 70:30.
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Das Konzept der Garne aus Polyetheretherketonharz in der
vorliegenden Erfindung schließt nicht nur die Garne mit
hohem Molekulargewicht beziehungsweise die Garne mit
niedrigem Molekulargewicht, sondern auch Zwirne aus den
Garnen mit hohem Molekulargewicht und den Garnen mit
niedrigem Molekulargewicht ein. Der Zwirn kann durch
Verdoppeln und Verzwirnen der beiden Garnarten hergestellt
werden. In diesem Fall besitzen die zwei Arten Garn unter
der Bedingung, daß der Durchmesser ihrer Filamente und
ihre Fadenzahlen den vorstehend angeführten Bereichen
genügen, unterschiedliche Fadenzahlwerte. Das Verhältnis
ihrer Verdoppelungs- und Verzwirnungszahlen kann aus dem
Bereich von 3/1 bis 1/3 gewählt werden.
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Die Fadenzahl des Kettfadens ist vorzugsweise eine
Fadenzahl von 15 Fäden/25 mm bis 45 Fäden/25 mm.
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Wenn die Verstärkungsfaser zusammen mit den Garnen aus
Harz (einschließlich Zwirnen aus Harz) als Kettfaden
verwendet wird, ist es bevorzugt, daß die Verstärkungsfaser
und das Garn aus Harz abwechselnd in derselben Zahl
angeordnet werden, aber das Verhältnis der Zahl der
Verstärkungsfaser zu dem Garn aus Harz kann im Bereich von 2/1
bis 1/2 schwanken.
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Bezüglich der Garne aus Harz für den Kettfaden kann, wenn
eines der Garne mit hohem Molekulargewicht und der Garne
mit niedrigem Molekulargewicht zusammen mit
Verstärkungsfasergarnen für den Schußfaden verwendet wird, der
Kettfaden zusammen mit Verstärkungsfasergarnen nur eines der
beiden Garne umfassen, das nicht als Schußfaden verwendet
wird. Weiterhin kann im Fall des Verwendens sowohl der
Garne mit hohem Molekulargewicht als auch der Garne mit
niedrigem Molekulargewicht zusammen mit den
Verstärkungsfasergarnen für den Kettfaden das Verhältnis der Zahl der
Garne mit hohem Molekulargewicht und der Garne mit
niedrigem Molekulargewicht im Bereich von 2/1 bis 1/2
schwanken.
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Die Fadenzahl des Schußfadens beträgt im allgemeinen 12
Fäden/25 mm bis 28 Fäden/25 mm und vorzugsweise 15
Fäden/25 mm bis 25 Fäden/25 mm als Fadenzahl. Dies ist
in dem Fall, daß nur Garne aus Harz als Schußfaden
verwendet werden und die Garne mit hohem Molekulargewicht
und die Garne mit niedrigem Molekulargewicht abwechselnd
eingezogen werden, dem Fall, daß sie Zwirne sind und dem
Fall gleich, daß die Verstärkungsfaser zusammen mit
Garnen aus Harz verwendet werden oder Zwirne daraus
verwendet werden.
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Wenn die Verstärkungsfaser zusammen mit den Fasern aus
Harz oder den Zwirnen aus Harz als Schußfaden verwendet
werden, ist es bevorzugt, daß beide Garne in derselben
Anzahl abwechselnd angeordnet werden, die Zahl der Garne
aber im Bereich von 2/1 bis 1/2 schwanken kann.
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Hinsichtlich der Garne aus Harz für den Schußfaden kann,
wenn entweder die Garne mit hohem Molekulargewicht oder
die Garne mit niedrigem Molekulargewicht zusammen mit
einer Verstärkungsfaser als Kettfaden verwendet werden,
der Schußfaden zusammen mit der Verstärkungsfaser nur
eine der beiden Fadenarten umfassen, das nicht als
Kettfaden verwendet wird. Weiterhin kann im Falle des
Verwendens sowohl der Garne mit hohem Molekulargewicht als auch
der Garne mit niedrigem Molekulargewicht zusammen mit der
Verstärkungsfaser als Schußfaden das Verhältnis der Zahl
der Garne mit hohem Molekulargewicht und der Garne mit
niedrigem Molekulargewicht im Bereich von 2/1 bis 1/2
schwanken.
