EP3218429A1 - Verfahren zur herstellung von fertigteilen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von fertigteilen

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Publication number
EP3218429A1
EP3218429A1 EP15797883.4A EP15797883A EP3218429A1 EP 3218429 A1 EP3218429 A1 EP 3218429A1 EP 15797883 A EP15797883 A EP 15797883A EP 3218429 A1 EP3218429 A1 EP 3218429A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
polymer
fiber
temperature
fibers
reinforced
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15797883.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Radtke
Dagmar BUERCKEL
Andreas NIXDORF
Oliver Kraemer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP3218429A1 publication Critical patent/EP3218429A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/02—Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of prefabricated parts from at least one multilayer, fiber-reinforced, flat semifinished product structure in which the at least one semifinished product structure is heated and pressed.
  • prefabricated parts made of fiber-reinforced polymers are used in areas in which materials with high strength and compared to metals with lower weight are to be used.
  • prefabricated parts made of fiber-reinforced polymers are used in the automotive industry in order to reduce the mass of vehicles and thus also the fuel consumption.
  • precast parts of fiber-reinforced polymers whose polymer phase surrounding the fibers is also referred to as a matrix are produced from intermediates, for example so-called organic sheets, which are fully impregnated and fully consolidated continuous fiber reinforced thermoplastic polymers with fabric or scrim reinforcement.
  • organic sheets individual layers of a laminate completely impregnated with polymer are virtually free of pores, which is also referred to as fully consolidated.
  • the organo sheets can be produced from so-called prepregs.
  • prepregs a thermoplastic matrix is finely dispersed without completely wetting the reinforcing fibers.
  • the prepregs are completely impregnated and consolidated in a subsequent process step. M.
  • unidirectionally reinforced tapes In Ostgathe the production of unidirectionally reinforced tapes is described on page 15, which are impregnated and consolidated as single layers and can be layered and processed in a subsequent step into flat semi-finished products.
  • the textile processing of the tapes is complex and it is described longer process times compared to the forming of fully impregnated semi-finished products, since the bossma- material is not yet consolidated.
  • Forming unidirectional ribbon reinforced semi-finished products requires fully consolidated semi-finished slab assemblies, also referred to as tapelayups, which, after tape making, require the additional step of consolidating multi-layered semi-finished slabs.
  • the consolidation phase serves to establish a good bond between the individual reinforcing layers of a composite material.After the impregnation phase and the consolidation phase, ideally a pore-free composite is present
  • film stacking methods, prepreg methods and direct methods can also be used can be used, wherein in the direct process, the matrix component and the fiber component are brought together in the pressing process for the production of the semifinished product structure.
  • the object of the present invention is to provide a process for the production of prefabricated parts from multilayer, fiber-reinforced, flat semifinished product structures, with which finished parts can be produced more effectively and with consistent or improved mechanical properties.
  • a method for producing finished parts from at least one multilayer, fiber-reinforced, flat semifinished product comprising the following steps: a) heating the at least one multilayer, fiber-reinforced, flat semi-finished construction at ambient pressure to a first temperature T a , wherein the at least one multi-layered, fiber-reinforced, flat semi-finished construction comprises at least two superimposed polymer layers and the individual polymer layers are each fiber-reinforced and not materially connected to each other or only partially cohesively connected to each other and the first temperature T a in the event that at least one of the polymer layers semi-crystalline polymer, is higher than a melting temperature Ts of the crystalline polymer according to DIN EN ISO 1 1357-3: 2013-04, and the first temperature T a in the event that the at least two polymer layers no semicrystalline P is higher than a glass transition temperature T g according to DIN EN ISO 1 1357-2: 2013-09 of a polymer which is contained in at least one of the at least two polymer layers,
  • the polymer layers are arranged in the form of semi-finished structures that are not or not completely multilayered, such as stacked assemblies.
  • a complete consolidation is meant that the fibers are completely wetted.
  • a multilayered complete consolidation of the individual polymer layers takes place according to the invention only in the further processing of the individual layers to the finished part, ie in steps a) and b). In the entire manufacturing process of the finished part, therefore, an intermediate step can be omitted, namely the one in which the semi-finished structure is pressed over several layers over a whole area or completely consolidated before the actual finished part is produced.
  • the productivity of the manufacturing process for finished parts can be increased since the time required for the separate production of multi-layer completely consolidated semifinished product structures, such as fully consolidated organic sheets, can be saved.
  • the finished part is produced from a layer structure comprising at least two polymer layers arranged one above the other, which are each fiber-reinforced in one layer.
  • the at least two polymer layers can generally be any single-layer semifinished product known to the person skilled in the art.
  • the polymer layers are tapes or ribbons.
  • material-locking means that various layers or layers, in particular different layers or layers of a fiber-reinforcing structure, are continuously enclosed by a polymer mass and have only a low pore content. A high pore content would reduce the mechanical properties of the finished part.
  • non-cohesively interconnected layers merely overlap one another without a continuous interconnection of interlayer polymer mass between layers.
  • the various layers adhere to one another in individual regions of their mutually facing surfaces, which may be due to the fact that layers lying above one another have already been heated as a layer.
  • This heating which precedes the process according to the invention, can be carried out under overpressure.
  • the polymer of the layers can be partially melted and polymers of adjacent layers can partially fuse together and the layers thus connect partially cohesively, without the separation of the layers would be completely eliminated by fused polymer.
  • Steps a) and b) may be preceded by method steps for the production of the at least one multilayer, fiber-reinforced, flat semifinished product structure.
  • the production of the at least one multi-layer, fiber-reinforced, flat semi-finished construction may comprise a consolidation, which is carried out only incompletely.
  • the at least two polymer layers of the at least one fiber-reinforced, flat semi-finished construction prior to step a) may already be partially bonded together in a materially cohesive manner.
  • each of the at least two polymer layers is in each case fully consolidated.
  • the at least two polymer layers prior to step a) are each fully consolidated by pressing at a temperature T v in the range of 240 ° C to 280 ° C and a pressure P v of more than 5 bar.
  • step a) less than 80% of an area of the first polymer layer which is directed in the direction of the second polymer layer, positively connected to the second polymer layer, preferably less than 70%, particularly preferably less than 50%.
