NO338721B1

NO338721B1 - Epoksyharpiks impregnert garn og dets anvendelse for fremstilling av en forform

Info

Publication number: NO338721B1
Application number: NO20064984A
Authority: NO
Inventors: Markus Schneider; Bernd Wohlmann
Original assignee: Toho Tenax Europe Gmbh
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2016-10-10
Also published as: KR101180753B1; JP5158778B2; US8273454B2; EP1737633A1; US20070196636A1; JP2007530756A; CN1976787A; EP1737633B1; KR20070031287A; CA2562141C; NO20064984L; AU2005229547A1; WO2005095080A1; PL1737633T3; CN1976787B; ES2391401T3; BRPI0509351B1; AU2005229547B2; PT1737633E; BRPI0509351A

Description

Beskrivelse

Foreliggende oppfinnelse angår et garn, bruken av dette for fremstilling av en preform og en preform omfattende garnet, en fremgangsmåte for fremstilling av preformen samt dennes anvendelse ved fremstilling av et kompositt.

En kjent metode for fremstilling av fiberarmerte plastkomponenter består i først og fremst en preform som i form tilsvarer komponenten, overføring av preformen til verktøy med form av komponent og tilslutt å produsere den ønskede komponent ved tilsetning av en matriksharpiks.

I kontrast til preformer inneholder prepregs (for impregnerte fibere) allerede begge komponenter (fibere og matriksharpiks) i samme forhold som i sluttblandingen, og er derfor resistente mot bøying, selv i form av halvferdige produkt. For å forhindre for tidlige, uønskede reaksjoner må dette materialet også lagres kaldt og selv da har det kun en begrenset hylletid. På bekostning av materialets bøyestivhet og produksjonen i form av ruller med stor bredde, er bruken av prepregs begrenset til komponenter med stort overflateareal som er nær planene. Nærværet av matriksharpiksen tillater ikke tekstilprosessering eller krympefri applikering av disse prepregs rundt elementer med liten radius eller sterkt konturert geometri, som eksempler.

Hvis fleksible garn benyttes for fremstilling av preformer er det mulig å fremstille overflater som er langt sterkere krummet. Videre blir den maksimale hylletid for en preform signifikant forbedret sammenlignet med prepregs fordi matriksharpiksen ikke tilsettes inntil fremstilling av komposittmaterialet.

JP 2003 003376 A beskriver en karbonfiberbunn for fremstilling av et prepreg. Bunten omfatter 20.000 til 100.000 filamenter og holdes sammen av et lim inneholdende polyoksyalkylengrupper og epoksygrupper. Karbonfiberbunten inneholder 0,5 til 3 vekt-% limingsmiddel beregnet på den totale vekt.

DE 27 46 640 A beskriver et karbonfiberarmertmateriale på hvilket en harpiksblanding inneholdende en epoksyharpiks, et kondensatprodukt av en syrekomponent og en hydroksylkomponent, og et oksialkylenderivat av en fenol, er påført. Karbonfibrene inneholder 0,01 til 10 vekt-% harpiksblanding beregnet på den totale vekt.

DE 39 42 858 A beskriver et klebemiddel for karbonfibre som inneholder en epoksyharpiks og en ikke ionisk emulgator inneholdende tertiære aminogrupper, minst en funksjonell gruppe i stand til reaksjon med epoksyharpiksen og minst en gruppe med emulgerende virkning. 0,3 til 10 vekt-% av limet er satt til å være tilstede på fibret.

DE 20 33 626 A beskriver en metode for fremstilling av en prepreg fra mekanisk høykvalitetsfibermaterialer som særlig fibere av glass, bor eller karbon. Fibrene er impregnert med en oppløsning inneholdende et herdbart polyaddukt som inneholder frie glysidylgrupper og består av triglysidylisocyanurat, et herdemiddel og et organisk oppløsningsmiddel.

