WO2015042632A2 - Mit einem verstärkungselement versehenes objekt, sowie verfahren zur herstellung eines derartigen objektes - Google Patents

Mit einem verstärkungselement versehenes objekt, sowie verfahren zur herstellung eines derartigen objektes Download PDF

Info

Publication number
WO2015042632A2
WO2015042632A2 PCT/AT2014/050229 AT2014050229W WO2015042632A2 WO 2015042632 A2 WO2015042632 A2 WO 2015042632A2 AT 2014050229 W AT2014050229 W AT 2014050229W WO 2015042632 A2 WO2015042632 A2 WO 2015042632A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plastic material
elements
composite material
reinforcing
reinforcing element
Prior art date
Application number
PCT/AT2014/050229
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2015042632A3 (de
Inventor
Walther Pitscheneder
Harald Katzinger
Original Assignee
Teufelberger Gesellschaft M.B.H.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teufelberger Gesellschaft M.B.H. filed Critical Teufelberger Gesellschaft M.B.H.
Publication of WO2015042632A2 publication Critical patent/WO2015042632A2/de
Publication of WO2015042632A3 publication Critical patent/WO2015042632A3/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/504—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC] using rollers or pressure bands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/56—Tensioning reinforcements before or during shaping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/024—Woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/514—Oriented
    • B32B2307/516—Oriented mono-axially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • B32B2307/734—Dimensional stability
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 invention relates to a composite material, comprising at least a first plastic material and at least one further plastic material, wherein the first plastic material (18) is unstretched or substantially unstretched, and a method for producing such a composite material.
  • a method for thermoforming a thermoplastic composite is known.
  • the thermoplastic composite comprises a matrix and a reinforcement which both emanate from a semi-crystalline polymer of the same class.
  • the method comprises the following steps: 1. placing a stack of thermoplastic composite whose temperature is below the melting point of the matrix in a mold whose temperature is between the sealing or melting point of the matrix and the melting point of the reinforcement;
  • step 3 Opening the mold after a life, wherein the temperature of the mold after execution of step 2 is at least for a time between the sealing point of the matrix and the melting point of the gain.
  • the melting point of the gain is higher than the melting point of the matrix.
  • the proportion of amplification should be more than 70 vol. % of the composite amount.
  • EP 1 409 244 B1 discloses a monoaxially stretched polyolefin multilayer film, monoaxially stretched polyolefin multilayer tape or yarn of the AB or ABA type, having a total draw ratio of more than 12 and an E modulus of at least 10 GPa.
  • This multilayer film consists essentially of a central layer (B) of a polyolefin selected from polyethylene and polypropylene and one or two further layers (A) of a polyolefin of the same class as the material of the central layer B.
  • the DSC melting point of the material is the other layers (A) greater than the DSC melting point of the material of the central layer (B), wherein the central layer (B) is between 50 and 99% by mass of the material and the other layers (A) between 1 and 50% by mass.
  • this material may be pressed into another material as a reinforcement, with the DSC melting point of the other material below the DSC melting point of both the A and B layers, and the processing temperature chosen to be between the Melting point of the other material and the melting point of the A layer is. It is also possible to stack individual layers of the film on each other and to press them, wherein in this case the processing temperature is chosen so that it lies between the melting point of the A-layer and the melting point of the B-layer.
  • a process for producing a monoaxially stretched polyolefin multi-layer film, a monoaxially stretched polyolefin multi-layer tape or yarn of the AB or ABA type, having a total draw ratio of more than 12 is given.
  • an AB or ABA type film, tape or yarn consisting essentially of a central layer (B) of a polyolefin selected from polyethylene and polypropylene and one or two further layers (A) of a polyolefin of the same class as the material of the central layer B, wherein the DSC melting point of the material of the other layers (A) is lower than the DSC melting point of the material of the central layer (B), wherein the central layer (B) between 50 and
  • a reinforced article comprising a band, film or thread of a drawn thermoplastic polymer attached to at least one surface of the article.
  • the article comprises solid thermosetting or thermoplastic material of substantially the same composition of tape, film or thread.
  • the tape, the film or the thread is attached to the article by means of a heat treatment and / or by applying pressure.
  • the tape, film or thread comprises a polyester and / or a polyolefin, preferably a polyethylene, a polypropylene or a combination thereof.
  • the tape, film or thread may be a drawn AB or ABA type thermoplastic polymer according to EP 1 409 244 B1.
  • the present invention has for its object to provide an improved composite material.
  • This object of the invention is achieved in the aforementioned composite material in that the, a first reinforcing element for the first plastic material forming, further plastic material is stretched, has a higher rigidity than the first plastic material, and is connected to the first plastic material. Furthermore, the object is achieved with the method mentioned above, according to which from the further plastic material by stretching at least a first reinforcing element with a higher rigidity than the first plastic material is produced and then this is connected at least a first reinforcing element in the stretched state with the first plastic material. It is advantageous here that significantly higher mechanical characteristics, such as strength, can be achieved by the combination of the two plastic materials than would be expected on the basis of the material combination alone.
  • the first reinforcing element can be firmly connected to the first plastic material, so that the forces acting on the composite material forces can be better absorbed by the first reinforcing element.
  • the further plastic material may be in the form of a strip or to form one or more strips, one surface of the strip or strips having a compressive residual stress. It can thus be achieved that the first reinforcing element is better protected against superficial cracking in the event of loading, as a result of which the durability (change) of the composite material can be improved.
  • the compressive residual stress is determined in particular according to EN 15305: 2008.
  • the first plastic material forms a three-dimensional object and the further plastic material is arranged outside the neutral fiber of the three-dimensional object made of the first plastic material. It can thus be significantly improved the resilience of the subject.
  • a three-dimensional object is understood to mean any shape of an object.
  • the article may be, for example, a ribbon, a foil or an article with an asymmetrical habit.
  • the neutral fiber of the article is that region of the article which undergoes no change in length during a bending stress.
  • the composite material is completely formed fiber-free. It can thus be simplified the introduction of the reinforcing element into the first plastic material. In addition, the economy of the composite material can be improved by avoiding fiber production. In addition, it can also avoid any um shimmer- and health-endangering problems. It can be provided that between 1 mass% and 90 mass%, preferably between 1 mass% and 49 mass% of the total weight of the composite material is formed by the at least one first reinforcing element. It is advantageous here that the positive properties of the reinforcing element can be particularly pronounced. surprisingly It has been shown that within this percentage of first reinforcing element, the desired properties of the matrix material, ie the first plastic material, are not lost in the composite, whereby a technologically and economically advantageous mixing ratio is given.
  • the first plastic material and the further plastic material are selected from the same class of plastic material, in particular composed of the same monomer units. It can thus be simplified, the recyclability of the composite, since it comes to no mixing with a class foreign material. As a result, the current environmental protection guidelines are better taken into account.
  • the further plastic material is surrounded by the first plastic material, in particular embedded in the first plastic material.
  • the reinforcing element can be integrated in the first plastic material by this arrangement, so that not only in the edge fiber, but also in the core of the composite desired material properties can be realized and introduced.
  • at least one first reinforcing element is arranged in the composite material such that a deformation force acting on the object from the outside during the intended use of the composite material acts mainly on the first reinforcing element. It is advantageous here that the deformation force of the object is mainly transmitted to the reinforcing element and the first plastic material is only slightly loaded.
  • the first plastic material may have lower strength properties, and thus be less expensive, than the first reinforcing element.
  • the at least one first reinforcing element can be materially connected to the first plastic material, as a result of which the joint can essentially have at least similar mechanical properties to the first plastic material.
  • the material connection may be by means of an additive, in particular an adhesive, or by the thermoplastic properties of the plastic materials themselves.
  • At least one first reinforcing element protrudes partially from the first plastic material. It is advantageous here that, for example, fastening tabs can be formed from the material of the reinforcing element and these can have correspondingly good strength properties.
  • the at least one first reinforcing element can be used for connecting objects or a plurality of composite materials, which likewise have at least one first reinforcing element. It can thus be a connection between two objects or composites are made without these need to be specially processed in advance.
  • the further plastic material comprises at least one semi-crystalline thermoplastic material, wherein the further plastic material is monoaxially or predominantly monoaxially stretched, and preferably the first reinforcing element formed therefrom has a cross-sectional area formed perpendicular to a main stretching direction of the first reinforcing element has a rectangular or substantially rectangular cross-sectional shape. It is advantageous here that essential properties of the further plastic material can be improved by the monoaxial stretching of the plastic. By aligning the molecular chains in the withdrawal direction favorable improvements are achieved for the application, which concern, for example, the increase in stiffness and strength properties.
  • the thickness of the first reinforcing element along its cross-sectional area may be between 0.2 mm and 10 mm, in particular between 0.3 mm and 7 mm, preferably between 0.4 mm and 5 mm.
  • the thickness ranges mentioned have proven to be particularly advantageous in the handling of the first reinforcing element.
  • Cross-sectional surfaces is provided, are well connected to the reinforcing element, since the introduced during the manufacturing process heat energy can be better introduced into the respective regions to be joined of the two elements. Furthermore, zugen the geometries shown, the material-locking connection in a continuing consolidation process with a matrix of the first plastic material through advantageous surface connections.
  • the composite material obtained from a combination of a matrix of the first plastic material with the first reinforcing element of such thickness has improved rigidity, strength and resistance properties.
  • the flexural rigidity of the first reinforcing element may be between 67 N * mm and 23 * 10 6 N * mm with respect to a transverse axis.
  • a flexural stiffness of the first reinforcing element is in the value ranges indicated here, since subsequently a composite material can be produced which has improved stiffness properties by connecting the first reinforcing element to a matrix of the first plastic material.
  • the first reinforcing element can thus have a very stable shape per se, as a result of which it can be processed better in the processing process than comparable reinforcing elements of the prior art.
  • the bending stiffness of the first reinforcing element can be seen with respect to a vertical axis between 10 * 10 3 J N * mm 2 and 21 * 109 N * mm 2.
  • a bending stiffness according to DIN 53362 of the first reinforcing element in the value ranges given here lies in the further consequence that a composite material having improved stiffness properties can be produced by connecting the first reinforcing element to a matrix of the first plastic material.
  • the first reinforcing element can thereby have a very stable shape per se, whereby it can be processed better in the processing process than conventional reinforcing elements of the prior art.
  • the bending strength of the first reinforcing member may be between 50 MPa and 800 MPa. It is advantageous if the first reinforcing element has at least the aforementioned flexural strength according to ISO 178, since especially in the case of reinforcing a thin layer of the first synthetic material material compared to the first reinforcing material, it may be required that the first reinforcing material must absorb the bending stresses. wherein the matrix material is responsible for the transverse pressure stability.
  • the torsional rigidity of the first reinforcing element may be about a longitudinal axis between 85 N * mm and 30 * 10 6 N * mm 2 .
  • first reinforcing element to a matrix of the first plastic material, a composite material can be produced which has improved stiffness properties. Furthermore, the first reinforcing element can thereby have a very stable shape per se, whereby it can be processed better in the processing process than conventional reinforcing elements from the prior art.
  • the draw ratio of the further plastic material is between 2 and 40, preferably between 4 and 20. With a draw ratio in the stated range can be achieved that the molecular structure of the first reinforcing element is better oriented, so that the macromolecules are aligned accordingly, and thus an increase in the strength values and / or the rigidity values can be obtained.
  • the elastic modulus of the first reinforcing element along the main stretching direction may be between 2,500 MPa and 15,000 MPa, preferably between 4,000 MPa and 12,000 MPa.
  • the advantage here is that by increasing the modulus of elasticity measured according to ISO 527, the rigidity of the composite material composed of a first reinforcing element and a matrix of the first plastic material can be significantly improved. This effect can be particularly favorable when using materials which should as little as possible deform under load.
  • the first reinforcing element may have a tensile strength between 100 MPa and 500 MPa, in particular between 150 MPa and 300 MPa, along the main stretching direction.
  • Increasing the mechanical properties in the tensile situation determined according to ISO 527 has the advantage that composite materials which are equipped with a corresponding reinforcing element have increased mechanical performance.
  • the desired properties of the matrix material can be retained. For example, composites in which the volume fraction of the reinforcing material is chosen to be large in comparison to the volume fraction of the matrix material, and thus between 60 vol.% And 90 vol.%, Allow disproportionately high tensile strength values.
  • the volume fraction of the first reinforcing element in comparison to the volume fraction of the matrix material is chosen to be small, for example between 1% by volume and 20% by volume, so that a high flexural strength can be achieved in the composite material.
  • the amount of first reinforcing material depends on the final application of the composite and can be varied specifically by suitable methods. It can be particularly advantageous here to note that the use of one or more layers of first reinforcing material reduces the proportion of matrix material and thus significantly reduces the overall weight.
  • the first reinforcing element has a width of at most 300 mm, in particular a width between 5 mm and 150 mm, and preferably a width between 10 mm and 25 mm. It is advantageous when using amplification elements with the specified widths that they can be made flexible and inexpensive by established methods. The further processing of reinforcing materials with the specified widths can also be carried out without difficulty with modern production systems. In addition, first reinforcing elements with the specified widths are correspondingly stiff in order to be able to sufficiently support a matrix material.
  • the further plastic material comprises as the main constituent or exclusive constituent a plastic which is selected from a group comprising or consisting of polyolefins, polyesters, polyamides and mixtures thereof.
  • first reinforcing element from this group of materials is that with these materials by Verstrrecken the desired property changes, such as strength or stiffness increase can be achieved easily.
  • main constituent is meant that the proportion of at least one of said plastics to the first reinforcing element is at least 50% by weight, in particular at least 75% by weight.
  • the polyolefin is a polyethylene or a polypropylene. Especially these materials are considered to be advantageous for achieving the above-mentioned properties.
  • the polyester is a polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT).
  • the first reinforcing member may contain additives to improve, for example, UV resistance, stretchability, strength properties, impact resistance, flame retardancy, etc. Additives can also be used to obtain certain optical effects of the first reinforcing element, for example by thermosensitive additives, phosphorescent additives or color masterbatches.
  • first reinforcing element may be geometrically adapted with respect to its cross-sectional area formed perpendicular to the main stretching direction to the component to be reinforced with the reinforcing element or the first plastic material to be reinforced or the respective intended use and / or load case. It should be emphasized here that with an adaptation of the first reinforcing element to the component to be reinforced or the first plastic material to be reinforced, the connection between the first reinforcing element and the component to be reinforced or the first plastic material to be reinforced can be made more durable.
  • the first first reinforcing element formed from the further plastic material is surface-treated on at least one surface.
  • a surface treatment by mechanical, physical or chemical methods can give the reinforcing element further positive properties. These may be, for example, a changed feel, a change in the friction coefficient or the surface tension and the like.
  • the surface surface treatment is a deformation of the surface, in particular an embossing.
  • a changed feel and appearance can be achieved.