  • the required temperature, which is heated in step a) depends on the composition of the polymer of the at least two polymer layers.
  • the first temperature T a and the second temperature Tb are locally attributable to the core of the finished part to be produced or the center of the superimposed polymer layers.
  • the first temperature T a is higher than the melting temperature T s of the crystalline polymer contained.
  • a corresponding method for determining the melting temperature is described in DIN EN ISO 1 1357-3: 2013- 04. If no semicrystalline polymer is contained in the at least one multilayer, fiber-reinforced, flat semifinished product structure, that is to say exclusively amorphous polymers, the first temperature T a is higher than the glass transition temperature T g of at least one polymer contained in at least one polymer layer whose determination in DIN EN ISO 1 1357-2: 2013-09 is described.
  • the heating in step a) is carried out at ambient pressure, which is also referred to as atmospheric pressure and is usually about 1 bar.
  • the pressing in step b) is carried out at a pressure pb of at least 3 bar absolute.
  • the pressure is increased only when the first temperature T a is reached.
  • the at least one multilayer, fiber-reinforced, flat semifinished product structure is first heated and the first temperature T a is held for a certain time before the Pressure for pressing is increased, so that a consolidation of the fibers is initially continued at ambient pressure.
  • the first temperature T a in step a) is maintained at ambient pressure for a period of at least 5 seconds, preferably at least 30 seconds, more preferably at least 120 seconds.
  • multi-layer prefabricated parts can be fully consolidated in the mold, without the prior production of a multi-layer fully consolidated semifinished product structure with construction of a plate and pressing into a multilayer, fully consolidated semi-finished structure or a multilayer, fully consolidated plate.
  • the pressure pb is between 3 bar and 50 bar, preferably between 5 bar and 30 bar and particularly preferably between 10 bar and 25 bar.
  • the first temperature T a and the second temperature Tb are between 50 ° C and 400 ° C, preferably between 100 ° C and 350 ° C and particularly preferably between 200 ° C and 320 ° C.
  • the heating in step a) can be carried out by any method known to the person skilled in the art.
  • the heating takes place without contact.
  • the heating takes place by means of infrared radiation or in a circulating air oven.
  • the second temperature Tb is equal to or higher than the first temperature T a .
  • the at least one semifinished product structure is preferably heated in step a) to a temperature which is required during the pressing to produce a completely cohesive connection between the layers of the semifinished product structure. By the pressing process, the temperature of the semi-finished construction can continue to rise.
  • the pressing in step b) represents the actual finished part manufacturing step, which includes a consolidation and / or calibration.
  • a thickness of the finished part is adjusted by pressing to a range of 1 mm to 4 mm or step b) is followed by a further step, in which the thickness of the finished part in a range of 1 mm to 4 mm is adjusted by pressing.
  • the pressing can be done in presses, mold carriers, injection molds and injection molding machines.
  • the finished part is cooled after pressing.
  • the finished part is additionally injected or back-injected in step b).
  • An encapsulation of continuous fiber reinforced plastic sheet-like parts is described for example in Marko Wacker et al., "Welding and encapsulation of Orga- noblechen", KU plastics, Carl Hanser Verlag Kunststoff, born in 1992 (2002), 6.
  • injection molding or encapsulation functional elements to the The injection molding or encapsulation can be carried out with a polymer. gene, which is already contained in at least one of the polymer layers, alternatively, another polymer can be used, which is not yet included in the semifinished product structure.
  • the injection of the polymer takes place under the usual parameters for injection molding.
  • step b) is followed by a step c) in which the finished part is formed by deep-drawing or thermoforming, or the finished part is overmolded or back-injected or elements are injection-molded or sprayed onto the finished part.
  • the finished part is formed by deep-drawing or thermoforming, or the finished part is overmolded or back-injected or elements are injection-molded or sprayed onto the finished part.
  • ribs can be sprayed on to reinforce the finished part.
  • Further elements which can be supplemented by an injection molding process are functional elements such as fixtures for fasteners, clips, force introduction, screw-on domes or threaded receptacles.
  • the injected polymer forms a closed skin on the finished part between the functional elements.
  • an additional stabilization of the functional elements is achieved by the closed skin between the functional elements.
  • the closed skin is thereby formed by forming a thin flow channel between the functional elements and injecting the polymer material into the flow channel.
  • the connection between the different polymer layers is further improved.
  • the finished part and thus the layer structure can be flooded with polymer, which already a pressure above the ambient pressure, built and a defined surface structure and / or a higher surface quality with respect to, for example, a reduced roughness or better appearance of the finished part is achieved. Furthermore, there is good adhesion between the flooded polymer which then forms a coating and the finished part.
  • injection molding, injection molding or spraying polymers are suitable which are injection-moldable.
  • the injection moldable polymers may be fiber reinforced with long fibers or short fibers.
  • a use of different polymers in the polymer layers of the finished part on the one hand and for encapsulation, injection molding, injection molding or spraying on the other hand is particularly advantageous if certain properties, for example, in terms of surface quality or strength to be achieved.
  • Suitable polymers for use in the process according to the invention are in particular thermoplastic polymers.
  • the at least two polymer layers each contain at least 50 wt .-%, preferably at least 70 wt .-% and particularly preferably at least 90 wt .-%, each based on the polymer, polyolefins, for example polyethylene or polypropylene, polyvinyl polymers such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetals, polyvinyl ethers, polyvinyl lactams or polyvinyl amines, styrene polymers, for example polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymers, acrylonitrile-butadiene styrenes, polymers of
  • (Meth) acrylic acid for example polyacrylic acid, poly (meth) acrylates, polyacrylates, polymethyl methacrylate, polyacrylamide, polycarbonates, polyoxymethylene, polyphenylene ethers, poly tetrafluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyether sulfones, polyether ketones, polyimides, polyquinoxalines, polyquinolines, polybenzimidazoles, polyamides, polyesters or polyurethanes such as polyisocyanates, polyols, polyether polyols or polyester polyols or mixtures thereof. Particularly preferred are polyamides and polyesters such as polybutylene terephthalate.