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Die Kombinationen der Verwendung und Anordnung der Garne
für den Kettfaden und den Schußfaden des Gewebes der
vorliegenden Erfindung werden wie folgt zusammengefaßt:
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(1) Die Verstärkungsfaser wird als Kettfaden verwendet
und die Garne aus Polyetheretherketonharz mit hohem
Molekulargewicht und die Garne aus Polyetheretherketonharz
mit niedrigem Molekulargewicht werden als Schußfaden
verwendet.
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(2) Die Verstärkungsfaser, die Garne aus Polyetherether
ketonharz mit hohem Molekulargewicht und die Garne aus
Polyetheretherketonharz mit niedrigem Molekulargewicht
werden als Kettfaden verwendet und die Verstärkungsfaser,
die Garne aus Polyetheretherketonharz mit hohem
Molekulargewicht und die Garne aus Polyetheretherketonharz mit
niedrigem Molekulargewicht werden als Schußfaden
verwendet.
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(3) Die Verstärkungsfaser, die Garne aus Polyetherether
ketonharz mit hohem Molekulargewicht und die Garne aus
Polyetheretherketonharz mit niedrigem Molekulargewicht
werden als Kettfaden verwendet und die Verstärkungsfaser
und die Garne aus Polyetheretherketonharz mit hohem
Molekulargewicht werden als Schußfaden verwendet.
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(4) Die Verstärkungsfaser, die Garne aus
Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht und die Garne aus
Polyetheretherketonharz mit niedrigem Molekulargewicht
werden als Kettfaden verwendet und die Verstärkungsfaser
und die Garne aus Polyetheretherketonharz mit niedrigem
Molekulargewicht werden als Schußfaden verwendet.
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(5) Die Verstärkungsfaser und die Garne aus
Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht werden als
Kettfaden verwendet und die Verstärkungsfaser, die Garne
aus Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht
und die Garne aus Harz mit niedrigem Molekulargewicht
werden als Schußfaden verwendet.
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(6) Die Verstärkungsfaser und die Garne aus
Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht werden als
Kettfaden verwendet und die Verstärkungsfaser und die
Garne aus Polyetheretherketonharz mit niedrigem
Molekulargewicht werden als Schußfaden verwendet.
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(7) Die Verstärkungsfaser und die Garne aus
Polyetheretherketonharz mit niedrigem Molekulargewicht werden als
Kettfaden verwendet und die Verstärkungsfaser, die Garne
aus Polyetheretherketonharz mit hohem Molekulargewicht
und die Garne aus Polyetheretherketonharz mit niedrigem
Molekulargewicht werden als Schußfaden verwendet.
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(8) Die Verstärkungsfaser und die Garne aus
Polyetheretherketonharz mit niedrigem Molekulargewicht werden als
Kettfaden verwendet und die Verstärkungsfaser und die
Garne aus Polyetheretherketonharz mit hohem
Molekulargewicht werden als Schußfaden verwendet.
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Unter den vorstehenden Kombinationen ist (1) die
bevorzugteste.
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In jeder vorangehenden Kombination können, wenn sowohl
die Garne aus Polyetheretherketonharz mit hohem
Molekulargewicht und die Garne aus Polyetheretherketonharz mit
niedrigem Molekulargewicht als Kettfaden und/oder
Schußfaden verwendet werden, die Zwirne aus beiden Garnen
verwendet werden.