  • Another effect can be the enlargement of the surface, whereby an adhesive bond to the first plastic material can be improved.
  • provision can be made for the composite material to have a plurality of first reinforcing elements formed from the further plastic material, each having a longitudinal axis, wherein the plurality of first reinforcing elements in or on the composite material are parallel relative to their longitudinal axes in their position relative to each other are arranged to each other or substantially parallel to each other.
  • a plurality of comparatively narrow first reinforcing elements can be used, which can be produced comparatively inexpensively and inexpensively in comparison to wide reinforcing elements.
  • the composite material has a plurality of further elements each having a longitudinal axis, wherein the further elements are arranged parallel to each other or substantially parallel to each other with respect to their longitudinal axes and at an angle to the longitudinal axes of the first reinforcing elements with respect to their L Lucassach- sen, so that the first Reinforcing elements and the other elements form a scrim or a fabric.
  • scrim or tissue mechanically particularly stable structures for improving the mechanical properties or for reinforcing the composite material can be provided.
  • a composite material can be bi- or multi-axially reinforced, since in at least two directions, stretched reinforcing elements can be arranged in or on the composite material. In particular, so higher tensile strengths of the composite material in different directions can be achieved, so that the resistance of the composite to externally applied to the composite deformation forces can be further improved. It can further be provided that the further reinforcing elements have a smaller stretching ratio than the first reinforcing elements. This feature allows the mechanical properties of the object to be selectively adjusted in different directions. Thereby, a composite material can be provided, which can be adapted in an improved form to an expected use and / or load case.
  • the further elements of a fabric and / or fabric are formed by unstretched or substantially unstretched plastic strands.
  • This allows further adaptation possibilities of the mechanical properties of the Composite are created.
  • an undrawn or substantially undrawn plastic strand can also be placed in the composite material for other purposes.
  • the unstretched or substantially unstretched plastic strands are formed by adhesive auxiliary strands, in particular of hotmelt adhesive.
  • the adhesion between the scrim or fabric and the first plastic material of the composite can be further improved.
  • a plastic strand, which is formed by a hot melt adhesive therefore makes sense, since such a hot melt adhesive can be activated in the course of a heat-bonding process for connecting the fabric or fabric with the first plastic material of the composite material.
  • Melting temperature which is smaller than the melting temperature of the other plastic material of the first reinforcing elements.
  • a bonding operation for bonding the fabric or web to the first plastic material of the composite material may be performed at a temperature below the melting temperature of the first reinforcing elements.
  • a loss of strength of the stretched first reinforcing elements and a deterioration of the mechanical properties of the composite due to a partial loss of orientation of the polymeric molecular chains of the first reinforcing elements along the main stretching direction during the joining process can be effectively prevented.
  • the further elements and the first reinforcing elements of the fabric or fabric are selected from the same class of plastic material, in particular composed of the same monomer units. In turn, the recyclability of the composite material can be improved in this case, since expensive separation processes for separating different classes of material may be superfluous in the course of recycling.
  • first reinforcing elements and the other elements of a Geleges and / or fabric in the direction of her Respective transverse axes are arranged spaced apart in or on the composite material, so that a lattice-shaped structure with passages is formed by the first reinforcing elements and the further elements.
  • first plastic material and a scrim and / or tissue can be achieved, since the first plastic material of the composite material can at least partially penetrate the passages or openings of the grid structure of a scrim and / or fabric.
  • a positive connection of a fabric and / or fabric with the first plastic material of the composite material can be achieved, whereby the mechanical properties of the composite material can be further improved.
  • the composite material comprises two or more scrim and / or fabric with first and further reinforcing elements.
  • first and further reinforcing elements are particularly reinforced.
  • mechanical properties of the composite can be tailored to the particular application or load case by arranging a plurality of layers and / or fabrics.
  • provision may be made for the first reinforcement selement to be kept free of stress during the connection to the first plastic material.
  • the advantage here is that this connection is simple and inexpensive to manufacture.
  • the unwanted clamping of the first reinforcing element can be avoided by the simplified process control.
  • the first reinforcing element is under tension during the connection with the first plastic material by the application of force.
  • the shrinkage of the matrix in the cooling process of the object can be compensated so that the cooled object is free of residual stresses.
  • it can be achieved that at bending alternating voltage, the life of the object can be increased.
  • by connecting a prestressed first reinforcement element to the first plastic material it is possible to impose a certain deformation by internal stresses on the composite material.
  • the first reinforcing elements of the fabric or fabric are biased in the direction of their longitudinal axes, and that the prestressed first reinforcing elements during the joining or after the connection in the direction their longitudinal axes are shrunk, in particular shrunk by stress relief, for example by heating the composite to a temperature below the glass transition temperature of the other plastic material.
  • the preloaded or un-relaxed first reinforcing elements can relax, in particular during a thermally assisted connection process.
  • the consequent shrinkage of the reinforcing elements may be advantageously used to cause deformation of the matrix of the first plastic material of the composite.
  • Suitable, sufficiently elastic or deformable matrices of first synthetic material are, for example, rubber matrices or foam matrices.
  • a scrim or a fabric from the first plastic material prior to bonding to the matrix.
  • the term consolidate is understood to mean a joining process in which the individual elements of a fabric or fabric are joined together to form a one-piece fabric or fabric.
  • Such a consolidation can be done, for example, by the action of thermal energy and / or pressure on a presented scrim or a pre-woven fabric.
  • scrim or tissue can be provided, which are easier to handle during the connection to the matrix.
  • the consolidation is carried out such that a lattice-shaped structure of the fabric or of the fabric results with passages.
  • the consolidation can be performed incomplete, so that openings or passages remain in the lattice structure of the fabric or tissue.
  • the existing of the first plastic material matrix of the composite material can at least partially penetrate the passages or openings of the grid structure of a fabric and / or fabric during the connection process. In this way, a positive connection of a fabric and / or fabric with the first plastic material of the composite material can be achieved, whereby the mechanical properties of the composite material can be further improved.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first reinforcing element
  • Figure 2 is a perspective view of a composite comprising a first reinforcing member and an unstretched plastic, which is subjected to a tensile force.
  • a schematic representation of a composite material comprising a Kraftbeetztes first reinforcing member and an unstretched plastic Fig.
  • FIG. 7 is a perspective view of a composite material comprising a first reinforcement selement and an unstretched plastic, which is acted upon by a bending force
  • Fig. 8 is a perspective view of a composite comprising a first reinforcing member and an unstretched plastic 18 which is subjected to a torsional force
  • Fig. 9 is a schematic representation of a composite material comprising a first
  • Fig. 10 is a schematic representation of a composite material comprising a first
  • Fig. 11 is a schematic representation of a method of making a composite comprising a first reinforcing member and an unstretched plastic;
  • Fig. 12 is a schematic illustration of a method of making a composite comprising a first reinforcing member and an unstretched plastic;
  • Figure 13 is a perspective, fragmentary view of a composite material comprising a scrim with reinforcing elements and other elements, and comprising an unstretched plastic.
  • Figure 14 is a perspective, fragmentary view of a composite comprising a fabric with reinforcing elements and other elements, and comprising an unstretched plastic; 15 shows a schematic representation of a composite material, comprising a scrim with reinforcing elements and further elements, and comprising an unstretched plastic.
  • vesting is used synonymously with the term “stretching”.
  • a composite material in the sense of the description is a material of at least two materials with different properties and the other has material properties as its individual materials. If the term "comprising" is used in the description, this is also referred to as
  • the composite material may therefore comprise or consist of two plastic materials, conversely the expression “comprises” also includes the term “comprises.” If the term “object” is used in the description, this is also as “composite material” or “(plastic) object” to read.
  • strip is used synonymously with the term “strip”.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first reinforcing element 1 of a further plastic material in a perspective view.
  • the first reinforcing element 1 is stretched along a main stretching direction 2 and has a cross-sectional area 3 on the face side with a substantially rectangular cross-sectional shape.
  • the cross-sectional area 3 has different rib-like stiffening shapes 4 running along the main stretching direction 2, which can contribute to increasing the rigidity of the reinforcing element 1.
  • the first reinforcing element 1 and a first undrawn or substantially unstretched plastic material 18 (FIG.
  • the polyolefin is a polyethylene or a polypropylene.
  • polyester is a polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • polyamides are conceivable for use as first reinforcing element 1 or as first plastic material 18.
  • a plastic in the sense of this description is an organic, polymeric solid which is produced synthetically or semi-synthetically from monomeric organic molecules or biopolymers.
  • a polyolefin in the sense of this description is a collective term for alkenes, such as ethylene, propylene, 1-butene or isobutene, polymers produced by polymerization or else polyolefin copolymers. Examples are polyethylene, polypropylene, HDPE, LDPE, or LLDPE.
  • a thickness 5 of the first reinforcing element 1 has an influence on the bending stiffness with respect to a transverse axis 6. The larger the thickness 5 of the first reinforcing element 1 is chosen, the greater is the bending stiffness about the transverse axis 6 of the first reinforcing element 1. Also on a broad side 7 of the first reinforcing element 1 mounted stiffening sformen 4 can contribute to increase the bending stiffness about the transverse axis 6.
  • the entire geometry of the cross-sectional area 3 contributes.
  • the first reinforcing element 1 has an embossing 13 or generally a deformed surface at least on one surface 12.
  • the surface 12 includes the broad side 7 and / or the narrow side 10.
  • the embossment 13 may be, for example, a diamond-like geometry, which is mounted in relief on the first reinforcing element 1.
  • Other geometries of imprints, such as rectangular, square, triangular, etc., are also possible.
  • the embossment 13 can also be introduced, for example, in the form of micropores 14 into the first reinforcing element 1, which are particularly well suited for improving, for example, the connection to the first plastic material 18.
  • the micropores 14 may be formed, for example, in the form of puncture holes 15 which have been produced by mechanical processing, for example by means of needle rollers.
  • An embossing 13 can also be designed, for example, in the form of a fraying 16 to increase the surface roughness, which leads to an increased bondability of the surface to the first plastic material 18.
  • the surface 12 has been prepared for example by a physical surface treatment, or by a chemical surface treatment for the connection of the surface 12 to the first plastic material 18. In this case, it may be advantageous, for example, if the surface tension is increased by the surface treatment method in order to facilitate this connection.
  • an untreated first reinforcing element 1 has a nonpolar, electrically well insulating and water-repellent surface 12.
  • This surface 12 may be poorly wettable by printing inks, solvents, aqueous polymer dispersions, adhesives or adhesion promoters. This may be the case in particular with polyethylene, polypropylene and polyester materials. Also, the quality of connection to the first plastic material 18 to be joined to the first reinforcing element 1 may be worse or inadequate, for example due to an untreated surface 12.
  • the goal of such a physical surface treatment may be to increase the polarity of the surface 12, which can significantly improve wettability and chemical affinity.
  • the surface tension can be increased, for example by a physical surface treatment method such as the corona treatment.
  • the surface tension which the first reinforcing element 1 has depends on how long the surface treatment process has already taken place. Immediately after the surface treatment, a surface tension of between 38 mN / m and 44 mN / m may be present on the surface 12 of the first reinforcing element 1. If the surface treatment process is already 4 weeks behind, then a reduction of the surface tension of approx. 10% can be determined. As an alternative to corona treatment, the surface tension may be increased by flame treatment, fluorination or plasma treatment. A test method for measuring the surface tension represents the contact angle measurement or contact angle measurement. In this case, a liquid droplet is placed on the surface 12 on the first reinforcing element 1 and the contact angle of the droplet relative to the surface 12 is determined under high magnification. The smaller the angle, the better the wetting.
  • the polar and dispersive fractions of the surface tension of the first reinforcing element 1 can be determined.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an object 17, which is in the cooled state and is acted upon by a deformation force 20 acting from outside as a tensile force.
  • the deformation force 20 engages in a direction parallel to the main direction of extension 2 line, it being assumed that the deformation force 20 distributed over the entire cross section of the object 17 is uniformly applied. This results in a pure tensile stress for the object 17.
  • the object 17 consists of an undrawn or substantially unstretched plastic material 18.
  • the object 17 is a composite material, wherein a stretched reinforcing element 1 is arranged on the unstretched plastic material 18.
  • the contact surface 19 between the first reinforcing element 1 and the unstretched plastic material 18 is preferably formed by a material connection.
  • a material connection preferably has at least the mechanical properties of the unstretched plastic material 18.
  • Fig. 3 shows a perspective view of an object 17, which is in the cooled state and is not under the action of a deformation force. Further, the first reinforcing member 1 was biased when attached to the unv extended plastic material 18.
  • Such pretensioned attachment of a first reinforcing element 1 to an unstretched plastic material 18 can be seen in a schematic diagram in FIG.
  • the first reinforcing element 1 in this case builds up an internal tensile force which results in a tensile stress in the first reinforcing element 1.
  • the unstretched plastic material 18 must counteract this tensile force of the first reinforcing element 1 with a compressive force, resulting in a compressive stress in the unstretched plastic material 18.
  • FIG. 4 shows a perspective view of the object 17 already shown in FIG. 3, which is in the cooled state and is under the action of a deformation force 20 and in which the first reinforcing element 1 has been pretensioned in accordance with FIG.
  • such an internally pretensioned object 17 can bring about the advantage that, when a deformation force 20 acting as a tensile force is applied, this deformation force 20 can be absorbed entirely by the first reinforcing element 1.
  • the unstretched plastic material 18, which does not have as high strength properties as the first reinforcing element 1, can be spared.
  • FIG. 5 shows in a schematic diagram the process for connecting a first reinforcing element 1 with an unstretched plastic material 18.
  • the first reinforcing element 1 is in an unloaded state at the side of the unstretched th plastic material 18 attached. This results in an object 17, which is substantially free of internal stresses in the cooled state.
  • FIG. 6 shows in a schematic diagram the process for connecting a first reinforcing element 1 to an unstretched plastic material 18.
  • the first reinforcing element 1 is attached laterally to the unstretched plastic material 18 in a state loaded by a tensile force 21.
  • internal stresses occur in the object 17 which is not loaded by a deformation force.
  • the stretched first reinforcing element 1 during the connection process for example, by gripping devices (not shown) at its two longitudinal ends form and / or non-positively held.
  • the first reinforcing element 1 can have support extensions 32 on its two longitudinal faces, for example, which can be gripped positively and / or frictionally by a gripping device are.
  • Such support extensions 32 can be attached to the longitudinal ends of a first reinforcing element 1, for example, by shaping molding thermoplastics on the two cross-sectional surfaces 3.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the object 17, which is possibly independent of itself, again using the same reference numerals or component designations for the same parts as in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6. To unnecessary To avoid repetition, reference is made to the detailed description in the preceding Figs. 2-4,5,6 or referenced.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of an object 17, which is subjected to bending as a result of an externally acting deformation force 20.