  • Preferred polyamides are PA6, PA12, PA4.6, PA66, PA6.10, PA6.12, PA10.10, PA12.12, PA13.13, PA6.T, PA9.T, PA MXD.6, PA6 / 6.6, PA6 / 6.T, PA6.I / 6.T, PA6 / 6.6 / 6.10, also known as nylon-6, nylon-6.6, nylon-4.6, nylon-6T-copolyamides and nylon-6 / 6.6.
  • the at least two polymer layers may contain additives. These are, for example, stabilizers, lubricants, nucleating agents, dyes, hardeners, plasticizers, blends with other polymers or any other additives known to the person skilled in the art.
  • the at least two polymer layers contain the same polymer as the matrix material.
  • finished parts can also be produced from a plurality of fiber-reinforced polymer layers containing different polymers as matrix material.
  • the polymer layers are reinforced with a fibrous structure, wherein the fibrous structure is preferably a woven, knitted, knitted, braided, scrim, nonwoven or unidirectional or bidirectional fiber structure of parallel fibers or disordered fibers, yarns, threads or yarns Includes ropes.
  • the fiber structures of the various polymer layers can be arranged parallel to one another, non-oriented or rotated relative to one another. Particularly preferably, the fiber structures are in the form of woven or layered layers of fibers, yarns, threads or ropes.
  • the individual layers are particularly preferably rotated by the angle of 90 ° to each other (bidirectional structure).
  • the individual layers rotated by an angle of 60 ° to each other and rotated at four layers or multiples of four layers by an angle of 45 ° to each other.
  • layers may likewise be twisted relative to each other, wherein the number of layers with fibers of the same orientation may be different in each of the orientations of the fibers, for example four layers in a first direction and one layer in a direction rotated for example by 90 ° (bidirectional structure with preferred direction).
  • a quasi-isotropic structure is known in which the fibers of a second layer are rotated by 90 ° to the fiber of a first layer and further fibers of a third layer rotated by 45 ° to the fibers of the second layer.
  • all fibers have the same direction.
  • fibers of the fiber structure are carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, metal fibers, polymer fibers, potassium titanate fibers, boron fibers or mineral fibers, for example basalt fibers.
  • Particularly preferred are glass fibers and carbon fibers.
  • the proportion of fibers based on the total volume of the semifinished product structure is preferably up to 70% by volume.
  • Finished parts that can be produced in this way are, for example, parts of vehicle bodies, structural components for vehicles, such as floors or roofs, component components for vehicles, such as mounting brackets, seat structures, door linings or interior linings.
  • the manufactured finished parts can be used for bulkheads, battery carriers, side impact beams, bumper systems, structural inserts or pillar reinforcements in motor vehicles or also for side walls, structural fenders or side members in vehicle bodies.
  • the finished parts are also suitable as components for wind turbines or rail vehicles.
  • Two fully multi-layer consolidated semi-finished structures were heated in an infrared radiation field to 260 ° C and processed in a component tool by pressing each to a finished part.
  • Both semi-finished structures each comprised six polymer layers, each of which was fiber-reinforced.
  • the polymer used was PA6.
  • In the first semifinished structure four polymer layers were aligned in parallel with respect to their fiber reinforcement, and the two outer polymer layers were parallel to each other and offset by 90 ° from their adjacent layers.
  • the second semifinished product structure a total of four polymer layers were aligned in parallel. The two externally calculated second of the six layers were parallel to each other and offset from the adjacent layers by 90 °. It was overmoulded with PA6-GF35.
  • the finished parts had a thickness of 1, 5 mm.
  • Three multi-layer semi-finished structures whose polymer layers were arranged loosely on top of each other, were heated in an infrared radiation field to 260 ° C and processed in a component tool by pressing to a finished part.
  • the polymer used was PA6. Before pressing, the temperature of 260 ° C was maintained between 2.5 minutes and 3 minutes.
  • the semi-finished structures each comprised six polymer layers, each of which was fiber-reinforced. In all semi-finished product structures, four polymer layers were aligned parallel with regard to their fiber reinforcement and the two outer polymer layers were mutually parallel and offset by 90 ° relative to the adjacent layer. It was overmoulded with PA6-GF35.
  • the finished parts had a thickness of 1, 5 mm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen aus mindestens einem mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbau, umfassend folgende Schritte: a) Erwärmen des mindestens einen mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus bei Umgebungsdruck auf eine erste Temperatur Ta, wobei der mindestens eine mehrschichtige, faserverstärkte, flache Halbzeugaufbau mindestens zwei übereinander angeordnete Polymerschichten umfasst und die einzelnen Polymerschichten jeweils faserverstärkt sind und nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind oder nur teilweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind und die erste Temperatur Ta für den Fall, dass mindestens eine der Polymerschichten ein teilkristallines Polymer enthält, höher ist als eine Schmelztemperatur Ts des kristallinen Polymers nach DIN EN ISO 11357-3:2013-04, und die erste Temperatur Ta für den Fall, dass die mindestens zwei Polymerschichten kein teilkristallines Polymer enthalten, höher ist als eine Glasübergangstemperatur Tg nach DIN EN ISO 11357-2:2013-09 eines Polymers, das in mindestens einer der mindestens zwei Polymerschichten enthalten ist, b) Pressen des erwärmten mindestens einen mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus zu einem Fertigteil bei einer zweiten Temperatur Tb und einem Druck pb von mindestens 3 bar.

Description

Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen aus mindestens einem mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbau, bei dem der mindestens eine Halbzeugaufbau erwärmt und gepresst wird.
