EP3463794A1 - Konfektionierung faserverstärkter schaumstoffe - Google Patents

Konfektionierung faserverstärkter schaumstoffe

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Publication number
EP3463794A1
EP3463794A1 EP17722843.4A EP17722843A EP3463794A1 EP 3463794 A1 EP3463794 A1 EP 3463794A1 EP 17722843 A EP17722843 A EP 17722843A EP 3463794 A1 EP3463794 A1 EP 3463794A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
foam
shaped body
fibers
layer
Prior art date
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Pending
Application number
EP17722843.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Stein
Holger Ruckdaeschel
Rene ARBTER
Tim Diehlmann
Gregor Daun
Marc Claude Martin
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 EP3463794A1 publication Critical patent/EP3463794A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
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    • B29C44/56—After-treatment of articles, e.g. for altering the shape
    • B29C44/5627—After-treatment of articles, e.g. for altering the shape by mechanical deformation, e.g. crushing, embossing, stretching
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    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/086—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of pure plastics material, e.g. foam layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of shaped articles.
  • a shaped body which comprises a foam and at least one fiber (F), wherein the fiber (F) is located with a fiber region (FB2) within the shaped body, at least once at least partially divided, wherein at least one fiber (F) completely divided becomes.
  • a further subject of the present invention is the ready-made molded article obtainable in this way, as well as a panel which contains the preformed shaped article and at least one layer (S1).
  • Further objects of the present invention are a method for producing the panel as well as the use of the prefabricated shaped body or of the panel according to the invention, for example as a rotor blade in wind turbines.
  • WO 2006/125561 relates to a method for producing a reinforced cellular material, wherein in a first method step at least one hole is created in the cellular material extending from a first surface to a second surface of the cellular material. At least one fiber bundle is provided on the other side of the second surface of the cellular material, said fiber bundle being pulled by a needle through the hole to the first side of the cellular material. However, before the needle grasps the fiber bundle, the needle is first pulled from the first side of the cellular material through the respective hole.
  • the fiber bundle is partly located within the cellular material, since it fills the corresponding hole, in part the corresponding fiber bundle protrudes on the respective sides from the first and second surface of the cellular material.
  • the method described in WO 2006/125561 can be used to produce sandwich-type components comprising a core of said cellular material and at least one fiber bundle. On the surfaces of this core, resin layers and fiber-reinforced resin layers may be applied to produce the actual sandwich-type component.
  • the cellular material for forming the core of the sandwich-type component polyvinyl chlorides or polyurethanes, for example, can be used.
  • WO 2006/125561 does not disclose that the shaped bodies are cut after their production, wherein the fiber bundles are completely divided.
  • the Sandwich-like components according to WO 2006/125561 are suitable for use in aircraft construction.
  • WO 201 1/012587 relates to another process for producing a core with integrated bridge fibers for panels of composite materials.
  • the core is made by partially or fully drawing through a bridle fiber provided on a surface of the respective cake by means of a needle through a so-called "cake" made of light material Foam, in particular be formed of a polyurethane foam.
  • any type of single or multiple threads and other yarns can be used as the fibers.
  • the cores thus produced may in turn be part of a panel of composite materials, wherein the core is surrounded on one or both sides by a resin matrix and combinations of resin matrices with fibers in a sandwich-like configuration.
  • WO 201/012587 does not disclose that the cores are cut after their preparation, with the fibers being completely broken up.
  • WO 2012/138445 relates to a method of making a composite core panel using a plurality of elongated strips of a low density cellular material. Between the respective strips a double-layered fiber mat is introduced which, by using resin, causes the individual strips to stick together to form the composite core panels.
  • the cellular material of low density forming the elongated strips is selected according to WO 2012/138445 from balsa wood, elastic foams or fiber-reinforced composite foams.
  • the double-layered fiber mats introduced between the individual strips may be, for example, a porous glass fiber mat.
  • the resin used as the adhesive may be, for example, a polyester, an epoxy or a phenolic resin or a thermally activated thermoplastic, for example polypropylene or PET.
  • WO 2012/138445 does not disclose that individual fibers or fiber bundles can be incorporated into the cellular material for reinforcement. According to WO 2012/138445 exclusively fiber mats are used for this purpose, which also represent a connecting member in the context of an adhesive bond of the individual strips by means of resin to obtain the core material. Accordingly, WO 2012/138445 also does not describe dicing, wherein a fiber is inside the molding and is completely diced.
  • GB-A-2 455 044 discloses a method for producing a multilayer composite article, wherein in a first method step a plurality of pellets of thermoplastic material and a blowing agent are provided.
  • Thermoplastic material is a mixture of polystyrene (PS) and polyphenylene oxide (PPO) containing at least 20 to 70% by weight of PPO.
  • PS polystyrene
  • PPO polyphenylene oxide
  • the pellets are expanded and welded in a third step in a mold to form a closed-cell foam of the thermoplastic material into a shaped body, wherein the closed-cell foam assumes the shape of the mold.
  • a layer of fiber-reinforced material is applied to the surface of the closed-cell foam, the attachment of the respective surfaces being carried out using an epoxy resin.
  • GB-A-2 455 044 does not disclose that a fibrous material can be incorporated into the core of the multilayer composite article.
  • the division of the closed-cell foam is not described.
  • a similar method or an analogous multilayer composite article (as in GB-A 2 455 044) is also disclosed in WO 2009/047483.
  • These multilayer composite articles are suitable, for example, for the use of rotor blades (in wind turbines) or as boat hulls.
  • US Pat. No. 7,201,625 discloses a method for the production of foam products and the foam products as such, which can be used, for example, in sports as a surfboard.
  • the core of the foam product forms a particle foam, for example based on a polystyrene foam.
  • This particle foam is produced in a special form, wherein a plastic outer skin encloses the particle foam.
  • the plastic outer skin can be, for example, a polyethylene film.
  • US Pat. No. 7,201,625 does not disclose that fibers for reinforcing the material may be contained in the particle foam or that the particle foam is broken up.
  • US Pat. No. 6,767,623 discloses sandwich panels which have a core layer of polypropylene particle foam based on particles having a particle size in the range from 2 to 8 mm and a bulk density in the range from 10 to 100 g / l. Furthermore, the sandwich panels comprise two cover layers of fiber-reinforced polypropylene, wherein the individual cover layers are arranged around the core, that a sandwich is formed. Optionally, further layers may be included for decorative purposes in the sandwich panels.
  • the cover layers may contain glass fibers or other polymer fibers.
  • EP-A 2 420 531 discloses extruded foams based on a polymer such as polystyrene, in which at least one mineral filler with a particle size of ⁇ 10 ⁇ m and at least one nucleating agent are present. These extrusion foams are characterized by their improved stiffness. Furthermore, a corresponding extrusion process for producing such extrusion foams described on the basis of polystyrene. The extrusion foams may be closed cell. However, EP-A 2 480 531 does not disclose that the extrusion foams contain fibers and are divided. WO 2005/056653 relates to particle foam moldings made of expandable polymer granules containing filler.
  • the particle foam moldings are obtainable by welding prefoamed foam particles of expandable, filler-containing, thermoplastic polymer granules, wherein the particle foam has a density in the range of 8 to 300 g / l.
  • the thermoplastic polymer granules are in particular a styrene polymer.
  • filler powdery inorganic substances, metal, chalk, aluminum hydroxide, calcium carbonate or alumina or spherical or fibrous inorganic substances such as glass beads, glass fibers or carbon fibers can be used.
  • US 2001/0031350 describes sandwich materials comprising a low density fiber reinforced closed cell material, reinforcing fiber layers and a resin.
  • the closed cell material with a low density is a foam.
  • the core material of the sandwich materials contains segments of the foam which are interconnected by fiber layers.
  • fibers for example in the form of rovings for reinforcement in the segments may be introduced and optionally penetrate the fiber layers.
  • the fiber is located with a region within the core material, a second fiber region protrudes to the first side of the foam, a third fiber region to the second side.
  • needles are used in US 2001/0031350. The needles create a hole from the first side of the foam to the second side while at the same time bringing the fiber from the first side of the foam to the second side of the foam such that the fiber is partially within the foam and partially outside the foam.
  • the segments can be sawn before joining.
  • WO 201 1/040970 describes composite sandwich panels comprising a low-density core material and a solid outer skin.
  • the sandwich materials typically comprise a plurality of strips or blocks of low density core material passing through the solid outer skin, such as, for example, laid or woven fabrics fiberglass rovings, are held together.
  • the core materials are sawn to make the strips.
  • the individual strips can also include rovings for reinforcement.
  • GB 1 375,877 describes a composite material which is composed of layers of glass fibers interposed between solid foam layers. These composite materials can be cut with a knife or a saw. Shaped bodies in which at least one fiber is incorporated in a foam are not described in GB 1, 375,877.
  • a disadvantage of using only layers of glass fibers is that a three-dimensional reinforcement is only possible by the composite materials produced are cut and reconnected to each other via glass fiber mats.
  • the object underlying the present invention is therefore to provide a new process for the packaging of moldings.
  • a method for manufacturing a shaped body comprising the following steps a) and b): a) providing a shaped body comprising a foam and at least one fiber (F), wherein the fiber (F) with a fiber region B) at least one time at least partial dicing of the shaped body, wherein at least one fiber (F) is completely divided to obtain a preformed shaped body, wherein in step a) the shaped body is provided, (FB2) in that at least one fiber (F) is partially introduced into the foam, whereby the fiber (F) with the fiber region (FB2) is inside the molded body and is enclosed by the foam, while a fiber region (FB1) of the fiber (F) is made a first side of the shaped body protrudes and a fiber region (FB3) of the fiber (F) protrudes from a second side of the shaped body , and optionally subsequently the fiber region (FB1) and / or the fiber region (FB3) is separated off, the partial introduction being effected by the steps
  • the subject matter of the present invention is also a process for the preparation of a shaped article, comprising the following steps a) and b): a) providing a shaped body which comprises a foam and at least one fiber (F), wherein the fiber (F) coincides with a Fiber region (FB2) is located within the molded body and is enclosed by the foam, b) at least one time at least partially dividing the shaped body, wherein at least one fiber (F) is completely divided to obtain a preformed shaped body.
  • the inventive method is in particular advantageously the introduction of slots and grooves in the molding possible, beyond
  • the preformed molded article produced according to the invention is also characterized in an advantageous manner by a low resin uptake coupled with good interfacial bonding. This effect is particularly important when the preformed shaped body produced according to the invention is further processed into the panels according to the invention.
  • the resin absorption can be influenced in particular by the targeted production of open or closed cut surfaces and the small thickness of the cuts.
  • a further improvement of the connection with simultaneously reduced resin absorption can be achieved in the prefabricated molding or the resulting panels in that in a preferred embodiment the molding provided in step a) comprises a fiber region (FB1) of the fiber (F), which protrudes from a first side of the molded body has.
  • This fiber region (FB1) of the fiber (F) preferably remains in the preformed molded article.
  • the fibers or fiber bundles are advantageously not flush with the foam surface, but deposited with overhang and thus allow an improvement of the connection or a direct connection with the corresponding cover layers in the panel according to the invention. This is the case in particular if, as cover layer, according to the invention at least one further layer (S1) forms a panel on the panel inventive prefabricated molded body is applied.
  • two layers (S1) which may be the same or different, are applied.
  • a fiber region (FB3) of the fiber (F) protrudes from a second side of the molded article.
  • This fiber area (FB3) then advantageously remains in the prefabricated molded body.
  • Two identical layers (S1), in particular two identical fiber-reinforced resin layers, are then preferably applied on opposite sides (the first side and the second side) of the preformed molded article according to the invention to form a panel according to the invention.
  • Such panels are also referred to as "sandwich materials", wherein the shaped body according to the invention can also be referred to as "core material”.
  • the panels of the invention are thus characterized by a low resin absorption in conjunction with a good peel strength. Furthermore, high strength and stiffness properties are specifically adjusted by the choice of fiber types, their proportion and arrangement. The effect of a low resin absorption is important because when using such panels (sandwich materials) often the goal is that the structural properties should be increased with the lowest possible weight.
  • the resin absorption of the core material contributes to the overall weight.
  • the preformed molded body or the panels according to the invention the resin absorption can be reduced, which weight and cost can be saved.
  • the resin (deck) layer by liquid injection or liquid infusion is applied, in which the fibers can be soaked in resin during processing and the mechanical properties can be improved. In addition, this can be cost savings.
  • the present invention will be further clarified.
  • a shaped body which comprises a foam and at least one fiber (F).
  • the foam may be based on all polymers known to those skilled in the art.
  • the foam is based on at least one polymer selected from polystyrene, polyester, polyphenylene oxide, a copolymer made of phenylene oxide, a copolymer made of styrene, polyarylethersulfone, polyphenylene sulfide, polyaryletherketone, polypropylene, polyethylene, polyamide, polyamideimide, polyetherimide, polycarbonate , Polyacrylate, polylactic acid, polyvinyl chloride, polyurethane or a mixture thereof.
  • the foam is based on at least one polymer selected from polystyrene, polyphenylene oxide, a mixture of polystyrene and polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, a copolymer made from styrene or a mixture of styrene-made copolymers.
  • the polymer is polystyrene, a mixture of polystyrene and poly (2,6-dimethylphenylene oxide), a mixture of a styrene-maleic anhydride polymer and a styrene-acrylonitrile polymer or a styrene-maleic anhydride polymer (SMA).
  • SMA styrene-maleic anhydride polymer
  • Polyphenylene oxide is preferably poly (2,6-dimethylphenylene ether), also referred to as poly (2,6-dimethylphenylene oxide).
  • Suitable copolymers prepared from phenylene oxide are known in the art.
  • Suitable comonomers to phenylene oxide are also known in the art.
  • a styrene-made copolymer preferably has as comonomer to styrene a monomer selected from ⁇ -methylstyrene, ring-halogenated styrenes, ring-alkylated styrenes, acrylonitrile, acrylic esters, methacrylic acid esters, N-vinyl compounds, maleic anhydride, butadiene, divinylbenzene or butanediol diacrylate.
  • the foam is made, for example, from a particle foam, an extrusion foam, a reactive foam and / or a batch foam.
  • the foam is of an extrusion foam produced, particularly preferably from an extrusion foam, which has been produced in a process comprising the following steps:
  • step II introducing at least one blowing agent into the polymer melt provided in step I) to obtain a foamable polymer melt
  • step II Extrusion of the foamable polymer melt obtained in step I)) from the extruder through at least one nozzle opening into a region lower
  • step I I I calibrating the expanded foam from step I I I) by passing the expanded foam through a forming tool to obtain the expanded foam
  • step IV optionally machining the extrusion foam obtained in step IV), wherein i) the polymer melt provided in step I) optionally contains at least one additive, and / or ii) optionally during step II) to the polymer melt and / or between step II) and Step II I) is added to the foamable polymer melt at least one additive, and / or iii) optionally during step I II) on the expanded foam and / or during step IV) on the expanded foam at least one additive is applied, and / or iv ) optionally during and / or directly after step IV) on the extrusion foam at least one layer (S2) is applied, and / or vi) optionally during and / or directly after step IV) on the extrusion foam at least one support layer (TS ) is applied.
  • the polymer melt provided in step I) optionally contains at least one additive
  • / or ii) optionally during step II) to the polymer melt and / or between step II) and Step II I) is added to the foamable poly
  • step I all methods known to the person skilled in the art are suitable for providing the polymer melt in the extruder in step I);
  • Polymer melt can be provided in the extruder by melting an already finished polymerized polymer.
  • the polymer can be melted directly in the extruder, as well as it is possible to feed the polymer into the extruder in molten form, thus providing the polymer melt in step I) in the extruder.
  • the polymer melt is provided in step I) by reacting the corresponding monomers needed to produce the polymer melt polymer into the polymer in the extruder to provide the polymer melt.
  • a polymer melt is understood to mean that the polymer is present above the melting temperature (T M ) in the case of semicrystalline polymers or the glass transition temperature (T G ) in the case of amorphous polymers.
  • the temperature of the polymer melt in process step I) is usually in the range from 100 to 450.degree. C., preferably in the range from 150 to 350.degree. C. and particularly preferably in the range from 160 to 300.degree.
  • step I I at least one blowing agent is introduced into the polymer melt provided in step I).
  • Methods for this purpose are known to those skilled in the art.
  • Suitable propellants are, for example, selected from the group consisting of carbon dioxide, alkanes, such as propane, isobutane and pentane, alcohols, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol and tert-butyl alcohol.
  • alkanes such as propane, isobutane and pentane
  • alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol and tert-butyl alcohol.
  • Butanol, ethers such as dimethyl ether
  • ketones such as acetone and methyl ethyl ketone
  • halogenated hydrocarbons such as hydrofluoropropene, water, nitrogen and mixtures thereof.
  • step I I the foamable polymer melt is thus obtained.
  • the foamable polymer melt usually contains in the range of 1 to 15 wt .-% of the at least one blowing agent, preferably in the range of 2 to 10 wt .-% and particularly preferably in the range of 3 to 8 wt .-%, each based on the total weight the foamable polymer melt.
  • the pressure in the extruder in step II) is usually in the range from 20 to 500 bar, preferably in the range from 50 to 400 bar and particularly preferably in the range from 60 to 300 bar.
  • step III) the foamable polymer melt obtained in step II) is extruded from the extruder through at least one nozzle orifice into a region of lower pressure, the foamable polymer melt expanding to give the expanded foam.
  • Methods of extruding the foamable polymer melt are known to those skilled in the art.
  • all nozzle openings known to those skilled in the art are suitable.
  • the nozzle opening may have any shape, for example, it may be rectangular, circular, elliptical, square or hexagonal. Preference is given to rectangular slot nozzles and circular round nozzles.
  • the foamable polymer melt is extruded through exactly one nozzle opening, preferably through a slot die.
  • the foamable polymer melt is extruded through a plurality of die orifices, preferably circular or hexagonal die orifices, to yield a plurality of strands, wherein the plurality of strands are brought together immediately upon exit from the die orifices forming the expanded foam.
  • the plurality of strands can also be brought together in step IV) by passing through the forming tool.
  • the at least one nozzle opening is heated.
  • the nozzle orifice is at least at the glass transition temperature (T G ) of the polymer contained in the polymer melt provided in step I) when the polymer is an amorphous polymer and at least at the melting temperature T M of the polymer melt provided in step I)
  • T G glass transition temperature
  • T M melting temperature
  • Polymer when the polymer is a partially crystalline polymer, heated, for example, the temperature of the nozzle orifice in the range of 80 to 400 ° C, preferably in the range of 100 to 350 ° C and particularly preferably in the range of 1 10 to 300 ° C.
  • the foamable polymer melt is extruded in step I II) into a region of lower pressure.
  • the pressure in the region of lower pressure is usually in the range of 0.05 to 5 bar, preferably in the range of 0.5 to 1, 5 bar.
  • the pressure with which the foamable polymer melt is extruded from the nozzle opening in step II) is usually in the range from 20 to 600 bar, preferably in the range from 40 to 300 bar and particularly preferably in the range from 50 to 250 bar.
  • step IV) the expanded foam from step III) is calibrated by passing the expanded foam through a forming die to obtain the extrusion foam. Calibration of the expanded foam determines the outer contour of the extrusion foam obtained in step IV). Calibration methods are known to those skilled in the art.
  • the shaping tool can be arranged directly on the nozzle opening. It is also possible that the forming tool is arranged away from the nozzle opening.
  • Shaping tools for calibrating the expanded foam are known to those skilled in the art.
  • Suitable forming tools include, for example, plate calibrations, roller removals, mandrel calibrations, chain pulls, and tape pulls.
  • the tools can be coated and / or heated.
  • the geometric shape of the cross section of the extrusion foam according to the invention is determined in at least one dimension.
  • the extrusion foam has a nearly rectangular cross-section. If the calibration is done partly only in certain directions, the extrusion foam may deviate from the ideal geometry on the free surfaces.
  • the thickness of the extrusion foam is determined on the one hand by the nozzle opening, on the other hand also by the forming tool, the same applies to the width of the extrusion foam.
  • the extrusion foam can be machined by sawing, milling, drilling or planing.
  • the extrusion foam is a thermoplastic foam, thermal forming is possible, whereby machining with cut losses and damage to the fibers (F) can be avoided.
  • additives known to the person skilled in the art such as, for example, nucleating agents, flame retardants, paints, process stabilizers, processing aids, light stabilizers and pigments, are suitable as additives.
  • the at least one carrier layer (TS) can be the same as the layer (S2) or different from the layer (S2).
  • the at least one backing layer (TS) is preferably open-porous, more preferably a textile comprising fibers and / or fiber bundles, more preferably an open-meshed fabric or webs, most preferably an open-meshed scrim or webs of glass fibers, carbon fibers and / or polymer fibers.
  • the foam according to the invention usually comprises cells.
  • an extrusion process particularly by an extrusion process comprising steps I) to V
  • at least 50%, preferably at least 80%, more preferably at least 90% of the cells of the foam are anisotropic.
  • An anisotropic cell has different dimensions in different spatial directions, the largest dimension of the cell is referred to as a-direction and the smallest dimension as c-direction. The third dimension is called b-direction.
  • the dimensions of the cells can be determined, for example, by light or electron micrographs.
  • At least one of the mechanical properties may be anisotropic and / or at least one of the elastic moduli, preferably all elastic moduli of the foam, may be anisotropic.
  • the ratio of the compressive strength in the thickness (z-direction) of the foam to the compressive strength in the length (x-direction) of the foam and / or the ratio of the compressive strength in the thickness (z-direction) of the foam to the compressive strength in the width (y-direction) of the foam be different.