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Wenn ferner zwei oder mehr Fadenarten jeweils
unterschiedlicher Art als Kettfaden und/oder Schußfaden
verwendet werden, können diese Garne der Reihe nach
abwechselnd einzeln, zu mehreren oder einer und mehrere
angeordnet oder eingezogen werden.
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Als Webmaschine zum Herstellen von Geweben kann eine
herkömmlicherweise bekannte ohne besondere Einschränkung
verwendet werden. Ungeachtet der Kombination des
Kettfadens und des Schußfadens kann ein allgemein eingesetztes
Webverfahren, wie etwa Leinwandbindung, Köperbindung,
Atlasbindung, Würfelbindung usw., verwendet werden und
zum Beispiel kann ein unregelmäßiges Verfahren wie etwa
5HS (fünfschäftiger Atlas) eingesetzt werden.
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Der Anteil der Verstärkungsfasern an dem Gewebe der
vorliegenden Erfindung beträgt im allgemeinen 20 bis 70
Gew.-% und vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-%
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Die Gewebe der vorliegenden Erfindung werden
hauptsächlich als Laminat verwendet, das durch Laminieren der
Gewebe und Behandeln der laminierten Gewebe durch
Heißpreßplatten oder eine Heißpreßwalze unter Schmelzen
der Harze gebildet wurde. Das Laminat wird weiter
verformt oder ausgebildet und als Materialien für Rahmen
oder Gehäuse von Kraftfahrzeugen, Maschinenteile usw.
verwendet. Selbstverständlich können die laminierten
Gewebe direkt gebildet oder zu einer dreidimensionalen
struktur verformt werden.
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Die Gewebe der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise
bei einer Temperatur von 360ºC bis 400ºC und bei einem
Druck von 10 bis 30 kg/cm² verformt werden.
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Wenn nun die vorangehenden Gewebe der vorliegenden
Erfindung laminiert und/oder durch eine Heißpresse verformt
werden, dringen die Garne mit niedrigem Molekulargewicht,
die leicht schmelzen und sich verflüssigen, in die
Zwischenräume zwischen den Verstärkungsfasern und den Garnen
mit hohem Molekulargewicht ein. So ist zu verstehen, daß
die Erhitzungstemperatur und die Erhitzungsdauer beim
Verformen in der vorliegenden Erfindung fast gleich wie
diejenigen in herkömmlichen Fällen sind und ferner das
Auftreten eines schlechteren Aussehens des Produkts durch
eine schlechtere Imprägnierungseigenschaft verhindert
werden kann.
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Ferner schmelzen einige der Garne mit hohem
Molekulargewicht und verflüssigen sich im Laufe des Verformens durch
die Heißpresse, da aber auch die ursprüngliche Form der
Garne bleibt, geht die Gewebestruktur der
Verstärkungsfasern und Garne aus Harz nicht verloren, wodurch das
Laminatformteil aus den Geweben der vorliegenden Erfindung
verglichen mit denjenigen, die aus einem Mischgewebe
stammen, das sich aus herkömmlichen Verstärkungsfasern
und Fasern aus thermoplastischem Harz zusammensetzt, von
ausgezeichneter Zähigkeit und Schlagfestigkeit ist und
ferner das Aussehen des Produkts nicht mindert.
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Anschließend wird die Erfindung durch die folgenden
Beispiele und Vergleichsbeispiele genauer erläutert.
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Weiterhin zeigen die folgenden Referenzbeispiele die
ausgezeichneten Eigenschaften der Laminate der Gewebe der
vorliegenden Erfindung.