Fertigteile aus faserverstärkten Polymeren finden zum Beispiel Einsatz in Bereichen, in denen Werkstoffe mit hoher Festigkeit und im Vergleich zu Metallen mit geringerem Gewicht eingesetzt werden sollen. Insbesondere finden Fertigteile aus faserverstärkten Polymeren Einsatz im Automobilbau, um die Masse von Fahrzeugen zu senken und damit auch den Kraftstoffverbrauch. Häufig werden Fertigteile aus faserverstärkten Polymeren, deren die Fasern umgebende Polymerphase auch als Matrix bezeichnet wird, aus Zwischenprodukten hergestellt, beispielsweise aus sogenannten Organoblechen, die voll imprägnierte und voll konsolidierte endlosfaserverstärkte thermoplastische Polymere mit Gewebe- oder Gelegeverstärkung sind. Bei Organoblechen sind einzelne Lagen eines vollständig mit Polymer imprägnierten Laminats nahezu poren- frei miteinander verbunden, was auch als vollständig konsolidiert bezeichnet wird. Die Organo- bleche können aus sogenannten Prepregs hergestellt sein. In Prepregs ist eine thermoplastische Matrix fein verteilt, ohne die verstärkenden Fasern vollständig zu benetzen. Die Prepregs werden in einem anschließenden Verfahrensschritt vollständig imprägniert und konsolidiert. M. Ostgathe, in„Zur Serienfertigung gewebeverstärkter Halbzeuge für die Umformung", Fortschritt-Berichte VDI 2(440), 1977, Seiten 48-51 , untersucht die Eigenschaften von Formteilen in Abhängigkeit der eingesetzten Halbzeugaufbauten. Als Halbzeugaufbauten wurden Organo- bleche, Hybridgewebe und kalandrierte Halbzeugaufbauten eingesetzt. Beim Hybridgewebe liegen Verstärkungs- und Matrixfasern vermischt vor, es ist jedoch keinerlei Verbindung zwi- sehen Faser und Matrix vorhanden. Zur Herstellung der kalandrierten Halbzeugaufbauten wurde Hybridgewebe kalandriert, wodurch die Matrix aufgeschmolzen und die Verstärkungsfasern weitgehend benetzt wurden. Sowohl Hybridgewebe als auch kalandriertes Material sind den thermoplastischen Prepregs zuzuordnen. Bauteile, welche aus Organoblechen hergestellt wurden, zeigten deutlich bessere mechanische Eigenschaften als Bauteile, die aus kalandriertem Halbzeugaufbauten oder Hybridgewebe hergestellt wurden. Für zufriedenstellende mechanische Eigenschaften und eine Großserientauglichkeit werden vollständig imprägnierte und vollständig mehrlagig konsolidierte Halbzeugaufbauten vorausgesetzt.
In Ostgathe wird auf Seite 15 die Herstellung von unidirektional verstärkten Bändchen be- schrieben, welche in sich als Einzelschichten imprägniert und konsolidiert sind und in einem Folgeschritt zu flächigen Halbzeugen geschichtet und verarbeitet werden können. Die textile Verarbeitung der Bändchen ist dabei aufwändig und es werden längere Prozesszeiten im Vergleich zur Umformung vollständig imprägnierter Halbzeuge beschrieben, da das Ausgangsma- terial noch nicht konsolidiert ist. Die Umformung von mit unidirektionalen Bändchen verstärkten Halbzeugen erfordert vollkonsolidierte Halbzeugplatten aus Bändchenaufbauten, die auch als Tapelayups bezeichnet werden, was nach der Tapeherstellung den zusätzlichen Schritt der Konsolidierung von mehrschichtigen Halbzeugplatten erfordert.
A. Wöginger in„Prozesstechnologien zur Herstellung kontinuierlich faserverstärkter thermoplastischer Halbzeuge", Institut für Verbundwerkstoffe-GmbH-Kaiserslautern-Schriftenreihe Band 41 , 2004, Seiten 4 bis 6, nennt für die Halbzeugherstellung die drei grundsätzlichen Teilprozesse Imprägnierung, Konsolidierung und Überführung in den festen Zustand. Die Konsolidie- rungsphase dient dabei der Herstellung einer guten Verbindung zwischen den einzelnen Verstärkungslagen eines Materialverbundes. Nach der Imprägnierungsphase und der Konsolidierungsphase liegt idealerweise ein porenfreier Verbund vor. In Abhängigkeit von den Materialdurchsätzen können auch Film-Stacking-Verfahren, Prepreg-Verfahren und Direktverfahren eingesetzt werden, wobei im Direktverfahren die Matrixkomponente und die Faserkomponente im Pressprozess zur Herstellung des Halbzeugaufbaus zusammengeführt werden.
Die im Stand der Technik bekannten Verfahren weisen die Nachteile auf, dass eine aufwändige vollständige Konsolidierung des mehrlagigen Halbzeugaufbaus durchgeführt wird bzw. dass ohne vollständige mehrlagige Konsolidierung des Halbzeugaufbaus die mechanischen Eigen- schaften der erzeugten Fertigteile unzureichend sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen aus mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbauten bereitzustellen, mit dem Fertigteile effektiver und mit gleichbleibenden oder verbesserten mechanischen Eigenschaften her- gestellt werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen aus mindestens einem mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbau, umfassend folgende Schritte: a) Erwärmen des mindestens einen mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus bei Umgebungsdruck auf eine erste Temperatur Ta, wobei der mindestens eine mehrschichtige, faserverstärkte, flache Halbzeugaufbau mindestens zwei übereinander angeordnete Polymerschichten umfasst und die ein- zelnen Polymerschichten jeweils faserverstärkt sind und nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind oder nur teilweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind und die erste Temperatur Ta für den Fall, dass mindestens eine der Polymerschichten ein teilkristallines Polymer enthält, höher ist als eine Schmelztemperatur Ts des kristallinen Polymers nach DIN EN ISO 1 1357-3:2013-04, und die erste Temperatur Ta für den Fall, dass die mindestens zwei Polymerschichten kein teilkristallines Polymer enthalten, höher ist als eine Glasübergangstemperatur Tg nach DIN EN ISO 1 1357-2:2013-09 eines Polymers, das in mindestens einer der mindestens zwei Polymerschichten enthalten ist, b) Pressen des erwärmten mindestens einen mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus zu einem Fertigteil bei einer zweiten Temperatur Tb und einem Druck pb von mindestens 3 bar. Durch die Kombination aus Materialien und Prozessführung können aus nicht vollkonsolidierten mehrlagigen Halbzeugaufbauten im Bauteilwerkzeug vollkonsolidierte Fertigteile mit mehreren Schichten hergestellt werden. Durch den Einsatz von faserverstärkten Polymerschichten, die bevorzugt einlagig vollkonsolidierte Halbzeuge in Form von zum Beispiel Tapes sind, kann der Aufwand in der Fertigteilherstellung reduziert werden und gleichzeitig ein Fertigteil hergestellt werden, das die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile nicht aufweist und sich insbesondere durch gute mechanische Eigenschaften, insbesondere bezüglich Zugfestigkeit und Biegefestigkeit, auszeichnet. Es können einlagig vollständig konsolidierte Polymerschichten, die auch als Halbzeuge oder Tapes bezeichnet werden, für die Fertigteilherstellung eingesetzt werden. Die Polymerschichten werden in Form von nicht oder nicht vollständig mehrlagig konsoli- dierten Halbzeugaufbauten wie Tapelayups angeordnet. Unter einer vollständigen Konsolidierung wird verstanden, dass die Fasern vollständig benetzt sind. Eine mehrlagige vollständige Konsolidierung der einzelnen Polymerschichten findet erfindungsgemäß erst in der Weiterverarbeitung der einzelnen Schichten zum Fertigteil, also in den Schritten a) und b) statt. Im gesamten Herstellungsverfahren des Fertigteils kann also ein Zwischenschritt entfallen, nämlich der, in dem der Halbzeugaufbau mehrlagig vollflächig verpresst bzw. vollständig konsolidiert wird, bevor das eigentliche Fertigteil hergestellt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Produktivität des Herstellungsverfahrens für Fertigteile erhöht werden, da die Zeit, welche zur separaten Herstellung von mehrlagig vollständig konsolidierten Halbzeugaufbauten wie vollständig konsolidierten Organoblechen benötigt wird, eingespart werden kann.