  • the shaped body provided in step a) comprises, in addition to the foam, at least one fiber (F).
  • the fiber (F) in step a) is preferably a single fiber or a fiber bundle, more preferably a fiber bundle.
  • the fiber (F) in step a) is not a nonwoven, scrim, fabric, or knit, more preferably, the fiber (F) is not a flat fiber material.
  • Suitable fibers (F) in step a) are all materials known to those skilled in the art that can form fibers.
  • the fiber (F) in step a) is an organic, inorganic, metallic, ceramic fiber or a combination thereof.
  • Preferred is a polymeric fiber, basalt fiber, glass fiber, carbon fiber or Natural fiber, particularly preferably a polyaramid fiber, glass fiber, basalt fiber or carbon fiber.
  • a polymeric fiber is preferably a fiber of polyester, polyamide, polyaramide, polyethylene, polyurethane, polyvinyl chloride, polyimide and / or polyamide-imide.
  • a natural fiber is preferably a fiber of sisal, hemp, flax, 5 bamboo, coconut and / or jute.
  • Fiber bundles are preferably used as fiber (F) in step a).
  • the fiber bundles are composed of several individual fibers (filaments).
  • the number of individual fibers per bundle is preferably at least 10, more preferably 10-10000, more preferably 300-10,000 for glass fibers and 1,000-50,000 for carbon fibers, and most preferably 500-5,000 for glass fibers and 2,000-20,000 at carbon fibers.
  • the shaped article contains a multiplicity of 15 fibers (F), particularly preferably fiber bundles, and / or comprises more than 10 fibers (F) or fiber bundles per m 2 , preferably more than 1,000 m 2 , more preferably 4,000 to 40,000 per m 2 .
  • the fiber (F) is preferably introduced into the molded body at an angle ⁇ relative to the thickness direction (d) of the molded article or to the orthogonal (the surface) of the first side of the molded article.
  • the angle ⁇ can assume any values from 0 to 90 °.
  • the fiber (F) is at an angle ⁇ from 0 to 60 °, preferably from 0 to 50 °, more preferably from 0 to 15 ° or from 10 to 70 °, especially from 30 to 60 °, more preferably from 30 to 50 °, more preferably 5 from 30 to 45 °, in particular of 45 °, relative to the thickness direction (d) of the molded body introduced into the foam.
  • the second angle a 2 is preferably in the range of 30 to 50 °, more preferably ai is in the range of 0 ° to 5 ° and a 2 in the range of 40 to 50 °.
  • all the fibers (F) in the shaped body according to the invention have the same angle ⁇ or at least approximately the same angle (deviation of at most + / - 5 °, preferably + / - 2 °,
  • All fibers (F) may be present parallel to each other in the molding. Likewise, it is possible and preferred according to the invention for two or more fibers (F) to be present at an angle ⁇ to one another in the shaped body. At the angle ⁇ , in the context of the present invention, the angle between the perpendicular projection of a first fiber (F1) onto the surface of the first side of the shaped body and the vertical projection of a second fiber (F2) understood on the surface of the shaped body, wherein both fibers are introduced into the shaped body.
  • n is in the range of 2 to 6, more preferably in the range of 2 to 4.
  • the angle ⁇ is 90 °, 120 ° or 180 °.
  • the angle ⁇ is in the range of 80 to 100 °, in the range of 1 10 to 130 ° or in the range of 170 to 190 °.
  • more than two fibers (F) are introduced at an angle ⁇ to one another, for example three or four fibers (F). These three or four fibers (F) can each have two different angles ⁇ , ⁇ - 1 and ⁇ 2 relative to the two adjacent fibers.
  • the angle ⁇ is 90 °
  • the angle ⁇ -i between the first fiber (F1) and the second fiber (F2) is 90 °
  • the angle ⁇ 2 between the second fiber (F2) and third fiber (F3) 90th °
  • the angle ⁇ 3 between the third and fourth fibers (F4) 90 ° and the angle ⁇ 4 between the fourth fiber (F4) and the first fiber (F1) also 90 °.
  • the angle ⁇ between the first fiber (F1) (reference) and the second (F2), third (F3) and fourth fiber (F4) is then 90 ° clockwise, 180 ° and 270 °. Analogous considerations apply to the other possible angles.
  • the first fiber (F1) then has a first direction
  • the second fiber (F2) which is arranged at an angle ß to the first fiber (F1), has a second direction.
  • a similar number of fibers Preferably, in the first direction and the second direction, a similar number of fibers.
  • similar is meant herein that the difference between the number of fibers in each direction relative to the other direction is ⁇ 30%, more preferably ⁇ 10%, and most preferably ⁇ 2%.
  • the fibers or fiber bundles can be introduced in irregular or regular patterns. Preference is given to the introduction of fibers or fiber bundles in regular patterns.
  • regular patterns are understood to mean that all fibers are aligned parallel to one another and that at least one fiber or fiber bundle has the same distance (a) to all directly adjacent fibers or fiber bundles all the directly adjacent fibers or fiber bundles at the same distance.
  • the first fibers (F1) which are parallel to one another, preferably have a regular pattern with a first spacing (a-1) and the second fibers (F2 ) which are parallel to each other and are at an angle ⁇ to the first fibers (F1), preferably a regular pattern having a second distance (a 2 ).
  • fibers or fiber bundles are introduced into the foam at an angle ⁇ to each other, it is preferred that the fibers or fiber bundles follow a regular pattern within each direction.
  • the length of the foam of the shaped body provided in step a) is referred to as the x-direction, the width as the y-direction and the thickness as the z-direction.
  • the x direction corresponds to the extrusion direction of the extrusion foam preferred according to the invention.
  • the foam can be of any size.
  • the foam has a thickness (z-direction) in the range of 4 to 200 mm, preferably in the range of 5 to 60 mm, a length (x-direction) of at least 200 mm, preferably of at least 400 mm and a width (y Direction) of at least 25 200 mm, preferably of at least 400 mm.
  • the foam also usually has a length (x-direction) of not more than 4,000 mm, preferably of not more than 2,500 mm, and / or a width (y-direction) of not more than 4,000 mm, preferably not more than 2,500 mm.
  • the foam usually has a density in the range from 10 to 150 kg / m 3 , particularly preferably in the range from 20 to 100 kg / m 3 and particularly preferably in the range from 25 to 60 kg / m 3 .
  • the density is determined according to the invention according to ISO 845 as of October 2009.
  • a shaped body in which a fiber region (FB1) of the fiber (F) protrudes from a first side of the shaped body, more preferably a fiber region (FB1) of the fiber (F) protrudes from a first side of the shaped body and a fiber portion (FB3) of the fiber (F) protrudes from a second side of the molded article.
  • the fiber region (FB1), the fiber region (FB2) and the fiber region (FB3) may each constitute an arbitrary fraction of the total length of the fiber (F).
  • the fiber region (FB1) and the fiber region (FB3) independently of each other, make up 0, 1 to 45%, preferably 2 to 40%, more preferably 5 to 30% and the fiber region (FB2) 10 to 99.8 %, preferably 20 to 96%, particularly preferably 40 to 90% of the total length of a fiber (F) in step a).
  • the first side of the shaped body, from which the fiber region (FB1) of the fiber (F) protrudes faces the second side of the molded article, from which the fiber region (FB3) Fiber (F) protrudes.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a particularly preferred embodiment of the provided in step a) molding of foam (1) in a perspective view.
  • (2) represents (the surface) of a first side of the molding
  • (3) represents a second side of the corresponding molding.
  • the first side (2) of the shaped body lies opposite the second side (3) of the shaped body.
  • the fiber (F) is represented by (4).
  • FIG. 1 shows the preferred embodiment in which one end of the fiber (4a) and thus the fiber region (FB1) protrude from the first side (2) of the molding, while the other end (4b) of the fiber occupying the fiber region (FB3) represents, protrudes from the second side (3) of the molding.
  • the middle fiber region (FB2) is located within the molding and is thus enclosed by the foam.
  • the fiber (4) which is for example a single fiber or a fiber bundle, preferably a fiber bundle, at an angle ⁇ relative to the thickness direction (d) of the shaped body, or to the orthogonal (O) of the surface of the first side (2) of the molded article.
  • the angle ⁇ can assume any values from 0 to 90 °, normally it is 0 to 60 °, preferably 0 to 50 °, particularly preferably 0 to 15 ° or 10 to 70 °, preferably 30 to 60 °, in particular 30 to 50 ° , especially 30 to 45 °, in particular 45 °.
  • F single fiber
  • FIG. 3 shows, by way of example, a schematic representation of part of the various angles.
  • the molded body of foam (1) shown in Figure 3 includes a first fiber (41) and a second fiber (42).
  • FB1 fiber region
  • this fiber region is to be understood as an extension of the fiber region (FB2) which is located inside the shaped body.
  • the first fiber (41) forms a first angle ⁇ ( ⁇ 1) relative to the orthogonal (O) of the surface of the first side (2) of the shaped body.
  • the second fiber (42) forms relative to Orthogonal (O) of the surface of the first side (2) has a second angle ⁇ ( ⁇ 2).
  • the shaped body in step a) can be provided by all methods known to the person skilled in the art.
  • the shaped article is provided in step a) by at least one fiber (F) being partially introduced into the foam, whereby the fiber (F) with a fiber region (FB2) is inside the molded article and is enclosed by the foam while a Fiber region (FB1) of the fiber (F) protrudes from a first side of the molded body and a fiber region (FB3) of the fiber (F) protrudes from a second side of the molded article and optionally subsequently the fiber region (FB1) and / or the fiber region (FB3) is separated.
  • the fiber region (FB1) and / or the fiber region (FB3) can be separated by all methods known to the person skilled in the art. For example, with a pair of scissors or a knife.
  • the partial introduction of at least one fiber (F) into the foam preferably takes place by suturing using a needle, particularly preferably the partial introduction through steps a1) to a6): a1) optionally applying at least one layer (S2) and optionally Applying at least one support layer (TS) to at least one side of the foam, a2) creating a hole per fiber (F) in the foam and optionally in the layer (S2), and optionally in the support layer (TS), wherein the hole from a first side to a second side of the foam and optionally through the layer (S2) and optionally through the
  • the fiber (F) is located with the fiber region (FB2) within the molding and is enclosed by the foam, while the fiber region (FB1) of the fiber (F) from a first side of the molded body or optionally protruding from the layer (S2) or optionally from the carrier layer (TS) and the fiber region (FB3) of the fiber (F) protrudes from a second side of the shaped body, particularly preferably the steps a2) and a4) performed simultaneously.
  • the introduction of the at least one fiber (F) may comprise, for example, the following steps: a1 optionally applying a layer (S2) and optionally applying at least one support layer (TS) to at least one side of the foam, a2a) at least one fiber (F) on the second side of the foam, a3a) production of one hole per fiber (F) in the foam and optionally in the layer (S2), and optionally in the support layer (TS), the hole being separated from the one first side to a second side of the foam and optionally through the layer (S2) and optionally through the support layer (TS) and wherein the production of the hole by the passage of a needle through the foam and optionally through the
  • a hook needle is used as the needle and at least one fiber (F) is hooked into the hook needle in step a5) or in step a4a).
  • a plurality of fibers (F) are simultaneously introduced into the foam according to the previously described steps.
  • first page and second page are used primarily for orientation.
  • the optionally applied layer (S2) and the optionally applied carrier layer (TS) may be applied on the first side and / or on the second side of the shaped body. Accordingly, the fiber region (FB3) can also protrude from the layer (S2) and / or the carrier layer (TS).
  • the shaped body is at least once, at least partially, divided, wherein at least one fiber (F) is completely divided to obtain a preformed shaped body.
  • At least once in the context of the present invention means that the shaped body can be at least partially divided just once, and also at least partially divided two or more times.
  • At least partially means that the shaped body can be partially or completely divided. If the shaped body is at least partly divided two or more times, it is possible for the shaped body to be partially and completely divided
  • at least one fiber (F) in the context of the present invention means that if the shaped body comprises two or more fibers (F), at least one fiber (F) is at least partially divided three times. exactly one of these two or several fibers (F) can be completely divided, as well as it is possible that two or more of these two or more fibers (F) are completely divided.
  • parting is understood to mean shear cutting, knife cutting and biting by cutting.
  • a dicing area is obtained.
  • the "split surface” is understood to mean the entire newly created surface when it is at least partially cut, for example, when a cutting tool is used during at least partial cutting, new surfaces are created on both sides of the cutting tool, which are referred to as a cut surface. is referred to in the context of the present invention, half of the dicing surface. In the event that a cutting tool is used for at least partial cutting, the cutting surface is thus the area newly created on one side of the cutting tool.
  • the at least partial division of the shaped body in step b) takes place without chip removal.
  • "without chip removal" (“chipless”) is understood to mean that the preformed shaped body obtained in step b) of the method according to the invention has a weight per partial division of at most 1% per partial dividing Cut surface, based on the total volume of the preformed shaped body, preferably reduced by at most 0.4%, more preferably by at most 0.2% and more preferably by at most 0.05%, compared to the weight of the shaped body which is provided in step a) , wherein in the determination of the weight of the preformed shaped article and the shaped article provided in step a), the mass of the optionally between step a) and step b) applied at least one carrier layer (TS) is not taken into account.
  • TS carrier layer
  • the shaped body is completely divided, "without chip removal"("chipless") in the context of the present invention is understood to mean that the sum of the weights of the preformed shaped body obtained in step b) of the method according to the invention and that of the complete one Dividing the piece separated by it by a maximum of 1% per complete cutting, in relation to the total volume of the cut piece preformed shaped body, preferably by at most 0.4%, more preferably by at most 0.2% and particularly preferably by at most 0.05% decrease, compared to the weight of the shaped body which is provided in step a), wherein in determining the weight of the preformed shaped body, the piece separated during the dividing and the shaped body provided in step a), the mass of the at least one carrier layer (TS) optionally applied between step a) and step b) is not taken into account.
  • TS carrier layer
  • the at least partial cutting of the shaped body in step b) takes place with a cutting tool, preferably with a knife.
  • the at least partial dicing in step b) is therefore called knife sheath, also called cold cutting.
  • the at least partial division of the shaped body in step b) can take place at an arbitrary angle ⁇ relative to the thickness direction (d) of the shaped body.
  • the at least partial division of the shaped body in step b) preferably takes place at an angle ⁇ in the range of 0 to 90 °, preferably in the range of 0 to 5 ° and / or in the range of 45 to 90 °, particularly preferably in the range of 0 to 2 ° and / or in the range of 70 to 90 °, in each case relative to the thickness direction (d) of the molding.
  • step b) If the at least partial division of the shaped body in step b) takes place at an angle ⁇ in the range of 45 to 90 °, preferably in the range of 70 to 90 °, then it is particularly preferred that the at least partial cutting of the shaped body is then a complete cutting ,
  • step b) takes place parallel to the first side of the shaped body.
  • the shaped body is then completely divided in step b) parallel to the first side of the shaped body.
  • the shaped body in step b) is preferably at an angle ⁇ in the range from 0 to 45 °, preferably in the range from 0 to 10 °, particularly preferably 0 °, in each case relative to the thickness direction (d) of the shaped body, divided.
  • the shaped body is divided in step b) at an angle ⁇ in the range of 0 to 45 °, preferably in the range of 0 to 10 °, particularly preferably 0 °, in each case relative to the thickness direction (d) of the shaped body, wherein 0, 01 to 5 mm and / or 0.01 to 10%, preferably 0.01 to 2 mm and / or 0.01 to 5% of the total thickness of the molding remain undivided.
  • the preformed shaped body obtained it is preferred for the preformed shaped body obtained to comprise units, preferably regular units.
  • these units are rectangular, more preferably rectangular with an edge ratio in the range of 1 to 1 to 1 to 4, wherein particularly preferably the length of the edge of the longer side is> 10 mm, more preferably> 25 mm.
  • unit are understood as meaning regions in the preformed shaped body which are separated from the other areas by the at least partial division of the shaped body in step b) it is preferred that the units are then held together by the at least one carrier layer (TS) applied in a particularly preferred embodiment.
  • TS carrier layer
  • “regular units” are understood as meaning that adjacent units have identical edge lengths.
  • “Edge lengths” are understood to mean the length of the cut, irrespective of the depth of the cut. preferably, they are rectangular.
  • FIG. 4 a shows an exemplary schematic representation of a prefabricated molded article (1 b) produced according to the invention in a side view.
  • (2b) represents (the surface) of a first side of the preformed molded body
  • (3b) represents a second side of the preformed shaped body.
  • the first side (2b) of the preformed shaped body lies opposite the second side (3b) of the preformed shaped body.
  • the prefabricated molded body shown in FIG. 4a has no fiber region (FB1) or (FB3). These fiber regions can either have been removed prior to carrying out the process according to the invention or have been separated from the ready-made molding by complete division of the molding.
  • the fiber (4) is located in the foam and was completely divided by the partial division of the shaped body. In the partial dicing, a slot (8) was formed. This slot (8) is introduced at an angle ⁇ relative to the thickness direction (d) in the prefabricated molded body. For the sake of clarity, only one fiber (4) is shown in FIG. 4a.
  • FIG. 4b shows a view along the thickness direction (d) of a preferred embodiment of the prefabricated shaped article (1b) according to the invention.
  • the shaped body was partially cut in step b), so that slits (8) were obtained.
  • the prefabricated molded body (1 b) has regular units (9) which are separated from each other by the slots (8).
  • the units have a longer side with an edge length (k2) and a shorter side with an edge length (k1).
  • no fiber (F) was drawn into the prefabricated shaped body according to FIG. 4b.
  • only some of the regular units in Figure 4b have been given the reference numeral (9).
  • At least one carrier layer (TS) is preferably applied to the shaped body.
  • a carrier layer (TS) is applied to the shaped body between steps a) and b) and the shaped body is completely divided in step b), wherein the carrier layer (TS) is not divided.
  • the backing layer (TS) is open-porous, more preferably a textile comprising fibers and / or fiber bundles, more preferably an open mesh or woven fabric, most preferably an open mesh or woven fabric of glass fibers, carbon fibers and / or polymer fibers.
  • the at least one carrier layer (TS) may be applied to the preferred extrusion foam, for example, during and / or immediately following step IV) of the preferred process for producing an extrusion foam.
  • step b) the preformed molded body is obtained.
  • the preformed shaped body obtained in step b) comprises a foam and at least one fiber (F).
  • step a) With regard to the foam, the previously described embodiments and preferences for the foam of the shaped body provided in step a) apply accordingly.
  • the preformed shaped body may also comprise the at least one layer (S2) and / or the at least one carrier layer (TS).
  • the prefabricated molded body may comprise the at least one carrier layer (TS) if it is applied to the shaped body between steps a) and b). It goes without saying that when the shaped body is completely divided at least once in step b), the foam of the preformed shaped body has a smaller thickness (z-direction) and / or a shorter length (x-direction) and / or a smaller one Width (y-direction) may have as the foam of the molding provided in step a).
  • the foam of the preformed molded body has a thickness (z-direction) in the range of 2 to 100 mm, preferably in the range of 5 to 60 mm, a length (x-direction) in the range of 10 to 2450 mm, preferably in the range of 100 to 1300 mm and a width (y-direction) in the range of 10 to 2450 mm, preferably in the range of 100 to 1300 mm.
  • the foam of the preformed molding has a length (x-direction) of at most 3000 mm, preferably of at most 2500 mm, and / or a width (y-direction) of at most 3000 mm, preferably of at most 2500 mm.
  • the fiber (F) the embodiments and preferences described above for the at least one fiber (F) provided in the shaped body provided in step a) likewise apply.
  • the preformed shaped body obtained has slots and / or grooves.
  • Slits and grooves and their differences are known in the art.
  • Slits and grooves are in the context of the present invention recesses, which are introduced by the at least partially dividing the shaped body in step b) in the molding.
  • Slits and grooves differ in the ratio of the central width of the recess to the central depth of the recess.
  • the depressions can be introduced both on exactly one side of the shaped body, it is also possible to introduce the depression on two or more sides of the shaped body. If the depressions are introduced on two or more sides of the shaped body, then it is preferred that at least two of the sides, into which the depressions are introduced, lie opposite one another.
  • Slits are depressions whose average width is smaller than their mean depth.
  • the ratio of average depth to average width is in the range of 10 to 10,000, preferably in the range of 50 to 1000.
  • An advantage of slits is that they allow contour-like imaging of surfaces, wherein the slotted material is unfolded according to the predetermined contour at the slots.
  • the possibility of unfolding is defined by the slot depth, therefore preferably as deep a cut as possible is generated, preferably between 2/3 of the material thickness up to the complete material thickness.
  • the slot width plays only a secondary role for contour-like shaping, however, it is very important for the resin absorption of the panel and thus the weight and should be kept as low as possible or necessary.
  • Grooves are depressions in which the average width is approximately equal to the mean depth.
  • the ratio of average depth to average width is in the range of 0.2 to 5, preferably in the range of 0.5 to 2.
  • Grooves are particularly advantageous in the manufacture of a panel by means of vacuum infusion from the preformed molding.
  • the grooves enable better distribution (distribution) of the liquid resin during the vacuum infusion process.
  • the grooves are inserted about 2 to 3 mm wide and about 1 to 2 mm deep into the foam, ideally in a cross or striped pattern.
  • FIG. 4a and 4b An exemplary shaped body having a slot (8) is shown in Figures 4a and 4b, which have already been described above.