DE 201 20 447 Ul beskriver en preform bestående av en flat tekstilstruktur, for eksempel et tekstil- eller fibervevet tekstilsjikt med et termoplastisk, ikke-fornettet bindemiddel som for eksempel kan være et epoksy, adherende til overflaten av den flate tekstilstruktur. I henhold til DE 201 20 447 Ul bringes bindemidlet på, for eksempel ved spraying av en bindemiddeloppløsning på overflaten av det flate tekstilstruktur hvorved bindemiddeloppløsningen inneholder pulverpartikler som enhetlig dispergeres i et oppløsningsmiddel og hvor ved pulverpartiklene utelukkende kan bestå av en epoksyharpiks.

Når imidlertid en preform produseres fra en flat tekstilstruktur er bindemiddelbelegget ujevnt fordelt over tykkelsen av en den flate tekstilstruktur og i enkelte områder og særlig der garnet er i kontakt med hverandre, er det så å si fraværende. En preform av denne type har derfor ofte lav slipresistens slik at ytterligere håndtering av preformen er vanskelig eller så vel umulig.

En ytterligere mangel oppstår hvis preformen skal ha perforeringer som, hvis preformen produseres fra flate tekstilstrukturer, i mange tilfelle må fremstilles ved utkutting av materialet. Dette krever ytterligere prosesseringstid og kutter resulterer i betydelige materialtap og genererer en tilsvarende mengde avfall. Denne metoden for fremstilling av en preform er derfor omkostnings- og arbeidsintensiv, noe som reflekteres i prisene for komposittene som fremstilles fra disse.

US-B-6228474 beskriver garnprepregs bestående av en rekke armeringsfiberfilamenter som er impregnert med en blanding av smeltbare epoksyharpikser. De impregnerte garn oppviser mellom 20 og 50 vekt-% harpiks. Harpiksblandingen kan i en utførelsesform omfatte en mono - eller bifunksjonell epoksyharpiks, en tre- eller flerfunksjonen epoksyharpiks såvel som en gummikomponent og et herdemiddel og en epoksyverdi på mellom ca. 2700 og ca. 4760 mmol/kg. Ved hjelp av garnene i US-B-228474 fremstilles ved konvensjonelle metoder preformer i sin endelige form, som herdes etter viklingen til en komponent.

Foreliggende oppfinnelse har som formål i det minste å redusere ulemper som er beskrevet ovenfor.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et garn bestående av armeringsfiberfilamenter og en harpiks, infiltrert inn i garnet, kjennetegnet ved trekk som er angitt i patentkrav 1.

Trekk ved utførelser av oppfinnelsens garn ifølge patentkrav 1 er angitt i patentkravene 2-3.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anvendelse av foreliggende oppfinnelses garn, kjennetegnet ved trekk som er angitt i patentkrav 4.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en preform som omfatter foreliggende oppfinnelses garn, kjennetegnet ved trekk som er angitt i patentkrav 5.

Trekk ved utførelser av oppfinnelsens preform ifølge patentkrav 5 er angitt i patentkravene 6-8.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av oppfinnelsens preform, kjennetegnet ved trekk som er angitt i patentkrav 9.

Trekk ved utførelser av oppfinnelsens fremgangsmåte ifølge patentkrav 9 er angitt i patentkrav 10.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer anvendelser av foreliggende oppfinnelses preform, kjennetegnet ved trekk som er angitt i patentkravene 11 henholdsvis 12.