Das Fertigteil wird aus einem Schichtaufbau umfassend mindestens zwei übereinander angeordnete Polymerschichten, welche jeweils einlagig faserverstärkt sind, erzeugt. Die mindestens zwei Polymerschichten können generell jedes dem Fachmann bekannte einlagige Halbzeug sein. Bevorzugt sind die Polymerschichten Tapes oder Bändchen.
Stoffschlüssig bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass verschiedene Schichten oder Lagen, insbesondere verschiedene Schichten oder Lagen einer faserverstärkenden Struktur, kontinuierlich von einer Polymermasse umschlossen sind und nur einen geringen Porengehalt aufweisen. Ein hoher Porengehalt würde die mechanischen Eigenschaften des Fertigteils reduzieren. Im Gegensatz dazu liegen nicht stoffschlüssig miteinander verbundene Schichten lediglich übereinander, ohne dass eine kontinuierliche Verbindung aus einer schichtenübergreifenden Polymermasse zwischen den Schichten besteht. Bei einer teilweisen stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Schichten haften die verschiedenen Schichten in einzelnen Bereichen ihrer zueinander zeigenden Oberflächen aneinander, was dadurch gegeben sein kann, dass überei- nander liegende Schichten bereits als Schichtung erwärmt wurden. Diese dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschaltete Erwärmung kann bei Überdruck ausgeführt werden. Durch diese Behandlung kann das Polymer der Schichten teilweise aufgeschmolzen werden und Polymere benachbarter Schichten können teilweise miteinander verschmelzen und die Schichten somit teilweise stoffschlüssig verbinden, ohne dass die Trennung der Schichten durch verschmolzenes Polymer vollständig aufgehoben wäre.
Den Schritten a) und b) können Verfahrensschritte zur Herstellung des mindestens einen mehr- schichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus vorgeschaltet sein. Die Herstellung des mindestens einen mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus kann eine Konsolidierung umfassen, welche lediglich unvollständig ausgeführt wird. In einer Ausführungsform können die mindestens zwei Polymerschichten des mindestens einen faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus vor Schritt a) bereits teilweise stoffschlüssig miteinander verbunden sein.
Bevorzugt ist jede der mindestens zwei Polymerschichten jeweils vollkonsolidiert. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die mindestens zwei Polymerschichten vor Schritt a) durch Pressen bei einer Temperatur Tv im Bereich von 240°C bis 280°C und einem Druck Pv von mehr als 5 bar jeweils vollkonsolidiert.
Durch Kombination der Schritte a) und b) wird dann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine vollständige stoffschlüssige Verbindung zwischen den verschiedenen Polymerschichten erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform sind vor Schritt a) weniger als 80 % einer Fläche der ersten Polymerschicht, die in Richtung der zweiten Polymerschicht gerichtet ist, formschlüssig mit der zweiten Polymerschicht verbunden, bevorzugt weniger als 70 %, insbesondere bevorzugt weniger als 50 %. Die erforderliche Temperatur, auf die in Schritt a) erwärmt wird, ist von der Zusammensetzung des Polymers der mindestens zwei Polymerschichten abhängig. Die erste Temperatur Ta und die zweite Temperatur Tb sind lokal dem Kern des zu produzierenden Fertigteils zuzuordnen beziehungsweise der Mitte der übereinander geordneten Polymerschichten. Enthält das Polymer mindestens einer der Polymerschichten ein teilkristallines Polymer, so ist die erste Tempe- ratur Ta höher als die Schmelztemperatur Ts des enthaltenen kristallinen Polymers. Eine entsprechende Methode zur Bestimmung der Schmelztemperatur ist in DIN EN ISO 1 1357-3:2013- 04 beschrieben. Ist in dem mindestens einen mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbau kein teilkristallines Polymer enthalten, handelt es sich also ausschließlich um amorphe Polymere, so ist die erste Temperatur Ta höher als die Glasübergangstemperatur Tg mindestens eines in mindestens einer Polymerschicht enthaltenen Polymers, deren Bestimmung in DIN EN ISO 1 1357-2:2013-09 beschrieben ist.
Die Erwärmung in Schritt a) wird bei Umgebungsdruck durchgeführt, welcher auch als Atmosphärendruck bezeichnet wird und in der Regel ungefähr 1 bar beträgt. Das Pressen in Schritt b) wird bei einem Druck pb von mindestens 3 bar absolut durchgeführt. Bevorzugt wird der Druck erst dann erhöht, wenn die erste Temperatur Ta erreicht ist.