  • the preformed shaped body obtained in step b) may have, for example, sockets.
  • step b If the shaped body is partially divided two or more times in step b), units are obtained, as described above, preferably regular units, as shown in FIG. 4b and described above.
  • the present invention therefore also relates to a preformed molded article obtainable by the process according to the invention.
  • the prefabricated molded article obtainable by the process according to the invention preferably has a carrier layer (TS).
  • TS carrier layer
  • the present invention furthermore relates to a panel comprising at least one preformed shaped body according to the invention and at least one layer (S1).
  • a "panel” may also be referred to in the art as “sandwich”, “sandwich material”, “laminate” and / or "composite article”.
  • the panel has two layers (S1), and the two layers (S1) are each attached to one side of the preformed shaped body, which is opposite to the respective other side in the prefabricated molded body.
  • the layer (S1) comprises at least one resin, preferably the resin is a reactive thermosetting or thermoplastic resin, more preferably the resin is based on epoxides, acrylates, polyurethanes, polyamides, polyesters, unsaturated polyesters, vinyl esters or mixtures thereof, in particular the resin is an amine-curing epoxy resin, a latent curing epoxy resin, an anhydride-curing epoxy resin or a polyurethane of isocyanates and polyols.
  • resin systems are known to the person skilled in the art, for example from Penczek et al. (Advances in Polymer Science, 184, pp. 1-95, 2005), Pham et al.
  • a panel in which i) the fiber region (FB1) of the fiber (F) is partially or completely, preferably completely, in contact with the first layer (S1), and / or ii) the fiber region (FB3) Fiber (F) partially or completely, preferably completely, with the second layer (S1) is in contact, and / or iii) the panel between at least one side of the preformed shaped body and at least one layer (S1) at least one layer (S2) ,
  • Films particularly preferably of glass fibers or carbon fibers in the form of nonwovens, loops or fabrics.
  • the at least one layer (S1) additionally contains at least one fibrous material, wherein i) the fibrous material fibers in the form of one or more layers of cut fibers, nonwovens, loops, knits and / or fabrics, preferably in the form of loops or fabrics, more preferably in the form of loops or fabrics having a basis weight per fabric from 150 to 2500 g / m 2 , and / or ii) the fibrous material contains fibers of organic, inorganic, metallic or ceramic fibers, preferably polymeric fibers, basalt fibers, glass fibers, carbon fibers or natural fibers, more preferably glass fibers or carbon fibers.
  • a layer (S1) which additionally contains at least one fibrous material is also referred to as a fiber-reinforced layer, in particular as a fiber-reinforced resin layer, if the layer (S1) comprises a resin.
  • the panel has an at least single curved surface.
  • the panel has an at least single curved surface which has at least one radius of curvature of ⁇ 50 m, preferably ⁇ 20 m, more preferably ⁇ 5 m.
  • the radius of curvature of the at least single curved surface is usually> 0.2 m, preferably> 0.5 m, more preferably> 1 m.
  • the radius of curvature is known to the person skilled in the art.
  • the radius of curvature is the radius of the circle of curvature of a certain point P of a plane curve.
  • the circle of curvature of a particular point P of a plane curve is the circle that best approximates the curve at that point. Its radius, the radius of curvature, is the value of the inverse of the curvature of the curve at point P.
  • the tangent of the circle of curvature at this point coincides with the tangent of the curve. Since the curvature of a curve generally varies locally, the curve generally conforms to the circle of curvature only in an infinitesimally small environment. The terms are known from mathematics for three-dimensional surfaces accordingly.
  • an at least single curved surface means both exactly one at least single curved surface and two or more at least single curved surfaces.
  • At least simply curved in the context of the present invention means both precisely curved and double curved.
  • the at least single curved surface is one of the surfaces comprising the layer (S1).
  • the thickness of the panel varies across the width and / or length of the panel.
  • the thickness of the panel varies across the width and / or length of the panel by at least 0.5 mm / m, more preferably at least 1 mm / m, even more preferably at least 5 mm / m, most preferably at least 10 mm / m.
  • the thickness of the panel varies over the width and / or length of the panel, preferably at most 2000 mm / m, more preferably at most 1000 mm / m.
  • the thickness of the panel may vary over the entire width and / or the entire length of the panel. It is also possible that the thickness of the panel varies only over a partial area of the width and / or over a partial area of the length.
  • the variation of the thickness of the panel over the width and / or over the length of the panel usually results from the variation of the thickness of the preformed shaped body contained, over its width and / or over its length. Moreover, a variation in the thickness of the layer (S1) of the panel as well as the optional layer (S2) may also result in a variation in the thickness of the panel across the width and / or length of the panel.
  • FIG. 2 a shows a panel (7) according to the invention in a two-dimensional side view comprising a prefabricated molded body (1 b) according to the invention, as shown for example above in the context of the embodiments relating to FIGS. 4 a and 4 b.
  • the reference numerals and other abbreviations in FIGS. 2a, 4a and 4b have the same meaning.
  • no slot (8) is shown in FIG. 2a.
  • the panel according to the invention comprises two layers (S1), which are represented by (5) and (6).
  • the two layers (5) and (6) are located on mutually opposite sides of the prefabricated molded body (1 b).
  • the two layers (5) and (6) are preferably resin layers or fiber-reinforced resin layers.
  • the prefabricated shaped body is a prefabricated shaped body which additionally comprises a fiber region (FB 1) and a fiber region (FB 3). These two fiber regions (ends of the fiber (4)) are enclosed by the respective layer (5) or (6).
  • one or more further layers may be present between the preformed shaped body (1b) and the first layer (5) and / or between the preformed shaped body (1b) and the second layer (6).
  • a single fiber (F) is also represented by 4 in FIG. 2 a for the sake of simplicity.
  • the analogous statements apply, as stated above for FIG.
  • FIG. 2b shows a further preferred embodiment of the panel (7) according to the invention, the panel being shown in a side view and having a single curved surface.
  • the slots (8) introduced into the prefabricated shaped body (1 b) are spread and thus obtain the curved surface of the panel.
  • the slots (8) may be filled with resin in the panel according to the invention.
  • Figure 2b For the reference numerals and other abbreviations in Figure 2b apply the same statements as for the reference numerals in Figure 2a.
  • the present invention further provides a process for the production of the panel according to the invention, in which the at least one layer (S1) is produced, applied and cured as a reactive viscous resin on a preformed molded article according to the invention, preferably by liquid impregnation, more preferably by pressure, vacuum assisted impregnation , more preferably by vacuum infusion or pressure assisted injection methods, most preferably by vacuum infusion.
  • liquid impregnation methods are known to the person skilled in the art and are described, for example, in Wiley Encyclopedia of Composites (2nd Edition, Wiley, 2012), Parnas et al. (Liquid Composite Molding, Hanser, 2000) and Williams et al. (Composites Part A, 27, p. 517-524, 1997).
  • auxiliary materials can be used to produce the panel according to the invention.
  • Suitable auxiliary materials for production by vacuum infusion are, for example, vacuum film, preferably nylon, vacuum sealing tape, flow aid, preferably nylon, release film, preferably polyolefin, tear-off fabric, preferably polyester and a semipermeable film, preferably a membrane film, more preferably a PTFE membrane film and Absaugvlies , preferably of polyester.
  • the choice of suitable auxiliary materials depends on the component to be manufactured, the selected process and the materials used, especially the resin system.
  • auxiliary materials can be used in various ways in the processes for producing the panel according to the invention.
  • Panels are particularly preferably produced from the preformed shaped bodies by applying fiber-reinforced cover layers by means of vacuum infusion. In a typical construction, fibrous materials and, if appropriate, further layers are applied to the top and bottom of the preformed shaped bodies to produce the panel according to the invention. Subsequently, tear-off fabric and release films are placed.
  • VAP structure semipermeable membrane
  • the Absaugvlies is used on the molding foreign side of the semipermeable membrane, whereby the air and / or iv) using a vacuum bag of membrane foil, which is preferably placed on the opposite sprue side of the shaped body, whereby the air is evacuated from the opposite side to the gate.
  • the assembly is then fitted with sprues for the resin system and ports for evacuation. Finally, a vacuum film is applied over the entire structure, sealed with sealing tape and evacuated the entire structure. After infusion of the resin system, the reaction of the resin system takes place while maintaining the vacuum.
  • the present invention also provides for the use of the prefabricated molded article or the panel according to the invention for rotor blades in wind turbines, in the transport sector, in the construction sector, in the automotive industry, in shipbuilding, in rail vehicle construction, for container construction, for sanitary facilities and / or in the aerospace industry. and space travel.
  • the smallest dimension of the cells is determined by statistical analysis of the microscopic images.
  • the density of the pure foams is determined according to ISO 845 (as of October 2009).
  • auxiliary materials are used: nylon vacuum film, vacuum sealing tape, nylon flow aid, polyolefin release film, polyester tear off fabric and PTFE membrane film and polyester absorbent nonwoven.
  • Panels are produced from the moldings by applying fiber-reinforced cover layers by means of vacuum infusion. On the top and bottom of the foams are applied two layers of Quadrax glass scrim (Roving: E-Glass SE1500, OCV, textile: Saertex, isotropic laminate [0 -45 90 ° 45 °] with 1200 g / m 2 each).
  • a release film is inserted between the foam and the glass scrim, in contrast to the standard production of the panels.
  • the resin absorption of the pure foam can be determined.
  • On the glass shelves the tear-off fabric and the flow aids are attached on both sides.
  • the assembly is then fitted with sprues for the resin system and ports for evacuation.
  • a vacuum film is applied over the entire structure, sealed with sealing tape and evacuated the entire structure.
  • the structure is prepared on an electrically heated table with a glass surface.
  • the resin system used is amine hardening epoxy (resin: BASF Baxxores 5400, hardener: BASF Baxxodur 5440, mixing ratio and further processing according to data sheet).
  • the resin is evacuated for 10 minutes at up to 20 mbar.
  • a resin temperature of 23 + / - 2 ° C infusion takes place on the pre-tempered structure (table temperature: 35 ° C).
  • temperature ramp of 0.3 K / min from 35 ° C to 75 ° C and isothermal Curing at 75 ° C for 6 h panels can be made, consisting of the moldings and glass fiber reinforced cover layers.
  • the foams are measured according to ISO 845 (as of October 2009) to obtain the bulk density of the foam.
  • the processed panels are trimmed to eliminate excess resin build-up in the marginal areas by improperly fitting vacuum foil.
  • the cover layers are removed and the foams are measured again according to ISO 845.
  • the difference of the densities results in the absolute resin absorption.
  • the corresponding resin absorption results in kg / m 2 .
  • the foam was produced as a plate on a tandem extrusion line.
  • Polyphenylene ether batch PPE / PS batch Noryl C6850, Sabic
  • polystyrene PS 148H, BASF
  • ZSK 120 meltdown extruder
  • additives such as talc (0.2 parts) as PS-batch (PS 148H, BASF) were metered via the feeder.
  • Propellants C0 2 , ethanol and i-butane
  • the total throughput including the blowing agents and additives is 750 kg / h.
  • the propellant-containing melt is cooled in a subsequent cooling extruder (ZE 400) and extruded through a slot die.
  • the intumescent melt is withdrawn through a heated belt and heated to a plate by means of a heated calibration, the surfaces of which are equipped with Teflon.
  • Typical plate dimensions before mechanical processing are approximately 800 mm wide (y direction) and 60 mm thick (z direction). Subsequently, the plates were trimmed for reinforcement to 20 mm.
  • the properties of the resulting foam (BS1) are shown in Table 1.
  • the resulting foam (BS1) is reinforced with glass fibers (Rovings, E-glass, 900 tex, 3B).
  • the glass fibers are introduced in the form of rovings at an angle ⁇ of 45 ° in four different spatial directions at an angle ⁇ of 90 ° to each other.
  • the fibers or fiber rovings are introduced automatically by a combined sewing / crochet process. First, pierce with a hook needle (diameter approx.
  • Example B1 In the resulting fiber-reinforced foams (moldings) slits were placed at a distance of 25 mm x 50 mm and a slot depth of 16 mm.
  • a knife edge (geometry 0.5 mm wide, cutting angle 18 °, compressed at the cutting edges to 26 ° for 0.1 to 0.2 mm) was applied to a die and at an angle of 17 to 18 ° with Pulled through the molding at a speed of 30 m / min.
  • slots were formed by a rotating saw blade (geometry: diameter 250 mm, thickness 0.8 mm, 28 teeth, Miear, no. 45540) with a Rotation speed of 4000 rev / min and a feed rate of 20 to 30 m / min introduced.
  • Example B3 Stems were introduced into the previously prepared fiber-reinforced foams (shaped bodies).
  • Example B3 a splitting machine was used which separates the shaped body by means of a rotating knife band (geometry: depth 80 mm, thickness 1 mm, length 8000 mm, chamfer 2 x 8 °). The knife is ground permanently during operation. The shaped body is held on a vacuum table. The skew angle is 2 °.
  • Comparative Example C4 a horizontal wire cutting machine with vacuum table was used. At a peripheral speed of 61 m / s and a feed of 0.25 m / min, a 3 ° taper was cut in a wedge shape. The results are shown in Table 3.
  • a splitting machine which separates the shaped body by means of a rotating knife band (geometry: depth 80 mm, thickness 1 mm, length 8000 mm, chamfer 2 x 8 °).
  • the knife was ground permanently during operation.
  • the molded article was held on a vacuum table and between 0.3 and 1.5 mm of foam were removed.
  • Comparative Example C6 a horizontal wire cutting machine with vacuum table was used.
  • the circulation speed was 61 m / s at a feed rate of 0.25 m / min.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konfektionierung von Formkörpern. Dabei wird ein Formkörper, der einen Schaumstoff und mindestens eine Faser (F) umfasst, wobei sich die Faser (F) mit einem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet, mindestens einmal zumindest teilweise zerteilt, wobei zumindest eine Faser (F) vollständig zerteilt wird. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist der so erhältliche konfektionierte Formkörper, sowie ein Paneel, das den konfektionierten Formkörper und mindestens eine Schicht (S1) enthält. Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren zur Herstellung des Paneels sowie die Verwendung des konfektionierten Formkörpers bzw. des erfindungsgemäßen Paneels, beispielsweise als Rotorblatt in Windenergieanlagen.

Description

Konfektionierung faserverstärkter Schaumstoffe Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konfektionierung von Formkörpern. Dabei wird ein Formkörper, der einen Schaumstoff und mindestens eine Faser (F) umfasst, wobei sich die Faser (F) mit einem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet, mindestens einmal zumindest teilweise zerteilt, wobei zumindest eine Faser (F) vollständig zerteilt wird. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist der so erhältliche konfektionierte Formkörper, sowie ein Paneel, das den konfektionierten Formkörper und mindestens eine Schicht (S1 ) enthält. Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren zur Herstellung des Paneels sowie die Verwendung des konfektionierten Formkörpers bzw. des erfindungsgemäßen Paneels, beispielsweise als Rotorblatt in Windenergieanlagen.
WO 2006/125561 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einem verstärkten zellulären Material, wobei in einem ersten Verfahrensschritt im zellulären Material mindestens ein Loch erzeugt wird, das sich von einer ersten Oberfläche zu einer zweiten Oberfläche des zellulären Materials erstreckt. Auf der anderen Seite der zweiten Oberfläche des zellulären Materials wird mindestens ein Faserbündel bereitgestellt, wobei dieses Faserbündel mit einer Nadel durch das Loch auf die erste Seite des zellulären Materials gezogen wird. Bevor die Nadel das Faserbündel fasst, wird die Nadel jedoch zunächst von der ersten Seite des zellulären Materials kommend durch das jeweilige Loch gezogen. Weiterhin befindet sich das Faserbündel mit Abschluss des Verfahrens gemäß WO 2006/125561 teilweise innerhalb des zellulären Materials, da es das entsprechende Loch ausfüllt, teilweise ragt das entsprechende Faserbündel auf den jeweiligen Seiten aus der ersten sowie zweiten Oberfläche des zellulären Materials heraus. Durch das in WO 2006/125561 beschriebene Verfahren können sandwichartige Komponenten hergestellt werden, die einen Kern aus besagtem zellulären Material sowie mindestens ein Faserbündel umfassen. An den Oberflächen dieses Kernes können Harzschichten und faserverstärkte Harzschichten aufgebracht werden, um die eigentliche sandwichartige Komponente herzustellen. Als zelluläres Material zur Ausbildung des Kerns der sandwichartigen Komponente können beispielsweise Polyvinylchloride oder Polyurethane eingesetzt werden. Als Faserbündel kommen beispielsweise Kohlenstofffasern, Nylonfasern, Glasfasern oder Polyesterfasern in Frage. WO 2006/125561 offenbart jedoch nicht, dass die Formkörper im Anschluss an ihre Herstellung zerteilt werden, wobei die Faserbündel vollständig zerteilt werden. Die sandwichartigen Komponenten gemäß WO 2006/125561 eignen sich zur Verwendung im Flugzeugbau.
WO 201 1/012587 betrifft ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Kerns mit integrierten Brückenfasern für Paneele aus Kompositmaterialien. Der Kern wird hergestellt, indem durch einen so genannten„Kuchen" aus Leichtmaterial die auf einer Oberfläche des entsprechenden Kuchens bereitgestellten Brückenfasern mit Hilfe einer Nadel teilweise oder vollständig durchgezogen werden. Der „Kuchen" kann aus Polyurethanschäumen, Polyesterschäumen, Polyethylenterephthalatschäumen, Polyvinylchloridschäumen oder einem phenolischen Schaum, insbesondere aus einem Polyurethanschaum ausgebildet sein. Als Fasern können prinzipiell jegliche Art von einfachen oder mehrfachen Fäden sowie sonstige Garne verwendet werden.
Die so hergestellten Kerne können wiederum Bestandteil eines Paneels aus Kompositmaterialien sein, wobei der Kern einseitig oder zweiseitig von einer Harzmatrix und Kombinationen aus Harzmatrizes mit Fasern in einer sandwichartigen Ausgestaltung umgeben ist. WO 201 1 /012587 offenbart jedoch nicht, dass die Kerne im Anschluss an ihre Herstellung zerteilt werden, wobei die Fasern vollständig zerteilt werden.
WO 2012/138445 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Komposit-Kernpaneels unter Verwendung einer Vielzahl von länglichen Streifen aus einem zellulären Material mit einer niedrigen Dichte. Zwischen die jeweiligen Streifen wird eine doppellagige Fasermatte eingebracht, die unter Verwendung von Harz ein Verkleben der einzelnen Streifen unter Ausbildung der Komposit-Kernpaneele bewirkt. Das zelluläre Material mit niedriger Dichte, das die länglichen Streifen ausbildet, ist gemäß WO 2012/138445 ausgewählt aus Balsaholz, elastischen Schäumen oder faserverstärkten Kompositschäumen. Bei den doppellagig zwischen den einzelnen Streifen eingebrachten Fasermatten kann es sich beispielsweise um eine poröse Glasfasermatte handeln. Das als Kleber verwendete Harz kann beispielsweise ein Polyester, ein Epoxy- oder ein phenolisches Harz sein oder ein durch Wärme aktivierter Thermoplast, beispielsweise Polypropylen oder PET. WO 2012/138445 offenbart jedoch nicht, dass einzelne Fasern oder Faserbündel in das zelluläre Material zur Verstärkung eingebaut werden können. Gemäß WO 2012/138445 werden hierfür ausschließlich Fasermatten eingesetzt, die zudem ein Verbindungsglied im Rahmen einer Verklebung der einzelnen Streifen mittels Harz unter Erhalt des Kernmaterials darstellen. Dementsprechend beschreibt WO 2012/138445 auch nicht das Zerteilen, wobei eine Faser sich innerhalb des Formkörpers befindet und vollständig zerteilt wird. GB-A 2 455 044 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Kompositartikels, wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine Vielzahl von Pellets aus thermoplastischem Material sowie einem Treibmittel bereitgestellt werden. Das thermoplastische Material ist ein Gemisch aus Polystyrol (PS) und Polyphenylenoxid (PPO), das mindestens 20 bis 70 Gew.-% PPO enthält. In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Pellets expandiert und in einem dritten Schritt in einer Form unter Ausbildung eines geschlossenzelligen Schaums aus dem thermoplastischen Material zu einem Formkörper verschweißt, wobei der geschlossenzellige Schaum die Gestalt der Form annimmt. Im nächsten Verfahrensschritt wird auf die Oberfläche des geschlossenzelligen Schaums eine Schicht aus faserverstärktem Material aufgebracht, wobei die Anbindung der jeweiligen Oberflächen unter Verwendung von einem Epoxidharz durchgeführt wird. GB-A 2 455 044 offenbart jedoch nicht, dass ein Fasermaterial in den Kern des mehrschichtigen Kompositartikels eingebracht werden kann. Zudem wird das Zerteilen des geschlossenzelligen Schaums nicht beschrieben.
Ein sinngemäßes Verfahren bzw. ein sinngemäßer mehrschichtiger Kompositartikel (wie in GB-A 2 455 044) ist auch in WO 2009/047483 offenbart. Diese mehrschichtigen Kompositartikel eignen sich beispielsweise zur Verwendung von Rotorblättern (in Windturbinen) oder als Bootrumpf.