  • the object 17 shown in this view is free of residual stresses in the unloaded state.
  • the first reinforcing element 1 it is also conceivable here for the first reinforcing element 1 to be prestressed on the unstretched plastic material 18 so as to achieve a favorable stress distribution in the loaded state.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the object 17, which is possibly independent of itself, again using the same reference numerals or component designations for the same parts as in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6, 7.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the object 17, which is possibly independent of itself, again using the same reference numerals or component designations for the same parts as in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6, 7.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of an object 17, in which the first reinforcing element 1 is designed to support a torque 22 on a torsion bar 23 in a supportive manner.
  • the first reinforcing element 1 is connected at an angle 24 of 45 ° with the torsion bar 23, which is formed from a substantially unstretched plastic material 18.
  • the torque 22 shown applied to the torsion bar 23 this occurs in the first reinforcing element 1 as a pulling force.
  • the first reinforcing element 1 can also be applied to the torsion bar 23 in a prestressed state.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of the object 17, which is possibly independent of itself, wherein the same reference numerals or component designations are used again for the same parts as in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6, 7, 8.
  • reference numerals or component designations are used again for the same parts as in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6, 7, 8.
  • reference numerals or component designations are used again for the same parts as in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6, 7, 8.
  • FIG. 9 shows an alternative embodiment of the object 17, in which the first reinforcing element 1 is not external, but in which the first reinforcing element 1 is inside of the unstretched plastic material 18 is arranged. It can further be provided that the first reinforcing element 1 is formed so that it protrudes from the object 17. In this way, a tab 25 can be formed, which is suitable, for example, to connect to a further, similarly designed, object 17. It can further be provided that the tab contains 25 holes to connect the object 17, for example by means of a rivet or a screw connection with another object.
  • a material connection in the contact surface 19 between the first reinforcing element 1 and the unstretched plastic material 18 can be produced, for example, by the following methods.
  • the first reinforcing element 1 is overmolded with the substantially unstretched plastic material 18.
  • the first reinforcing element 1 can be held in an injection mold in its position, in order subsequently to overmold it with the unstretched plastic material 18.
  • the first reinforcing element 1 is received biased in the injection mold.
  • the first reinforcing element 1 can shrink with the unstretched plastic material 18.
  • the built-up in advance internal stresses of the first reinforcing element 1 are reduced so far, are present in the cooled state, no internal stresses in the object 17.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of the object 17, which is possibly independent of itself, wherein the same reference numerals or component designations are used again for the same parts as in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6, 7, 8, 9 , In order to avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6, 7, 8, 9 or referred to.
  • the first reinforcing element 1 can also be encased within an unstretched plastic material 18 by injection molding in order, for example, to reinforce constrictions caused by construction, and thus to achieve a uniform breaking strength over the length of the object 17.
  • the contact surface 19 can be produced in that the unstretched plastic material 18 forms a material connection with the surface 12 of the first reinforcing element 1. Particularly when the first reinforcing element 1 and the unstretched plastic material 18 are made of a plastic of the same plastic class, such a connection is easy to realize.
  • the first reinforcing element 1 may be arranged in the object 17 in such a way that a deformation force 20 acting on the object 17 from outside during the intended use of the object 17 is at least largely parallel to the main direction of extension 2 of the first reinforcing element 1 is effective. It is advantageous in this case that the deformation force 20 in the object 17 is transferred mainly to the first reinforcing element 1 and the unstretched plastic material 18 is only slightly loaded. Thus, the unstretched plastic material 18 may have lower strength properties than the reinforcing element 1.
  • Lamination In lamination, as shown in FIG. 11, the first reinforcing element 1 may be bonded to the unstretched plastic material 18 in a continuous process. For this purpose, the action of heat and / or pressure may be advantageous. It is not only possible that the plastics are connected by slight melting of one of the two materials.
  • the first reinforcing element 1 is provided with an adhesive, for example.
  • a first reinforcing element 1 provided with adhesive it can advantageously be achieved that a first reinforcing element 1 modified in this way can not only be applied thermally to an unstretched plastic material 18 to be reinforced, but it is also possible to glue the first reinforcing element 1 in the cold state.
  • the unstretched plastic material 18 is provided with an adhesive.
  • the adhesive is selected from the class of hot melt adhesives. Of particular advantage here is that such a hot melt adhesive can be activated by the introduction of heat energy, therefore in the cooled state does not have the tendency to adhere to non-bonded surfaces.
  • this adhesive can establish a material connection between unstretched plastic material 18 and first reinforcing element 1.
  • the base polymers of the hotmelt adhesive applied to the first reinforcing element 1 belong to the same plastic class as the material of the first reinforcing element 1.
  • the hot melt adhesive with the first reinforcing element 1 can form a nearly uniform structure.
  • the first reinforcing element 1 is arranged on the outside, it is also possible that in such a process the first reinforcing element 1 is arranged centrally and this is enclosed by the unstretched plastic material 18.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of the object 17, which may be independent of itself, and in which again the same reference numerals or component designations as in the preceding FIGS be used. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description in the preceding FIGS. 2-4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or reference.
  • the first reinforcing element 1 is connected to the unstretched plastic material 18 under the action of pressure and / or heat. It is possible that the object 17 is given a certain shape in the press. By the pressing process, the unstretched plastic material 18, and the first reinforcing element 1 can be brought into the desired shape. After completion of the pressing process, the shape in which the object 17 is located maintained by the first reinforcing element 1. Again, it is conceivable that the finished pressed and molded object 17 has internal stresses. These voltages can be used again, for example, to design the object 17 for a specific load case. Where, as in the embodiment shown in Figure 3 and Figure 4, the shape can be designed so that at a certain load by a deformation force 20 on the object 17, the stresses on unstretched s plastic material 18 and first reinforcing element 1 can be distributed ,
  • the first reinforcing element 1 is joined together with the unstretched plastic material 18 with the aid of an intermediate layer, for example in the form of an adhesive.
  • an intermediate layer for example in the form of an adhesive.
  • first reinforcing elements 1 with the unstretched plastic material 18 to form the object 17.
  • a plurality of first stretched amplification elements 1 are connected, which are arranged in or on the object 17 with respect to their longitudinal axes 11 in their position relative to each other substantially parallel.
  • further elements 26 may be connected to the substantially unstretched plastic material 18 of the object 17.
  • these further elements 26 may be arranged in the object 17 such that they are arranged with respect to their longitudinal axes 27 substantially parallel to each other and with respect to their longitudinal axes 27 substantially transverse to the longitudinal axes 11 of the first reinforcing elements 1.
  • the arrangement of the first reinforcing elements 1 and the further elements 26 in the object can be carried out in such a way that an overlay 28 is formed by superimposing the first reinforcing elements 1 and the further elements 26, or by interweaving the reinforcing elements 1 with the further elements 26 Fabric 29 are formed.
  • FIG. 13 A scrim 28 connected to the unstretched plastic material 18 is shown in FIG. 13, and a web 29 joined to the unstretched plastic material 18 is shown in FIG.
  • FIGS. 13 and 14 show further and, if appropriate, separate embodiments of the object 17, with the same reference numerals and component designations again being used for the same parts as in the preceding FIGS. 1 to 12. be used. To avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the preceding Figs. 1 to 12 or reference.
  • overlapping regions 33 are formed, at which the first reinforcing elements 1 and the other elements 26 overlap and touch each other.
  • the first reinforcing elements 1 are arranged on all overlapping regions 33 on one side of the web 28, while the further elements 26 are arranged on all overlapping regions 33 on the other side of the web 28.
  • the first reinforcing elements 1, above ', and the other elements 26, bottom' are arranged.
  • first reinforcing elements 1 or the further elements 26 'above' are arranged at the overlapping regions 33, the arrangement of the first reinforcing elements 1 and the other elements being at other overlapping regions 33 26 can be reversed.
  • the embodiment of a fabric 29 illustrated in FIG. 14 represents a so-called "plain weave".
  • a first reinforcing element 1 is arranged at a first overlapping region 33 "at the top” and at the bottom overlapping regions directly below the first overlapping region. arranged.
  • the arrangement of a reinforcing element 1 thus alternates at respectively directly adjoining overlapping regions 33 along its longitudinal axis 11 between 'above' and 'below'.
  • any other scrim or tissue types may also be used.
  • so-called multiaxial fabrics 28 may also be used which comprise three or more layers of elements or strands.
  • the arrangement s angle of the respective elements of a layer of strands with respect to their respective longitudinal axes relative to each other basically can be arbitrarily varied.
  • it is of course possible to apply a weave other than that in the plain weave shown in FIG. Examples include so-called 'body' or 'atlas bonds'.
  • the other elements 26 may also be formed by stretched first reinforcing elements 1.
  • the further reinforcing elements arranged essentially transversely to the first stretched reinforcing elements 1 may be substantially identical to the first reinforcing elements 1. Additional possibilities for determining the mechanical properties and other properties of the object 17 result from the fact that the further elements 26 of a fabric 28 or fabric 29 are formed differently from the first reinforcement elements 1.
  • the further elements 26 can be formed by further or first reinforcing elements 1 with a lower draw ratio than that of the first reinforcing elements 1. It is also possible that the further elements 26 are formed by substantially unstretched plastic strands. Basically, any plastic materials can be used. Such additional elements 26 or unstretched plastic strands may be formed, for example, by Adscosionsösstrnature. In particular, the further elements 26 may be formed by melt adhesive strands which soften at least partially in the course of heating when connecting the jute 28 or fabric 29, and thereby act as a bonding agent between the first reinforcement settin 1 and the substantially unstretched plastic material 18 of the object 17 can.
  • adhesive adhesion strands or adhesives may be used whose melting temperature is less than the melting temperature of the first reinforcing elements 1, whereby a loss of the molecular orientation of the polymer chains of the first reinforcing elements 1 can be effectively prevented.
  • the advantages resulting from a respective variation or selection for the further elements 26 have already been described above. With regard to improving the recyclability, it is preferred that the further elements 26 and the first reinforcement belts Te 1 are selected from the same plastic material class, in particular from the same monomers are constructed.
  • the first reinforcing elements 1 and the further elements 26 may be arranged spaced apart in or on the object 17 in the direction of their respective transverse axes 6, 30.
  • both the exemplary fabric 28 in FIG. 13 and the exemplary fabric 29 illustrated in FIG. 14 are formed by lattice-like structures with passages 31.
  • neither a first reinforcing element 1 nor a further element 26 is arranged at the positions of these passages 31, so that the passages 31 can be penetrated, for example, by the substantially unstretched plastic material 18 of the object 17.
  • an improvement in the connection between a scrim 28 or fabric 29 and the substantially unstretched plastic material 18 of the object 17 can be achieved.
  • the dimensions of the passages 31 of a fabric 28 or fabric 29 shown in FIG. 13 and FIG. 14 can in principle be set arbitrarily in the course of production by laying or weaving.
  • the passages 31 in FIGS. 13 and 14 are shown relatively large in size for the sake of greater clarity, and the distances between the stretched first reinforcing elements 1 and the other elements 26 may also be made smaller than shown in FIGS. 13 and 14 is.
  • a dimensioning of the latticed structure of a jute 28 or a fabric 29, in particular the determination of the dimensions of the passages 31, can take place in the course of the production of a jute 28 or fabric 29. This can be done on the one hand by appropriate laying or weaving of the first reinforcing elements 1 and the other elements 26 by the first reinforcing elements 1 and other elements 26 are each arranged spaced apart in the direction of their respective transverse axes 6, 30. However, the definition of the lattice-shaped structure or size of the passages 31 can also be carried out in a consolidation step following the laying or weaving.
  • Such a consolidation or solidification can be achieved, for example, by the action of thermal energy and / or pressure on a presented scrim 28 or a pre-woven Tissue 29 done.
  • a consolidation can be carried out in such a way that a grid-shaped structure of a jute 28 or fabric 29 results with passages 31 of the desired size.
  • the consolidation can be carried out incompletely, so that openings or passages 31 with the desired dimensions remain in the grid structure of the cover 28 or fabric 29.
  • a specific adjustment of the degree of consolidation or the structure of the resulting fabric 28 or fabric 29 can be achieved by varying the temperature and / or the pressure during consolidation.
  • the residence time of a jute 28 or a fabric 29 can be varied at a certain pressure and temperature.
  • first reinforcing elements 1 are relaxed after the drawing operation in order to reduce stresses introduced by the stretching process into a first reinforcing element 1.
  • a relaxation process can be carried out, for example, by tempering or heat-treating the first reinforcing elements 1 after stretching.
  • a bias of the reinforcing elements 1 in the direction of their longitudinal axes 11 can thereby be provided that such a relaxation process is unnecessary, or is carried out only to a limited extent.
  • the heat treatment of a stretched first reinforcing element 1 after the drawing process can also be carried out for a shorter period of time than would be necessary to completely reduce the stresses.
  • a bias of one or more first reinforcing elements (s) 1 can be used in the course of joining a fabric 28 or fabric 29 with the matrix of the object 17, for shaping the object 17.
  • a bias can be reduced in the course of a thermally assisted connection process, whereby a first reinforcing element 1 can shrink.
  • Such a shrinkage can lead to a deformation of the plastic material 18 or of the object 17, given a sufficiently deformable matrix or a sufficiently elastic plastic material 18, as illustrated by the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 15 shows by way of example an object 17 in which a scrim 28 is connected on one side to a substantially unstretched plastic material 18.
  • the plastic material 18 or the object 17 was bent, as is also indicated by the arrows in FIG. 15.
  • the unstretched plastic material 18 must be sufficiently elastic to allow such shaping, and the selection of a suitable plastics material 18 is within the skill of one of ordinary skill in the art.
  • sufficiently elastic materials rubber matrices or Schaummatrice s are mentioned at this point.
  • scrim 28 and / or fabric 29 to the matrix of the object consisting of substantially unstretched plastic material 18.
  • combinations of layers 28, tissues 29 and independent first reinforcement elements 1 can also be connected to the object.
  • the joining of one or more scrim 28 or web 29 can in principle be carried out by the methods already described above, for example by injection molding, laminating, laminating or pressing, wherein the scrim (s) 28 and / or the web or fabrics 29 are in turn attached to an outer surface of the substantially unstretched plastic material 18, or can be arranged in the plastic material 18.
  • the further plastic material may be in the form of a strip or to form one or more strips, one surface of the strip or strips being a printing element. genlong.
  • the compressive residual stress can be produced by a corresponding cooling method of the further plastic material for the first reinforcing element 1.
  • the first plastic material 18 forms a three-dimensional object and the further plastic material outside the neutral fiber of the three-dimensional object from the first plastic material 18, and preferably within the first plastic material 18, is arranged. In all embodiments of the composite is preferred if this is completely formed fiber-free.
  • the stretching of the further plastic material to the first reinforcing elements 1 can be uniaxial, biaxial or multiaxial.