Bevorzugt wird der mindestens eine mehrschichtige, faserverstärkte, flache Halbzeugaufbau zunächst erwärmt und die erste Temperatur Ta wird für eine bestimmte Zeit gehalten, bevor der Druck zum Pressen erhöht wird, so dass eine Konsolidierung der Fasern zunächst bei Umgebungsdruck fortgesetzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Temperatur Ta in Schritt a) für eine Dauer von mindestens 5 Sekunden, bevorzugt mindestens 30 Sekunden, insbesondere bevorzugt mindestens 120 Sekunden bei Umgebungsdruck gehalten. Durch die Erwärmung auf eine Temperatur, die größer ist als die Schmelztemperatur Ts können mehrlagige Fertigteile vollständig im Werkzeug konsolidiert werden, ohne dass eine vorherige Herstellung eines mehrlagig vollkonsoliderten Halbzeugaufbaus mit Aufbau einer Platte und einem Pressen zu einem mehrschichtigen, vollkonsolidiertem Halbzeugaufbau oder einer mehrschichten, vollkonsolidierten Platte erfolgen muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Druck pb zwischen 3 bar und 50 bar, bevorzugt zwischen 5 bar und 30 bar und besonders bevorzugt zwischen 10 bar und 25 bar.
In einer bevorzugten Ausführungsform betragen die erste Temperatur Ta und die zweite Tempe- ratur Tb zwischen 50°C und 400°C, bevorzugt zwischen 100°C und 350°C und insbesondere bevorzugt zwischen 200°C und 320°C.
Das Erwärmen in Schritt a) kann mit jedem dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Erwärmen kontaktlos. Besonders bevorzugt erfolgt das Erwärmen mittels Infrarotstrahlung oder in einem Umluftofen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Temperatur Tb gleich der oder höher als die erste Temperatur Ta. Der mindestens eine Halbzeugaufbau wird bevorzugt in Schritt a) auf eine Temperatur erwärmt, die beim Pressen zur Herstellung einer vollständig stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Schichten des Halbzeugaufbaus benötigt wird. Durch den Pressvorgang kann die Temperatur des Halbzeugaufbaus weiter steigen.
Das Pressen in Schritt b) stellt den eigentlichen Fertigteilherstellungsschritt dar, der eine Konsolidierung und/oder Kalibrierung umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt b) eine Dicke des Fertigteils durch Pressen auf einen Bereich von 1 mm bis 4 mm eingestellt oder Schritt b) ist ein weiterer Schritt nachgeschaltet, in dem die Dicke des Fertigteils auf einen Bereich von 1 mm bis 4 mm durch Pressen eingestellt wird.
Das Pressen kann in Pressen, Formträgern, Spritzgießwerkzeugen und Spritzgießmaschinen erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Fertigteil nach dem Pressen gekühlt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Fertigteil in Schritt b) zusätzlich um- spritzt oder hinterspritzt. Ein Umspritzen von endlosfaserverstärkten flächigen Kunststoffteilen ist beispielsweise beschrieben in Marko Wacker et al.,„Schweißen und Umspritzen von Orga- noblechen", KU Kunststoffe, Carl Hanser Verlag München, Jahrgang 1992 (2002), 6. Durch Hinterspritzen beziehungsweise Umspritzen können Funktionselemente an das Fertigteil angebracht werden. Das Hinterspritzen beziehungsweise Umspritzen kann mit einem Polymer erfol- gen, welches bereits in mindestens einer der Polymerschichten enthalten ist, alternativ kann dazu ein weiteres Polymer eingesetzt werden, das noch nicht in dem Halbzeugaufbau enthalten ist. Das Einspritzen des Polymers erfolgt unter den für den Spritzguss üblichen Parametern. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform folgt auf Schritt b) ein Schritt c), in dem das Fertigteil durch Tiefziehen oder Thermoformen umgeformt wird oder das Fertigteil umspritzt oder hinterspritzt wird oder Elemente an das Fertigteil angespritzt oder aufgespritzt werden. Beispielsweise können Rippen zur Verstärkung des Fertigteils aufgespritzt werden. Weitere Elemente, die durch ein Spritzgießverfahren ergänzt werden können, sind Funktionselemente wie Aufnahmen für Befestigungselemente, Clips, Krafteinleitungen, Anschraubdome oder Gewindeaufnahmen.
Um eine erhöhte Festigkeit zu erhalten ist es bevorzugt, wenn das eingespritzte Polymer zwischen den Funktionselementen eine geschlossene Haut auf dem Fertigteil bildet. Insbesondere wenn mehrere nebeneinander liegende Funktionselemente ausgeformt werden, wird durch die geschlossene Haut zwischen den Funktionselementen eine zusätzliche Stabilisierung der Funktionselemente erzielt. Die geschlossene Haut wird dabei dadurch gebildet, dass ein dünner Fließkanal zwischen den Funktionselementen ausgebildet wird und das Polymermaterial in den Fließkanal eingespritzt wird.
Durch ein Umspritzen, Hinterspritzen oder Anspritzen wird die Verbindung zwischen den verschiedenen Polymerschichten weiter verbessert. Auch können das Fertigteil und damit der Schichtaufbau mit Polymer überflutet werden, wodurch bereits ein Druck, der oberhalb des Umgebungsdrucks liegt, aufgebaut und eine definierte Oberflächenstruktur und/oder eine höhere Oberflächenqualität bezüglich beispielsweise einer reduzierten Rauigkeit oder besseren Optik beim Fertigteil erreicht wird. Weiterhin ist eine gute Haftung zwischen dem Polymer, mit dem überflutet wird und das dann eine Beschichtung bildet, und dem Fertigteil gegeben.
Zum Umspritzen, Hinterspritzen, Anspritzen oder Aufspritzen sind Polymere geeignet, die spritzgießbar sind. Die spritzgießbaren Polymere können mit Langfasern oder Kurzfasern faserverstärkt sein. Ein Einsatz unterschiedlicher Polymere in den Polymerschichten des Fertigteils einerseits und zum Umspritzen, Hinterspritzen, Anspritzen oder Aufspritzen andererseits ist insbesondere vorteilhaft, wenn bestimmte Eigenschaften zum Beispiel hinsichtlich der Oberflächenqualität oder der Festigkeit erzielt werden sollen.