Oppfinnelsens formål oppnås ved et garn bestående av armeringsfiberfilamenter og en harpiks som er infiltrert inn i garnet og som gjentatte ganger kan smeltes og størknes ved avkjøling til romtemperatur hvorved filamentene i garnet i det minste delvis er bundet til hverandre ved hjelp av harpiksen, hvorved garnet inneholder 2,5 til 25 vekt-% infiltrert harpiks beregnet på den totale vekt og hvorved armeringsfiberfilamentene elektrokjemisk er forbehandlete karbonfiberfilamenter og den infiltrerte harpiks inneholder minst to bisfenol A epiklorhydrinharpikser Hl og H2 i et vektforhold H1:H2 på 1,1 til 1,4, Hl har en epoksyverdi på 1850 til 2400 mmol/kg og en molekylvekt på 800 til 1.000 g/mol og er fast ved romtemperatur, og H2 har en epoksyverdi på 5.000 til 5.600 mmol/kg og en molekylvekt < 700 g/mol og er flytende ved romtemperatur, og hvorved den infiltrerte harpiks i tillegg inneholder en tredje harpiks H3 der H3 er en bisfenol A epiklorhydrin epoksyharpiks med en epoksyverdi på 450 til 650 mmol/kg, en tallmidlere molekylvekt på 2.800 til 3.000 g/mol og et smelteområde på 110 til 130°C, og hvori garnet beregnet på sin totalvekt har 0,5 til 1,7 vekt-% av Hl og H2 og 2,3 til 5,5 vekt-% av H3.

Fordi garnfilamentene i det minste delvis er bundet til harpiksen har garnet ifølge oppfinnelsen ekstremt god kompakthet.

I garnene ifølge oppfinnelsen bør harpiksen velges slik at garnet som belegges med den ikke er klebrig ved romtemperatur. Generelt kan derfor et garn av denne type ikke bare vikles opp men kan også lagres i oppviklet tilstand under opprettholdelse av tekstilegenskaper og vikles ut igjen selv etter lengre lagringsperiode. For eksempel kan garnet ifølge oppfinnelsen vikles ut noen problemer etter 12 måneders lagring og viser da verdier på styrke, elastisitetmodul og forlengelse ved brudd, målt ved metoder ifølge DIN 65 382, som kun marginalt, hvis overhodet, er forandret.

Til slutt kan garnet ifølge oppfinnelsen benyttes for å fremstille en preform uten behovet for komplisert tilsetning av ytterligere bindemiddelmaterialer, hvorved imidlertid bindingen mellom garnene er bedre enn i preformene ifølge den kjente teknikk. Videre og i motsetning til den kjente produksjon av den innledningsvis beskrevne preform med perforeringer, forkommer intet garnspill. Behovet for å kassere garnkuttet eksisterer derfor ikke.

I en foretrukken utførelsesform inneholder garnet ifølge oppfinnelsen 3 til 10 vekt-% infiltrert harpiks beregnet på den totale vekt.

I en annen foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen er armeringsfiberfilamentene i garnet ifølge oppfinnelsen karbonfiberfilamenter som er oppnådd fra forløper av bek, polyakrylnitril eller viskose, eller aramidfilamenter, glassfilamenter, keramisk-filamenter, borfilamenter, syntetiskfiberfilamenter eller naturlig fiberfilamenter, eller en kombinasjon av en eller flere av disse typer. Særlig foretrukket er armeringsfiberfilamentene karbonfiberfilamenter.

Med henblikk på garn fremstilt av karbonfiberfilamenter kan et garn som er forbehandlet ved elektrokjemisk oksidering, være spesielt egnet. Dette garn kan bestå av flere tusen, og fortrinnsvis rundt 3.000 til 24.000 filamenter og spesielt 3.000 til 12.000 filamenter.

For infiltrering av harpiksen i garnet kan en hvilken som helst teknikk være egnet som gir hurtig og fullstendig fukting av armeringsfiberfilamentene i garnet på grunn av harpiksen. Metoder av denne type er beskrevet for eksempel i EP 1 281 498 A. For eksempel kan garnet sprayes med en harpiksdispersjon. Alternativt kan en film av harpiksdispersjonen bringes på en glatt valse eller i sporene på en valse og garnet trekkes over den glatte valse eller gjennom sporene i valsen. Garnet blir fortrinnsvis ført gjennom et bad inneholdende harpiksdispersjonen.