  • an object 17 which is reinforced with a first reinforcing element 1 a substantially unstretched plastic material 18 was used and described as the basis. However, it is also possible that this substantially unstretched plastic material 18 is slightly stretched.
  • an object 17 can be produced which comprises a monoaxially stretched plastic material 18 which is provided with reinforcing elements 1 applied transversely to the direction of elongation of the plastic material 18.
  • FIGS. 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 and 15 can form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the relevant objects and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.
  • Main stretch direction 32 Support extension Cross-sectional area 33 Overlap area Stiffening shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff, umfassend zumindest ein erstes Kunststoffmaterial (18) und zumindest ein weiteres Kunststoffmaterial, wobei das erste Kunststoffmaterial (18) unverstreckt oder im Wesentlichen unverstreckt ist, und wobei das, ein erstes Verstärkungselement (1) für das erste Kunststoffmaterial (18) bildende, weitere Kunststoffmaterial verstreckt ist, eine höhere Steifigkeit aufweist als das erste Kunststoffmaterial (18), und mit dem ersten Kunststoffmaterial (18) verbunden.

Description

Mit einem Verstärkungselement versehenes Objekt, sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Objektes
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff, umfassend zumindest ein erstes Kunststoffmaterial und zumindest ein weiteres Kunststoffmaterial, wobei das erste Kunststoffmaterial (18) unverstreckt oder im Wesentlichen unverstreckt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundwerkstoffes. Aus der EP 1 957 259 B 1 ist ein Verfahren zum Thermoformen eines thermoplastischen Verbundstoffes bekannt. Der thermoplastische Verbundstoff umfasst eine Matrix und eine Verstärkung, welche beide von einem teilkristallinen Polymer derselben Klasse ausgehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: 1. Anordnen eines Stapels thermoplastischen Verbundstoffs, dessen Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der Matrix liegt, in einer Form, deren Temperatur zwischen dem Siegel- oder Schmelzpunkt der Matrix und dem Schmelzpunkt der Verstärkung liegt;
2. Schließen der Form und
3. Öffnen der Form nach einer Standzeit, wobei die Temperatur der Form nach Ausführung des Schrittes 2 zumindest eine Zeit lang zwischen dem Siegelpunkt der Matrix und dem Schmelzpunkt der Verstärkung liegt. Der Schmelzpunkt der Verstärkung liegt hierbei höher als der Schmelzpunkt der Matrix. Der An- teil der Verstärkung soll hierbei mehr als 70 vol. % des Verbundstoffes betragen.
Aus der EP 1 409 244 B 1 ist eine monoaxial verstreckte Polyolefin-Mehrschichtfolie, monoaxial verstrecktes Polyolefin-Mehrschichtband oder -Garn des AB- oder ABA-Typs, mit einem Gesamtstreckverhältnis von mehr als 12 und einem E- Modul von wenigstens 10 GPa bekannt. Diese Mehrschichtfolie besteht im Wesentlichen aus einer zentralen Schicht (B) eines aus Polyethylen und Polypropylen ausgewählten Polyolefins und einer oder zwei weiteren Schichten (A) eines Polyolefins aus der gleichen Klasse wie das Material der zentralen Schicht B. Hierbei ist der DSC-Schmelzpunkt des Materials der anderen Schichten (A) nied- riger, als der DSC-Schmelzpunkt des Materials der zentralen Schicht (B), wobei die zentrale Schicht (B) zwischen 50 und 99 Masse-% des Materials und die anderen Schichten (A) zwischen 1 und 50 Masse-% betragen. Dieses Material kann beispielsweise als Verstärkung in ein weiteres Material gepresst werden, wobei der DSC-Schmelzpunkt des weiteren Materials un- ter dem DSC-Schmelzpunkt sowohl der A- als auch der B-Schicht liegt und die Verarbeitungstemperatur so gewählt wird, dass sie zwischen dem Schmelzpunkt des weiteren Materials und dem Schmelzpunkt der A-Schicht liegt. Es ist auch möglich einzelne Schichten des Filmes aufeinander zu stapeln und sie zu verpressen, wobei hierbei die Verarbeitungstemperatur so gewählt wird, dass sie zwischen dem Schmelzpunkt der A-Schicht und dem Schmelz- punkt der B-Schicht liegt. Weiter ist ein Verfahren zur Herstellung einer monoaxial verstreckten Polyolefin-Mehrschichtfolie, eines monoaxial verstreckten Polyolefin-Mehrschichtbands oder -Garns des AB- oder ABA-Typs, mit einem Gesamtstreckverhältnis von mehr als 12 angegeben. Wobei 1. eine Folie, ein Band oder Garn des AB- oder ABA-Typs, im Wesentlichen bestehend aus einer zentralen Schicht (B) eines aus Polyethylen und Polypropylen ausgewählten Polyolefins und einer oder zwei weiteren Schichten (A) eines Polyolefins aus der gleichen Klasse wie das Material der zentralen Schicht B, wobei der DSC-Schmelzpunkt des Materials der anderen Schichten (A) niedriger ist als der DSC-Schmelzpunkt des Materials der zentralen Schicht (B), wobei die zentrale Schicht (B) zwischen 50 und
99 Masse% des Materials und die anderen Schichten (A) zwischen 1 und 50 Masse-% betragen, durch Coextrusion bereitgestellt wird und wobei
2. die coextrudierte Folie, das coextrudierte Band oder Garn einer einstufigen oder mehr- stufigen Streckung bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der zentralen
Schicht B unterzogen wird.
Aus der EP 1 403 038 AI ist ein verstärkter Gegenstand, mit einem Band, Film oder Faden aus einem gezogenen thermoplastischen Polymer, die an wenigstens einer Oberfläche des Gegenstands angebracht sind, bekannt. Der Gegenstand umfasst festes aushärtendes oder thermoplastisches Material von im Wesentlichen derselben Zusammensetzung des Bands, Films oder Fadens. Hierbei wird das Band, der Film oder der Faden an den Gegenstand mittels einer Hitzebehandlung und/oder durch Anwenden von Druck angebracht. Außerdem kann das Band, der Film oder der Faden ein Polyester und/oder ein Polyolefin umfassen, vorzugsweise ein Polyethylen, ein Polypropylen oder eine Kombination davon. Das Band, der Film oder der Faden kann ein gezogenes thermoplastisches Polymer des AB- oder ABA-Typs gemäß der EP 1 409 244 B l sein.
Die in der EP 1 957 259 B l, in der EP 1 403 038 AI und in der EP 1 409 244 B l beschriebenen Ausführungen besitzen den Nachteil, dass derart hergestellte Verstärkungselemente sehr kostspielig und aufwendig produziert sind, wobei die Festigkeitseigenschaften und Steifig- keitseigenschaften derartiger Verstärkungselemente nicht ausreichend sind. Dadurch sind auch Verbundobjekte mit derartig hergestellten Verstärkungselementen für viele Anwendungsfälle ungeeignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Verbundwerkstoff, zu schaffen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Verbundwerkstoff dadurch gelöst, dass das, ein erstes Verstärkungselement für das erste Kunststoffmaterial bildende, weitere Kunststoffmaterial verstreckt ist, eine höhere Steifigkeit aufweist als das erste Kunststoffmaterial, und mit dem ersten Kunststoffmaterial verbunden ist. Weiter wird die Aufgabe mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, wonach aus dem weiteren Kunststoffmaterial durch Verstrecken zumindest ein erstes Verstärkungselement mit einer höheren Steifigkeit als das erste Kunststoffmaterial hergestellt wird und danach dieses zumindest eine erste Verstärkungselement im verstreckten Zustand mit dem ersten Kunststoffmaterial verbunden wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Kombination der beiden Kunststoffmaterialen deutlich höhere mechanische Kennwerte, wie z.B. die Festigkeit, erreicht werden können, als dies allein auf Grund der Materialkombination zu erwarten wäre. Es ist damit möglich einen verstärkten Gegenstand mit vergleichbaren mechanischen Eigenschaften zu schaffen, der einfacher herstellbar ist als herkömmliche, bekannte Faserverbundwerkstoffe. Besonders vorteil- haft bei dem Verfahren zum Herstellen des Verbundwerkstoffes ist, dass dadurch das erste Verstärkungselement fest mit dem ersten Kunststoffmaterial verbunden werden kann, sodass die auf den Verbundwerkstoff wirkenden Kräfte besser vom ersten Verstärkungselement aufgenommen werden können. Gemäß einer Ausführungsvariante des Verbundwerkstoffes kann vorgesehen sein, dass das weitere Kunststoffmaterial in Form eines Streifens ausgebildet ist oder einen oder mehrere Streifen bildet, wobei eine Oberfläche des Streifens oder der Streifen eine Druckeigenspan- nung aufweist. Es kann damit erreicht werden, dass das erste Verstärkungselement im Belastungsfall besser vor oberflächlichen Anrissen geschützt ist, wodurch die Dau- er(wechsel)belastbarkeit des Verbundwerkstoffes verbessert werden kann.
Die Druckeigenspannung wird insbesondere nach EN 15305:2008 bestimmt.
Nach einer anderen Ausführungsvariante des Verbundwerkstoffes kann vorgesehen sein, dass das erste Kunststoffmaterial einen dreidimensionalen Gegenstand bildet und das weitere Kunststoffmaterial außerhalb der neutralen Faser des dreidimensionalen Gegenstandes aus dem ersten Kunststoffmaterials angeordnet ist. Es kann damit die Belastbarkeit des Gegen- Standes deutlich verbessert werden.
Unter einer dreidimensionalen Gegenstand wird jede Form eines Gegenstandes verstanden. Es kann der Gegenstand also beispielsweise ein Band, eine Folie oder einer Gegenstand mit asymmetrischem Habitus sein.
Die neutrale Faser des Gegenstandes ist dabei jener Bereich des Gegenstandes der bei einer Biegebeanspruchung keine Längenänderung erfährt.
Bevorzugt ist der Verbundwerkstoff vollständig faserfrei ausgebildet. Es kann damit die Ein- bringung des Verstärkungselementes in das erste Kunststoffmaterial vereinfacht werden. Zudem kann durch die Vermeidung der Faserherstellung die Wirtschaftlichkeit des Verbundwerkstoffes verbessert werden. Darüber hinaus können damit auch allfällige umweit- und gesundheitsgefährdende Probleme vermieden werden. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen 1 Masse-% und 90 Masse-%, bevorzugt zwischen 1 Masse-% und 49 Masse-% des Gesamtgewichts des Verbundwerkstoffes durch das zumindest eine erste Verstärkungselement gebildet ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass die positiven Eigenschaften des Verstärkungselementes besonders ausgeprägt werden können. Überraschender- weise hat sich gezeigt, dass innerhalb dieses Prozentanteiles an erstem Verstärkungselement die gewünschten Eigenschaften des Matrixmateriales, d.h. des ersten Kunststoffmaterials, im Verbundwerkstoff nicht verloren gehen, wodurch ein technologisch und wirtschaftlich vorteilhaftes Mischungsverhältnis gegeben ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das erste Kunststoffmaterial und das weitere Kunststoffmaterial aus der gleichen Kunststoffmaterialklasse ausgewählt sind, insbesondere aus den gleichen Monomereinheiten aufgebaut sind. Es kann damit die Rezyklierbarkeit des Verbundwerkstoffes vereinfacht werden, da es zu keiner Vermischung mit einem klassenfremden Material kommt. Dadurch kann den aktuellen Umweltschutzrichtlinien besser Rechnung getragen werden.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das weitere Kunststoffmaterial von dem ersten Kunststoffmaterial umgeben ist, insbesondere in das erste Kunststoffmaterial eingebettet ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch diese Anordnung das Verstärkungselement im ersten Kunststoffmaterial integriert sein kann, sodass nicht nur in der Randfaser, sondern auch im Kern des Verbundwerkstoffes gewünschte Werkstoffeigenschaften realisiert und eingebracht werden können. Es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein erstes Verstärkungselement derart im Verbundwerkstoff angeordnet ist, dass eine, während der zweckgemäßen Benutzung des Verbundwerkstoffes von außen auf das Objekt einwirkende Deformationskraft, hauptsächlich auf das erste Verstärkungselement einwirkt. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Deformationskraft des Objektes hauptsächlich auf das Verstärkungselement übertragen wird und das erste Kunst- stoffmaterial nur geringfügig belastet wird. Somit kann das erste Kunststoffmaterial geringere Festigkeitseigenschaften aufweisen, und damit auch kostengünstiger sein, als das erste Verstärkungselement.
Weiter kann das zumindest eine erste Verstärkungselement stofflich mit dem ersten Kunst- stoffmaterial verbunden sein, wodurch die Verbindungsstelle im Wesentlichen zumindest ähnliche mechanischen Eigenschaften aufweisen kann, wie das erste Kunststoffmaterial. Die stoffliche Verbindung kann dabei mittels eines Zusatzstoffes, insbesondere eines Klebers, oder durch die thermoplastischen Eigenschaften der Kunststoffmaterialien selbst hergestellt werden.
Ferner kann es zweckmäßig sein, dass zumindest ein erste Verstärkungselement teilweise aus dem ersten Kunststoffmaterial herausragt. Vorteilhaft ist hierbei, dass beispielsweise Befestigungslaschen aus dem Material des Verstärkungselementes gebildet werden können und diese entsprechend gute Festigkeitseigenschaften aufweisen können.
In einer Weiterbildung dazu kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Verstär- kungselement zum Verbinden von Gegenständen bzw. mehreren Verbundwerkstoffen, welche ebenfalls zumindest ein erstes Verstärkungselement aufweisen, nutzbar ist. Es kann damit eine Verbindung zwischen zwei Gegenständen bzw. Verbundwerkstoffen hergestellt werden, ohne dass diese im Vorhinein speziell bearbeitet werden müssen. Ferner kann es zweckmäßig sein, dass das weitere Kunststoffmaterial zumindest ein teilkristallines, thermoplastisches Kunststoffmaterial umfasst, wobei das weitere Kunststoffmaterial monoaxial oder vorwiegend monoaxial verstreckt ist, und vorzugsweise das daraus gebildete erste Verstärkungselement eine senkrecht zu einer Hauptver Streckungsrichtung des ersten Verstärkungselementes ausgebildete Querschnittsfläche aufweist, die eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweist. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die monoaxiale Verstreckung des Kunststoffes wesentliche Eigenschaften des weiteren Kunst- stoffmateriales verbessert werden können. Durch die Ausrichtung der Molekülketten in Abzugsrichtung werden für die Anwendung günstige Verbesserungen erzielt, welche beispielsweise die Erhöhung der Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften betreffen.