Geeignete Polymere für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren sind insbesondere thermoplastische Polymere. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die mindestens zwei Polymerschichten jeweils mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-% und insbesondere bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Polymer, Polyolefine, bei- spielsweise Polyethylen oder Polypropylen, Polyvinylpolymere wie Polyvinylchlorid, Polyvinyl- acetale, Polyvinylether, Polyvinyllactame oder Polyvinylamine, Styrolpolymere, beispielsweise Polystyrol, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrole, Polymere der
(Meth)acrylsäure, beispielsweise Polyacrylsäure, Poly(meth)acrylsäureester, Polyacrylate, Po- lymethylmethacrylat, Polyacrylamid, Polycarbonate, Polyoxymethylen, Polyphenylenether, Poly- tetrafluorethylen, Polyphenylensulfid, Polyethersulfone, Polyetherketone, Polyimide, Polychino- xaline, Polychinoline, Polybenzimidazole, Polyamide, Polyester oder Polyurethane wie Polyiso- cyanate, Polyole, Polyetherpolyole oder Polyesterpolyole oder Mischungen davon. Insbesondere bevorzugt sind Polyamide und Polyester wie Polybutylenterephthalat.
Bevorzugte Polyamide sind PA6, PA12, PA4.6, PA66, PA6.10, PA6.12, PA10.10, PA12.12, PA13.13, PA6.T, PA9.T, PA MXD.6, PA6/6.6, PA6/6.T, PA6.I/6.T, PA6/6.6/6.10, auch bekannt als Nylon-6, Nylon-6.6, Nylon-4.6, Nylon-6.T-Copolyamide und Nylon-6/6.6. Zur Einstellung der Eigenschaften des Fertigteils können die mindestens zwei Polymerschichten Additive enthalten. Dies sind zum Beispiel Stabilisatoren, Schmiermittel, Nukleierungsmittel, Farbstoffe, Härter, Weichmacher, Blends mit anderen Polymeren oder beliebige andere, dem Fachmann bekannte Additive. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die mindestens zwei Polymerschichten das gleiche Polymer als Matrix-Material. Alternativ können Fertigteile auch aus mehreren faserverstärkten Polymerschichten hergestellt werden, die unterschiedliche Polymere als Matrix-Material enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Polymerschichten mit einer Faserstruktur verstärkt, wobei die Faserstruktur vorzugsweise ein Gewebe, ein Gestrick, ein Gewirk, ein Geflecht, ein Gelege, ein Vlies oder eine unidirektionale oder bidirektionale Faserstruktur aus parallelen Fasern oder ungeordneten Fasern, Garnen, Zwirnen oder Seilen umfasst. Die Faserstrukturen der verschiedenen Polymerschichten können zueinander parallel ausgerichtet, ungerichtet oder zueinander gedreht angeordnet sein. Insbesondere bevorzugt liegen die Faserstrukturen als Gewebe oder in Form von Lagen parallel ausgerichteter Fasern, Garne, Zwirne oder Seile vor.
Werden Schichten oder Lagen parallel ausgerichteter Fasern, Garne, Zwirne oder Seile gedreht zueinander eingesetzt, sind die einzelnen Lagen besonders bevorzugt jeweils um den Winkel von 90° zueinander gedreht (bidirektionaler Aufbau). Bei Einsatz von drei Lagen oder eines Vielfachen von drei Lagen ist es auch möglich, die einzelnen Lagen um einen Winkel von 60° zueinander gedreht anzuordnen und bei vier Lagen oder Vielfachen von vier Lagen um einen Winkel von 45° zueinander gedreht. Weiterhin ist es auch möglich, mehr als eine Lage an Fa- sern mit gleicher Ausrichtung vorzusehen. Hierbei können ebenfalls Lagen zueinander verdreht sein, wobei die Anzahl an Lagen mit Fasern gleicher Ausrichtung in jeder der Ausrichtungen der Fasern unterschiedlich sein kann, beispielsweise vier Lagen in einer ersten Richtung und eine Lage in einer dazu zum Beispiel um 90° gedrehten Richtung (bidirektionaler Aufbau mit Vorzugsrichtung). Weiterhin ist auch ein quasi isotroper Aufbau bekannt, bei dem die Fasern einer zweiten Lage um 90° gedreht zur Faser einer ersten Lage angeordnet sind und weiterhin Fasern einer dritten Lage um 45° gedreht zu den Fasern der zweiten Lage. Bevorzugt weisen alle Fasern dieselbe Richtung auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Fasern der Faserstruktur Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Metallfasern, Polymerfasern, Kaliumtitanatfasern, Borfasern oder Mineralfasern, beispielsweise Basaltfasern. Insbesondere bevorzugt sind Glasfasern und Kohlenstofffasern.
Der Anteil an Fasern bezogen auf das Gesamtvolumen des Halbzeugaufbaus beträgt bevorzugt bis zu 70 Vol.-%.
Fertigteile, die auf diese Weise hergestellt werden können, sind zum Beispiel Teile von Fahr- zeugkarosserien, Strukturbauteile für Fahrzeuge, wie Böden oder Dächer, Komponentenbauteile für Fahrzeuge, wie Montageträger, Sitzstrukturen, Türverkleidungen oder Innenverkleidungen. Die hergestellten Fertigteile können für Schottwände, Batterieträger, Seitenaufprallträger, Stoßfängersysteme, Strukturinserts oder Säulenverstärkungen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden oder auch für Seitenwände, strukturelle Kotflügel oder Längsträger in Fahrzeugkarosse- rien. Ebenso eignen sich die Fertigteile auch als Bauteile für Windkraftanlagen oder Schienenfahrzeuge.