For harpiksdispersjonen som nevnt ovenfor er en hvilken som helst flytende blanding som gir en stabil dispersjon ved harpiksene som benyttes ifølge oppfinnelsen, i prinsippet brukbar som flytende fase. De flytende blandinger som spesielt er egnet ut fra et emulsjonsbeskyttelsessynspunkt er de som er vandige og som har en lav VOC (flyktig organisk innhold). For eksempel har en blanding av vann og en alkohol som 2-propoksyetanol vist seg fordelaktig for bisfenol A epiklorhydrinepoksyharpiksen som er foretrukket i oppfinnelsens fremgangsmåte.

Fremstillingen av garnet ifølge oppfinnelsen kan integreres i progresjonsprosessen for garnet som skal infiltreres med harpiksen etter at garnet er tørket og før det vikles opp, hvorved det tørkede garn kan infiltreres med minst en harpiks enten individuelt eller i form av et varpark hvorved, hvis en harpiksdispersjon benyttes for infiltreringen, et garnspenning på 0,25 til 1,3 cN/tex tillater god fukting av armeringsfiberfilamentene.

Mengden av infiltrert harpiks, det vil si 2,5 til 25 vekt-% beregnet på den totale vekt av garnet, som er nødvendig for påføringer ifølge oppfinnelsen, kan selvfølgelig oppnås ved justering av hastigheten med hvilken garnet, for eksempel transporteres gjennom badet inneholdende dispersjonen av en eller flere av harpiksene beskrevet ovenfor, neddyppingslengden og harpikskonsentrasjonen i badet. Hastigheten ved hvilken garnet transporteres gjennom badet ligger fortrinnsvis i området 120 til 550 m/t og særlig foretrukket i området rundt 150 til 250 m/t. Neddyppingslengden ligger fortrinnsvis i området 0,2 til 1 m. Harpikskonsentrasjonen i dispersjonen i forhold til dispersjon-vekten ligger fortrinnsvis i området 2 til 35 vekt-% og spesielt foretrukket i området 2 til 7 vekt-%.

En tørketemperatur i område 140 til 330°C har vist seg spesielt egnet for tørking av garnet belagt med harpiksdispersjonen som beskrevet ovenfor.

Garnene ifølge oppfinnelsen kan med fordel benyttes for å produsere en preform.

Formålet med oppfinnelsen oppnås videre mer en preform omfattende garn ifølge oppfinnelsen som beskrevet ovenfor hvorved garnene er bundet til hverandre ved den infiltrerende harpiks på punkter med gjensidig kontakt.

Selv om garnene ifølge oppfinnelsen også tillater produksjon av tekstiler som, etter smelting og ny størking av infiltrert harpiks, gir en preform som er slipresistent i en spesiell høy grad, er det fordelaktig å fremstille preformen ifølge oppfinnelsen fra garnene ifølge oppfinnelsen fordi ved å gjøre dette kan garnene posisjoneres i den retning i hvilken mekaniske belastninger er ventet å være høyest under bruken av kompositten som fremstilles fra preformen ifølge oppfinnelsen.

I en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen blir garnene for eksempel posisjonert unidireksjonelt slik at preformen kan prosesseres videre til en kompositt hvis bruk forventes å medføre mekaniske belastninger der de sistnevnte er høyest i nøyaktig i denne retning for garnene.

I en ytterligere foretrukken utførelsesform av preformen ifølge oppfinnelsen blir garnene posisjonert bi-, tri-, eller multidireksjonelt slik at preformen kan prosesseres videre til en kompositt under viss bruk den mekaniske last er forventet å være høyest i nøyaktig disse to eller flere retninger for garnene.

I tillegg til den ovenfornevnte flate utførelsesform av preformen ifølge oppfinnelsen kan uni-, bi-, tri- eller multidireksjonelt posisjonerte garn vikles opp rundt et legeme som for eksempel har et sylindrisk form, slik at det oppstår tredimensjonale preformer

Videre er en utførelsesform av oppfinnelsen foretrukket der garnene er tilstede som korte garn som kan orienteres i alle romretninger. Denne preform er derfor spesielt egnet for fremstilling av en kompositt der mekaniske belastninger i bruk kan oppstå i alle mulige retninger.