US-B 7,201 ,625 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Schaumprodukten sowie die Schaumprodukte als solche, die beispielsweise im Sportbereich als Surfbrett eingesetzt werden können. Den Kern des Schaumproduktes bildet ein Partikelschaum, beispielsweise auf Basis eines Polystyrolschaums. Dieser Partikelschaum wird in einer speziellen Form hergestellt, wobei eine Plastikaußenhaut den Partikelschaum umschließt. Die Plastikaußenhaut kann beispielsweise ein Polyethylenfilm sein. Auch US-B 7,201 ,625 offenbart jedoch nicht, dass im Partikelschaum Fasern zur Verstärkung des Materials enthalten sein können, oder dass der Partikelschaum zerteilt wird.
US-B 6,767,623 offenbart Sandwichpaneele, die eine Kernschicht aus Polypropylen- partikelschaum auf der Basis von Partikeln mit einer Partikelgröße im Bereich von 2 bis 8 mm und einer Schüttdichte im Bereich von 10 bis 100 g/l aufweisen. Weiterhin umfassen die Sandwichpaneele zwei Deckschichten aus faserverstärktem Polypropylen, wobei die einzelnen Deckschichten so um den Kern angeordnet sind, dass ein Sandwich ausgebildet wird. Gegebenenfalls können noch weitere Schichten zu dekorativen Zwecken in den Sandwichpaneelen enthalten sein. Die Deckschichten können Glasfasern oder sonstige Polymerfasern enthalten.
EP-A 2 420 531 offenbart Extrusionsschaumstoffe auf Basis eines Polymers wie Polystyrol, in denen mindestens ein mineralischer Füllstoff mit einer Partikelgröße von < 10 μηη und mindestens ein Keimbildner enthalten sind. Diese Extrusionsschaumstoffe zeichnen sich durch ihre verbesserte Steifigkeit aus. Weiterhin wird ein entsprechendes Extrusionsverfahren zur Herstellung solcher Extrusionsschaumstoffe auf Basis von Polystyrol beschrieben. Die Extrusionsschaumstoffe können geschlossenzellig sein. Die EP-A 2 480 531 beschreibt allerdings nicht, dass die Extrusionsschaumstoffe Fasern enthalten und zerteilt werden. WO 2005/056653 betrifft Partikelschaumstoffformteile aus expandierbaren, Füllstoff enthaltenden Polymergranulaten. Die Partikelschaumstoffformteile sind erhältlich durch Verschweißen von vorgeschäumten Schaumpartikeln aus expandierbaren, Füllstoff enthaltenden, thermoplastischen Polymergranulaten, wobei der Partikelschaumstoff eine Dichte im Bereich von 8 bis 300 g/l aufweist. Bei den thermoplastischen Polymergranulaten handelt es sich insbesondere um ein Styrolpolymer. Als Füllstoff können pulverförmige anorganische Stoffe, Metall, Kreide, Aluminiumhydroxid, Kalziumcarbonat oder Tonerde oder kugel- oder faserförmige anorganische Stoffe wie Glaskugeln, Glasfasern oder Kohlefasern eingesetzt werden. US 2001 /0031350 beschreibt Sandwichmaterialien, die ein faserverstärktes geschlossenzelliges Material mit einer geringen Dichte, verstärkende Faserschichten und ein Harz umfassen. Das geschlossenzellige Material mit einer geringen Dichte ist ein Schaumstoff. Das Kernmaterial der Sandwichmaterialien enthält Segmente des Schaumstoffs, die durch Faserschichten miteinander verbunden sind. Zusätzlich können Fasern, beispielsweise in Form von Rovings zur Verstärkung in die Segmente eingebracht sein und gegebenenfalls die Faserschichten durchdringen. Die Faser befindet sich mit einem Bereich innerhalb des Kernmaterials, ein zweiter Faserbereich ragt zur ersten Seite des Schaumstoffs hinaus, ein dritter Faserbereich zur zweiten Seite. Um die Faser in den Schaumstoff einzubringen, werden in US 2001 /0031350 Nadeln eingesetzt. Die Nadeln erzeugen von der ersten Seite des Schaumstoffs zur zweiten Seite ein Loch, während sie gleichzeitig die Faser von der ersten Seite des Schaumstoffs zur zweiten Seite des Schaumstoffs bringen, so dass sich die Faser teilweise innerhalb des Schaumstoffs und teilweise außerhalb des Schaumstoffs befindet. Die Segmente können vor dem Verbinden zersägt werden.
Ähnliche Sandwichmaterialien beschreibt die US 2005/0074593. Diese Sandwichmaterialien enthalten ebenfalls ein faserverstärktes geschlossenzelliges Material mit verstärkenden Faserschichten und ein Harz. Diese Sandwichmaterialien enthalten gegebenenfalls zusätzliche Fasern in Form von Rovings, die in die Sandwichmaterialien eingebracht sind. Auch die US 2005/0074593 beschreibt, dass die Sandwichmaterialien verbunden werden können und vor dem Verbinden gegebenenfalls zersägt werden können.
Die WO 201 1 /040970 beschreibt Kompositsandwichpaneele, die ein Kernmaterial niedriger Dichte sowie eine feste Außenhaut aufweisen. Die Sandwichmaterialien umfassen üblicherweise mehrere Streifen oder Blöcke des Kernmaterials niedriger Dichte, die durch die feste Außenhaut, die beispielsweise aus Gelegen oder Geweben von Faserglasrovings besteht, zusammengehalten werden. Die Kernmaterialien werden zersägt, um die Streifen herzustellen. Darüber hinaus können die einzelnen Streifen auch Rovings zur Verstärkung umfassen. Nachteilig bei den in der US 201 1/0031350, der US 2005/0074593 und der WO 201 1/040970 beschriebenen Verfahren ist, dass gegebenenfalls in den Schaumstoffen enthaltenen Rovings beim Zersägen häufig herausgerissen werden, so dass die Faserverstärkung der Kernmaterialien zumindest teilweise verloren geht. Die GB 1 ,375,877 beschreibt ein Kompositmaterial, das aufgebaut ist aus Schichten von Glasfasern, welche zwischen feste Schaumstoffschichten eingebracht sind. Diese Kompositmaterialien können mit einem Messer oder einer Säge geschnitten werden. Formkörper, bei denen mindestens eine Faser in einen Schaumstoff eingebracht ist, werden in der GB 1 ,375,877 nicht beschrieben. Nachteilig bei der Verwendung von ausschließlich Schichten von Glasfasern ist, dass eine dreidimensionale Verstärkung nur möglich ist, indem die hergestellten Kompositmaterialien zerschnitten und erneut miteinander über Glasfasermatten verbunden werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher in der Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Konfektionierung von Formkörpern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Konfektionierung eines Formkörpers, umfassend die folgenden Schritte a) und b): a) Bereitstellen eines Formkörpers, der einen Schaumstoff und mindestens eine Faser (F) umfasst, wobei sich die Faser (F) mit einem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, b) mindestens einmaliges zumindest teilweises Zerteilen des Formkörpers, wobei zumindest eine Faser (F) vollständig zerteilt wird unter Erhalt eines konfektionierten Formkörpers, wobei in Schritt a) der Formkörper bereitgestellt wird, indem mindestens eine Faser (F) in den Schaumstoff teilweise eingebracht wird, wodurch sich die Faser (F) mit dem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, während ein Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers herausragt und ein Faserbereich (FB3) der Faser (F) aus einer zweiten Seite des Formkörpers herausragt, und gegebenenfalls anschließend der Faserbereich (FB1 ) und/oder der Faserbereich (FB3) abgetrennt wird, wobei das teilweise Einbringen durch die Schritte a1 ) bis a6) erfolgt: a1 ) gegebenenfalls Aufbringen von mindestens einer Schicht (S2) und gegebenenfalls Aufbringen von mindestens einer Trägerschicht (TS) auf mindestens eine Seite des Schaumstoffs, a2) Erzeugung von einem Loch je Faser (F) im Schaumstoff und gegebenenfalls in der Schicht (S2) und gegebenenfalls in der Trägerschicht (TS), wobei sich das Loch von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite des Schaumstoffs und gegebenenfalls durch die Schicht (S2) und gegebenenfalls durch die Trägerschicht (TS) erstreckt, a3) Bereitstellung von mindestens einer Faser (F) auf der zweiten Seite des Schaumstoffs, a4) Durchführen einer Nadel von der ersten Seite des Schaumstoffs durch das Loch zu der zweiten Seite des Schaumstoffs, und gegebenenfalls Durchführen der Nadel durch die Schicht (S2) und gegebenenfalls Durchführen der Nadel durch die Trägerschicht (TS), a5) Befestigen von mindestens einer Faser (F) an der Nadel auf der zweiten Seite des Schaumstoffs, und a6) Rückführen der Nadel samt Faser (F) durch das Loch, so dass die Faser (F) sich mit dem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, während der Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers oder gegebenenfalls aus der
Schicht (S2) oder gegebenenfalls aus der Trägerschicht (TS) herausragt und der Faserbereich (FB3) der Faser (F) aus einer zweiten Seite des Formkörpers herausragt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Konfektionierung eines Formkörpers, umfassend die folgenden Schritte a) und b): a) Bereitstellen eines Formkörpers, der einen Schaumstoff und mindestens eine Faser (F) umfasst, wobei sich die Faser (F) mit einem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, b) mindestens einmaliges zumindest teilweises Zerteilen des Formkörpers, wobei zumindest eine Faser (F) vollständig zerteilt wird unter Erhalt eines konfektionierten Formkörpers.
Durch die erfindungsgemäßen Verfahren ist in vorteilhafter Weise insbesondere das Einbringen von Schlitzen und Rillen in den Formkörper möglich, darüber hinaus können mit den erfindungsgemäßen Verfahren Formschnitte, um die äußere Kontur des Formkörpers zu ändern, sowie Schäftungen, um beispielsweise Dickenübergänge und auslaufende Strukturen in dem Formkörper zu erzeugen, durchgeführt werden. Überraschenderweise kommt es durch die erfindungsgemäßen Verfahren zu keinem Auszug der Faser (F) während des zumindest teilweisen Zerteilens des Formkörpers.
Insbesondere durch das Einbringen von Schlitzen wird eine gute Drapierbarkeit des konfektionierten Formkörpers erzielt. Zudem kommt es durch die erfindungsgemäßen Verfahren zu nahezu keinem Spanabtrag am Formkörper, es bilden sich also nur wenige oder sogar gar keine Schnittreste aus der Faser (F) und/oder dem Schaumstoff. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da diese Schnittreste schwer rezyklierbar sind und zudem sicherheitstechnisch, insbesondere in Bezug auf die Gesundheit der Arbeiter, bedenklich sind. Durch die erfindungsgemäßen Verfahren werden zudem sehr gute, saubere und präzise Schnitte und damit auch Schnittkanten erhalten, die auch nur eine sehr geringe Breite aufweisen können. Zudem ist die gezielte Herstellung von offenen und geschlossenen Schnittflächen möglich. Die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen konfektionierten Formkörpers sind annähernd genauso gut oder sogar genauso gut wie die mechanischen Eigenschaften des in Schritt a) bereitgestellten Formkörpers und bleiben durch das zumindest teilweise Zerteilen nahezu unverändert.
Der erfindungsgemäß hergestellte konfektionierte Formkörper zeichnet sich außerdem in vorteilhafter Weise durch eine geringe Harzaufnahme bei gleichzeitig guter Grenzflächenanbindung aus. Dieser Effekt ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der erfindungsgemäß hergestellte konfektionierte Formkörper zu den erfindungsgemäßen Paneelen weiterverarbeitet wird. Die Harzaufnahme kann insbesondere durch die gezielte Herstellung von offenen oder geschlossenen Schnittflächen sowie die geringe Dicke der Schnitte beeinflusst werden.
Eine weitere Verbesserung der Anbindung bei gleichzeitig reduzierter Harzaufnahme kann in dem konfektionierten Formkörper beziehungsweise den daraus resultierenden Paneelen dadurch erzielt werden, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Formkörper, der in Schritt a) bereitgestellt wird, einen Faserbereich (FB1 ) der Faser (F), der aus einer ersten Seite des Formkörpers herausragt, aufweist. Dieser Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) bleibt vorzugsweise in dem konfektionierten Formkörper erhalten. Dann werden die Fasern beziehungsweise Faserbündel in vorteilhafter Weise an der Schaumstoffoberfläche nicht bündig, sondern mit Überstand abgelegt und ermöglichen damit eine Verbesserung der Anbindung beziehungsweise eine direkte Verbindung mit den entsprechenden Decklagen im erfindungsgemäßen Paneel. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn als Decklage erfindungsgemäß mindestens eine weitere Schicht (S1 ) unter Ausbildung eines Paneels auf den erfindungsgemäßen konfektionierten Formkörper aufgebracht wird. Vorzugsweise werden zwei Schichten (S1 ), die gleich oder verschieden sein können, aufgebracht. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn zusätzlich zu dem Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) ein Faserbereich (FB3) der Faser (F) aus einer zweiten Seite des Formkörpers herausragt. Dieser Faserbereich (FB3) bleibt dann vorteilhafterweise auch im konfektionierten Formkörper erhalten. Besonders bevorzugt werden dann zwei gleiche Schichten (S1 ), insbesondere zwei gleiche faserverstärkte Harzschichten, auf einander gegenüberliegenden Seiten (der ersten Seite und der zweiten Seite) des erfindungsgemäßen konfektionierten Formkörpers unter Ausbildung eines erfindungsgemäßen Paneels aufgebracht. Solche Paneele werden auch als „Sandwichmaterialien" bezeichnet, wobei der erfindungsgemäße Formkörper auch als „Kernmaterial" bezeichnet werden kann.
Die erfindungsgemäßen Paneele zeichnen sich somit durch eine geringe Harzaufnahme in Verbindung mit einer guten Schälfestigkeit aus. Weiterhin sind hohe Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften gezielt durch die Wahl der Fasertypen, deren Anteil und Anordnung einstellbar. Der Effekt einer geringen Harzaufnahme ist deswegen von Bedeutung, weil beim Einsatz von solchen Paneelen (Sandwichmaterialien) häufig das Ziel besteht, dass die strukturellen Eigenschaften bei möglichst geringem Gewicht erhöht werden sollen. Beim Einsatz von beispielsweise faserverstärkten Decklagen trägt neben den eigentlichen Decklagen und dem Sandwichkern die Harzaufnahme des Kernmaterials zum Gesamtgewicht bei. Durch die erfindungsgemäßen konfektionierten Formkörper bzw. die erfindungsgemäßen Paneele kann die Harzaufnahme jedoch verringert werden, wodurch Gewicht sowie Kosten eingespart werden können.
Weitere Verbesserungen/Vorteile können dadurch erzielt werden, dass die Fasern in den Formkörper in Schritt a) in einem Winkel α im Bereich von 0° bis 60° in Bezug zur Dickenrichtung (d) des Schaumstoffs in den Schaumstoff eingebracht sind, besonders bevorzugt von 0° bis 45°. Generell ist das Einbringen der Fasern in einem Winkel α von 0° bis < 90° technisch durchführbar. Der Winkel α der Faser (F) bleibt auch beim zumindest teilweisen Zerteilen des Formkörpers unter Erhalt des konfektionierten Formkörpers in Schritt b) erhalten. Zusätzliche Verbesserungen/Vorteile können erzielt werden, wenn die Fasern nicht nur parallel zueinander in den Schaumstoff eingebracht werden, sondern weitere Fasern in einem Winkel ß zueinander, der vorzugsweise im Bereich von > 0 bis 180° liegt. Dadurch wird zusätzlich eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des erhaltenen konfektionierten Formkörpers erzielt.
Ebenso ist es von Vorteil wenn in den erfindungsgemäßen Paneelen die Harz(deck)schicht durch Flüssiginjektionsverfahren oder Flüssiginfusionsverfahren aufgebracht wird, bei dem die Fasern während der Verarbeitung in Harz getränkt und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden können. Zudem können dadurch Kosten eingespart werden. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung weiter präzisiert.
Erfindungsgemäß wird in Schritt a) ein Formkörper bereitgestellt, der einen Schaumstoff und mindestens eine Faser (F) umfasst. Der Schaumstoff kann auf Basis aller dem Fachmann bekannten Polymere sein.
Beispielsweise ist der Schaumstoff auf Basis von mindestens einem Polymer, das ausgewählt ist aus Polystyrol, Polyester, Polyphenylenoxid, einem aus Phenylenoxid hergestellten Copolymer, einem aus Styrol hergestellten Copolymer, Polyarylethersulfon, Polyphenylensulfid, Polyaryletherketon, Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, Polyamidimid, Polyetherimid, Polycarbonat, Polyacrylat, Polymilchsäure, Polyvinylchlorid, Polyurethan oder einem Gemisch davon.
Bevorzugt ist der Schaumstoff auf Basis von mindestens einem Polymer, das ausgewählt ist aus Polystyrol, Polyphenylenoxid, einem Gemisch aus Polystyrol und Polyphenylenoxid, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polyethersulfon, Polysulfon, Polyetherimid, einem aus Styrol hergestellten Copolymer oder ein Gemisch aus aus Styrol hergestellten Copolymeren. Besonders bevorzugt ist das Polymer Polystyrol, ein Gemisch aus Polystyrol und Poly(2,6-Dimethylphenylenoxid), ein Gemisch aus einem Styrol-Maleinsäureanhydrid-Polymer und einem Styrol-Acrylnitril-Polymer oder ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Polymer (SMA).
Polyphenylenoxid ist vorzugsweise Poly(2,6-Dimethylphenylenether), das auch als Poly(2,6-Dimethylphenylenoxid) bezeichnet wird. Geeignete aus Phenylenoxid hergestellte Copolymere sind dem Fachmann bekannt. Geeignete Comonomere zu Phenylenoxid sind dem Fachmann ebenfalls bekannt.
Ein aus Styrol hergestelltes Copolymer weist vorzugsweise als Comonomer zu Styrol ein Monomer auf, das ausgewählt ist aus α-Methylstyrol, kernhalogenierten Styrolen, kernalkylierten Styrolen, Acrylnitril, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, N- Vinylverbindungen, Maleinsäureanhydrid, Butadien, Divinylbenzol oder Butandioldiacrylat.
Der Schaumstoff ist beispielsweise aus einem Partikelschaumstoff, einem Extrusionsschaumstoff, einem Reaktivschaumstoff und/oder einem Batchschaumstoff hergestellt. Vorzugsweise ist der Schaumstoff aus einen Extrusionsschaumstoff hergestellt, insbesondere bevorzugt aus einem Extrusionsschaumstoff, der in einem Verfahren umfassend die folgenden Schritte hergestellt worden ist:
I) Bereitstellen einer Polymerschmelze in einem Extruder,
II) Einbringen von zumindest einem Treibmittel in die in Schritt I) bereitgestellte Polymerschmelze unter Erhalt einer schäumbaren Polymerschmelze,
II I) Extrusion der in Schritt I I) erhaltenen schäumbaren Polymerschmelze aus dem Extruder durch zumindest eine Düsenöffnung in einen Bereich niedrigeren
Drucks, wobei die schäumbare Polymerschmelze expandiert unter Erhalt eines expandierten Schaums,
IV) Kalibrieren des expandierten Schaums aus Schritt I I I), indem der expandierte Schaum durch ein formgebendes Werkzeug durchgeführt wird, unter Erhalt des
Extrusionsschaumstoffs,
V) gegebenenfalls spanende Bearbeitung des in Schritt IV) erhaltenen Extrusionsschaumstoffs, wobei i) die in Schritt I) bereitgestellte Polymerschmelze gegebenenfalls mindestens ein Additiv enthält, und/oder ii) gegebenenfalls während Schritt I I) zu der Polymerschmelze und/oder zwischen Schritt I I) und Schritt II I) zu der schäumbaren Polymerschmelze mindestens ein Additiv gegeben wird, und/oder iii) gegebenenfalls während Schritt I II) auf den expandierten Schaum und/oder während Schritt IV) auf den expandierten Schaum mindestens ein Additiv aufgebracht wird, und/oder iv) gegebenenfalls während und/oder direkt im Anschluss an Schritt IV) auf den Extrusionsschaumstoff mindestens eine Schicht (S2) aufgebracht wird, und/oder vi) gegebenenfalls während und/oder direkt im Anschluss an Schritt IV) auf den Extrusionsschaumstoff mindestens eine Trägerschicht (TS) aufgebracht wird.
Zur Bereitstellung der Polymerschmelze in dem Extruder in Schritt I) eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise kann die Polymerschmelze in dem Extruder bereitgestellt werden, indem ein bereits fertig polymerisiertes Polymer aufgeschmolzen wird. Das Polymer kann direkt in dem Extruder aufgeschmolzen werden, ebenso ist es möglich, das Polymer in geschmolzener Form dem Extruder zuzuführen und so die Polymerschmelze in Schritt I) in dem Extruder bereitzustellen. Ebenso ist es möglich, dass die Polymerschmelze in Schritt I) bereitgestellt wird, indem die entsprechenden zur Herstellung des Polymers der Polymerschmelze benötigten Monomere zu dem Polymer miteinander in dem Extruder reagieren und so die Polymerschmelze bereitgestellt wird.
Unter einer Polymerschmelze wird vorliegend verstanden, dass das Polymer oberhalb der Schmelztemperatur (TM) bei teilkristallinen Polymeren bzw. der Glasübergangstemperatur (TG) bei amorphen Polymeren vorliegt. Üblicherweise liegt die Temperatur der Polymerschmelze in Verfahrensschritt I) im Bereich von 100 bis 450 °C, bevorzugt im Bereich von 150 bis 350 °C und insbesondere bevorzugt im Bereich von 160 bis 300 °C.
In Schritt I I) wird zumindest ein Treibmittel in die in Schritt I) bereitgestellte Polymerschmelze eingebracht. Verfahren hierzu sind dem Fachmann als solche bekannt.