Die Dicke des ersten Verstärkungselements entlang seiner Querschnittsfläche kann zwischen 0,2 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 0,3 mm und 7 mm, bevorzugt zwischen 0,4 mm und 5 mm, betragen. Die genannten Dickenbereiche haben sich in der Handhabung des ersten Verstärkungselementes als besonders vorteilhaft erwiesen. Weiter kann eine Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial, welche mit dem ersten Verstärkungselement der angegebenen
Querschnittsflächen versehen wird, gut mit dem Verstärkungselement verbunden werden, da die während des Fertigungsprozesses eingebrachte Wärmeenergie besser in die jeweilig zu verbindenden Bereiche der beiden Elemente eingebracht werden kann. Des Weiteren bevor- zugen die dargestellten Geometrien die materialschlüssige Anbindung bei einem weiterführenden Konsolidierungsprozess mit einer Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial durch vorteilhafte Flächenanbindungen. Der aus einer Kombination einer Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial mit dem ersten Verstärkungselement derartiger Dicke gewonnene Verbundwerkstoff weist verbesserte Eigenschaften bezüglich seiner Steifigkeit, Festigkeit und Widerstandsfähigkeit auf.
Die Biegesteifigkeit des ersten Verstärkungselements kann bezüglich einer Querachse zwischen 67 N*mm und 23* 106 N* mm betragen. Vorteilhafter weise liegt eine Biegesteifigkeit des ersten Verstärkungselementes in den hier angegebenen Wertebereichen, da in weiterer Folge durch Verbindung des ersten Verstärkungselementes mit einer Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial ein Verbundwerkstoff erzeugt werden kann, der verbesserte Steifigkeitsei- genschaften aufweist. Weiter kann dadurch das erste Verstärkungselement per se eine sehr stabile Form aufweisen, wodurch es im Verarbeitungsprozess besser verarbeitet werden kann als vergleichbare Verstärkungselemente aus dem Stand der Technik.
Die Biegesteifigkeit des ersten Verstärkungselements kann bezüglich einer Hochachse zwi- sehen 10* 10 3J N* mm 2 und 21* 109 N*mm 2 betragen. Vorteilhafter weise liegt eine Biegesteifigkeit nach DIN53362 des ersten Verstärkungselementes in den hier angegebenen Wertebe- reichen, da in weiter Folge durch Verbindung des ersten Verstärkungselementes mit einer Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial ein Verbundwerkstoff erzeugt werden kann, der verbesserte Steifigkeitseigenschaften aufweist. Weiter kann dadurch das erste Verstärkungselement per se einer sehr stabile Form aufweisen, wodurch es im Verarbeitungsprozess besser verarbeitet werden kann als herkömmliche Verstärkungselemente aus dem Stand der Technik.
Weiter kann die Biegefestigkeit des ersten Verstärkungselements zwischen 50 MPa und 800 MPa betragen. Von Vorteil ist es, wenn das erste Verstärkungselement mindestens die genannte Biegefestigkeit nach ISO 178 aufweist, da besonders bei der Verstärkung einer im Vergleich zum ersten Verstärkungsmaterial dünnschichtigen Matrix aus dem ersten Kunst- Stoffmaterial gefordert sein kann, dass das erste Verstärkungsmaterial die Biegespannungen aufnehmen muss, wobei das Matrixmaterial für die Querdruckstabilität verantwortlich ist. Die Torsionssteifigkeit des ersten Verstärkungselements kann um eine Längsachse zwischen 85 N*mm und 30* 106 N* mm2 betragen. Vorteilhaft ist hierbei, dass in weiter Folge durch Verbindung des ersten Verstärkungselementes mit einer Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial, ein Verbundwerkstoff erzeugt werden kann, der verbesserte Steifigkeitseigenschaften aufweist. Weiter kann dadurch das erste Verstärkungselement per se eine sehr stabile Form aufweisen, wodurch es im Verarbeitungsprozess besser verarbeitet werden kann als herkömmliche Verstärkungselemente aus dem Stand der Technik.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das Verstreckungsverhältnis des weiteren Kunststoffmate - rials zwischen 2 und 40, bevorzugt zwischen 4 und 20, beträgt. Mit einem Verstreckungsverhältnis im angegebenen Bereich kann erreicht werden, dass die Molekülstruktur des ersten Verstärkungselementes besser orientiert wird, sodass die Makromoleküle entsprechend ausgerichtet sind, und somit eine Erhöhung der Festigkeitswerte und/oder der Steifigkeitswerte erlangt werden kann.
Der Elastizitätsmodul des ersten Verstärkungselementes entlang der Hauptverstreckungsrich- tung kann zwischen 2.500 MPa und 15.000 MPa, bevorzugt zwischen 4.000 MPa und 12.000 MPa, betragen. Von Vorteil ist hierbei, dass durch Erhöhung des Elastizitätsmodules gemessen nach ISO 527 die Steifigkeit des aus einem ersten Verstärkungselement und einer Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial aufgebauten Verbundwerkstoffes erheblich verbessert werden kann. Besonders günstig kann dieser Effekt beim Einsatz von Materialien sein, welche sich unter Belastung möglichst wenig verformen sollen.
Das erste Verstärkungselement kann entlang der Hauptver Streckungsrichtung eine Zugfestig- keit zwischen 100 MPa und 500 MPa, insbesondere zwischen 150 MPa und 300 MPa, aufweisen. Die Erhöhung der nach ISO 527 ermittelten mechanischen Eigenschaften im Zugfall hat den Vorteil, dass Verbundwerkstoffe, welche mit einem entsprechenden Verstärkungselement ausgestattet sind, erhöhte mechanische Performance aufweisen. Die gewünschten Eigenschaften des Matrixmaterials können dabei beibehalten werden. Beispielsweise können Verbundwerkstoffe, bei denen der Volumenanteil des Verstärkungsmateriales im Vergleich zum Volumenanteil des Matrixmateriales groß gewählt wurde, und somit zwischen 60 Vol. % und 90 Vol. % beträgt, überproportional hohe Zugfestigkeitswerte ermöglichen. Wird hingegen der Volumenanteil des ersten Verstärkungselementes im Vergleich zum Volumenanteil des Matrixmateriales klein gewählt, etwa zwischen 1 Vol. % und 20 Vol. %, so kann im Verbundwerkstoff eine hohe Biegefestigkeit erreicht werden. Die Menge an erstem Verstärkungsmaterial hängt von der finalen Anwendung des Verbundwerkstoffes ab und kann durch geeignete Verfahren spezifisch variiert werden. Als vorteilhaft kann hier vor allem angemerkt werden, dass durch den Einsatz einer oder mehrerer Lagen an erstem Verstärkungsmaterial, der Anteil an Matrixmaterial reduziert und somit deutlich an Gesamtgewicht eingespart werden kann.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das erste Verstärkungselement eine Breite von maximal 300 mm, insbesondere eine Breite zwischen 5 mm und 150 mm, und bevorzugt eine Breite zwischen 10 mm und 25 mm, aufweist. Vorteilhaft ist bei einer Verwendung von Verstärkung selementen mit den angegebenen Breiten, dass diese durch etablierte Verfahren flexibel und kostengünstig hergestellt werden können. Auch die Weiterverarbeitung von Verstärkung smaterialien mit den genannten Breiten kann mit modernen Fertigung s anlagen problem- los erfolgen. Darüber hinaus sind erste Verstärkungselemente mit den angegebenen Breiten entsprechend steif, um ein Matrixmaterial ausreichend unterstützen zu können.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das weitere Kunststoffmaterial als Hauptbestandteil oder ausschließlichen Bestandteil einen Kunststoff aufweist, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Polyolefine, Polyester, Polyamide und Mischungen daraus.
Vorteilhaft bei einer Verwendung eines ersten Verstärkungselementes aus dieser Gruppe von Materialien ist, dass sich mit diesen Materialien durch VerStrecken die angestrebten Eigenschaftsänderungen, wie beispielsweise Festigkeits- oder Steif igkeitserhöhung einfacher erreichen lassen. Mit dem Begriff„Hauptbestandteil" ist dabei gemeint, dass der Anteil an zumin- dest einem der genannten Kunststoffe an dem ersten Verstärkungselement zumindest 50 Gew.-%, inbesondere zumindest 75 Gew.-%, beträgt.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Polyolefin ein Polyethylen oder ein Polypropylen ist. Besonders diese Materialien werden als vorteilhaft zur Erreichung der oben genannten Eigenschaften gesehen.
Im Speziellen kann weiter vorgesehen sein, dass der Polyester ein Polyethylenterphtalat (PET) oder Polybutylenterphtalat (PBT) ist. Das erste Verstärkungselement kann Additive enthalten, um damit beispielsweise die UV- Beständigkeit, die Verstreckbarkeit, die Festigkeitseigenschaften, die Schlagzähigkeit, die flammhemmende Eigenschaften usw. verbessern zu können. Additive können weiter auch zur Erlangung bestimmter optischer Effekte des ersten Verstärkungselementes verwendet werden, etwa durch thermosensitive Additive, phosphoreszente Additive oder Farbmasterbatches.
Weiter kann es zweckmäßig sein, dass das erste Verstärkungselement hinsichtlich seiner senkrecht zur Hauptverstreckungsrichtung ausgebildeten Querschnittsfläche geometrisch an das mit dem Verstärkungselement zu verstärkende Bauteil bzw. das zu verstärkenden erste Kunststoffmaterial bzw. den jeweiligen Verwendungszweck und/oder Lastfall angepasst ist. Hervorzuheben ist hierbei, dass bei einer Anpassung des ersten Verstärkungselementes an das zu verstärkende Bauteil bzw. das zu verstärkenden erste Kunststoffmaterial, die Verbindung zwischen dem ersten Verstärkungselement und dem zu verstärkendem Bauteil bzw. dem zu verstärkenden erste Kunststoffmaterial dauerhafter ausgestaltet werden kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das aus dem weiteren Kunststoffmaterial gebildete erste erste Verstärkungselement an zumindest einer Fläche oberflächenbehandelt ist. Eine Oberflächenbehandlung durch mechanische, physikalische oder chemische Verfahren kann dem Ver- Stärkungselement weitere positive Eigenschaften verleihen. Diese können beispielsweise eine veränderte Haptik, eine Veränderung des Reibbeiwertes oder der Oberflächenspannung und dergleichen sein.
In einer Weiterbildung dazu kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenflächenbehandlung eine Umformung der Oberfläche, insbesondere eine Prägung, ist. Damit kann beispielsweise eine veränderte Haptik und Optik erreicht werden. Ein weiterer Effekt kann die Vergrößerung der Oberfläche sein, wodurch eine Haftverbindung dem ersten Kunststoffmaterial verbessert werden kann. Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass der Verbundwerkstoff mehrere aus dem weiteren Kunststoffmaterial gebildete erste Verstärkungselemente mit jeweils einer Längsachse aufweist, wobei die mehreren ersten Verstärkungselemente im oder am Verbundwerkstoff bezüglich ihrer Längsachsen in ihrer Lage relativ zueinander parallel zueinander oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch kann eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften auch von verhältnismäßig groß dimensionierten Verbundwerkstoffen erreicht werden. Gleichzeitig kann eine Mehrzahl an verhältnismäßig schmalen ersten Verstärkungselementen verwendet werden, welche vergleichsweise unauf- wändig und kostengünstig im Vergleich zu breiten Verstärkungselementen herstellbar sind.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Verbundwerkstoff mehrere weitere Elemente mit jeweils einer Längsachse aufweist, wobei die weiteren Elemente bezüglich ihrer Längsachsen parallel zueinander oder im Wesentlichen parallel zueinander und bezüglich ihrer Längsach- sen winkelig zu den Längsachsen der ersten Verstärkungselemente angeordnet sind, sodass die ersten Verstärkungselemente und die weiteren Elemente ein Gelege oder ein Gewebe bilden. Durch derartige Gelege bzw. Gewebe können mechanisch besonders stabile Gebilde zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bzw. zur Verstärkung des Verbundwerkstoffes bereitgestellt werden.
Dabei kann es sinnvoll sein, wenn die weiteren Elemente eines Geleges und/oder Gewebes ebenfalls als weitere Verstärkungselemente ausgebildet sind, vorzugsweise durch die verstreckten ersten Verstärkungselemente gebildet sind. Auf diese Weise kann ein Verbundwerkstoff bi- oder mehraxial verstärkt werden, da in mindestens zwei Richtungen wirkende, ver- streckte Verstärkungselemente in oder am Verbundwerkstoff angeordnet werden kann. Insbesondere sind so höhere Zugfestigkeiten des Verbundwerkstoffes in verschiedenen Richtungen erzielbar, sodass die Widerstandsfähigkeit des Verbundwerkstoffes gegenüber von außen auf den Verbundwerkstoff einwirkende Deformationskräfte weiter verbessert werden kann. Weiter kann vorgesehen sein, dass die weiteren Verstärkungselemente ein kleineres Verstre- ckungsverhältnis aufweisen als die ersten Verstärkungselemente. Durch dieses Merkmal sind die mechanischen Eigenschaften des Objekts in verschiedenen Richtungen gezielt einstellbar. Dadurch kann ein Verbundwerkstoff bereitgestellt werden, der in verbesserter Form an einen zu erwartenden Verwendungszweck und/oder Lastfall angepasst werden kann.
Es kann aber auch zweckmäßig sein, dass die weiteren Elemente eines Geleges und/oder Gewebes durch unverstreckte oder im Wesentlichen unverstreckte Kunststoffstränge gebildet sind. Dadurch können weitere Anpassungsmöglichkeiten der mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes geschaffen werden. Zusätzlich kann ein unverstreckter oder im Wesentlichen unverstreckter Kunststoffstrang auch für weitere Zwecke im Verbundwerkstoff angeordnet werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die unverstreckten oder im Wesentlichen unver- streckten Kunststoffstränge durch Adhäsionshilfsstränge, insbesondere aus Schmelzklebstoff, gebildet sind. Auf diese Art und Weise kann die Haftung zwischen dem Gelege oder Gewebe und dem ersten Kunststoffmaterial des Verbundwerkstoffes zusätzlich verbessert werden. Dabei ist ein Kunststoffstrang, welcher durch einen Schmelzklebstoff gebildet ist, deshalb sinnvoll, da ein derartiger Schmelzklebstoff im Zuge eines Warmfügevorgangs zum Verbinden des Geleges oder Gewebes mit dem ersten Kunststoffmaterial des Verbundwerkstoffes aktiviert werden kann.