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Außerdem sind in den folgenden Beispielen die Garne aus
Polyetheretherketonharz aus Victrex PEEK 380 G oder höher
Garne aus Polyetheretherketonharze mit hohem
Molekulargewicht und die niedrigeren als Victrex PEEK 380G sind
Garne aus Polyetheretherketonharze mit niedrigem
Molekulargewicht. Die mittleren Molekulargewichte von in den
folgenden Beispielen verwendetem Victrex PEEK 150G und
380G waren etwa 60000 beziehungsweise 81000. Die Messung
des mittleren Molekulargewichts wurde durch das
GPC-Verfahren (Gelpermeationschromatographie) mittels SSC-7000
(hergestellt von Senshu Scientific Co.) mit UV von 360 nm
als Nachweis und 1-Chlornaphthalin als Elutionsmittel
durchgeführt. Torayca T3003K und T300 40B (Handelsname;
hergestellt von Toray Industries, Inc.) wurden in den
folgenden Beispielen verwendet; jedes ist eine
Kohlefaser, die ein Filament mit einem Durchmesser von 7 µm und
eine Fadenzahl von 3000 umfaßt.
Beispiel 1
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Als Kettfaden des Gewebes wurden Kohlefasern, Torayca
T3003K (Handelsbezeichnung; hergestellt von Toray
Industries, Inc.) verwendet und als Schußfaden wurde Victrex
PEEK 150G (Handelsname; hergestellt von Imperial Chemical
Industries Limited und so weiter) mit 150 tex und Victrex
PEEK 450 K mit 150 tex verwendet. Zwei Arten Schußfäden
wurden abwechselnd in den Kettfaden eingezogen und sie
wurden in Leinwandbindung verwoben. Bei dem in Fig. 1
dargestellten Webverfahren wurde ein System aus dem
abwechselnd eingezogenen Verstärkungsfasergarn 1 als
Kettfaden und dem Garn 2 aus dem Harz mit niedrigem
Molekulargewicht Victrex PEEK 150G und dem Garn 3 aus dem
Harz mit hohem Molekulargewicht Victrex PEEK 450G als
Schußfaden einzeln verwendet.
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In diesem Fall betrug die Fadenzahl 20 Kettfäden/25 mm
und 15 Schußfäden/25 mm.
Beispiel 2
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Ein Gewebe wurde hergestellt, indem man demselben
Verfahren wie Beispiel 1 folgte, ausgenommen daß Garne aus
Victrex PEEK 380G mit 150 tex anstelle der Garne aus
Victrex PEEK 450G mit 150 tex verwendet wurden.
Beispiel 3
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Ein Gewebe wurde hergestellt, indem man demselben
Verfahren wie Beispiel 1 folgte, ausgenommen daß die Fadenzahl
des Schußfadens derart geändert wurde, daß ein Garn aus
Victrex PEEK 150G auf zwei Garne aus Victrex PEEK 450G
eingezogen wurde. Bei dem in Fig. 2 dargestellten
Webverfahren wurde das Verstärkungsfasergarn 1 als Kettfaden,
das Garn 2 aus dem Harz mit niedrigem Molekulargewicht
Victrex PEEK 150G und das Garn 3 aus Harz mit hohem
Molekulargewicht Victrex PEEK 450G als Schußfaden
verwendet und ein System aus abwechselndem Einziehen eines Garn
2 aus Harz mit niedrigem Molekulargewicht und zwei Garnen
3 aus Harz mit hohem Molekulargewicht wurde eingesetzt.
Beispiel 4
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Ein Gewebe wurde hergestellt, indem man demselben
Verfahren wie Beispiel 3 folgte, ausgenommen daß Garne aus
Victrex PEEK 380G mit 150 tex anstelle der Garne aus
Victrex PEEK 450G mit 150 tex verwendet wurden.
Beispiel 5
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Als Kettfaden des Gewebes wurden die Kohlefasern Torayca
T3003K (Handelsbezeichnung; hergestellt von Toray
Industries, Inc.) verwendet und als Schußfaden wurden 1:1-
Zwirne (150 tex) aus Victrex PEEK 150G (75 tex) und
Victrex PEEK 450G (75 tex) verwendet. Der Schußfaden wurde
abwechselnd in den Kettfaden eingezogen und sie wurden in
Leinwandbindung verwoben. Bei dem in Fig. 3 dargestellten
Webverfahren wurde ein System des Verwendens der
Verstärkungsfasergarne 1 als Kettfaden und des Einziehens der
Zwirne 4 aus den Garnen aus dem Harz mit hohem
Molekulargewicht Victrex PEEK 450G und den Garnen aus dem Harz
mit niedrigem Molekulargewicht Victrex 150G als
Schußfaden eingesetzt.