Beispiele Vergleichsbeispiel
Zwei vollständig mehrschichtig konsolidierte Halbzeugaufbauten wurden in einem Infrarot- Strahlungsfeld auf 260°C erwärmt und in einem Bauteilwerkzeug durch Pressen zu jeweils einem Fertigteil verarbeitet. Beide Halbzeugaufbauten umfassten je sechs Polymerschichten, die jeweils faserverstärkt waren. Als Polymer wurde PA6 eingesetzt. Im ersten Halbzeugaufbau waren vier Polymerschichten hinsichtlich ihrer Faserverstärkung parallel ausgerichtet und die beiden äußeren Polymerschichten waren zueinander parallel und um jeweils 90° gegenüber ihren benachbarten Schichten versetzt. Im zweiten Halbzeugaufbau waren auch insgesamt vier Polymerschichten parallel ausgerichtet. Die beiden von außen gerechnet jeweils zweiten der sechs Schichten waren zueinander parallel und gegenüber den benachbarten Schichten um 90° versetzt. Es wurde mit PA6-GF35 umspritzt. Die Fertigteile wiesen eine Dicke von 1 ,5 mm auf.
Es wurden Fertigteile mit optisch guter Oberfläche und guten mechanischen Eigenschaften hergestellt.
Beispiel
Drei mehrschichtige Halbzeugaufbauten, deren Polymerschichten lose aufeinander liegend übereinander angeordnet wurden, wurden in einem Infrarot-Strahlungsfeld auf 260°C erwärmt und in einem Bauteilwerkzeug durch Pressen zu jeweils einem Fertigteil verarbeitet. Als Polymer wurde PA6 eingesetzt. Vor dem Pressen wurde die Temperatur von 260°C zwischen 2,5 min und 3 min gehalten. Die Halbzeugaufbauten umfassten je sechs Polymerschichten, die jeweils faserverstärkt waren. In allen Halbzeugaufbauten waren vier Polymerschichten hinsichtlich ihrer Faserverstärkung parallel ausgerichtet und die beiden äußeren Polymerschichten wa- ren zueinander parallel und um jeweils 90° gegenüber der benachbarten Schicht versetzt. Es wurde mit PA6-GF35 umspritzt. Die Fertigteile wiesen eine Dicke von 1 ,5 mm auf.
Obwohl im Gegensatz zum Vergleichsbeispiel auf eine der Fertigteilherstellung vorgeschaltete vollständige Konsolidierung des mehrschichtigen Halbzeugaufbaus verzichtet wurde, wurden Fertigteile hergestellt, die optische und mechanischen Eigenschaften aufwiesen, die ebenso gut waren wie die Eigenschaften der Fertigteile des Vergleichsbeispiels.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen aus mindestens einem mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbau, umfassend folgende Schritte: a) Erwärmen des mindestens einen mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus bei Umgebungsdruck auf eine erste Temperatur Ta, wobei der mindestens eine mehrschichtige, faserverstärkte, flache Halbzeugaufbau mindestens zwei übereinander angeordnete Polymerschichten umfasst und die einzelnen Polymerschichten jeweils faserverstärkt sind und nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind oder nur teilweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind und die erste Temperatur Ta für den Fall, dass mindestens eine der Polymerschichten ein teilkristallines Polymer enthält, höher ist als eine Schmelztemperatur Ts des kristallinen Polymers nach DIN EN ISO 1 1357-3:2013-04, und die erste Temperatur Ta für den Fall, dass die mindestens zwei Polymerschichten kein teilkristallines Polymer enthalten, höher ist als eine Glasübergangstemperatur Tg nach DIN EN ISO 1 1357-2:2013-09 eines Polymers, das in mindestens einer der mindestens zwei Polymerschichten enthalten ist, b) Pressen des erwärmten mindestens einen mehrschichtigen, faserverstärkten, flachen Halbzeugaufbaus zu einem Fertigteil bei einer zweiten Temperatur Tb und einem Druck pb von mindestens 3 bar.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt a) weniger als 80% einer Fläche der ersten Polymerschicht, wobei die Fläche in Richtung der zweiten Polymerschicht gerichtet ist, formschlüssig mit der zweiten Polymerschicht verbunden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mindestens zwei Polymerschichten jeweils vollkonsolidiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Polymerschichten vor Schritt a) durch Pressen bei einer Temperatur Tv im Bereich von 240°C bis 280°C und einem Druck Pv von mehr als 5 bar jeweils vollkonsolidiert werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur Ta in Schritt a) für eine Dauer von mindestens 5 Sekunden bei Umgebungsdruck gehalten wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur Tb gleich der oder höher als die erste Temperatur Ta ist.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) direkt auf Schritt a) folgt.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigteil in Schritt b) zusätzlich umspritzt oder hinterspritzt wird.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf Schritt b) ein Schritt c) folgt, in dem das Fertigteil umspritzt oder hinterspritzt wird oder Elemente an das Fertigteil angespritzt werden.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen kontaktlos erfolgt.
1 1 . Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen mittels Infrarotstrahlung oder in einem Umluftofen erfolgt.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) eine Dicke des Fertigteils durch Pressen auf einen Bereich von 1 mm bis 4 mm einge- stellt wird oder sich an Schritt b) ein weiterer Schritt anschließt, in dem die Dicke des Fertigteils auf einen Bereich von 1 mm bis 4 mm durch Pressen eingestellt wird.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Polymerschichten jeweils mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Poly- mer, Polyolefine, Polyvinyl-Polymere, Styrol-Polymere, Acrylnitril-Styrol-Copolymere, Ac- rylnitril-Butadien-Styrole, Polymere der (Meth)acrylsäure, Polymethylmethacrylate, Poly- acrylate, Polyacrylamide, Polycarbonate, Polyphenylenether, Polyphenylensulfide, Po- lyethersulfone, Polyetherketone, Polyimide, Polychinoxaline, Polychinoline, Polybenzim- idazole, Polyamide, Polyester, Polyurethane oder Mischungen davon enthalten.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Polymerschichten das gleiche Polymer als Matrix-Material enthalten.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die min- destens zwei Polymerschichten jeweils mit einer Faserstruktur verstärkt sind, wobei die
Faserstruktur vorzugsweise ein Gewebe, ein Gestrick, ein Gelege, ein Vlies oder eine un- idirektionale oder bidirektionale Faserstruktur aus Endlosfasern oder ungeordnete Faser umfasst. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern der Faserstruktur Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern, Metallfasern, Polymerfasern, Kaliumtitanat- fasern, Borfasern oder Mineralfasern sind.
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