Geeignete Treibmittel sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoffdioxid, Alkanen, wie Propan, Isobutan und Pentan, Alkoholen, wie Methanol, Ethanol, 1 -Propanol, 2-Propanol, 1 -Butanol, 2-Butanol, 2-Methylpropanol und tert-Butanol, Ethern wie Dimethylether, Ketonen, wie Aceton und Methylethylketon, halogenierten Kohlenwasserstoffen wie Hydrofluorpropen, Wasser, Stickstoff und Mischungen aus diesen.
In Schritt I I) wird so die schäumbare Polymerschmelze erhalten. Die schäumbare Polymerschmelze enthält üblicherweise im Bereich von 1 bis 15 Gew.-% des zumindest einen Treibmittels, bevorzugt im Bereich von 2 bis 10 Gew.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 3 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der schäumbaren Polymerschmelze. Der Druck im Extruder in Schritt II) liegt üblicherweise im Bereich von 20 bis 500 bar, bevorzugt im Bereich von 50 bis 400 bar und insbesondere bevorzugt im Bereich von 60 bis 300 bar.
In Schritt I I I) wird die in Schritt I I) erhaltene schäumbare Polymerschmelze durch zumindest eine Düsenöffnung aus dem Extruder in einen Bereich niedrigeren Drucks extrudiert, wobei die schäumbare Polymerschmelze expandiert unter Erhalt des expandierten Schaums. Verfahren zur Extrusion der schäumbaren Polymerschmelze sind dem Fachmann als solche bekannt. Für die Extrusion der schäumbaren Polymerschmelze eignen sich alle dem Fachmann bekannten Düsenöffnungen. Die Düsenöffnung kann jede beliebige Form aufweisen, beispielsweise kann sie rechteckig, kreisförmig, ellipsenförmig, quadratisch oder hexagonal sein. Bevorzugt sind rechteckige Schlitzdüsen und kreisförmige Runddüsen. In einer Ausführungsform wird die schäumbare Polymerschmelze durch genau eine Düsenöffnung, vorzugsweise durch eine Schlitzdüse, extrudiert. In einer weiteren Ausführungsform wird die schäumbare Polymerschmelze durch eine Vielzahl von Düsenöffnungen, vorzugsweise kreisförmige oder hexagonale Düsenöffnungen, extrudiert unter Erhalt einer Vielzahl von Strängen, wobei die Vielzahl von Strängen direkt nach dem Austreten aus den Düsenöffnungen zusammengeführt werden und den expandierten Schaum ausbilden. Die Vielzahl von Strängen kann auch erst in Schritt IV) durch das Durchführen durch das formgebende Werkzeug zusammengeführt werden. Vorzugsweise ist die zumindest eine Düsenöffnung beheizt. Insbesondere bevorzugt wird die Düsenöffnung mindestens auf die Glasübergangstemperatur (TG) des in der in Schritt I) bereitgestellten Polymerschmelze enthaltenen Polymers, wenn das Polymer ein amorphes Polymer ist, und mindestens auf die Schmelztemperatur TM des in der in Schritt I) bereitgestellten Polymerschmelze enthaltenen Polymers, wenn das Polymer ein teilkristallines Polymer ist, geheizt, beispielsweise liegt die Temperatur der Düsenöffnung im Bereich von 80 bis 400 °C, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 350 °C und insbesondere bevorzugt im Bereich von 1 10 bis 300 °C.
Die schäumbare Polymerschmelze wird in Schritt I II) in einen Bereich niedrigeren Drucks extrudiert. Der Druck im Bereich niedrigeren Drucks liegt üblicherweise im Bereich von 0,05 bis 5 bar, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 bar.
Der Druck mit dem die schäumbare Polymerschmelze in Schritt I I I) aus der Düsenöffnung extrudiert wird, liegt üblicherweise im Bereich von 20 bis 600 bar, bevorzugt im Bereich von 40 bis 300 bar und insbesondere bevorzugt im Bereich von 50 bis 250 bar.
In Schritt IV) wird der expandierte Schaum aus Schritt I I I) kalibriert, indem der expandierte Schaum durch ein formgebendes Werkzeug durchgeführt wird unter Erhalt des Extrusionsschaumstoffs. Durch die Kalibrierung des expandierten Schaums wird die Außenkontur des in Schritt IV) erhaltenen Extrusionsschaumstoffs bestimmt. Verfahren zur Kalibrierung sind dem Fachmann als solche bekannt. Das formgebende Werkzeug kann direkt an der Düsenöffnung angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass das formgebende Werkzeug von der Düsenöffnung entfernt angeordnet ist.
Formgebende Werkzeuge zum Kalibrieren des expandierten Schaums sind dem Fachmann als solche bekannt. Geeignete formgebende Werkzeuge umfassen beispielsweise Plattenkalibrierungen, Rollenabzüge, Dornkalibrierungen, Kettenabzüge und Bandabzüge. Um den Reibungskoeffizient zwischen den formgebenden Werkzeugen und dem Extrusionsschaumstoff zu verringern, können die Werkzeuge beschichtet und/oder beheizt werden.
Durch die Kalibrierung in Schritt IV) wird also die geometrische Form des Querschnitts des erfindungsgemäßen Extrusionsschaumstoffs in mindestens einer Dimension festgelegt. Vorzugsweise weist der Extrusionsschaumstoff einen nahezu rechtwinkligen Querschnitt auf. Falls die Kalibrierung teils nur in bestimmten Richtungen vorgenommen wird, kann der Extrusionsschaumstoff von der idealen Geometrie an den freien Flächen abweichen. Die Dicke des Extrusionsschaumstoffs wird dabei einerseits durch die Düsenöffnung bestimmt, andererseits auch durch das formgebende Werkzeug, gleiches gilt für die Breite des Extrusionsschaumstoffes. Zur spanenden Bearbeitung des in Schritt IV) erhaltenen Extrusionsschaumstoffs in Schritt V) eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Methoden. Beispielsweise kann der Extrusionsschaumstoff durch sägen, fräsen, bohren oder hobeln spanend bearbeitet werden. Wenn der Extrusionsschaumstoff ein thermoplastischer Schaumstoff ist, ist zudem ein thermisches Umformen möglich, wodurch eine spanende Verarbeitung mit Schnittverlusten und einer Schädigung der Fasern (F) vermieden werden kann.
Als Additive eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Additive wie beispielsweise Nukleierungsmittel, Flammschutzmittel, Farben, Prozessstabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel, Lichtstabilisatoren und Pigmente.
Bezüglich der Schicht (S2), die in einer Ausführungsform auf den Extrusionsschaumstoff aufgebracht wird, gelten die weiter unten beschriebenen Ausführungen und Bevorzugungen.
Die mindestens eine Trägerschicht (TS) kann gleich der Schicht (S2) sein, oder von der Schicht (S2) verschieden sein. Die mindestens eine Trägerschicht (TS) ist vorzugsweise offenporös, insbesondere bevorzugt ein Textil, umfassend Fasern und/oder Faserbündel, mehr bevorzugt ein offenmaschiges Gelege oder Gewebe, am meisten bevorzugt ein offen masch iges Gelege oder Gewebe aus Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Polymerfasern.
Der erfindungsgemäße Schaumstoff umfasst üblicherweise Zellen. Durch die bevorzugte Herstellung des Schaumstoffs durch ein Extrusionsverfahren, insbesondere durch ein Extrusionsverfahren umfassend die Schritte I) bis V), sind üblicherweise mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 80 %, mehr bevorzugt mindestens 90 % der Zellen des Schaumstoffs, anisotrop.
Eine anisotrope Zelle weist in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Dimensionen auf, die größte Dimension der Zelle wird als a-Richtung und die kleinste Dimension als c-Richtung bezeichnet. Die dritte Dimension wird als b-Richtung bezeichnet. Die Dimensionen der Zellen können beispielsweise durch licht- oder elektronenmikroskopische Aufnahmen bestimmt werden.
Aus den anisotropen Eigenschaften der Zellen resultieren bevorzugt auch anisotrope Eigenschaften des Schaumstoffs.
Beispielsweise können zumindest eine der mechanischen Eigenschaften, vorzugsweise alle mechanischen Eigenschaften des Schaumstoffs, anisotrop sein und/oder zumindest eines der elastischen Moduli, vorzugsweise alle elastischen Moduli des Schaumstoffs anisotrop sein. Ebenso kann das Verhältnis der Druckfestigkeit in der Dicke (z-Richtung) des Schaumstoffs zu der Druckfestigkeit in der Länge (x-Richtung) des Schaumstoffs und/oder das Verhältnis der Druckfestigkeit in der Dicke (z-Richtung) des Schaumstoffs zu der Druckfestigkeit in der Breite (y-Richtung) des Schaumstoffs verschieden sein. Der in Schritt a) bereitgestellte Formkörper umfasst außer dem Schaumstoff mindestens eine Faser (F).
Die Faser (F) in Schritt a) ist vorzugsweise eine einzelne Faser oder ein Faserbündel, besonders bevorzugt ein Faserbündel.
Bevorzugt ist die Faser (F) in Schritt a) kein Vlies, Gelege, Gewebe, oder Gestrick, insbesondere bevorzugt ist die Faser (F) kein flächiges Fasermaterial.
Als Faser (F) in Schritt a) eignen sich alle dem Fachmann bekannten Materialien, die Fasern bilden können. Beispielsweise ist die Faser (F) in Schritt a) eine organische, anorganische, metallische, keramische Faser oder eine Kombination daraus. Bevorzugt ist eine polymere Faser, Basaltfaser, Glasfaser, Kohlenstofffaser oder Naturfaser, insbesondere bevorzugt eine Polyaramidfaser, Glasfaser, Basaltfaser oder Kohlenstofffaser. Eine polymere Faser ist vorzugsweise eine Faser aus Polyester, Polyamid, Polyaramid, Polyethylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyimid und/oder Polyamidimid. Eine Naturfaser ist vorzugsweise eine Faser aus Sisal, Hanf, Flachs, 5 Bambus, Kokos und/oder Jute.
Bevorzugt werden Faserbündel als Faser (F) in Schritt a) eingesetzt. Die Faserbündel setzen sich aus mehreren einzelnen Fasern (Filamenten) zusammen. Die Anzahl der Einzelfasern pro Bündel beträgt bevorzugt mindestens 10, besonders bevorzugt 10 100 bis 100 000, insbesondere bevorzugt 300 bis 10 000 bei Glasfasern und 1000 bis 50 000 bei Kohlenstofffasern und am meisten bevorzugt 500 bis 5 000 bei Glasfasern und 2 000 bis 20 000 bei Kohlenstoffasern.
Es ist außerdem bevorzugt, dass der Formkörper in Schritt a) eine Vielzahl von 15 Fasern (F), besonders bevorzugt von Faserbündeln, enthält und/oder mehr als 10 Fasern (F) oder Faserbündel pro m2 umfasst, bevorzugt mehr als 1 000 pro m2, besonders bevorzugt 4 000 bis 40 000 pro m2.
Die Faser (F) ist bevorzugt in einem Winkel α relativ zu Dickenrichtung (d) des 0 Formkörpers bzw. zur Orthogonalen (der Oberfläche) der ersten Seite des Formkörpers in den Formkörper eingebracht. Der Winkel α kann beliebige Werte von 0 bis 90° annehmen. Beispielsweise ist die Faser (F) in einem Winkel α von 0 bis 60°, vorzugsweise von 0 bis 50°, mehr bevorzugt von 0 bis 15° oder von 10 bis 70 °, insbesondere von 30 bis 60 °, mehr bevorzugt von 30 bis 50°, noch mehr bevorzugt 5 von 30 bis 45°, insbesondere von 45°, relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers in den Schaumstoff eingebracht.
In einer weiteren Ausführungsform werden zumindest zwei Fasern (F) in zwei unterschiedlichen Winkeln α, a-i und a2, eingebracht, wobei der Winkel α-ι
30 vorzugsweise im Bereich von 0° bis 15° und der zweite Winkel a2 vorzugsweise im Bereich von 30 bis 50° liegt, insbesondere bevorzugt liegt a-i im Bereich von 0° bis 5° und a2 im Bereich von 40 bis 50°. Vorzugsweise weisen sämtliche Fasern (F) im erfindungsgemäßen Formkörper den gleichen Winkel α oder zumindest einen annähernd gleichen Winkel (Abweichung von maximal +/- 5°, vorzugsweise +/- 2°,
35 besonders bevorzugt +/- 1 °) auf.
Sämtliche Fasern (F) können parallel zueinander im Formkörper vorliegen. Ebenso ist es möglich und erfindungsgemäß bevorzugt, dass zwei oder mehr Fasern (F) in einem Winkel ß zueinander in dem Formkörper vorliegen. Unter dem Winkel ß wird im 0 Rahmen der vorliegenden Erfindung der Winkel zwischen der senkrechten Projektion einer ersten Faser (F1 ) auf die Oberfläche der ersten Seite des Formkörpers und der senkrechten Projektion einer zweiten Faser (F2) auf die Oberfläche des Formkörpers verstanden, wobei beide Fasern in den Formkörper eingebracht sind.
Der Winkel ß liegt vorzugsweise im Bereich ß = 360 n, wobei n eine ganzzahlige Zahl ist. Bevorzugt liegt n im Bereich von 2 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 4. Beispielsweise liegt der Winkel ß bei 90°, 120° oder 180°. In einer weiteren Ausführungsform liegt der Winkel ß im Bereich von 80 bis 100°, im Bereich von 1 10 bis 130° oder im Bereich von 170 bis 190°. In einer weiteren Ausführungsform werden mehr als zwei Fasern (F) in einem Winkel ß zueinander eingebracht, beispielsweise drei oder vier Fasern (F). Diese drei oder vier Fasern (F) können jeweils zu den beiden benachbarten Fasern zwei unterschiedliche Winkel ß, ß-ι und ß2, aufweisen. Bevorzugt weisen alle Fasern (F) zu den beiden benachbarten Fasern (F) die gleichen Winkel ß=ßi=ß2 auf. Beispielsweise beträgt der Winkel ß 90°, dann beträgt der Winkel ß-i zwischen der ersten Faser (F1 ) und der zweiten Faser (F2) 90°, der Winkel ß2 zwischen der zweiten Faser (F2) und dritten Faser (F3) 90°, der Winkel ß3 zwischen der dritten und vierten Faser (F4) 90 ° und der Winkel ß4 zwischen der vierten Faser (F4) und der ersten Faser (F1 ) ebenfalls 90 °. Als Winkel ß zwischen der ersten Faser (F1 ) (Referenz) und der zweiten (F2), dritten (F3) und vierten Faser (F4) ergeben sich dann im Uhrzeigersinn 90°, 180° und 270°. Analoge Betrachtungen gelten für die anderen möglichen Winkel.
Die erste Faser (F1 ) weist dann eine erste Richtung auf, die zweite Faser (F2), die in einem Winkel ß zur ersten Faser (F1 ) angeordnet ist, weist eine zweite Richtung auf. Bevorzugt liegen in der ersten Richtung und der zweiten Richtung eine ähnliche Anzahl von Fasern. Unter „ähnlich" wird vorliegend verstanden, dass der Unterschied zwischen der Anzahl der Fasern in jeder Richtung relativ zu der anderen Richtung < 30 %, besonders bevorzugt < 10 % und insbesondere bevorzugt < 2 % ist.
Die Fasern oder Faserbündel können in irregulären oder regulären Mustern eingebracht werden. Bevorzugt ist das Einbringen von Fasern oder Faserbündeln in regulären Mustern. Unter „regulären Mustern" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass sämtliche Fasern parallel zueinander ausgerichtet sind und dass mindestens eine Faser oder Faserbündel zu allen direkt benachbarten Fasern oder Faserbündeln den gleichen Abstand (a) aufweist. Insbesondere bevorzugt weisen alle Fasern oder Faserbündel zu allen direkt benachbarten Fasern oder Faserbündeln den gleichen Abstand auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Fasern oder Faserbündel so eingebracht, dass sie, bezogen auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem, bei dem die Dickenrichtung (d) der z-Richtung entspricht, entlang der x-Richtung jeweils zueinander den gleichen Abstand (ax) haben und entlang der y-Richtung den gleichen Abstand (ay). Insbesondere bevorzugt weisen sie in x-Richtung und in y-Richtung den gleichen Abstand (a) auf, wobei a=ax=ay, ist.
Liegen zwei oder mehr Fasern (F) in einem Winkel ß zueinander vor, so weisen die 5 ersten Fasern (F1 ), die parallel zueinander vorliegen, vorzugsweise ein reguläres Muster mit einem ersten Abstand (a-ι) auf und die zweiten Fasern (F2), die parallel zueinander vorliegen und in einem Winkel ß zu den ersten Fasern (F1 ) liegen, vorzugsweise ein reguläres Muster mit einem zweiten Abstand (a2). In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten Fasern (F1 ) und die zweiten 10 Fasern (F2) jeweils ein reguläres Muster mit einem Abstand (a) auf. Dann gilt a=a1=a2.
Werden Fasern oder Faserbündel mit einem Winkel ß zueinander in den Schaumstoff eingebracht, so ist es bevorzugt, dass die Fasern oder Faserbündel innerhalb jeder Richtung einem regulären Muster folgen.
15
Bezogen auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem wird die Länge des Schaumstoffs des in Schritt a) bereitgestellten Formkörpers als x-Richtung bezeichnet, die Breite als y-Richtung und die Dicke als z-Richtung. Die x-Richtung entspricht der Extrusionsrichtung des erfindungsgemäß bevorzugten Extrusionsschaumstoffs.
20
Der Schaumstoff kann beliebige Größen aufweisen. Üblicherweise weist der Schaumstoff eine Dicke (z-Richtung) im Bereich von 4 bis 200 mm, bevorzugt im Bereich von 5 bis 60 mm, eine Länge (x-Richtung) von mindestens 200 mm, vorzugsweise von mindestens 400 mm und eine Breite (y-Richtung) von mindestens 25 200 mm, vorzugsweise von mindestens 400 mm auf.
Der Schaumstoff weist zudem üblicherweise eine Länge (x-Richtung) von maximal 4 000 mm, bevorzugt von maximal 2 500 mm und/oder eine Breite (y-Richtung) von maximal 4 000 mm, bevorzugt von maximal 2 500 mm auf.
30
Der Schaumstoff weist üblicherweise eine Dichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3 auf, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 kg/m3 und insbesondere bevorzugt im Bereich von 25 bis 60 kg/m3. Die Dichte wird erfindungsgemäß bestimmt nach ISO 845 gemäß Stand Oktober 2009.
35
Erfindungsgemäß bevorzugt wird in Schritt a) ein Formkörper bereitgestellt, bei dem ein Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers herausragt, besonders bevorzugt ragt ein Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers heraus und ein Faserbereich (FB3) der Faser (F) ragt 40 aus einer zweiten Seite des Formkörpers heraus. In dieser Ausführungsform können der Faserbereich (FB1 ), der Faserbereich (FB2) und der Faserbereich (FB3) jeweils einen beliebigen Anteil an der Gesamtlänge der Faser (F) ausmachen. In einer Ausführungsform machen der Faserbereich (FB1 ) und der Faserbereich (FB3), jeweils unabhängig voneinander, 0, 1 bis 45 %, vorzugsweise 2 bis 40 %, besonders bevorzugt 5 bis 30 % und der Faserbereich (FB2) 10 bis 99,8 %, vorzugsweise 20 bis 96 %, besonders bevorzugt 40 bis 90 % der Gesamtlänge einer Faser (F) in Schritt a) aus.
Es ist in dieser Ausführungsform außerdem bevorzugt, dass im Formkörper in Schritt a) die erste Seite des Formkörpers, aus der der Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) herausragt, der zweiten Seite des Formkörpers gegenüberliegt, aus der der Faserbereich (FB3) der Faser (F) herausragt.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform des in Schritt a) bereitgestellten Formkörpers aus Schaumstoff (1 ) in einer perspektivischen Ansicht. (2) stellt dabei (die Oberfläche) einer ersten Seite des Formkörpers dar, während (3) eine zweite Seite des entsprechenden Formkörpers darstellt. Die erste Seite (2) des Formkörpers liegt gegenüber der zweiten Seite (3) des Formkörpers. Die Faser (F) ist durch (4) dargestellt. Figur 1 zeigt die bevorzugte Ausführungsform, bei der ein Ende der Faser (4a) und somit der Faserbereich (FB1 ) aus der ersten Seite (2) des Formkörpers herausragt, während das andere Ende (4b) der Faser, das den Faserbereich (FB3) darstellt, aus der zweiten Seite (3) des Formkörpers herausragt. Der mittlere Faserbereich (FB2) befindet sich innerhalb des Formkörpers und ist somit von dem Schaumstoff umschlossen. In Figur 1 befindet sich die Faser (4), die beispielsweise eine einzelne Faser oder ein Faserbündel, vorzugsweise ein Faserbündel, ist, in einem Winkel α relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers, beziehungsweise zur Orthogonalen (O) der Oberfläche der ersten Seite (2) des Formkörpers. Der Winkel α kann beliebige Werte von 0 bis 90° annehmen, normalerweise beträgt er 0 bis 60°, vorzugsweise 0 bis 50°, besonders bevorzugt 0 bis 15° oder 10 bis 70°, bevorzugt 30 bis 60°, insbesondere 30 bis 50°, ganz besonders 30 bis 45°, insbesondere 45°. In Figur 1 ist übersichtlichkeitshalber nur eine einzelne Faser (F) dargestellt.