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In diesem Fall war die Fadenzahl 20 Kettfäden/25 mm und
15 Schußfäden/25 mm.
Beispiel 6
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Ein Gewebe wurde hergestellt, indem man demselben
Verfahren wie Beispiel 5 folgte, ausgenommen daß die Zwirne aus
Garnen aus Victrex PEEK 450G mit 38 tex und Garnen aus
Victrex PEEK 150G mit 112 tex als Schußfaden verwendet
wurden und die Fadenzahl des Schußfadens 15 Schußfäden/25
mm betrug.
Beispiel 7
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Als Kettfaden des Gewebes wurden die Kohlefasern Torayca
T300 40B (Handelsbezeichnung; hergestellt von Toray
Industries, Inc.) und Victrex PEEK 450G mit 100 tex verwendet
und sie wurden abwechselnd dem Einziehen unterzogen. Als
Schußfaden wurden die Kohlefasern Torayca T300 40B und
Victrex PEEK 150G mit 150 tex verwendet. Zwei Arten
Schußfäden wurden abwechselnd in die Kettfäden
eingezogen. Das Gewebe war 5HS, das heißt, es wurde ein
Webverfahren eingesetzt, bei dem ein Schußfaden unter
Überspringen von vier Kettfäden eingezogen wurde.
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In diesem Fall war die Fadenzahl 25 Kettfäden/25 mm und
25 Schußfäden/25 mm.
Vergleichsbeispiel 1
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Als Kettfaden des Gewebes wurden die Kohlefasern Torayca
T3003K verwendet und als Schußfaden wurden Garne aus
Victrex PEEK 150G mit 150 tex verwendet. Das Webverfahren
war ein Weben mit Leinwandbindung.
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In diesem Fall war die Fadenzahl 20 Kettfäden/25 mm und
15 Schußfäden/25 mm.
Vergleichsbeispiel 2
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Ein Gewebe wurde hergestellt, indem man demselben
Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 folgte, ausgenommen daß
die Garne aus Victrex PEEK 450G mit 150 tex anstelle der
Garne aus Victrex PEEK 150G mit 150 tex verwendet wurden.
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Anschließend werden in den folgenden Referenzbeispielen
die gemessenen Werte der Zähigkeit und der
Schlagfestigkeit jedes in einem Autoklaven aus den Geweben gebildeten
Laminats gemessen, welche in den vorangehenden Beispielen
1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellt
wurden. Aus den Ergebnissen daraus ist leicht zu
erklären, daß die Gewebe der vorliegenden Erfindung als
industrielle Materialien ausgezeichnet sind.
Referenzbeispiel 1
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Durch Laminieren von 32 in jedem der Beispiele 1 bis 6
hergestellten Gewebe, Anordnen der Ausrichtung der
Kohlefasern der Gewebe und 4 Stunden Anwenden eines Drucks von
14 kg/cm² auf die laminierten Gewebe bei 395ºC wurde ein
Laminat von 4,6 mm erhalten.
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Aus dem Laminat wurde ein Teststück von 127 mm Länge und
12,7 mm Breite mit der Längsrichtung in Richtung der
Faserachse der Kohlefasern geschnitten. Die
Schlagfestigkeit des Teststücks wurde durch den
Charpy-Aufprallsfestigkeitstest ASTM D256 gemessen.