Gjenstand for oppfinnelsen oppnås videre ved en fremgangsmåte for fremstilling av en preform omfattende de følgende trinn:

a) å tilveiebringe et av garnene ifølge oppfinnelsen,

b) å posisjonere garnet i en konfigurasjon tilsvarende konfigurasjonen for den ønskede preform, c) oppvarming av konfigurasjonen fra trinn b) til en temperatur over smeltetemperaturen for harpiksen som er infiltrert i garnet, og d) avkjøling av en konfigurasjonen fra trinn c) til minst under smeltetemperaturen for harpiksen.

I en foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir konfigurasjonen som stammer fra trinn b) kompaktert samtidig med oppvarmingen i trinn c).

Preformen ifølge oppfinnelsen, eller fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, viser høy slipresistens fordi garnene i preformen ifølge oppfinnelsen er bundet til hverandre av den infiltrerte harpiks. Preformen ifølge oppfinnelsen er derfor lett å håndtere, noe som er fordelaktig spesielt ved etterfølgende prosessering til en kompositt.

Disse preformene ifølge oppfinnelsen, eller fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, skal ha perforeringer kan disse realiseres ved egnet posisjonering av garnene, det vil si uten tap av materialet på grunn av kutt. Den omkostnings- og arbeidsintensive skreddersying som er beskrevet ovenfor i forbindelse med den kjente teknikk er derfor unødvendig og derfor dannes det intet spill. Produksjonen av en kompositt med perforeringer er derfor lettere og mer økonomisk.

Videre, ved fremstilling av preformen ifølge oppfinnelsen eller en preform fremstilt ved metoden ifølge oppfinnelsen, tillater bruken av et garn ifølge oppfinnelsen i stedet for en flat tekstilstruktur at garnet posisjoneres i den retning i hvilken mekaniske belastninger er forventet å være høyest under bruken av den etterfølgende produserte kompositt.

I en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for fremstilling av en preform blir garn ifølge oppfinnelsen posisjonert unidireksjonelt i trinn b) slik at det i det følgende trinnet d) kan oppnås en preform ifølge oppfinnelsen der garnene er posisjonert unidireksjonelt.

En ytterligere foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for fremstilling av preformen ifølge oppfinnelsen kan garnene ifølge oppfinnelsen posisjoneres i trinn b) i bi-, tri- eller multidireksjonelle sjikt i en konfigurasjon tilsvarende konfigurasjonen av den ønskede preform. Garnene ifølge oppfinnelsen kan benyttes utelukkende for dette formål. Alternativt kan noen av garnene i et sjikt være garn ifølge oppfinnelsen og resten bestå av garn hvis filamentet ikke har noe harpiksbelegg. Garnene som er konfigurert som beskrevet oppvarmes i trinn c) i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til en temperatur over smeltetemperaturen for harpiksen med hvilken garnene infiltreres, under samtidig kompaktering av garnene hvis nødvendig. Dette gjør garnene klebrige. Etter avkjøling i trinn d) til minst under smeltetemperaturen for harpiksen oppnås det en preform ifølge oppfinnelsen der garnene er posisjonert bi-, tri- eller multidireksjonelt.

I en ytterligere utførelsesform av fremgangsmåten for fremstilling av preformen ifølge oppfinnelsen blir garnene ifølge oppfinnelsen kuttet til korte lengder som 1 til 1.000 mm, og særlig 1 til 40 mm, og det korte garnstykket anbringes i en form i trinn a). I trinn b) i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir de korte stykkene av garn så varmet opp til en temperatur over smeltetemperaturen for harpiksen med hvilken garnene er infiltrert, noe som gjør de korte garnstykkene klebrige, men samtidig kompaktering av garnene hvis nødvendig. Etter avkjøling til minst under smeltetemperaturen for harpiksen i trinn d) oppstår det en preform ifølge oppfinnelsen der garnene ifølge oppfinnelsen er tilstede som korte garn med isotropisk orientering.