Figur 3 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung eines Teils der verschiedenen Winkel. Der in Figur 3 dargestellte Formkörper aus Schaumstoff (1 ) enthält eine erste Faser (41 ) und eine zweite Faser (42). In Figur 3 ist zur besseren Übersichtlichkeit lediglich der Faserbereich (FB1 ), der in einer bevorzugten Ausführungsform aus der ersten Seite (2) des Formkörpers herausragt, für die beiden Fasern (41 ) und (42) eingezeichnet. In Figur 3 ist dieser Faserbereich als Verlängerung des Faserbereichs (FB2), der sich innerhalb des Formkörpers befindet, zu verstehen. Die erste Faser (41 ) bildet relativ zur Orthogonalen (O) der Oberfläche der ersten Seite (2) des Formkörpers, einen ersten Winkel α (α1 ). Die zweite Faser (42) bildet relativ zur Orthogonalen (O) der Oberfläche der ersten Seite (2) einen zweiten Winkel α (α2). Die senkrechte Projektion der ersten Faser (41 ), insbesondere des Faserbereichs (FB2) auf die erste Seite (2) des Formkörpers (41 p), bildet mit der senkrechten Projektion der zweiten Faser (42), insbesondere des Faserbereichs (FB2) auf die erste Seite (2) des Formkörpers (42p) den Winkel ß.
Der Formkörper in Schritt a) kann nach allen dem Fachmann bekannten Methoden bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird der Formkörper in Schritt a) bereitgestellt, indem mindestens eine Faser (F) in den Schaumstoff teilweise eingebracht wird, wodurch sich die Faser (F) mit einem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, während ein Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers herausragt und ein Faserbereich (FB3) der Faser (F) aus einer zweiten Seite des Formkörpers herausragt und gegebenenfalls anschließend der Faserbereich (FB1 ) und/oder der Faserbereich (FB3) abgetrennt wird.
Der Faserbereich (FB1 ) und/oder der Faserbereich (FB3) können nach allen dem Fachmann bekannten Methoden abgetrennt werden. Beispielsweise mit einer Schere oder einem Messer.
Zum Einbringen der Faser (F) und/oder des Faserbündels eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Methoden. Geeignete Verfahren sind beispielsweise in WO 2006/125561 oder in WO 201 1/012587 beschrieben.
Bevorzugt erfolgt das teilweise Einbringen von mindestens einer Faser (F) in den Schaumstoff durch Einnähen unter Verwendung einer Nadel, insbesondere bevorzugt erfolgt das teilweise Einbringen durch die Schritte a1 ) bis a6): a1 ) gegebenenfalls Aufbringen von mindestens einer Schicht (S2) und gegebenenfalls Aufbringen von mindestens einer Trägerschicht (TS) auf mindestens eine Seite des Schaumstoffs, a2) Erzeugung von einem Loch je Faser (F) im Schaumstoff und gegebenenfalls in der Schicht (S2), und gegebenenfalls in der Trägerschicht (TS), wobei sich das Loch von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite des Schaumstoffs und gegebenenfalls durch die Schicht (S2) und gegebenenfalls durch die
Trägerschicht (TS) erstreckt, a3) Bereitstellung von mindestens einer Faser (F) auf der zweiten Seite des Schaumstoffs, a4) Durchführen einer Nadel von der ersten Seite des Schaumstoffs durch das Loch zu der zweiten Seite des Schaumstoffs und gegebenenfalls Durchführen der Nadel durch die Schicht (S2) und gegebenenfalls Durchführen der Nadel durch die Trägerschicht (TS),
Befestigen von mindestens einer Faser (F) an der Nadel auf der zweiten Seite des Schaumstoffs, und
Rückführen der Nadel samt Faser (F) durch das Loch, so dass die Faser (F) sich mit dem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, während der Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers oder gegebenenfalls aus der Schicht (S2) oder gegebenenfalls aus der Trägerschicht (TS) herausragt und der Faserbereich (FB3) der Faser (F) aus einer zweiten Seite des Formkörpers herausragt, besonders bevorzugt werden die Schritte a2) und a4) gleichzeitig durchgeführt.
Werden die Schritte a2) und a4) gleichzeitig durchgeführt, so wird das Loch von der ersten Seite zu der zweiten Seite des Schaumstoffs durch das Durchführen einer Nadel von der ersten Seite des Schaumstoffs zu der zweiten Seite des Schaumstoffs erzeugt. In dieser Ausführungsform kann das Einbringen der mindestens einen Faser (F) beispielsweise die folgenden Schritte umfassen: a1 a) gegebenenfalls Aufbringen einer Schicht (S2) und gegebenenfalls Aufbringen von mindestens einer Trägerschicht (TS) auf mindestens eine Seite des Schaumstoffs, a2a) Bereitstellen von mindestens einer Faser (F) auf der zweiten Seite des Schaumstoffs, a3a) Erzeugung von einem Loch je Faser (F) im Schaumstoff und gegebenenfalls in der Schicht (S2), und gegebenenfalls in der Trägerschicht (TS), wobei sich das Loch von der ersten Seite zu einer zweiten Seite des Schaumstoffs und gegebenenfalls durch die Schicht (S2) und gegebenenfalls durch die Trägerschicht (TS) erstreckt und wobei die Erzeugung des Lochs durch das Durchführen einer Nadel durch den Schaumstoff und gegebenenfalls durch die
Schicht (S2) und gegebenenfalls durch die Trägerschicht (TS) erfolgt, a4a) Befestigung von mindestens einer Faser (F) an der Nadel auf der zweiten Seite des Schaumstoffs, a5a) Rückführen der Nadel samt Faser (F) durch das Loch, so dass die Faser (F) sich mit dem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, während der Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers oder gegebenenfalls aus der Schicht (S2) oder gegebenenfalls aus der Trägerschicht (TS) herausragt und der Faserbereich (FB3) aus einer zweiten Seite des Formkörpers herausragt, a6a) gegebenenfalls Abschneiden der Faser (F) an der zweiten Seite und a7a) gegebenenfalls Aufschneiden der an der Nadel gebildeten Schlaufe der Faser (F).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Nadel eine Hakennadel eingesetzt und mindestens eine Faser (F) in Schritt a5) beziehungsweise in Schritt a4a) in die Hakennadel eingehängt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Fasern (F) gleichzeitig in den Schaumstoff gemäß der vorher beschriebenen Schritte eingebracht.
Es versteht sich von selbst, dass die Begriffe„erste Seite" und„zweite Seite" in erster Linie der Orientierung dienen. Die gegebenenfalls aufgebrachte Schicht (S2) und die gegebenenfalls aufgebrachte Trägerschicht (TS) können auf der ersten Seite und/oder auf der zweiten Seite des Formkörpers aufgebracht sein. Dementsprechend kann auch der Faserbereich (FB3) aus der Schicht (S2) und/oder der Trägerschicht (TS) herausragen. In Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Formkörper mindestens einmal, zumindest teilweise, zerteilt, wobei zumindest eine Faser (F) vollständig zerteilt wird unter Erhalt eines konfektionierten Formkörpers.
„Mindestens einmal" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Formkörper sowohl genau einmal zumindest teilweise zerteilt werden kann, als auch zwei oder mehrere Male zumindest teilweise zerteilt werden kann.
„Zumindest teilweise" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Formkörper teilweise oder vollständig zerteilt werden kann. Wird der Formkörper zwei oder mehrere Male zumindest teilweise zerteilt, so ist es möglich, dass der Formkörper teilweise und vollständig zerteilt wird. Wird der Formkörper beispielsweise dreimal zumindest teilweise zerteilt, so ist es beispielsweise möglich, dass der Formkörper einmal vollständig und zweimal teilweise zerteilt wird. „Zumindest eine Faser (F)" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass wenn der Formkörper zwei oder mehrere Fasern (F) umfasst, genau eine dieser zwei oder mehreren Fasern (F) vollständig zerteilt werden kann, ebenso ist es möglich, dass zwei oder mehrere dieser zwei oder mehreren Fasern (F) vollständig zerteilt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter„zerteilen" die Definition gemäß DIN 8588 (2013) verstanden.
Demnach ist„zerteilen" ein mechanisches Trennen ohne dass Späne entstehen. Es ist also ein spanloses mechanisches Trennverfahren. Insbesondere wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „zerteilen" das Scherschneiden, das Messerschneiden sowie das Beißschneiden verstanden.
Bei dem zumindest teilweisen Zerteilen des in Schritt a) bereitgestellten Formkörpers in Schritt b) wird eine Zerteilungsfläche erhalten. Unter der„Zerteilungsfläche" wird die gesamte, beim zumindest teilweisen Zerteilen, neu entstandene Fläche verstanden. Wird beim zumindest teilweisen Zerteilen beispielsweise ein Schneidwerkzeug eingesetzt, so entstehen auf beiden Seiten des Schneidwerkzeuges neue Flächen, die als eine Zerteilungsfläche bezeichnet werden. Als„Schnittfläche" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Hälfte der Zerteilungsfläche bezeichnet. Im Falle, dass ein Schneidwerkzeug zum zumindest teilweisen Zerteilen eingesetzt wird, ist die Schnittfläche also die auf einer Seite des Schneidwerkzeuges neu entstandene Fläche.
Es ist erfindungsgemäß also bevorzugt, dass das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) ohne Spanabtrag erfolgt. Unter „ohne Spanabtrag" („spanlos") wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass sich der konfektionierte Formkörper, der in Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird, in seinem Gewicht pro teilweisem Zerteilen um höchstens 1 % pro beim teilweisen Zerteilen gebildeter Schnittfläche, bezogen auf das Gesamtvolumen des konfektionierten Formkörpers, bevorzugt um höchstens 0,4 %, besonders bevorzugt um höchstens 0,2 % und insbesondere bevorzugt um höchstens 0,05 % verringert, gegenüber dem Gewicht des Formkörpers, der in Schritt a) bereitgestellt wird, wobei bei der Bestimmung des Gewichts des konfektionierten Formkörpers und des in Schritt a) bereitgestellten Formkörpers, die Masse der gegebenenfalls zwischen Schritt a) und Schritt b) aufgebrachten mindestens einen Trägerschicht (TS) nicht berücksichtigt wird.
Wird der Formkörper vollständig zerteilt, so wird unter„ohne Spanabtrag" („spanlos") im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass sich die Summe der Gewichte des konfektionierten Formkörpers, der in Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird, und des beim vollständigen Zerteilen von ihm abgetrennten Stückes pro vollständigem Zerteilen um höchstens 1 % pro beim vollständigen Zerteilen gebildeter Schnittfläche, bezogen auf das Gesamtvolumen des konfektionierten Formkörpers, bevorzugt um höchstens 0,4 %, besonders bevorzugt um höchstens 0,2 % und insbesondere bevorzugt um höchstens 0,05 % verringern, gegenüber dem Gewicht des Formkörpers, der in Schritt a) bereitgestellt wird, wobei bei der Bestimmung des Gewichts des konfektionierten Formkörpers, des beim Zerteilen abgetrennten Stücks und des in Schritt a) bereitgestellten Formkörpers die Masse der gegebenenfalls zwischen Schritt a) und Schritt b) aufgebrachten mindestens einen Trägerschicht (TS) nicht berücksichtigt wird.
Es ist außerdem bevorzugt, dass das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) mit einem Schneidwerkzeug erfolgt, vorzugsweise mit einem Messer.
Insbesondere bevorzugt ist das zumindest teilweise Zerteilen in Schritt b) daher ein Messerscheiden, auch Kaltschneiden genannt. Das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) kann in einem beliebigen Winkel Θ relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers erfolgen. Bevorzugt erfolgt das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) in einem Winkel Θ im Bereich von 0 bis 90°, vorzugsweise im Bereich von 0 bis 5° und/oder im Bereich von 45 bis 90°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0 bis 2° und/oder im Bereich von 70 bis 90°, jeweils relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers.
Erfolgt das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) in einem Winkel Θ im Bereich von 45 bis 90°, bevorzugt im Bereich von 70 bis 90°, so ist es insbesondere bevorzugt, dass das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers dann ein vollständiges Zerteilen ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) parallel zu der ersten Seite des Formkörpers erfolgt. Vorzugsweise wird der Formkörper in Schritt b) dann parallel zu der ersten Seite des Formkörpers vollständig zerteilt.
Ebenso ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Formkörper in Schritt b) teilweise zerteilt wird, vorzugsweise wird der Formkörper in Schritt b) in einem Winkel Θ im Bereich von 0 bis 45°, bevorzugt im Bereich von 0 bis 10°, insbesondere bevorzugt von 0°, jeweils relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers, zerteilt. Insbesondere bevorzugt wird der Formkörper in Schritt b) in einem Winkel Θ im Bereich von 0 bis 45°, bevorzugt im Bereich von 0 bis 10°, insbesondere bevorzugt 0°, jeweils relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers, zerteilt, wobei 0,01 bis 5 mm und/oder 0,01 bis 10 %, bevorzugt 0,01 bis 2 mm und/oder 0,01 bis 5 % der Gesamtdicke des Formkörpers unzerteilt bleiben. Wird der Formkörper in Schritt b) teilweise zerteilt, so ist es in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass der erhaltene konfektionierte Formkörper Einheiten, vorzugsweise reguläre Einheiten, aufweist. Bevorzugt sind diese Einheiten rechteckig, besonders bevorzugt rechteckig mit einem Kantenverhältnis im Bereich von 1 zu 1 bis 1 zu 4, wobei insbesondere bevorzugt die Länge der Kante der längeren Seite > 10 mm, mehr bevorzugt > 25 mm, ist.
Unter „Einheiten" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Bereiche im konfektionierten Formkörper verstanden, die durch das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) von den anderen Bereichen getrennt sind durch die eingebrachten Schnitte. Wurde der Formkörper in Schritt b) vollständig zerteilt, so ist es bevorzugt, dass die Einheiten dann durch die in einer besonders bevorzugten Ausführungsform aufgebrachte mindestens eine Trägerschicht (TS) zusammengehalten werden.
Unter „reguläre Einheiten" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass benachbarte Einheiten gleiche Kantenlängen aufweisen. Unter den Kantenlängen wird die Länge des Schnitts verstanden, unabhängig von der Tiefe des Schnittes. Die regulären Einheiten weisen beispielsweise eine quadratische oder eine rechteckige Form auf, bevorzugt sind sie rechteckig.
Figur 4a zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung eines erfindungsgemäß hergestellten konfektionierten Formkörpers (1 b) in einer Seitenansicht. (2b) stellt (die Oberfläche) einer ersten Seite des konfektionierten Formkörpers dar, während (3b) eine zweite Seite des konfektionierten Formkörpers darstellt. Die erste Seite (2b) des konfektionierten Formkörpers liegt der zweiten Seite (3b) des konfektionierten Formkörpers gegenüber. Der in Figur 4a gezeigte konfektionierte Formkörper weist keinen Faserbereich (FB1 ) oder (FB3) auf. Diese Faserbereiche können entweder vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt worden sein oder durch vollständiges Zerteilen des Formkörpers von dem konfektionierten Formkörper abgetrennt worden sein. Die Faser (4) befindet sich im Schaumstoff und wurde durch das teilweise Zerteilen des Formkörpers vollständig zerteilt. Bei dem teilweisen Zerteilen wurde ein Schlitz (8) gebildet. Dieser Schlitz (8) ist in einem Winkel Θ relativ zur Dickenrichtung (d) in den konfektionierten Formkörper eingebracht. Der Übersichtlichkeit halber ist in Figur 4a nur eine Faser (4) gezeigt.
Figur 4b zeigt einen Blick entlang der Dickenrichtung (d) einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen konfektionierten Formkörpers (1 b). In dieser bevorzugten Ausführungsform wurde der Formkörper in Schritt b) teilweise zerteilt, so dass Schlitze (8) erhalten wurden. Der konfektionierte Formkörper (1 b) weist reguläre Einheiten (9) auf, die durch die Schlitze (8) voneinander getrennt sind. Die Einheiten weisen eine längere Seite mit einer Kantenlänge (k2) und eine kürzere Seite mit einer Kantenlänge (k1 ) auf. Der Übersichtlichkeit halber wurde in den konfektionierten Formkörper gemäß Figur 4b keine Faser (F) eingezeichnet. Außerdem wurden der Übersichtlichkeit halber nur einige der regulären Einheiten in Figur 4b mit dem Bezugszeichen (9) versehen.
Erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt wird zwischen Schritt a) und Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens eine Trägerschicht (TS) auf den Formkörper aufgebracht. Bevorzugt wird zwischen Schritt a) und b) eine Trägerschicht (TS) auf den Formkörper aufgebracht und der Formkörper in Schritt b) vollständig zerteilt, wobei die Trägerschicht (TS) nicht zerteilt wird. Vorzugsweise ist die Trägerschicht (TS) offenporös, insbesondere bevorzugt ein Textil, umfassend Fasern und/oder Faserbündel, mehr bevorzugt eine offenmaschiges Gelege oder Gewebe, am meisten bevorzugt ein offenmaschiges Gelege oder Gewebe aus Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Polymerfasern.
Es versteht sich von selbst, dass in dieser Ausführungsform, wenn zwei Trägerschichten (TS) beispielsweise auf einander gegenüberliegenden Seiten, auf den Formkörper aufgebracht werden, bevorzugt eine der Trägerschichten (TS) zusammen mit dem Formkörper vollständig zerteilt wird, während die andere der Trägerschichten (TS) nicht zerteilt wird.
Wie vorstehend bereits beschrieben, kann die mindestens eine Trägerschicht (TS) beispielsweise während und/oder direkt im Anschluss an Schritt IV) des bevorzugten Verfahrens zur Herstellung eines Extrusionsschaumstoffs auf den bevorzugten Extrusionsschaumstoff aufgebracht werden.
In Schritt b) wird der konfektionierte Formkörper erhalten. Der in Schritt b) erhaltene konfektionierte Formkörper umfasst einen Schaumstoff und mindestens eine Faser (F).
Bezüglich des Schaumstoffs gelten die zuvor beschriebenen Ausführungen und Bevorzugungen für den Schaumstoff des in Schritt a) bereitgestellten Formkörpers entsprechend.
Umfasst der in Schritt a) bereitgestellte Formkörper außerdem mindestens eine Schicht (S2) und/oder mindestens eine Trägerschicht (TS), so kann der konfektionierte Formkörper die mindestens eine Schicht (S2) und/oder die mindestens eine Trägerschicht (TS) ebenfalls umfassen. Ebenso kann der konfektionierte Formkörper die mindestens eine Trägerschicht (TS) umfassen, wenn diese zwischen den Schritten a) und b) auf den Formkörper aufgebracht wird. Es versteht sich von selbst, dass, wenn der Formkörper in Schritt b) zumindest einmal vollständig zerteilt wird, der Schaumstoff des konfektionierten Formkörpers eine geringere Dicke (z-Richtung) und/oder eine geringere Länge (x-Richtung) und/oder eine geringere Breite (y-Richtung) als der Schaumstoff des in Schritt a) bereitgestellten Formkörpers aufweisen kann. Beispielsweise weist der Schaumstoff des konfektionierten Formkörpers eine Dicke (z-Richtung) im Bereich von 2 bis 100 mm, bevorzugt im Bereich von 5 bis 60 mm, eine Länge (x-Richtung) im Bereich von 10 bis 2450 mm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1300 mm und eine Breite (y-Richtung) im Bereich von 10 bis 2450 mm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1300 mm, auf. Der Schaumstoff des konfektionierten Formkörpers weist in einer Ausführungsform eine Länge (x-Richtung) von maximal 3000 mm, bevorzugt von maximal 2500 mm, und/oder eine Breite (y-Richtung) von maximal 3000 mm, bevorzugt von maximal 2500 mm, auf. Für die Faser (F) gelten ebenfalls die zuvor für die in dem in Schritt a) bereitgestellten Formkörper enthaltene mindestens eine Faser (F) beschriebenen Ausführungen und Bevorzugungen.
Wird der Formkörper in Schritt b) zumindest einmal teilweise zerteilt, so weist der erhaltene konfektionierte Formkörper Schlitze und/oder Rillen auf.
Schlitze und Rillen sowie deren Unterschiede sind dem Fachmann bekannt. Schlitze und Rillen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Vertiefungen, die durch das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) in den Formkörper eingebracht werden. Schlitze und Rillen unterscheiden sich durch das Verhältnis von mittlerer Breite der Vertiefung zu mittlerer Tiefe der Vertiefung voneinander. Die Vertiefungen (Schlitze und/oder Rillen) können sowohl auf genau einer Seite des Formkörpers eingebracht werden, ebenso ist es möglich, die Vertiefung auf zwei oder mehrere Seiten des Formkörpers einzubringen. Werden die Vertiefungen auf zwei oder mehreren Seiten des Formkörpers eingebracht, so ist es bevorzugt, dass zumindest zwei der Seiten, in die die Vertiefungen eingebracht werden, einander gegenüber liegen.