In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn der Schmelzklebstoff eine
Schmelztemperatur aufweist, welche kleiner ist als die Schmelztemperatur des weiteren Kunststoffmaterials der ersten Verstärkungselemente. Auf diese Weise kann ein Verbindungsvorgang zum Verbinden des Geleges oder des Gewebes mit dem ersten Kunststoffmaterial des Verbundwerkstoffes bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der ersten Verstärkungselemente durchgeführt werden. Dadurch kann ein Festigkeitsverlust der vers- treckten ersten Verstärkungselemente bzw. eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes aufgrund eines teilweisen Verlusts an Orientierung der po- lymeren Molekülketten der ersten Verstärkungselemente entlang der Hauptver Streckungsrichtung während dem Verbindungsvorgang wirksam hintangehalten werden. Außerdem kann es zweckmäßig sein, wenn die weiteren Elemente und die ersten Verstärkungselemente des Geleges oder Gewebes aus der gleichen Kunststoffmaterialklasse ausgewählt sind, insbesondere aus den gleichen Monomereinheiten aufgebaut sind. Dadurch kann wiederum die Rezyklierbarkeit des Verbundwerkstoffes verbessert werden, da im Zuge einer Rezyklierung aufwendige Abtrennprozesse zur Trennung verschiedener Materialklassen ge- gebenenfalls erübrigt sind.
Vorteilhaft kann aber auch eine Ausführungsvariante sein, bei welcher die ersten Verstärkungselemente und die weiteren Elemente eines Geleges und/oder Gewebes in Richtung ihrer jeweiligen Querachsen voneinander beabstandet in oder an dem Verbundwerkstoff angeordnet sind, so dass durch die ersten Verstärkungselemente und die weiteren Elemente eine gitter- förmige Struktur mit Durchlässen ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine besonders stabile Verbindung zwischen dem ersten Kunststoffmaterial und einem Gelege und/oder Gewebe erzielt werden, da das erste Kunststoffmaterial des Verbundwerkstoffes die Durchlässe bzw. Öffnungen der Gitterstruktur eines Geleges und/oder Gewebes zumindest teilweise durchdringen kann. Auf diese Weise ist eine formschlüssige Verbindung eines Geleges und/oder Gewebes mit dem ersten Kunststoffmaterial des Verbundwerkstoffes erzielbar, wodurch auch die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes weiter verbessert werden können.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Verbundwerkstoff zwei oder mehr Gelege und/oder Gewebe mit ersten und weiteren Verstärkungselementen aufweist. Dadurch können gezielt mehrere Bereiche des Verbundwerkstoffes verstärkt werden. Außerdem können die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes durch die Anordnung einer Mehrzahl an Gelegen und/oder Geweben individuell an den jeweiligen Verwendungszweck bzw. Lastfall angepasst werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das erste Verstärkung selement während dem Verbinden mit dem ersten Kunststoffmaterial spannungsfrei gehalten wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass diese Verbindung einfach und kostengünstig herzustellen ist. Darüber hinaus kann durch die vereinfachte Verfahrensführung auch das ungewollte Verspannen der ersten Verstärkungselementes vermieden werden.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das erste Verstärkungselement während dem Ver- binden mit dem ersten Kunststoffmaterial durch Krafteinwirkung unter Spannung steht. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass beispielsweise das Schrumpfen der Matrix im Erkal- tungsprozess des Objektes ausgeglichen werden kann, sodass das erkaltete Objekt frei von Eigenspannungen ist. Weiter kann dadurch erreicht werden, dass bei Biegewechselspannung die Lebensdauer des Objektes erhöht werden kann. Außerdem kann durch das Verbinden ei- nes vorgespannten ersten Verstärkungselementes mit dem ersten Kunststoffmaterial erreicht werden, dass dem Verbundwerkstoff eine gewisse Verformung durch innere Spannungen aufgezwungen wird. Aus voranstehenden Gründen kann es weiter vorteilhaft sein, wenn mit dem ersten Kunststoffmaterial mehrere weitere Elemente verbunden werden, die jeweils eine Längsachse aufweisen, wobei die weiteren Elemente bezüglich ihrer Längsachsen parallel zueinander oder im Wesentlichen parallel zueinander und bezüglich ihrer Längsachsen winkelig zu den Längsachsen der ersten Verstärkungselemente angeordnet werden, wobei die ersten Verstärkung selemente und die weiteren Elemente ein Gelege oder ein Gewebe gebildet wird.
Dabei kann es sinnvoll sein, dass vor dem Verbinden der ersten Verstärkungselemente und der weiteren Elemente mit dem ersten Kunststoffmaterial die ersten Verstärkungselemente des Geleges oder Gewebes in Richtung ihrer Längsachsen vorgespannt werden, und dass die vorgespannten ersten Verstärkungselemente während des Verbindens oder nach dem Verbinden in Richtung ihrer Längsachsen geschrumpft werden, insbesondere durch Spannungsabbau geschrumpft werden, beispielsweise durch Erwärmung des Verbundwerkstoffes auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des weiteren Kunststoffmaterials. Die vorgespannten bzw. nicht relaxierten ersten Verstärkungselemente können insbesondere während eines thermisch unterstützten Verbindungsvorgangs relaxieren. Die dadurch hervorgerufene Schrumpfung der Verstärkungselemente kann vorteilhafterweise benutzt werden, um eine Verformung der Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial des Verbundwerkstoffes hervorzurufen. Geeignete, ausreichend elastische bzw. verformbare Matrices aus erstem Kunst- Stoffmaterial sind dabei beispielsweise Gummimatrices oder Schaummatrices.
Es kann aber auch zweckmäßig sein, ein Gelege oder ein Gewebe vor dem Verbinden mit der Matrix aus dem ersten Kunststoffmaterial zumindest teilweise zu konsolidieren bzw. zu verfestigen. Unter dem Begriff konsolidieren' wird ein Fügevorgang verstanden, bei welchem die Einzelelemente eines Geleges oder Gewebes miteinander zu einem einstückigen Gelege oder Gewebe verbunden werden. Eine derartige Konsolidierung kann beispielsweise durch Einwirken von thermischer Energie und/oder Druck auf ein vorgelegtes Gelege bzw. ein vorgewebtes Gewebe erfolgen. Dadurch können Gelege bzw. Gewebe bereitgestellt werden, welche während dem Verbinden mit der Matrix besser handhabbar sind.
Dabei kann es aber auch von Vorteil sein, dass die Konsolidierung derart ausgeführt wird, dass eine gitterförmige Struktur des Geleges oder des Gewebes mit Durchlässen resultiert. Insbesondere kann die Konsolidierung unvollständig ausgeführt werden, sodass Öffnungen bzw. Durchlässe in der Gitterstruktur des Geleges bzw. Gewebes verbleiben. Vorteilhaft ist dabei, dass die aus dem ersten Kunststoffmaterial bestehende Matrix des Verbundwerkstoffes die Durchlässe bzw. Öffnungen der Gitterstruktur eines Geleges und/oder Gewebes während des Verbindungsvorgangs zumindest teilweise durchdringen kann. Auf diese Weise ist eine formschlüssige Verbindung eines Geleges und/oder Gewebes mit dem ersten Kunststoffmaterial des Verbundwerkstoffes erzielbar, wodurch auch die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes weiter verbessert werden können.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Verstärkungselementes;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Verbundwerkstoffes umfassend ein erstes Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff, welcher mit einer Zugkraft beaufschlagt ist; eine perspektivische Ansicht eines Verbundwerkstoffes umfassend ein Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff, welcher nicht kraftbeaufschlagt ist, jedoch innere Spannungen aufweist; eine perspektivische Ansicht eines Verbundwerkstoffes umfassend ein erstes Verstärkung selement und einen unverstreckten Kunststoff, welcher mit einer Zugkraft beaufschlagt ist; eine schematische Darstellung eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein unbelastetes erstes Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff 18; eine schematische Darstellung eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein Kraftbeaufschlagtes erstes Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff; Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Verbundwerkstoffes umfassend ein erstes Verstärkung selement und einen unverstreckten Kunststoff, welcher mit einer Biegekraft beaufschlagt ist; Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Verbundwerkstoffes umfassend ein erstes Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff 18, welcher mit einer Torsionskraft beaufschlagt ist;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein erstes
Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff, wobei das erste Verstärkungselement im unverstreckten Kunststoff angeordnet ist und aus diesem herausragt;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein erstes
Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff, wobei das erste Verstärkungselement im unverstreckten Kunststoff angeordnet ist;
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein erstes Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff;
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein erstes Verstärkungselement und einen unverstreckten Kunststoff;
Fig. 13 eine perspektivische, ausschnittsweise Ansicht eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein Gelege mit Verstärkungselementen und weiteren Elementen, und umfassend einen unverstreckten Kunststoff; Fig. 14 eine perspektivische, ausschnittsweise Ansicht eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein Gewebe mit Verstärkungselementen und weiteren Elementen, und umfassend einen unverstreckten Kunststoff; Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Verbundwerkstoffes, umfassend ein Gelege mit Verstärkungselementen und weiteren Elementen, und umfassend einen unver- streckten Kunststoff. Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un- ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In der gesamten Beschreibung wird der Begriff„Vestrecken" synonym zum Begriff„Recken" verwendet.
Ein Verbundwerkstoff im Sinne der Beschreibung ist ein Werkstoff aus zumindest zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften und der andere Werkstoffeigenschaften besitzt als seine einzelnen Materialien. Sofern in der Beschreibung der Ausdruck„umfassend" verwendet wird, ist dieser auch als
„bestehend aus" zu lesen. Der Verbundwerkstoff kann also zwei Kunststoffmaterialien umfassen bzw. aus diesen bestehen. Umgekehrt ist mit dem Ausdruck„besteht" auch der Ausdruck „umfasst" mitzulesen. Sofern in der Beschreibung der Ausdruck„Objekt" verwendet wird, ist dieser auch als„Verbundwerkstoff" bzw. ,,(Kunststoff)Gegenstand" zu lesen.
In der Beschreibung der Erfindung wird der Begriff„Streifen" synonym zum Begriff„Band" verwendet.
Zur Vermeidung von Wiederholungen werden in der folgenden Beschreibung einzelne Ausführungsvarianten der Erfindung nicht mehr explizit angeführt. Es sei dazu auf die voranstehende Beschreibung verwiesen. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Verstärkungselementes 1 aus einem weiteren Kunststoffmaterial in einer perspektivischen Ansicht. Das erste Verstärkungselement 1 ist entlang einer Hauptverstreckungsrichtung 2 verstreckt und weist stirnseitig eine Quer- schnittsfläche 3 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform auf. Es ist jedoch möglich, dass die Querschnittsfläche 3 verschiedene rippenartige und entlang der Hauptverstreckungsrichtung 2 verlaufende Versteifungsformen 4 aufweist, welche zur Erhöhung der Steifigkeit des Verstärkungselementes 1 beitragen können. Vorzugsweise bestehen das erste Verstärkungselement 1 sowie ein erstes, unverstrecktes bzw. im Wesenentlichen unverstrecktes Kunststoffmaterial 18 (Fig. 2) jeweils aus einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe der Polyolefine, Polyester, Polyamide oder aus Mischungen dieser Materialien bzw. umfassen eines oder mehrere dieser Polymere. Vorteilhaft ist hierbei, dass sich besonders diese Polymere hervorragend für die Verarbeitung in einem Extrusionsprozess eignen. Weiter können diese Kunststoffe sehr gut verstreckt werden, wodurch sehr gute Festigkeitseigenschaften erreicht werden können.
Im speziellen kann vorgesehen sein, dass das Polyolefin ein Polyethylen oder ein Polypropylen ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass Polyester ein Polyethylenterphtalat (PET) oder Po- lybutylenterphtalat (PBT) ist. Als weitere Kunststoffe sind Polyamide für den Einsatz als erstes Verstärkungselement 1 oder als erstes Kunststoffmaterial 18 denkbar.
Ein Kunststoff im Sinne dieser Beschreibung ist ein organischer, polymerer Festkörper, der synthetisch oder halbsynthetisch aus monomeren organischen Molekülen oder Biopolymeren hergestellt wird.
Ein Polyolefin im Sinne dieser Beschreibung ist ein Sammelbegriff für aus Alkenen, wie Ethylen, Propylen, 1-Buten oder Isobuten, durch Polymerisation hergestellte Polymere oder auch Polyolefin-Copolymere. Beispiele sind Polyethylen, Polypropylen, HDPE, LDPE, oder LLDPE.
Mischungen aus den einzelnen Kunststoffen können durch Vermengung während des Extru- sionsprozesses hergestellt werden. Eine Dicke 5 des ersten Verstärkungselementes 1 hat einen Einfluss auf die Biegesteifigkeit bezüglich einer Querachse 6. Je größer die Dicke 5 des ersten Verstärkungselementes 1 gewählt wird, desto größer ist die Biegesteifigkeit um die Querachse 6 des ersten Verstärkungs- elementes 1. Auch an einer Breitseite 7 des ersten Verstärkungselementes 1 angebrachte Versteifung sformen 4 können zur Erhöhung der Biegesteifigkeit um die Querachse 6 beitragen.
Analog dazu verhält es sich mit einer Breite 8 des ersten Verstärkungselementes 1, welche einen Einfluss auf die Biegesteifigkeit des ersten Verstärkungselementes 1 um seine Hoch- achse 9 hat. Auch hier können an einer Schmalseite 10 des ersten Verstärkungselementes 1 angebrachte Versteifungsformen 4 zu einer Erhöhung der Biegesteifigkeit führen.
Zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit des ersten Verstärkungselementes 1 um eine Längsachse 11 trägt die gesamte Geometrie der Querschnittsfläche 3 bei.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das erste Verstärkungselement 1 zumindest an einer Oberfläche 12 eine Prägung 13 bzw. generell eine umgeformte Oberfläche aufweist. Die Oberfläche 12 umfasst die Breitseite 7 und/oder die Schmalseite 10. Die Prägung 13 kann beispielsweise eine rautenartige Geometrie sein, welche reliefartig am ersten Verstärkungselement 1 angebracht ist. Andere Geometrien von Prägungen, beispielsweise rechteckige, quadratische, dreieckige, etc., sind ebenfalls möglich.
Die Prägung 13 kann beispielsweise auch in Form von Mikroporen 14 in das erste Verstärkungselement 1 eingebracht sein, welche besonders gut dazu geeignet sind, um beispielsweise die Anbindung an das erste Kunststoffmaterial 18 zu verbessern, beziehungsweise zu ermöglichen. Die Mikroporen 14 können beispielsweise in Form von Einstichslöchern 15 ausgebildet sein, welche durch eine mechanische Bearbeitung, beispielsweise mittels nadelwalzen erzeugt wurden. Eine Prägung 13 kann beispielsweise auch in Form einer Ausfransung 16 zur Erhöhung der Oberflächenrauheit ausgestaltet sein welche zu einer erhöhten Bindungsfähigkeit der Oberfläche an das erste Kunststoffmaterial 18 führt. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche 12 beispielsweise durch eine physikalische Oberflächenbehandlung, oder durch eine chemische Oberflächenbehandlung für die Anbindung der Oberfläche 12 an das erste Kunststoffmaterial 18 vorbereitet wurde. Hierbei kann es beispielsweise von Vorteil sein, wenn durch das Oberflächenbehandlungsverfahren die Oberflächenspannung erhöht wird, um diese Anbindung zu erleichtern.