Preformen ifølge oppfinnelsen, eller fremstilt ved en metode ifølge oppfinnelsen eller som et resultat av anvendelsen av oppfinnelsen, kan med fordel benyttes av grunner som er beskrevet ovenfor, til å fremstille en kompositt omfattende en matriks valgt fra en av gruppene av polymerer, metaller, keramer, hydrauliske avbindende materialer og karbon, hvorved termoplaster som polyetylenimin, polyeterketon, polyetereterketon, polyfenylensulfid, polyetersulfon, polyeteretersulfon og polysulfon eller duromerer som epoksider er egnet som polymermatriks; stål (legeringer) eller titan, for eksempel, som et metallmatriks; silisiumkarbid eller bornitrid, som kerammatriks; mørtel eller betong som hydrauliske avbindende materialer; og for eksempel grafitt som karbonmatriks.

I komposittene fra bruk av oppfinnelsen blir garnene ifølge oppfinnelsen posisjonert i den retning i hvilken de høyeste mekaniske belastninger ventes under komposittenes anvendelse og bruk. Bruken ifølge oppfinnelsen av garnene ifølge oppfinnelsen og preformene som fremstilles fra disse fører derfor til kompositter der orienteringen av garnene er skreddersydd for de ventede, mekaniske belastninger.

Analytiske metoder

Epoksyverdien for epoksyharpiksene som benyttes i metoden ifølge oppfinnelsen bestemmes i henhold til DIN 53188, av oktober 1975.

Strekkstyrken og strekkmodulene for komposittmaterialene som er armert med en preform ifølge oppfinnelsen er målt som i EN 2561-B.

Oppfinnelsen kan nå beskrives i større detalj ved hjelp av de følgende eksempler.

Eksempel 1: Fremstilling av et belagt garn

Et garn av karbonfiberfilamenter med en garntelling på 400 tex gjennomføres i tørr tilstand i en hastighet på 240 m/t på mer enn garnspenning på 340 cN gjennom et første bad med en temperatur på rundt 20°C. Badet inneholder en vandig dispersjon inneholdende to bisfenol A epiklorhydrinepoksyharpiks Hl og H2. Vektforholdet H1:H2 er 1,2. Hl har en epoksyverdi på rundt 2.200 mmol/kg og en molekylvekt på 900 g/mol og er fast ved romtemperatur mens H2 har en epoksyverdi på 5.400 mmol/kg og en molekylvekt < 700 g/mol, og er flytende ved romtemperatur. Konsentrasjonen av Hl i dispersjonen er 8,4 vekt-%. Konsentrasjonen av H2 i dispersjonen er 6,9 vekt-%. Oppholdstiden for garnet i dispersjonen er 12 sekunder. Garn som er infiltrert med Hl og H2 tørkes ved en temperatur som faller fra 250 til 140°C, og etter tørking inneholder 1,2 til 1,4 vekt-% Hl og H2 beregnet på den totale vekt.

Garn som er infiltrert med Hl og H2 transporteres direkte deretter gjennom et andre bad inneholdende en dispersjon av bisfenol A epiklorhydrinepoksyharpiks med en

smeltetemperatur i området 120 til 130°C, en tallmidlere molekylvekt på 2.870 g/mol og en epoksyverdi på 515 mmol/kg. Dispergeringsmediet består av en blanding av 76 vekt-% vann og 24 vekt-% 2-propoksyetanol. Konsentrasjonen av epoksyharpiksen i badet er 4 vekt-%. Oppholdstiden for garnet i det andre bad er noen få sekunder. Når det forlater

badet blir garnet, nå infiltrert også med H3, tørket ved å føre det først gjennom en vertikalt posisjonert tørker ved 300°C også gjennom en horisontalt posisjonert tørker ved 330°C. Det resulterende garn inneholder 4,3 vekt-% infiltrert harpiks H1+H2+H3 hvorved den infiltrerte harpiks har en epoksyverdi på 1.300 mmol/kg.