Als Schlitze werden Vertiefungen verstanden, deren mittlere Breite kleiner ist als deren mittlere Tiefe. Beispielsweise liegt das Verhältnis von mittlerer Tiefe zu mittlerer Breite im Bereich von 10 bis 10000, bevorzugt im Bereich von 50 bis 1000. Vorteilhaft bei Schlitzen ist, dass sie eine konturnahe Abbildung von Oberflächen ermöglichen, wobei das geschlitzte Material entsprechend der vorgegebenen Kontur an den Schlitzen aufgeklappt wird. Damit kann beispielsweise die einseitige Längenänderung der Deckschichten eines Paneels und die daraus resultierende Krümmung ausgeglichen werden. Die Möglichkeit des Aufklappens wird durch die Schlitztiefe definiert, daher wird vorzugsweise ein möglichst tiefer Schnitt generiert, bevorzugt zwischen 2/3 der Materialstärke bis zur kompletten Materialstärke. Die Schlitzbreite spielt für die konturnahe Formgebung nur eine sekundäre Rolle, dagegen ist sie für die Harzaufnahme des Paneels und damit das Gewicht sehr bedeutend und sollte so gering wie möglich bzw. nötig gehalten werden.
Als Rillen werden Vertiefungen verstanden, bei denen die mittlere Breite annähernd gleich der mittleren Tiefe ist. Beispielsweise liegt das Verhältnis von mittlerer Tiefe zu mittlerer Breite im Bereich von 0,2 bis 5, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2.
Rillen sind insbesondere vorteilhaft bei der Herstellung eines Paneels mittels Vakuuminfusion aus dem konfektionierten Formkörper. Die Rillen ermöglichen eine bessere Verteilung (Distribution) des Flüssigharzes während des Vakuuminfusionsprozesses. Typischerweise werden die Rillen ca. 2 bis 3 mm breit und ca. 1 bis 2 mm tief in den Schaumstoff eingebracht, idealerweise in einem Kreuz- oder Streifenmuster.
Ein beispielhafter Formkörper, der einen Schlitz (8) aufweist, ist in den Figuren 4a und 4b, die vorstehend bereits beschrieben wurden, gezeigt.
Wird der Formkörper in Schritt b) mindestens einmal vollständig zerteilt, so kann der in Schritt b) erhaltene konfektionierte Formkörper beispielsweise Schäftungen aufweisen.
Unter „Schäftungen" werden Dickenübergänge innerhalb des konfektionierten Formkörpers verstanden.
Wird der Formkörper in Schritt b) zwei oder mehrere Male teilweise zerteilt, so werden, wie vorstehend beschrieben, Einheiten erhalten, vorzugsweise reguläre Einheiten, wie sie in Figur 4b gezeigt und vorstehend beschrieben sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein konfektionierter Formkörper, erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Bevorzugt weist der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche konfektionierte Formkörper eine Trägerschicht (TS) auf. Für die Trägerschicht (TS) gelten die zuvor beschriebenen Ausführungen und Bevorzugungen entsprechend. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Paneel, umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen konfektionierten Formkörper und mindestens eine Schicht (S1 ). Ein „Paneel" kann gegebenenfalls in Fachkreisen auch als „Sandwich", „Sandwichmaterial",„Laminat" und/oder„Kompositartikel" bezeichnet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Paneels weist das Paneel zwei Schichten (S1 ) auf, und die beiden Schichten (S1 ) sind jeweils an einer Seite des konfektionierten Formkörpers angebracht, die der jeweils anderen Seite im konfektionierten Formkörper gegenüberliegt.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Paneels umfasst die Schicht (S1 ) mindestens ein Harz, vorzugsweise ist das Harz ein reaktives duroplastisches oder thermoplastisches Harz, mehr bevorzugt ist das Harz auf der Basis von Epoxiden, Acrylaten, Polyurethanen, Polyamiden, Polyestern, ungesättigten Polyestern, Vinylestern oder Mischungen daraus, insbesondere ist das Harz ein aminisch härtendes Epoxidharz, ein latent härtendes Epoxidharz, ein anhydridisch härtendes Epoxidharz oder ein Polyurethan aus Isocyanaten und Polyolen. Derartige Harzsysteme sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus Penczek et al. (Advances in Polymer Science, 184, S. 1 - 95, 2005), Pham et al. (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 13, 2012), Fahnler (Polyamide, Kunststoff Handbuch 3/4, 1998) und Younes (W012134878 A2). Erfindungsgemäß bevorzugt ist außerdem ein Paneel, bei dem i) der Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) teilweise oder vollständig, vorzugsweise vollständig, mit der ersten Schicht (S1 ) in Kontakt ist, und/oder ii) der Faserbereich (FB3) der Faser (F) teilweise oder vollständig, vorzugsweise vollständig, mit der zweiten Schicht (S1 ) in Kontakt ist, und/oder iii) das Paneel zwischen mindestens einer Seite des konfektionierten Formkörpers und mindestens einer Schicht (S1 ) mindestens eine Schicht (S2) aufweist, vorzugsweise ist die Schicht (S2) aus flächigen Fasermaterialien oder polymeren
Folien, besonders bevorzugt aus Glasfasern oder Kohlenstofffasern in Form von Vliesen, Gelegen oder Geweben.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Paneels enthält die mindestens eine Schicht (S1 ) zusätzlich mindestens ein faserformiges Material, wobei i) das faserförmige Material Fasern in Form von einer oder mehreren Lagen aus Schnittfasern, Vliesen, Gelegen, Gestricken und/oder Geweben, bevorzugt in Form von Gelegen oder Geweben, besonders bevorzugt in Form von Gelegen oder Geweben mit einem Flächengewicht pro Gelege bzw. Gewebe von 150 bis 2500 g/m2 enthält, und/oder ii) das faserförmige Material Fasern aus organischen, anorganischen, metallischen oder keramischen Fasern, bevorzugt polymere Fasern, Basaltfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Naturfasern, besonders bevorzugt Glasfasern oder Kohlenstofffasern enthält.
Für die Naturfasern und die polymeren Fasern gelten die zuvor beschriebenen Ausführungen. Eine Schicht (S1 ), die zusätzlich mindestens ein faserförmiges Material enthält, wird auch als faserverstärkte Schicht, insbesondere als faserverstärkte Harzschicht, sofern die Schicht (S1 ) ein Harz umfasst, bezeichnet.
Weiterhin bevorzugt weist das Paneel eine mindestens einfach gekrümmte Fläche auf. Besonders bevorzugt weist das Paneel eine mindestens einfach gekrümmte Fläche, die mindestens einen Krümmungsradius, der < 50 m, bevorzugt < 20 m, mehr bevorzugt < 5 m, aufweist, auf.
Der Krümmungsradius der mindestens einfach gekrümmten Fläche ist üblicherweise > 0,2 m, bevorzugt > 0,5 m, mehr bevorzugt > 1 m.
Der Krümmungsradius ist dem Fachmann bekannt. Der Krümmungsradius ist der Radius des Krümmungskreises eines bestimmten Punktes P einer ebenen Kurve. Der Krümmungskreis eines bestimmten Punktes P einer ebenen Kurve ist der Kreis, der die Kurve in diesem Punkt am besten annähert. Sein Radius, der Krümmungsradius, ist der Betrag des Kehrwerts der Krümmung der Kurve im Punkt P. Die Tangente des Krümmungskreises in diesem Punkt stimmt mit der Tangente der Kurve überein. Da die Krümmung einer Kurve im Allgemeinen örtlich variiert, schmiegt sich die Kurve im Allgemeinen nur in einer infinitesimal kleinen Umgebung an den Krümmungskreis an. Die Begrifflichkeiten sind aus der Mathematik für dreidimensionale Flächen entsprechend bekannt.
Unter „eine mindestens einfach gekrümmte Fläche" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl genau eine mindestens einfach gekrümmte Fläche als auch zwei oder mehrere mindestens einfach gekrümmte Flächen verstanden.
„Mindestens einfach gekrümmt" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl genau einfach gekrümmt als auch doppelt gekrümmt. Vorzugsweise ist die mindestens einfach gekrümmte Fläche eine der Flächen, die die Schicht (S1 ) aufweist. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Dicke des Paneels über die Breite und/oder über die Länge des Paneels variiert. Vorzugsweise variiert die Dicke des Paneels über die Breite und/oder über die Länge des Paneels um mindestens 0,5 mm/m, mehr bevorzugt um mindestens 1 mm/m, noch mehr bevorzugt um mindestens 5 mm/m, am meisten bevorzugt um mindestens 10 mm/m.
Die Dicke des Paneels variiert über die Breite und/oder über die Länge des Paneels, vorzugsweise um maximal 2000 mm/m, mehr bevorzugt um maximal 1000 mm/m.
Variiert die Dicke des Paneels über die Breite und/oder über die Länge des Paneels, so kann die Dicke des Paneels über die gesamte Breite und/oder über die gesamte Länge des Paneels variieren. Ebenso ist es möglich, dass die Dicke des Paneels nur über einen Teilbereich der Breite und/oder über einen Teilbereich der Länge variiert.
Die Variation der Dicke des Paneels über die Breite und/oder über die Länge des Paneels resultiert üblicherweise aus der Variation der Dicke des enthaltenen konfektionierten Formkörpers, über dessen Breite und/oder über dessen Länge. Darüber hinaus kann eine Variation in der Dicke der Schicht (S1 ) des Paneels sowie der gegebenenfalls enthaltenen Schicht (S2) ebenfalls in einer Variation der Dicke des Paneels über die Breite und/oder über die Länge des Paneels resultieren.
Figur 2a zeigt ein erfindungsgemäßes Paneel (7) in einer zweidimensionalen Seitenansicht, das einen erfindungsgemäßen konfektionierten Formkörper (1 b) umfasst, wie er beispielsweise vorstehend im Rahmen der Ausführungen zu den Figuren 4a und 4b dargestellt ist. Soweit nicht anders ausgeführt, haben die Bezugszeichen und sonstigen Abkürzungen in den Figuren 2a, 4a sowie 4b die gleiche Bedeutung. Der Übersichtlichkeit halber ist in Figur 2a kein Schlitz (8) dargestellt.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2a umfasst das erfindungsgemäße Paneel zwei Schichten (S1 ), die durch (5) und (6) dargestellt sind. Die beiden Schichten (5) und (6) befinden sich an jeweils zueinander gegenüberliegenden Seiten des konfektionierten Formkörpers (1 b). Bei den beiden Schichten (5) und (6) handelt es sich vorzugsweise um Harzschichten oder faserverstärkte Harzschichten. Wie aus Figur 2a weiterhin ersichtlich, ist der konfektionierte Formkörper ein konfektionierter Formkörper, der einen Faserbereich (FB1 ) und einen Faserbereich (FB3) zusätzlich umfasst. Diese beiden Faserbereiche (Enden der Faser (4)) sind von der jeweiligen Schicht (5) bzw. (6) umschlossen. Gegebenenfalls können zwischen dem konfektionierten Formkörper (1 b) und der ersten Schicht (5) und/oder zwischen dem konfektionierten Formkörper (1 b) und der zweiten Schicht (6) eine oder mehrere weitere Schichten enthalten sein. Wie vorstehend für Figur 1 und Figur 4a beschrieben, ist auch in Figur 2a der Einfachheit halber eine einzige Faser (F) durch 4 dargestellt. Hinsichtlich der Anzahl an Fasern bzw. Faserbündeln in der Praxis gelten die sinngemäßen Aussagen, wie vorstehend für Figur 1 ausgeführt.
Die Figur 2b zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Paneels (7), wobei das Paneel in einer Seitenansicht dargestellt ist und eine einfach gekrümmte Fläche aufweist. Bei der Herstellung des Paneels (7), ausgehend von dem konfektionierten Formkörper (1 b), werden die in dem konfektionierten Formkörper (1 b) eingebrachten Schlitze (8) gespreizt und so die gekrümmte Fläche des Paneels erhalten. Die Schlitze (8) können im erfindungsgemäßen Paneel mit Harz gefüllt sein. Für die Bezugszeichen und sonstigen Abkürzungen in Figur 2b gelten die gleichen Ausführungen wie für die Bezugszeichen in Figur 2a.
Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Paneels, bei dem die mindestens eine Schicht (S1 ) als reaktives viskoses Harz auf einen erfindungsgemäßen konfektionierten Formkörper erzeugt, aufgebracht und ausgehärtet wird, vorzugsweise durch Flüssigimprägnierverfahren, besonders bevorzugt durch Druckbzw, vakuumunterstützte Imprägnierverfahren, insbesondere bevorzugt durch Vakuuminfusion oder druckunterstützte Injektionsverfahren, am meisten bevorzugt durch Vakuuminfusion. Flüssigimprägnierverfahren sind dem Fachmann als solche bekannt und werden beispielsweise in Wiley Encyclopedia of Composites (2nd Edition, Wiley, 2012), Parnas et al. (Liquid Composite Moulding, Hanser, 2000) und Williams et al. (Composites PartA, 27, S. 517 - 524, 1997) ausführlich beschrieben. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Paneels können verschiedene Hilfsmaterialien eingesetzt werden. Geeignete Hilfsmaterialien für die Herstellung durch Vakuuminfusion sind beispielsweise Vakuumfolie, bevorzugt aus Nylon, Vakuumdichtband, Fließhilfe, bevorzugt aus Nylon, Trennfolie, bevorzugt aus Polyolefin, Abreißgewebe, bevorzugt aus Polyester sowie eine semipermeable Folie, vorzugsweise eine Membranfolie, besonders bevorzugt eine PTFE Membranfolie und Absaugvlies, bevorzugt aus Polyester. Die Wahl geeigneter Hilfsmaterialien richtet sich nach dem zu fertigenden Bauteil, dem gewählten Prozess und den eingesetzten Materialien, speziell dem Harzsystem. Beim Einsatz von Harzsystemen auf der Basis von Epoxid und Polyurethan werden bevorzugt Fließhilfen aus Nylon, Trennfolien aus Polyolefin, Abreißgewebe aus Polyester sowie semipermeable Folien aus PTFE-Membranfolien und Absaugvliese aus Polyester eingesetzt. Diese Hilfsmaterialien können auf verschiedene Arten bei den Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Paneels eingesetzt werden. Paneele werden besonders bevorzugt aus den konfektionierten Formkörpern durch Aufbringung faserverstärkter Decklagen mittels Vakuuminfusion hergestellt. In einem typischen Aufbau werden zur Herstellung des erfindungsgemäßen Paneels an der Ober- und Unterseite der konfektionierten Formkörper faserformige Materialien und ggf. weitere Schichten aufgebracht. Anschließend werden Abreißgewebe und Trennfolien platziert. Bei der Infusion des flüssigen Harzsystems kann mit Fließhilfen und/oder Membranfolien gearbeitet werden. Besonders bevorzugt sind die folgenden Varianten: i) Einsatz einer Fließhilfe auf nur einer Seite des Aufbaus, und/oder ii) Einsatz einer Fließhilfe auf beiden Seiten des Aufbaus, und/oder iii) Aufbau mit einer semipermeablen Membran (VAP-Aufbau), diese wird vorzugsweise flächig über den Formkörper drapiert, auf dem Fließhilfen, Trennfolie und Abreißgewebe auf einer oder beiden Seiten eingesetzt werden und die semipermeable Membran durch Vakuumdichtband zur Formoberfläche hin abgedichtet wird, das Absaugvlies wird auf der Formkörper fremden Seite der semipermeablen Membran eingesetzt, wodurch die Luft flächig nach oben evakuiert wird, und/oder iv) Verwendung einer Vakuumtasche aus Membranfolie, die bevorzugt auf die gegenüberliegende Anguss-Seite des Formkörpers platziert wird, womit die Luft von der gegenüberliegenden Seite zum Anguss evakuiert wird.
Der Aufbau wird anschließend mit Angüssen für das Harzsystem und Anschlüssen für die Evakuierung ausgestattet. Schließlich wird eine Vakuumfolie über den gesamten Aufbau aufgebracht, mit Dichtband abgedichtet und der gesamte Aufbau evakuiert. Nach der Infusion des Harzsystems findet unter Aufrechterhaltung des Vakuums die Reaktion des Harzsystems statt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem die Verwendung des erfindungsgemäßen konfektionierten Formkörpers oder des erfindungsgemäßen Paneels für Rotorblätter in Windenergieanlagen, im Transportsektor, im Bausektor, im Automobilbau, im Schiffsbau, im Schienenfahrzeugbau, für den Containerbau, für sanitäre Anlagen und/oder in der Luft- und Raumfahrt.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen verdeutlicht. Beispiele Charakterisierung Die Eigenschaften der Schaumstoffe, der Formkörper, der konfektionierten Formkörper und der Paneele werden wie folgt bestimmt:
- Kleinste Dimension der Zelle (c-Richtung):
Analog wie die Anisotropie wird durch statistische Analyse der mikroskopischen Aufnahmen, die kleinste Dimension der Zellen bestimmt.
- Dichte:
Die Dichte der reinen Schaumstoffe wird nach ISO 845 (Stand Oktober 2009) bestimmt.
- Harzaufnahme:
Für die Harzaufnahme werden Schaumstoffe nach spanender Entfernung der Oberfläche durch Hobeln verglichen. Neben den eingesetzten Harzsystemen, den Schaumstoffplatten und Glasgelegen, werden die folgenden Hilfsmaterialien verwendet: Nylon Vakuumfolie, Vakuumdichtband, Nylon Fließhilfe, Polyolefin Trennfolie, Polyester Abreißgewebe sowie PTFE Membranfolie und Polyester Absaugvlies. Paneele werden aus den Formkörpern durch Aufbringung faserverstärkter Decklagen mittels Vakuuminfusion hergestellt. An der Ober- und Unterseite der Schaumstoffe werden je zwei Lagen Quadrax-Glasgelege (Roving: E- Glass SE1500, OCV; Textil: Saertex, isotropes Laminat [0 -45 90°45°] mit je 1200 g/m2) aufgebracht. Für die Bestimmung der Harzaufnahme wird zwischen den Schaumstoff und das Glasgelege im Gegensatz zur standardmäßigen Herstellung der Paneele, eine Trennfolie eingelegt. Damit ist die Harzaufnahme des reinen Schaumstoffs bestimmbar. Auf den Glasgelegen werden beidseitig das Abreißgewebe und die Fließhilfen angebracht. Der Aufbau wird anschließend mit Angüssen für das Harzsystem und Anschlüssen für die Evakuierung ausgestattet. Schließlich wird eine Vakuumfolie über den gesamten Aufbau aufgebracht, mit Dichtband abgedichtet und der gesamte Aufbau evakuiert. Der Aufbau wird auf einem elektrisch beheizbaren Tisch mit einer Glasoberfläche vorbereitet.
Als Harzsystem wird aminisch härtendes Epoxid verwendet (Harz: BASF Baxxores 5400, Härter: BASF Baxxodur 5440, Mischungsverhältnis und weitere Verarbeitung nach Datenblatt). Nach dem Mischen der beiden Komponenten wird das Harz für 10 min bei bis zu 20 mbar evakuiert. Bei einer Harztemperatur von 23 +/- 2 °C erfolgt die Infusion auf den vortemperierten Aufbau (Tischtemperatur: 35 °C). Durch anschließende Temperaturrampe von 0,3 K/min von 35 °C auf 75 °C und isothermer Aushärtung bei 75 °C für 6 h können Paneele hergestellt werden, die aus den Formkörpern und glasfaserverstärkten Decklagen bestehen.
Zu Beginn werden die Schaumstoffe nach ISO 845 (Stand Oktober 2009) vermessen, um die Rohdichte des Schaumstoffs zu erhalten. Nach dem Aushärten des Harzsystems werden die verarbeiteten Paneele besäumt, um überschüssige Harzansammlungen in den Randbereichen durch nicht passend anliegende Vakuumfolie zu eliminieren. Anschließend werden die Decklagen entfernt und die enthaltenen Schaumstoffe erneut nach ISO 845 vermessen. Aus der Differenz der Dichten ergibt sich die absolute Harzaufnahme. Durch Multiplikation mit der Dicke des Schaumstoffs ergibt sich die entsprechende Harzaufnahme in kg/m2. Herstellung des Schaumstoffs und des Formkörpers
Der Schaumstoff wurde als Platte auf einer Tandemextrusionsanlage hergestellt. In den Aufschmelzextruder (ZSK 120) wurden kontinuierlich Polyphenylenether-Batch (PPE/PS-Batch Noryl C6850, Sabic) und Polystyrol (PS 148H, BASF) zugeführt, um einen Gesamtblend bestehend aus 25 Anteilen PPE und 75 Anteilen PS herzustellen. Zusätzlich wurden Additive wie Talkum (0,2 Anteile) als PS-Batch (PS 148H, BASF) über den Einzug dosiert. Treibmittel (C02, Ethanol und i-Butan) werden in die Injektionsöffnung unter Druck eingespritzt. Der Gesamtdurchsatz inklusive der Treibmittel und Additive beträgt 750 kg/h. Die treibmittelhaltige Schmelze wird in einem nachfolgenden Kühlextruder (ZE 400) abgekühlt und durch eine Schlitzdüse extrudiert. Die aufschäumende Schmelze wird durch eine beheizte Kalibrierung, deren Oberflächen mit Teflon ausgestattet sind, über ein Rollenband abgezogen und zu Platten geformt. Typische Plattendimensionen vor der mechanischen Bearbeitung liegen bei ca. 800 mm Breite (y-Richtung) und 60 mm Dicke (z-Richtung). Anschließend wurden die Platten für die Verstärkung auf 20 mm besäumt. Die Eigenschaften des so erhaltenen Schaumstoffs (BS1 ) sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
Der so erhaltene Schaumstoff (BS1 ) wird mit Glasfasern (Rovings, E-Glas, 900 tex, 3B) verstärkt. Die Glasfasern werden in Form von Rovings unter einem Winkel α von 45° in vier unterschiedlichen Raumrichtungen im Winkel ß von 90° zueinander eingebracht. Die Glasfasern sind in einem regulären rechteckigen Muster mit gleichen Abständen a-ι = a2 = 16 mm eingebracht. An beiden Seiten werden zusätzlich ca. 5,5 mm der Glasfasern an der Decklage an Überstand gelassen, um die Anbindung an die später aufgebrachten Glasfasermatten als Decklagen zu verbessern. Die Fasern bzw. Faserrovings werden durch einen kombinierten Näh-/Häkelprozess automatisiert eingebracht. Zunächst wird mit einer Hakennadel (Durchmesser ca. 1 ,1 mm) vollständig von der ersten Seite zur zweiten Seite des Schaumstoffs durchgestochen. Auf der zweiten Seite wird ein Roving in den Haken der Hakennadel eingehängt und anschließend von der zweiten Seite durch das Loch zurück zur ersten Seite des Schaumstoffs gezogen. Schließlich wird der Roving an der zweiten Seite abgeschnitten und an der Nadel die gebildetete Rovingschlaufe aufgeschnitten. Die Hakennadel ist somit bereit für den nächsten Vorgang.