Dies kann von Vorteil sein, wenn ein unbehandeltes erstes Verstärkungselement 1 eine unpolare, elektrisch gut isolierende und wasserabweisende Oberfläche 12 aufweist. Diese Oberflä- che 12 kann durch Druckfarben, Lösemittel, wässrige Kunststoffdispersionen, Klebstoffe oder Haftvermittler schlecht benetzbar sein. Dies kann vor allem bei Polyethylen-, Polypropylen- und Polyestermaterialien der Fall sein. Auch die Anbindungsqualität an das mit dem ersten Verstärkungselement 1 zu verbindende erste Kunststoffmaterial 18 kann etwa durch eine unbehandelte Oberfläche 12 schlechter bis unzureichend sein.
Das Ziel einer derartigen physikalischen Oberflächenbehandlung kann beispielsweise die Erhöhung der Polarität der Oberfläche 12 sein, wodurch die Benetzbarkeit und die chemische Affinität deutlich verbessert werden können. Hierbei kann etwa die Oberflächenspannung, etwa durch ein Physikalisches Oberflächenbehandlungsverfahren wie etwa der Coronabehandlung, erhöht werden.
Die Oberflächenspannung die das erste Verstärkungselement 1 aufweist ist hierbei davon abhängig, wie lange das Oberflächenbehandlungsverfahren bereits zurück liegt. Direkt nach der Oberflächenbehandlung kann etwa eine Oberflächenspannung zwischen 38 mN/m und 44 mN/m an der Oberfläche 12 des ersten Verstärkungselementes 1 vorliegen. Liegt das Oberflä- chenbehandlungsverfahren etwa bereits 4 Wochen zurück, so kann eine Verringerung der Oberflächenspannung um ca. 10% festgestellt werden. Alternativ zur Coronabehandlung kann die Oberflächenspannung durch eine Flammbehandlung, eine Fluorierung oder eine Plasmabehandlung erhöht werden bzw. worden sein. Eine Testmethode zur Messung der Oberflächenspannung stellt die Randwinkelmessung bzw. Kontaktwinkelmessung dar. Hierbei wird auf dem ersten Verstärkungselement 1 ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche 12 platziert und unter starker Vergrößerung der Randwinkel (Kontaktwinkel) des Tropfens im Vergleich zur Oberfläche 12 bestimmt. Je kleiner der Win- kel, desto besser ist die Benetzung.
Durch Kontaktwinkelmessungen mit mehreren chemisch reinen Testflüssigkeiten mit bekannter Oberflächenspannung und bekannten dispersiven und polaren Anteilen können die polaren und dispersiven Anteile der Oberflächenspannung des ersten Verstärkungselementes 1 be- stimmt werden.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Objektes 17, welches sich im erkalteten Zustand befindet und mit einer von außen als Zugkraft einwirkenden Deformationskraft 20 beaufschlagt ist. Die Deformationskraft 20 greift in einer auf die Hauptverstreckungsrichtung 2 parallelen Linie an, wobei angenommen wird, das die Deformationskraft 20 über den gesamten Querschnitt des Objektes 17 verteilt gleichmäßig aufgebracht ist. Hierdurch ergibt sich für das Objekt 17 eine reine Zugbeanspruchung.
Das Objekt 17 besteht aus einem unverstreckten oder im Wesentlichen unverstreckten Kunst- Stoffmaterial 18.
Im Folgenden wird zur besseren Lesbarkeit in Hinblick auf das erste Kunststoffmaterial 18 nur mehr der Ausdruck„unverstreckt" verwendet. Dabei ist die Phrase„im Wesentlichen un- verstreckt" mitzulesen.
Das Objekt 17 ist ein Verbundwerkstoff, wobei am unverstreckten Kunststoffmaterial 18 ein verstrecktes Verstärkungselement 1 angeordnet ist. Die Kontaktfläche 19 zwischen erstem Verstärkungselement 1 und dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 ist vorzugsweise durch eine stoffliche Verbindung ausgebildet. Eine derartige stoffliche Verbindung weist vorzugs- weise zumindest die mechanischen Eigenschaften des unverstreckten Kunststoffmateriales 18 auf. Die verschiedenen Arten eine stoffliche Verbindung herzustellen werden in weiterer Folge noch genauer beschrieben. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Objektes 17, welches sich im erkalteten Zustand befindet und nicht unter der Einwirkung einer Deformationskraft steht. Weiter wurde das erste Verstärkungselement 1 beim Anbringen am unv erstreckten Kunststoffmaterial 18 vorgespannt. Ein derartiges vorgespanntes Anbringen eines ersten Verstärkungselements 1 an einem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 ist in einer Prinzipskizze in Fig. 6 ersichtlich.
In der Ansicht in Fig.3 ist ersichtlich, dass im Objekt 17 innere Spannungen vorliegen, obwohl das Objekte 17 mit keiner äußeren Krafteinwirkung beaufschlagt ist. Dieser Effekt kommt daher, dass das erste Verstärkungselement 1 während des Verbindens mit dem unver- streckten Kunststoffmaterial 18 soweit vorgespannt wurde, dass im erkalteten Zustand des Objektes 17 die inneren Spannungen noch nicht zur Gänze abgebaut sind.
Wie in Fig. 3 ersichtlich baut das erste Verstärkungselement 1 hierbei eine innere Zugkraft auf, welche in einer Zugspannung im ersten Verstärkungselement 1 resultiert. Das unver- streckte Kunststoffmaterial 18 hingegen muss dieser Zugkraft des ersten Verstärkungselementes 1 mit einer Druckkraft entgegen wirken, woraus eine Druckspannung im unverstreckten Kunststoffmaterial 18 resultiert.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des bereits in Fig. 3 dargestellten Objektes 17, wel- ches sich im erkalteten Zustand befindet und unter der Einwirkung einer Deformationskraft 20 steht und bei dem das erste Verstärkungselement 1 entsprechend Fig. 3 vorgespannt wurde.
Wie in Fig. 4 ersichtlich kann ein derartig innerlich vorgespanntes Objekt 17 den Vorteil mit sich bringen, dass beim Applizieren einer von außen als Zugkraft einwirkenden Deformationskraft 20, diese Deformationskraft 20 zur Gänze vom ersten Verstärkungselement 1 aufgenommen werden kann. Das unverstreckte Kunststoffmaterial 18, welches nicht so hohe Festigkeitseigenschaften aufweist wie das erste Verstärkungselement 1, kann dadurch geschont werden.
Fig. 5 zeigt in einer Prinzipskizze den Vorgang zum Verbinden eines ersten Verstärkungselementes 1 mit einem unverstreckten Kunststoffmaterial 18. Wie in dieser Skizze ersichtlich, wird das erste Verstärkungselement 1 in einem unbelasteten Zustand seitlich am unverstreck- ten Kunststoffmaterial 18 angebracht. Dadurch ergibt sich ein Objekt 17, welches im erkalteten Zustand im Wesentlichen frei von inneren Spannungen ist.
Auch in einem derartig verbundenen Objekt 17 kann es jedoch zu minimalen inneren Span- nungen kommen. Dies ist etwa der Fall, wenn das Objekt 17 ausgehend von jener Temperatur, in der es spannungsfrei ist, erwärmt wird. Dabei ist es möglich, dass erste Verstärkungselement 1 und das unverstreckte Kunststoffmaterial 18 unterschiedliche Wärmedehnungskoeffizienten aufweisen, wobei durch die Temperaturänderung eine unterschiedliche Wärmedehnung hervorgerufen wird.
Dadurch dass das erste Verstärkungselement 1 jedoch fest mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 verbunden ist, können sich diese beiden Materialien nicht unterschiedlich dehnen, wodurch innere Spannungen hervorgerufen werden. Fig. 6 zeigt in einer Prinzipskizze den Vorgang zum Verbinden eines ersten Verstärkungselementes 1 mit einem unverstreckten Kunststoffmaterial 18. Wie in dieser Skizze ersichtlich wird das erste Verstärkungselement 1 in einem durch eine Zugkraft 21 belasteten Zustand seitlich am unverstreckten Kunststoffmaterial 18 angebracht. Hierbei treten nach dem Verbindungsvorgang innere Spannungen im nicht durch eine Deformationskraft belasteten Objekt 17 auf. Dabei kann das verstreckte erste Verstärkungselement 1 während des Verbindungsvorganges beispielsweise von Greifvorrichtungen (nicht dargestellt) an seinen beiden Längsenden form- und/oder kraftschlüssig gehalten werden. Um ein erstes Verstärkungselement 1 während dem Verbinden mit der Matrix des Objektes 17 besser durch derartige Greifvorrichtungen haltbar zu machen, kann das erste Verstärkungselement 1 an seinen beiden Längsen- den zum Bespiel Halterungsfortsätze 32 aufweisen, welche von einer Greifvorrichtung form- und/oder reibschlüssig greifbar sind. Solche Halterungsfortsätze 32 können beispielsweise durch formgebendes Anspritzen von thermoplastischen Kunststoffen an den beiden Quer- schnittsflächen 3 an den Längsenden eines ersten Verstärkungselements 1 angebracht werden.
In der Fig. 7 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Objektes 17 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig.2-4,5,6 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 2-4,5,6 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausprägungsform eines Objektes 17, welches durch eine von außen einwirkende Deformationskraft 20 auf Biegung beansprucht wird. Das in dieser Ansicht dargestellte Objekt 17 ist im unbelasteten Zustand frei von Eigenspannungen. Auch hier ist es jedoch denkbar, dass das erste Verstärkungselement 1 am unverstreckten Kunststoffmaterial 18 vorgespannt ist, um so eine günstige Spannungsverteilung im belasteten Zustand zu erreichen.
In der Fig. 8 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Objektes 17 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig.2-4,5,6,7 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegange- nen Fig. 2-4,5,6,7 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausprägungsform eines Objektes 17, in welcher das erste Verstärkungselement 1 zur unterstützenden Aufnahme eines Drehmomentes 22 an einem Torsionsstab 23 ausgebildet ist. Hierbei wird das erste Verstärkungselement 1 unter einem Winkel 24 von 45° mit dem Torsionsstab 23, welcher aus einem im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 gebildet ist, verbunden. Wird nun am Torsionsstab 23 das dargestellte Drehmoment 22 appliziert, so tritt diese im ersten Verstärkungselement 1 als Zugkraft auf. Analog zu den vorherigen Beispielen kann auch hier das erste Verstärkungselement 1 in einem vorgespannten Zustand am Torsionsstab 23 appliziert werden.
In der Fig. 9 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Objektes 17 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig.2-4,5,6,7,8 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegange- nen Fig. 2-4,5,6,7,8 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Fig. 9 zeigt eine alternative Ausprägungsform des Objektes 17, in der das erste Verstärkungselement 1 nicht außenliegend ist, sondern in der das erste Verstärkungselement 1 innerhalb des unverstreckten Kunststoffmateriales 18 angeordnet ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass das erste Verstärkungselement 1 dermaßen ausgebildet, dass es aus dem Objekt 17 herausragt. Hierdurch kann eine Lasche 25 gebildet werden, welche beispielsweise dazu geeignet ist, um eine Verbindung mit einem weiteren, ähnlich ausgebildeten, Objekt 17 herzustellen. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Lasche 25 Bohrungen enthält, um das Objekt 17 beispielsweise mittels einer Nietverbindung oder einer Schraub Verbindung mit einem weiteren Gegenstand verbinden zu können.
Eine stoffliche Verbindung in der Kontaktfläche 19 zwischen erstem Verstärkungselement 1 und dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 kann beispielsweise durch folgende Verfahren hergestellt werden.
Spritzgießen: Das erste Verstärkungselement 1 wird mit dem im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 umspritzt. Hierzu kann das erste Verstärkungselement 1 in einer Spritzgießform in seiner Position gehalten werden, um es anschließend mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 zu umspritzen. Um im erkalteten Zustand ein Objekt 17 zu erhalten, welches frei von inneren Spannungen ist, kann vorgesehen sein, dass das erste Verstärkungselement 1 vorgespannt in der Spritzgießform aufgenommen wird. Beim Schrumpfen des unverstreckten Kunststoffmateriales 18 während des Abkühlvorganges kann das erste Verstär- kungselement 1 mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 mitschrumpfen. Hierbei werden die im Vorhinein aufgebauten inneren Spannungen des ersten Verstärkungselementes 1 soweit abgebaut, bis im erkalteten Zustand keine inneren Spannungen im Objekt 17 vorliegen. Natürlich ist es auch möglich, wie in Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich, das erste Verstärkungselement 1 soweit vorzuspannen, dass im erkalteten Zustand des Objektes 17 die inneren Span- nungen noch nicht zur Gänze abgebaut sind.
In der Fig. 10 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Objektes 17 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig.2-4,5,6,7,8,9 verwendet werden. Um unnöti- ge Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 2-4,5,6, 7,8,9 hingewiesen bzw. Bezug genommen. Wie in Fig. 10 ersichtlich kann hierbei das erste Verstärkungselement 1 auch innerhalb eines unverstreckten Kunststoffmaterials 18 durch Spritzguss ummantelt werden, um beispielsweise konstruktiv bedingte Einschnürungen zu verstärken, und somit über die Länge des Objektes 17 eine gleichmäßige Bruchfestigkeit zu erreichen. Im Spritzgießverfahren kann die Kontakt- fläche 19 dadurch hergestellt werden, dass das unverstreckte Kunststoffmaterial 18 mit der Oberfläche 12 des ersten Verstärkungselementes 1 eine stoffliche Verbindung eingeht. Besonders wenn das erste Verstärkungselement 1 und das unverstreckte Kunststoffmaterial 18 aus einem Kunststoff derselben Kunststoffklasse bestehen ist eine derartige Verbindung gut zu realisieren.
Weiter kann es zweckmäßig sein, dass das erste Verstärkungselement 1 derart im Objekt 17 angeordnet ist, dass eine, während der zweckgemäßen Benutzung des Objekts 17 von außen auf das Objekt 17 einwirkende Deformationskraft 20, zumindest Großteils parallel zur Haupt- verstreckungsrichtung 2 des ersten Verstärkungselements 1 wirksam ist. Vorteilhaft ist hier- bei, dass die Deformationskraft 20 im Objekt 17 hauptsächlich auf das erste Verstärkungselement 1 übertragen wird und das unverstreckte Kunststoffmaterial 18 nur geringfügig belastet wird. Somit kann das unverstreckte Kunststoffmaterial 18 geringere Festigkeitseigenschaften aufweisen, als das Verstärkungselement 1. Laminieren: Beim Laminieren kann wie in Fig. 11 ersichtlich das erste Verstärkungselement 1 in einem kontinuierlichen Verfahren mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 verbunden werden. Hierzu kann die Einwirkung von Hitze und/oder Druck vorteilhaft sein. Hierbei ist es nicht nur möglich, dass die Kunststoffe durch geringfügige Aufschmelzung einer der beiden Materialien verbunden werden.