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Anschließend wurde aus dem Laminat ein Teststück von 300
mm Länge und 40 mm Breite mit der Längsrichtung in
Richtung der Faserachse der Kohlefasern geschnitten und der
Zähigkeitswert (GIC) wurde gemäß dem Testverfahren auf
interlaminare Bruchzähigkeit von kohlefaserverstärkten
Kunststoffen (Vorschlag) vom 1. September 1989 (sogenann
tes Doppelhebel-Kettbaum-Verfahren) gemessen, das vom
Japan High Polymer Center ausgearbeitet wurde.
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Ferner wurde zum Bestätigen des Vorliegens geringer
Harzmassen
das Aussehen visuell und durch Abtasten bestimmt.
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Die erhaltenen Ergebnisse werden nachstehend in Tabelle 1
dargestellt.
Referenzbeispiel 2
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Jedes Laminat wurde durch Befolgen desselben Verfahrens
wie Referenzbeispiel 1 mittels des in jedem der
Vergleichsbeispiele 1 und 2 erhaltenen Gewebes hergestellt,
die Schlagfestigkeit und der Zähigkeitswert derselben
wurde in derselben Weise wie in Referenzbeispiel 1
gemessen und ferner wurde das Aussehen jeder Probe beobachtet.
Die erhaltenen Ergebnisse werden nachstehend in Tabelle 2
dargestellt.
Tabelle 1
Schlagfestigkeit Zähigkeit
Beispiel
noch gut
Tabelle 2
Schlagfestigkeit Zähigkeit
Aussehen
Vergleichsbeispiel
gut
schlecht
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In Tabelle 1 und Tabelle 2 bedeutet "gutes" Aussehen, daß
sowohl nach der visuellen Beobachtung als auch dem
Abtasten kein Problem bei dem imprägnierten und
Dispersionszustand
der Harze besteht, "noch gut" bedeutet, daß es
kein Problem bei der visuellen Beobachtung gibt, beim
Abtasten aber ein unausgewogener imprägnierter und
Dispersionszustand der Harze angetroffen wird, und
"schlecht" bedeutet, daß durch die visuelle Beobachtung
eindeutig das Vorliegen von Harzmassen gefunden wird.
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Durch Vergleichen der Ergebnisse in Tabelle 1 mit den
Ergebnissen in Tabelle 2 ist zu erkennen, daß die mittels
der Gewebe der vorliegenden Erfindung hergestellten
Laminate verglichen mit der Laminatplatte in
Vergleichsbeispiel 1, die allein aus dem Harz mit niedrigem
Molekulargewicht besteht, von ausgezeichneter Schlagfestigkeit und
Zähigkeit ist. Ferner zeigte das Laminat in
Vergleichsbeispiel 2, das nur aus dem Harz mit hohem
Molekulargewicht bestand, in den Tests auf Schlagfestigkeit und
Zähigkeit hohe Zahlenwerte, aber das Aussehen des
Laminats war schlecht.
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Wie vorstehend beschrieben hat das Gewebe der
vorliegenden Erfindung den Vorteil, daß es im Fall des Bildens
einer komplizierten gekrümmten Oberfläche leicht entlang
einer Gießform ausgelegt werden kann und es ein
faserverstärktes thermoplastisches Verbunömaterial ist, das die
Schwäche in der Zähigkeit und der Schlagfestigkeit eines
Laminats aus der Reihe herkömmlicher Gießmaterialien aus
thermoplastischem Harz überwinden kann und nach dem
Gießen oder Laminieren ein ausgezeichnetes Aussehen
besitzt.
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Obschon die Erfindung unter Bezug auf spezifische
Ausführungsformen im einzelnen beschrieben worden ist, ist
für den Fachmann offensichtlich, daß an der Erfindung
verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt
werden können, ohne von ihrem Geist und Umfang
abzuweichen.
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Obschon die Erfindung unter Bezug auf spezifische
Ausführungsformen im einzelnen beschrieben worden ist, ist
für den Fachmann offensichtlich, daß an der Erfindung
verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt
werden können, ohne von ihrem Geist und Umfang
abzuweichen.