Konfektionierung der Schaumstoffe a) Einbringen von Schlitzen
In die erhaltenen faserverstärkten Schaumstoffe (Formkörper) wurden Schlitze in einem Abstand von 25 mm x 50 mm und einer Schlitztiefe von 16 mm eingebracht. Im erfindungsgemäßen Beispiel B1 wurde eine Messerschneide (Geometrie 0,5 mm breit, Schneidwinkel 18°, an den Schneidkanten gestaucht auf 26 ° für 0,1 bis 0,2 mm) auf einer Matrize aufgebracht und unter einem Winkel von 17 bis 18° mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min durch den Formkörper gezogen. Gemäß Vergleichsbeispiel V2 wurden Schlitze durch ein rotierendes Sägeblatt (Geometrie: Durchmesser 250 mm, Dicke 0,8 mm, 28 Zähne, Fa. Miear, no. 45540) mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 4000 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 20 bis 30 m/min eingebracht.
Die Ergebnisse finden sich in Tabelle 2.
Tabelle 2
b) Schäftung von Formkörpern
In die zuvor hergestellten faserverstärkten Schaumstoffe (Formkörper) wurden Schäftungen eingebracht. In Beispiel B3 wurde eine Spaltmaschine verwendet, die den Formkörper mittels eines umlaufenden Messerbandes (Geometrie: Tiefe 80 mm, Dicke 1 mm, Länge 8000 mm, Fase 2 x 8°) trennt. Das Messer wird während des Betriebs permanent geschliffen. Der Formkörper wird auf einem Vakuumtisch festgehalten. Der Schäftungswinkel liegt bei 2°.
Im Vergleichsbeispiel V4 wurde eine horizontale Drahtschneidemaschine mit Vakuumtisch verwendet. Bei einer Umlaufgeschwindigkeit von 61 m/s und einem Vorschub von 0,25 m/min wurde eine Schäftung mit einem Winkel von 3° keilförmig herausgeschnitten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
Tabelle 3 B3 V4
Schäftungsqualität sehr gute Oberfläche, glatt Schäden am Schaumstoff,
durchgetrennte Fasern, Fasern in Drahtrichtung nur keine Schäden am umgelenkt und nicht zerteilt, Schaumstoff, exakte Brandstellen im Schaum, große Einhaltung des lokale Abweichungen des Schäftungswinkels, Schäftungswinkels
teilweise wieder
geschlossene Oberfläche
Emission wenig bis keine Partikel, Bruchstücke des Schaumstoffs keine Bruchstücke des und der Fasern, ausgezogene Schaumstoffs Fasern, Temperaturentwicklung am Schaumstoff
ausgezogene keine einzelne Fasern und teilweise Fasern Faserbündel partiell oder
vollständig herausgezogen
c) Ebnung/oberflächliche Entfernung von Fasern in den Formkörpern
Die zuvor hergestellten faserverstärkten Schaumstoffe (Formkörper) wurden geebnet durch oberflächliche Entfernung der Fasern.
In Beispiel B5 wurde eine Spaltmaschine eingesetzt, die den Formkörper mittels eines umlaufenden Messerbandes (Geometrie: Tiefe 80 mm, Dicke 1 mm, Länge 8000 mm, Fase 2 x 8°) trennt. Das Messer wurde während des Betriebs permanent geschliffen. Der Formkörper wurde auf einem Vakuumtisch festgehalten und es wurden zwischen 0,3 und 1 ,5 mm Schaumstoff entfernt.
In Vergleichsbeispiel V6 wurde eine horizontale Drahtschneidemaschine mit Vakuumtisch verwendet. Die Umlaufgeschwindigkeit war 61 m/s bei einem Vorschub von 0,25 m/min.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zu sehen. Tabelle 4
B5 V6
Schnittqualität sehr gute Oberfläche, glatt Schäden am Schaumstoff, durchgetrennte Fasern, Fasern in Drahtrichtung nur keine Schäden am umgelenkt und nicht zerteilt, Schaumstoff, teilweise Brandstellen im Schaum, große wieder geschlossene lokale Abweichungen des Oberfläche Schnittes
Emission wenig bis keine Partikel, Bruchstücke des Schaumstoffs keine Bruchstücke des und der Fasern, ausgezogene Schaumstoffs Fasern, Temperaturentwicklung am Schaumstoff
ausgezogene keine einzelne Fasern und teilweise Fasern Faserbündel partiell oder
vollständig herausgezogen

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Konfektionierung eines Formkörpers, umfassend die folgenden Schritte a) und b): a) Bereitstellen eines Formkörpers, der einen Schaumstoff und mindestens eine Faser (F) umfasst, wobei sich die Faser (F) mit einem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, b) mindestens einmaliges zumindest teilweises Zerteilen des Formkörpers, wobei zumindest eine Faser (F) vollständig zerteilt wird, unter Erhalt eines konfektionierten Formkörpers, wobei in Schritt a) der Formkörper bereitgestellt wird, indem mindestens eine Faser (F) in den Schaumstoff teilweise eingebracht wird, wodurch sich die Faser (F) mit dem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, während ein Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers herausragt und ein Faserbereich (FB3) der Faser (F) aus einer zweiten Seite des Formkörpers herausragt, und gegebenenfalls anschließend der Faserbereich (FB1 ) und/oder der Faserbereich (FB3) abgetrennt wird, wobei das teilweise Einbringen durch die Schritte a1 ) bis a6) erfolgt: a1 ) gegebenenfalls Aufbringen von mindestens einer Schicht (S2) und gegebenenfalls Aufbringen von mindestens einer Trägerschicht (TS) auf mindestens eine Seite des Schaumstoffs, a2) Erzeugung von einem Loch je Faser (F) im Schaumstoff und gegebenenfalls in der Schicht (S2) und gegebenenfalls in der Trägerschicht (TS), wobei sich das Loch von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite des Schaumstoffs und gegebenenfalls durch die Schicht (S2) und gegebenenfalls durch die Trägerschicht (TS) erstreckt, a3) Bereitstellung von mindestens einer Faser (F) auf der zweiten Seite des Schaumstoffs, a4) Durchführen einer Nadel von der ersten Seite des Schaumstoffs durch das Loch zu der zweiten Seite des Schaumstoffs, und gegebenenfalls Durchführen der Nadel durch die Schicht (S2) und gegebenenfalls Durchführen der Nadel durch die Trägerschicht (TS), a5) Befestigen von mindestens einer Faser (F) an der Nadel auf der zweiten Seite des Schaumstoffs, und a6) Rückführen der Nadel samt Faser (F) durch das Loch, so dass die Faser (F) sich mit dem Faserbereich (FB2) innerhalb des Formkörpers befindet und von dem Schaumstoff umschlossen ist, während der Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers oder gegebenenfalls aus der Schicht (S2) oder gegebenenfalls aus der Trägerschicht (TS) herausragt und der Faserbereich (FB3) der Faser (F) aus einer zweiten Seite des Formkörpers herausragt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass i) das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) ohne Spanabtrag erfolgt, und/oder ii) das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) mit einem Schneidwerkzeug erfolgt, vorzugsweise mit einem Messer.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) ein Formkörper bereitgestellt wird, bei dem ein Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers herausragt, vorzugsweise ragt ein Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) aus einer ersten Seite des Formkörpers heraus und ein Faserbereich (FB3) der Faser (F) ragt aus einer zweiten Seite des Formkörpers heraus.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass i) das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) in einem Winkel Θ im Bereich von 0 bis 90°, vorzugsweise im Bereich von 0 bis 5° und/oder im Bereich von 45 bis 90°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0 bis 2° und/oder im Bereich von 70 bis 90°, jeweils relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers erfolgt, und/oder ii) das zumindest teilweise Zerteilen des Formkörpers in Schritt b) parallel zu der ersten Seite des Formkörpers erfolgt, vorzugsweise wird der Formkörper in Schritt b) parallel zu der ersten Seite des Formkörpers vollständig zerteilt, und/oder iii) der Formkörper in Schritt b) teilweise zerteilt wird, vorzugsweise wird der Formkörper in Schritt b) in einem Winkel Θ im Bereich von 0 bis 45°, bevorzugt im Bereich von 0 bis 10°, insbesondere bevorzugt 0° jeweils relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers zerteilt, insbesondere bevorzugt wird der Formkörper in Schritt b) in einem Winkel Θ im Bereich von 0 bis 45°, bevorzugt im Bereich von 0 bis 10°, insbesondere bevorzugt 0° jeweils relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers zerteilt, wobei 0,01 bis 5 mm und/oder 0,01 bis 10 % der Gesamtdicke des Formkörpers unzerteilt bleiben, und/oder iv) der Formkörper in Schritt b) teilweise zerteilt wird, sodass der erhaltene konfektionierte Formkörper Einheiten, vorzugsweise reguläre Einheiten, aufweist, bevorzugt sind die Einheiten rechteckig, besonders bevorzugt rechteckig mit einem Kantenverhältnis im Bereich von 1 zu 1 bis 1 zu 4, wobei insbesondere bevorzugt die Länge der Kante der längeren Seite > 10 mm, mehr bevorzugt > 25 mm ist, und/oder v) zwischen Schritt a) und Schritt b) mindestens eine Trägerschicht (TS) auf den Formkörper aufgebracht wird, bevorzugt wird zwischen Schritt a) und Schritt b) mindestens eine Trägerschicht (TS) auf den Formkörper aufgebracht und der Formkörper in Schritt b) vollständig zerteilt, wobei die Trägerschicht (TS) nicht zerteilt wird, vorzugsweise ist die Trägerschicht (TS) offenporös, insbesondere bevorzugt ein Textil umfassend Fasern und/oder Faserbündel, mehr bevorzugt ein offen masch iges Gelege oder Gewebe, am meisten bevorzugt ein offen maschiges Gelege oder Gewebe aus Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Polymerfasern.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff aus einem Partikelschaumstoff, einem Extrusionsschaumstoff, einem Reaktivschaumstoff und/oder einem Batchschaumstoff hergestellt ist, vorzugsweise aus einem Extrusionsschaumstoff, insbesondere aus einem Extrusionsschaumstoff, der in einem Verfahren umfassend die folgenden Schritte hergestellt worden ist:
I) Bereitstellen einer Polymerschmelze in einem Extruder,
II) Einbringen von zumindest einem Treibmittel in die in Schritt I) bereitgestellte Polymerschmelze unter Erhalt einer schäumbaren Polymerschmelze, III) Extrusion der in Schritt II) erhaltenen schäumbaren Polymerschmelze aus dem Extruder durch zumindest eine Düsenöffnung in einen Bereich niedrigeren Drucks, wobei die schäumbare Polymerschmelze expandiert unter Erhalt eines expandierten Schaums,
IV) Kalibrieren des expandierten Schaums aus Schritt III), indem der expandierte Schaum durch ein formgebendes Werkzeug durchgeführt wird, unter Erhalt des Extrusionsschaumstoffs,
V) gegebenenfalls spanende Bearbeitung des in Schritt IV) erhaltenen Extrusionsschaumstoffs, wobei i) die in Schritt I) bereitgestellte Polymerschmelze gegebenenfalls mindestens ein Additiv enthält, und/oder ii) gegebenenfalls während Schritt II) zu der Polymerschmelze und/oder zwischen Schritt II) und Schritt III) zu der schäumbaren Polymerschmelze mindestens ein Additiv gegeben wird, und/oder iii) gegebenenfalls während Schritt III) auf den expandierten Schaum und/oder während Schritt IV) auf den expandierten Schaum mindestens ein Additiv aufgebracht wird, und/oder iv) gegebenenfalls während und/oder direkt im Anschluss an Schritt IV) auf den Extrusionsschaumstoff mindestens eine Schicht (S2) aufgebracht wird, und/oder v) gegebenenfalls während und/oder direkt im Anschluss an Schritt IV) auf den Extrusionsschaumstoff mindestens eine Trägerschicht (TS) aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff auf Basis von mindestens einem Polymer ist, das ausgewählt ist aus Polystyrol, Polyester, Polyphenylenoxid, einem aus Phenylenoxid hergestellten Copolymer, einem aus Styrol hergestellten Copolymer, Polyarylethersulfon, Polyphenylensulfid, Polyaryletherketon, Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, Polyamidimid, Polyetherimid, Polycarbonat, Polyacrylat, Polymilchsäure, Polyvinylchlorid, Polyurethan oder einem Gemisch davon, vorzugsweise ist das Polymer ausgewählt aus Polystyrol, Polyphenylenoxid, einem Gemisch aus Polystyrol und Polyphenylenoxid, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polyethersulfon, Polysulfon, Polyetherimid, einem aus Styrol hergestellten Copolymer, oder ein Gemisch aus aus Styrol hergestellten Copolymeren, besonders bevorzugt ist das Polymer Polystyrol, ein Gemisch aus Polystyrol und Poly(2,6-dimethyl phenylenoxid), ein Gemisch aus einem Styrol- Maleinsäureanhydrid-Polymer und einem Styrol-Acrylnitril-Polymer oder ein Styrol-Maleinsäureanhyrid-Polymer (SMA), vorzugsweise weist ein aus Styrol hergestelltes Copolymer als Comonomer zu Styrol ein Monomer auf, das ausgewählt ist aus α-Methylstyrol, kernhalogenierten Styrolen, kernalkylierten Styrolen, Acrylnitril, Acrylsäureester, Methacryl- säureester, N-Vinylverbindungen, Maleinsäureanhydrid, Butadien, Divinylbenzol oder Butandioldiacrylat.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass i) die Faser (F) in Schritt a) eine einzelne Faser oder ein Faserbündel, vorzugsweise ein Faserbündel ist, und/oder ii) die Faser (F) in Schritt a) eine organische, anorganische, metallische, keramische Faser oder eine Kombination daraus ist, bevorzugt eine polymere Faser, Basaltfaser, Glasfaser, Kohlenstofffaser oder Naturfaser, insbesondere bevorzugt eine Polyaramidfaser, Glasfaser, Basaltfaser oder Kohlenstofffaser; eine polymere Faser ist vorzugsweise eine Faser aus Polyester, Polyamid, Polyaramid, Polyethylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyimid und/oder Polyamidimid; eine Naturfaser ist vorzugsweise eine Faser aus Sisal, Hanf, Flachs, Bambus, Kokos und/oder Jute, und/oder iii) die Faser (F) in Schritt a) als Faserbündel eingesetzt wird mit einer Anzahl von Einzelfasern pro Bündel von mindestens 10, bevorzugt 100 bis 100 000, besonders bevorzugt 300 bis 10 000 bei Glasfasern und 1 000 bis 50 000 bei Kohlenstofffasern, und insbesondere bevorzugt 500 bis 5 000 bei Glasfasern und 2 000 bis 20 000 bei Kohlenstofffasern, und/oder iv) der Faserbereich (FB1 ) und der Faserbereich (FB3) jeweils unabhängig voneinander 0,1 bis 45 %, vorzugsweise 2 bis 40 %, besonders bevorzugt 5 bis 30 %, und der Faserbereich (FB2) 10 bis 99,8 %, vorzugsweise 20 bis 96 %, besonders bevorzugt 40 bis 90 %, der Gesamtlänge einer Faser (F) in Schritt a) ausmachen, und/oder v) die Faser (F) in Schritt a) in einem Winkel α von 0 bis 60°, vorzugsweise 5 von 0 bis 50°, mehr bevorzugt von 0 bis 15° oder von 10 bis 70 °, insbesondere von 30 bis 60 °, mehr bevorzugt von 30 bis 50°, noch mehr bevorzugt von 30 bis 45°, insbesondere von 45°, relativ zur Dickenrichtung (d) des Formkörpers in den Schaumstoff eingebracht ist, und/oder
10 vi) im Formkörper in Schritt a) die erste Seite des Formkörpers, aus der der
Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) herausragt, der zweiten Seite des Formkörpers gegenüberliegt, aus der der Faserbereich (FB3) der Faser (F) herausragt, und/oder
15 vii) der Formkörper in Schritt a) eine Vielzahl von Fasern (F), vorzugsweise von Faserbündeln, enthält und/oder mehr als 10 Fasern (F) oder Faserbündel pro m2 umfasst, bevorzugt mehr als 1 000 pro m2, besonders bevorzugt 4 000 bis 40 000 pro m2.
20 8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a2) und a4) gleichzeitig durchgeführt werden.
9. Konfektionierter Formkörper erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der 25 Ansprüche 1 bis 8.
10. Konfektionierter Formkörper gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet dass der konfektionierte Formkörper eine Trägerschicht (TS) aufweist.
30 1 1 . Paneel umfassend mindestens einen konfektionierten Formkörper gemäß
Anspruch 9 oder 10 und mindestens eine Schicht (S1 ).
12. Paneel gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet dass, die Schicht (S1 ) mindestens ein Harz umfasst, vorzugsweise ist das Harz ein reaktives
35 duroplastisches oder thermoplastisches Harz, mehr bevorzugt ist das Harz auf der Basis von Epoxiden, Acrylaten, Polyurethanen, Polyamiden, Polyestern, ungesättigten Polyestern, Vinylestern oder Mischungen daraus, insbesondere ist das Harz ein aminisch härtendes Epoxidharz, ein latent härtendes Epoxidharz, ein anhydridisch härtendes Epoxidharz oder ein Polyurethan aus Isocyanaten
40 und Polyolen.
13. Paneel gemäß Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (S1 ) zusätzlich mindestens ein faserförmiges Material enthält, wobei i) das faserförmige Material Fasern in Form von ein oder mehreren Lagen 5 aus Schnittfasern, Vliesen, Gelegen, Gestricken und/oder Geweben, bevorzugt in Form von Gelegen oder Geweben, besonders bevorzugt in Form von Gelegen oder Geweben mit einem Flächengewicht pro Gelege bzw. Gewebe von 150 bis 2500 g/m2 enthält, und/oder
10 ii) das faserförmige Material organische, anorganische, metallische oder keramische Fasern, bevorzugt polymere Fasern, Basaltfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Naturfasern, besonders bevorzugt Glasfasern oder Kohlenstofffasern enthält.
15 14. Paneel gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass i) der Faserbereich (FB1 ) der Faser (F) teilweise oder vollständig, vorzugsweise vollständig mit der Schicht (S1 ) in Kontakt ist, und/oder 0 ii) das Paneel zwischen mindestens einer Seite des konfektionierten
Formkörpers und mindestens einer Schicht (S1 ) mindestens eine Schicht (S2) aufweist, vorzugsweise ist die Schicht (S2) aus flächigen Fasermaterialien oder polymeren Folien, besonders bevorzugt aus Glasfasern oder Kohlenstofffasern in Form von Vliesen, Gelegen oder 5 Geweben, und/oder iii) das Paneel zwei Schichten (S1 ) aufweist und die beiden Schichten (S1 ) jeweils an einer Seite des konfektionierten Formkörpers angebracht sind, die der jeweils anderen Seite im konfektionierten Formkörper
30 gegenüberliegt, und/oder iv) das Paneel eine mindestens einfach gekrümmte Fläche aufweist, vorzugsweise weist das Paneel eine mindestens einfach gekrümmte Fläche, die mindestens einen Krümmungsradius, der < 50 m, bevorzugt
35 < 20 m, mehr bevorzugt < 5 m, aufweist, auf, und/oder v) die Dicke des Paneels über die Breite und/oder über die Länge des Paneels variiert, vorzugsweise variiert die Dicke des Paneels über die Breite und/oder über die Länge des Paneels um mindestens 0,5 mm/m, 0 mehr bevorzugt um mindestens 1 mm/m, noch mehr bevorzugt um mindestens 5 mm/m, am meisten bevorzugt um mindestens 10 mm/m. Verfahren zur Herstellung eines Paneels gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schicht (S1 ) als reaktives, viskoses Harz auf einen konfektionierten Formkörper gemäß Anspruch 9 oder 10 erzeugt, aufgebracht und ausgehärtet wird, vorzugsweise durch Flüssigimprägnierverfahren, besonders bevorzugt durch druck- bzw. vakuumunterstützte Imprägnierverfahren, insbesondere bevorzugt durch Vakuuminfusion oder druckunterstützte Injektionsverfahren, am meisten bevorzugt durch Vakuuminfusion.
Verwendung eines konfektionierten Formkörpers gemäß Anspruch 9 oder 10 oder eines Paneels gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 14 für Rotorblätter in Windenergieanlagen, im Transportsektor, im Bausektor, im Automobilbau, im Schiffsbau, im Schienenfahrzeugbau, für den Containerbau, für sanitäre Anlagen und/oder in der Luft- und Raumfahrt.
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