Eksempel 2: Fremstilling av en preform

Det belagte garn fra eksempel 1 vikles på en metallplate hvis overflater (med dimensjonene 280 mm x 300 mm) er dekket med en slippfilm ved hjelp av en laboratorievikler (med en garnhastighet på 23,1 mm/sek og en garntrekkraft på 400 cN) der viklingen gjennomføres i hvert tilfelle opptil kanten av metallplaten. Et viklet sjikt (med en fibermasse pr areal av enhet på 267 g/m ) orientert 90°C på vikleaksen, tildannes først på begge sider av metallplaten. Metallplaten blir så dreiet 90°C på en slik måte at det eksisterende viklede sjikt ligger parallelt med vikleaksen. I det neste trinn blir en ytterligere viklet sjikt orientert 90°C til vikleaksen og lagt over det eksisterende viklede sjikt ved bruk av identiske oppviklingsbetingelser. På denne måte kan en sjiktstruktur av garn med orienteringer på 0 henholdsvis 90°C tildannes på begge sider av metallplaten. Vikleprosedyren som beskrevet ovenfor gjentas inntil fire viklingssjikt, hver med garnorientering alternerende på mellom 0 og 90°C, ligger på hverandre på hver side av metallplaten.

Hvert av de viklede sjikt på de to sider av metallplaten blir så dekket med en slippfilm. Metallplaten, fullstendig med de to 4-sjikts viklinger og slippfilmene, tempereres så i en presse i en time ved et overflatetrykk på to bar og en temperatur på 125°C.

Det resulterende pressede legemet tillates avkjøling til under smeltepunktet for harpiksen. De to viklede pakker kuttes så fra hverandre ved endeoverflatene av metallplaten og de fire slippfilmer fjernes. Dette resulterer i to dimensjonal stabil preformer, hver med en fire-sjikts alternerende 0°C og 90°C struktur, det vil si med en bidireksjonell posisjonering av garnene.

Eksempel 3: Fremstilling av en kompositt

Preformen fremstilt i eksempel 2 kuttes til en størrelse på 200 mm x 200 mm og prosesseres på vanlig måte til en kompositt med en 4-sjikts alternerende 0°C og 90°C garnstruktur ved bruk av RTM6 harpiks fra firma Hexcel som i forkant er varmet opp til 80°C og påført i en slik mengde at kompositten med et fibervolum på ca 60% kan oppnås. Kompositten er identisk i form med den benyttede preform.

Eksempel 4: Fremstilling av en preform med biaksial posisjonering av garnene

Sammen med en standard karbonfiberfilamentgarn tilgjengelig under firmaet Tenax HTA 5131 400 tex f600010 fra Tenax Fibers GmbH, Tyskland, blir garnet som fremstilt i eksempel 1, matet til en biaksial belegningsprosess hvorved hvert fjerde parallelle garnet er fra eksempel 1.

Det biaksiale arrangement har følgende konfigurasjon:

- I det første sjikt befinner standard karbonfiberfilamentgarnene og garnene fra eksempel 1 seg i vinkel på 45° mot fremstillingsretningen. - I det andre sjikt umiddelbart over det første sjikt befinner standardkarbonfiberfilamentgarnene og garnene fra eksempel 1 seg i en vinkel på - 45°C i forhold til denne produksjonsretningen.

Den resulterende konfigurasjon varmes opp til 125°C ved å bringe den i kontakt i 2 minutter med en varmkalander varmet opp til 145°C og det hele avkjøles så til romtemperatur slik at det oppstår en bundet flat tekstilstruktur (preform i tilstand A). En kompositt fremstilt fra dette som i eksempel 3 med et fibervoluminnhold på 60 % har en strekkstyrke på 1100 MPa og en strekkmodul på 70,5 Gpa og begge målt i hovedretningen for fibrene.

Eksempel 5: Fremstilling av en preform med tredimensjonalt posisjonering av garnene

Tilstand A preformen fremstilt i eksempel 4 støpes ved hjelp av en sfærisk formet verktøy i form av en hemisfære med diameter 150 mm og bestående av hann- og hunnformer i en presse, i en time, med et overflatetrykk på 2 bar og en verktøytemperatur på 125°C, til en geometri tilsvarende den til verktøyet. Etter avkjøling til romtemperatur har den resulterende preform en hemisfærisk form.

Claims

1. Garn bestående av armeringsfiberfilamenter og en harpiks, infiltrert inn i garnet, som gjentatte ganger kan smeltes og størknes ved avkjøling til romtemperatur,karakterisert vedat filamentene i garnet i det minste delvis er bundet til hverandre av harpiks hvorved garnet inneholder 2,5 til 25 vekt-% av den infiltrerte harpiks beregnet på sin totale vekt, hvorved armeringsfiberfilamentene er elektrokjemisk forbehandlete karbonfilamenter, hvorved den infiltrerte harpiks inneholder minst to bisfenol A epiklorhydrinharpikser Hl og H2 i vektforholdet Hl :H2 på 1,1 til 1,4 der Hl har en epoksyverdi på 1.850 til 2.400 mmol/kg og en molekylvekt på 800 til 1.000 g/mol og er fast ved romtemperatur, og H2 har en epoksyverdi på 5.000 til 5.600 mmol/kg og en molekylvekt på < 700 g/mol og er flytende ved romtemperatur, og hvorved den infiltrerte harpiks i tillegg inneholder en tredje harpiks H3 der denne er en bisfenol A epiklorhydrinepoksyharpiks med en epoksyverdi på 450 til 650 mmol/kg, en tallmidler molekylvekt på 2.800 til 3.000 g/mol og et smelteområde på 110 til 130°C, og hvori garnet beregnet på sin totalvekt inneholder 0,5 til 1,7 vekt-% av Hl og H2 og 2,3 til 5,5 vekt-% av H3.

2. Garn ifølge krav 1,karakterisert vedat det inneholder 3 til 10 vekt-% av infiltrert harpiks beregnet på den totale vekt.

3. Garn ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat armeringsfiberfilamentene er karbonfiberfilamentet som er oppnådd fra forløpere av bek, polyakrylnitril eller viskose.

4. Anvendelse av garn ifølge et eller flere av kravene 1 til 3 for fremstilling av en preform.

5. Preform,karakterisert vedat den omfatter garn i henhold til et eller flere av kravene 1 til 3, hvorved garnene er bundet til hverandre av den infiltrerte harpiks på punkter med gjensidig kontakt.

6. Preform ifølge krav 5,karakterisert vedat garnene er posisjonert unidireksjonelt.

7. Preform ifølge krav 5,karakterisert vedat garnene er posisjonert bi-, tri- eller multidireksjonelt.

8. Preform ifølge krav 5,karakterisert vedat garnene er tilstede som korte garn.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av en preform ifølge et eller flere av kravene 5 til 8,karakterisert vedat den omfatter trinnene: a) å tilveiebringe et garn ifølge et eller flere av kravene 1 til 3, b) posisjonering av garnet i en konfigurasjon tilsvarende konfigurasjonen for den ønskede preform. c) Oppvarming av konfigurasjonen fra trinn b) til en temperatur over smeltetemperaturen for harpiksen som infiltrerer garnet, og d) Avkjøling av konfigurasjonen fra trinn c) til minst under smeltetemperaturen for harpiksen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat konfigurasjonen fra trinn b) kompakteres samtidig med oppvarmingen i trinn c).

11. Anvendelse av preformen ifølge ett eller flere av kravene 5 til 8 for fremstilling av et kompositt omfattende en matriks valgt fra en av gruppene polymerer, metaller, keramer, hydraulisk avbindende materialer, og karbon.

12. Anvendelse av preformen fremstilt ved fremgangsmåten ifølge krav 9 eller 10, eller er resultat av anvendelsen ifølge krav 4, for å fremstille en kompositt omfattende en matriks valgt blant en fra gruppen polymerer, metaller, keramer, hydrauliske avbindende materialer og karbon.