Es ist auch möglich, dass das erste Verstärkungselement 1 beispielsweise mit einem Klebstoff versehen ist. Durch ein mit Klebstoff versehenes erstes Verstärkungselement 1 kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass ein derartig modifiziertes erstes Verstärkungselement 1 nicht nur thermisch auf ein zu verstärkendes unverstrecktes Kunststoffmaterial 18 aufgebracht werden kann, sondern dass es auch möglich ist, das erste Verstärkungselement 1 im Kaltzustand aufzukleben. Analog dazu ist es auch möglich, dass das unverstrecktes Kunststoffmaterial 18 mit einem Klebstoff versehen ist. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Klebstoff ausgewählt ist aus der Klasse der Schmelzklebstoffe. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass ein derartiger Schmelzklebstoff durch Einbringen von Wärmeenergie aktiviert werden kann, daher im erkalteten Zustand nicht die Tendenz aufweist an nicht verbundenen Oberflächen anzuhaften. Dadurch wird die Handhabung eines mit einem derartigen Kunststoff ausgestatteten ersten Verstärkungselementes 1 wesentlich erleichtert. Durch laminieren kann dieser Klebstoff eine stoffliche Verbindung zwischen unverstrecktem Kunststoffmaterial 18 und erstem Verstärkungselement 1 herstellen. Ferner kann es zweckmäßig sein, dass die Basispolymere des Schmelzklebstoffes, der am esten Verstärkungselement 1 aufgebracht ist, derselben Kunststoffklasse angehören, wie das Material des ersten Verstärkungselementes 1. Hierbei ist von Vorteil, dass die Rezyklierbar- keit eines derart ausgebildeten ersten Verstärkungselementes 1 verbessert werden kann. Weiters kann dadurch erreicht werden, dass der Schmelzklebstoff mit dem ersten Verstärkungs- element 1 ein nahezu einheitliches Gefüge ausbilden kann.
Alternativ zu der in Fig. 11 dargestellten Materialkombination, in der das erste Verstärkungselement 1 außen angeordnet ist, ist es auch möglich, dass in einem derartigen Prozess das erste Verstärkungselement 1 mittig angeordnet ist und dieses vom unverstreckten Kunststoffma- terial 18 eingeschlossen wird.
In der Fig. 12 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Objektes 17 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig.2-4,5,6,7,8,9,10 verwendet werden. Um un- nötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 2-4,5,6, 7,8,9,10 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Verpressen: Wie in der Prinzipskizze in Fig. 12 dargestellt, wird beim Verpressen das erste Verstärkungselement 1 unter Einwirkung von Druck und/oder Hitze mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 verbunden. Hierbei ist es möglich dass dem Objekt 17 in der Presse eine bestimmte Form verliehen wird. Durch den Pressvorgang kann das unverstreckte Kunststoffmaterial 18, sowie das erste Verstärkungselement 1 in die gewünschte Form gebracht werden. Nach Beenden des Pressvorganges wird die Form in der sich das Objekt 17 befindet durch das erste Verstärkungselement 1 aufrechterhalten. Auch hier ist es denkbar, dass das fertig verpresste und geformte Objekt 17 innere Spannungen aufweist. Diese Spannungen können wieder dazu genutzt werden, um beispielsweise das Objekt 17 für einen bestimmten Lastfall auszulegen. Wobei wie im in Fig.3 und Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Formgebung so ausgelegt werden kann, dass bei einer bestimmten Belastung durch eine Deformationskraft 20 auf das Objekt 17, die Spannungen auf unver streckte s Kunststoffmaterial 18 und erstes Verstärkungselement 1 verteilt werden können.
Kaschieren: Beim Kaschieren wird das erste Verstärkungselement 1 mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 unter Zuhilfenahme einer Zwischenschicht, beispielsweise in Form eines Klebers, zusammen gefügt. Wie schon beschrieben können hierbei mehrere verschiedene Kleberarten verwendet werden.
Selbstverständlich kann es auch zweckmäßig sein, eine Mehrzahl an ersten Verstärkungsele- menten 1 mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 zur Bildung des Objektes 17 zu verbinden. Beispielsweise kann mit dem Objekt 17 eine Mehrzahl an ersten verstreckten Verstärkung selementen 1 verbunden werden, welche im oder am Objekt 17 bezüglich ihrer Längsachsen 11 in ihrer Lage relativ zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet sind.
Zusätzlich können weitere Elemente 26 mit dem im Wesentlichen unverstreckten Kunststoff - material 18 des Objektes 17 verbunden werden. Dabei können diese weiteren Elemente 26 derart im Objekt 17 angeordnet sein, dass sie bezüglich ihrer Längsachsen 27 im Wesentlichen parallel zueinander und bezüglich ihrer Längsachsen 27 im Wesentlichen quer zu den Längsachsen 11 der ersten Verstärkungselemente 1 angeordnet sind. Die Anordnung der ersten Verstärkungselemente 1 und der weiteren Elemente 26 im Objekt kann dabei derart vor- genommen werden, dass durch Übereinanderlegen der ersten Verstärkungselemente lund der weiteren Elemente 26 ein Gelege 28 gebildet wird, oder durch Verweben der Verstärkungselemente 1 mit den weiteren Elementen 26 ein Gewebe 29 ausgebildet werden.
Ein mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 verbundenes Gelege 28 ist in der Fig. 13 dargestellt, und ein mit dem unverstreckten Kunststoffmaterial 18 verbundenes Gewebe 29 ist in Fig. 14 dargestellt. In den Fig. 13 und 14 sind weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Objektes 17 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 bis 12 ver- wendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 bis 12 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Sowohl bei dem in Fig. 13 dargestellten Gelege 28 als auch bei dem in Fig. 14 dargestellten, beispielhaften Gewebe 29 sind Überlappungsbereiche 33 gebildet, an welchen sich die ersten Verstärkungselemente 1 und die weiteren Elemente 26 überlappen und berühren. Bei dem in Fig. 13 dargestellten, beispielhaften Gelege 28 sind die ersten Verstärkungselemente 1 an allen Überlappungsbereichen 33 auf einer Seite des Geleges 28 angeordnet, während die weiteren Elemente 26 an allen Überlappungsbereichen 33 auf der anderen Seite des Geleges 28 angeordnet sind. In der perspektivischen Ansicht der Fig. 13 sind die ersten Verstärkungselemente 1 ,oben', und die weiteren Elemente 26 , unten' angeordnet.
In der perspektivischen Ansicht des beispielhaften Gewebes 29 in Fig. 14 sind an den Überlappung sbereichen 33 entweder die ersten Verstärkungselemente 1 oder die weiteren Elemen- te 26 ,oben' angeordnet, wobei an anderen Überlappungsbereichen 33 die Anordnung der ersten Verstärkungselemente 1 und der weiteren Elemente 26 umgekehrt sein kann. Das in Fig. 14 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Gewebes 29 stellt eine sogenannte , Leinwandbindung' dar. Bei dieser Gewebebindung ist ein erstes Verstärkungselement 1 an einem ersten Überlappungsbereich 33 ,oben' angeordnet, und an den dem ersten Überlappungsbereich di- rekt angrenzenden Überlappungsbereichen , unten' angeordnet. Die Anordnung eines Verstärkungselements 1 alterniert also an jeweils direkt aneinandergrenzenden Überlappungsbereichen 33 entlang seiner Längsachse 11 zwischen ,oben' und , unten'. Dasselbe gilt für die Anordnung der weiteren Elemente 26 entlang ihrer jeweiligen Längsachsen 27. Selbstverständlich können alternativ zu den in Fig. 13 und Fig. 14 dargestellten Gelege 28 bzw. Gewebe 29 auch beliebige andere Gelege- bzw. Gewebetypen verwendet werden. Zum Beispiel können auch sogenannte multiaxialen Gelege 28 angewandt werden, welche drei oder mehr Lagen an Elementen bzw. Strängen umfassen. Dabei können die Anordnung s Winkel der jeweiligen Elemente einer Lage an Strängen bezüglich ihrer jeweiligen Längsachsen relativ zueinander im Grunde beliebig variiert werden. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, eine andere Gewebebindung als jene im in Fig. 14 gezeigte Leinwandbindung zum Aufbau eines Gewebes 29 anzuwenden. Als Beispiele seien sogenannte , Körper-' oder , Atlasbindungen' genannt. Unabhängig von der Art eines Gewebes 29 oder Geleges 28, können die weiteren Elemente 26 ebenfalls durch verstreckte erste Verstärkungselemente 1 gebildet sein. Dabei ist es möglich, dass die im Wesentlichen quer zu den ersten verstreckten Verstärkungselementen 1 angeordneten weiteren Verstärkungselemente, im Wesentlichen den ersten Verstärkungselementen 1 gleichen. Zusätzliche Möglichkeiten zur Festlegung der mechanischen Eigenschaften und anderen Eigenschaften des Objekts 17 ergeben sich dadurch, dass die weiteren Elemente 26 eines Geleges 28 bzw. Gewebes 29 unterschiedlich zu den ersten Verstärkungselementen 1 ausgebildet sind.
Beispielsweise können die weiteren Elemente 26 durch weitere oder erste Verstärkungsele- mente 1 mit einem niedrigerem Verstreckungsverhältnis als jenem der ersten Verstärkungselemente 1 gebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass die weiteren Elemente 26 durch im Wesentlichen unverstreckte Kunststoffstränge gebildet sind. Dabei können im Grunde genommen beliebige Kunststoffmaterialien zum Einsatz kommen. Derartige weitere Elemente 26 bzw. unverstreckte Kunststoff stränge können beispielsweise durch Adhäsionshilfsstränge gebildet sein. Insbesondere können die weiteren Elemente 26 durch Schmelzklebstoffstränge gebildet sein, welche im Zuge einer Erwärmung beim Verbinden des Geleges 28 oder Gewebes 29 zumindest teilweise erweichen, und dadurch als Haftvermittler zwischen den ersten Verstärkung selementen 1 und dem im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 des Objektes 17 wirksam werden können. Dabei können insbesondere Adhäsionshilfs stränge bzw. Klebstoffe zur Anwendung kommen, deren Schmelztemperatur kleiner ist als die Schmelztemperatur der ersten Verstärkungselemente 1, wodurch ein Verlust der molekularen Orientierung der Polymerketten der ersten Verstärkungselemente 1 wirksam hintangehalten werden kann. Die sich aus einer jeweiligen Variation bzw. Auswahl für die weiteren Elemente 26 ergebenden Vorteile wurden bereits oben beschrieben. Hinsichtlich einer Verbesserung der Rezyk- lierbarkeit wird bevorzugt, dass die weiteren Elemente 26 und die ersten Verstärkungseiemen- te 1 aus der gleichen Kunststoffmaterialklasse ausgewählt sind, insbesondere aus den gleichen Monomeren aufgebaut sind.
Wie es sowohl in Fig. 13 als auch in Fig. 14 dargestellt ist, können die ersten Verstärkungs- elemente 1 und die weiteren Elemente 26 in Richtung ihrer jeweiligen Querachsen 6, 30 voneinander beabstandet in oder an dem Objekt 17 angeordnet sein. Dadurch ist sowohl das beispielhafte Gelege 28 in Fig. 13, als auch das in Fig. 14 dargestellte, beispielhafte Gewebe 29 durch gitterartige Strukturen mit Durchlässen 31 gebildet. An den Positionen dieser Durchlässe 31 ist somit weder ein erstes Verstärkungselement 1 noch eine weiteres Element 26 ange- ordnet, sodass die Durchlässe 31 zum Beispiel von dem im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 des Objektes 17 durchdrungen werden können. Dadurch kann eine Versbesserung der Verbindung zwischen einem Gelege 28 bzw. Gewebe 29 und dem im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 des Objektes 17 erzielt werden. Die Dimensionen der in Fig. 13 und Fig. 14 dargestellten Durchlässe 31 eines Geleges 28 oder Gewebes 29 können im Zuge der Herstellung durch Legen oder Weben im Prinzip beliebig eingestellt werden. Die Durchlässe 31 in Fig. 13 und Fig. 14 sind zwecks besserer Ersichtlichkeit verhältnismäßig groß dimensioniert dargestellt, und können die Abstände zwischen den verstreckten ersten Verstärkungselementen 1 und den weiteren Elementen 26 auch kleiner gewählt werden als dies in Fig. 13 und Fig. 14 dargestellt ist.
Eine Dimensionierung der gitterförmigen Struktur eines Geleges 28 oder eines Gewebes 29, insbesondere die Festlegung der Dimensionen der Durchlässe 31, kann im Zuge der Herstellung eines Geleges 28 oder Gewebes 29 erfolgen. Dies kann einerseits durch entsprechendes Legen oder Verweben der ersten Verstärkungselemente 1 und der weiteren Elemente 26 durchgeführt werden, indem die ersten Verstärkungselemente 1 und weiteren Elemente 26 jeweils in Richtung ihrer jeweiligen Querachsen 6, 30 voneinander beabstandet angeordnet werden. Die Festlegung der gitterförmigen Struktur bzw. Größe der Durchlässe 31 kann aber auch in einem dem Legen bzw. Weben nachfolgenden Konsolidierungsschritt durchgeführt werden. Eine derartige Konsolidierung bzw. Verfestigung kann beispielsweise durch Einwirken von thermischer Energie und/oder Druck auf ein vorgelegtes Gelege 28 bzw. ein vorgewebtes Gewebe 29 erfolgen. Eine Konsolidierung kann dabei derart ausgeführt werden, dass eine gitterförmige Struktur eines Geleges 28 oder Gewebes 29 mit Durchlässen 31 von gewünschter Größe resultiert. Insbesondere kann die Konsolidierung unvollständig ausgeführt werden, sodass Öffnungen bzw. Durchlässe 31 mit den gewünschten Dimensionen in der Gitterstruk- tur des Geleges 28 bzw. Gewebes 29 verbleiben. Beispielsweise ist ein gezieltes Einstellen des Konsoldidierungsgrades bzw. der Struktur des resultierenden Geleges 28 oder Gewebes 29 durch Variation der Temperatur und/oder des Druckes während Konsolidierung zu erreichen. Ebenso kann die Verweildauer eines Geleges 28 oder eines Gewebes 29 bei bestimmten Druck und bestimmter Temperatur variiert werden.
Wie bereits obenstehend ausgeführt, kann es zur Formgebung des Objekts während dem Verbinden der Matrix des Objekts 17 mit dem oder den Gelege(n) 28 bzw. Gewebe(n) 29 zweckmäßig sein, wenn vor dem Verbinden mit der aus im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 bestehenden Matrix des Objekts 17, wenigstens ein verstrecktes erstes Verstärkungselement 1 eines Geleges 28 oder Gewebes 29 in Richtung seiner Längsachse 11 vorgespannt ist. Alternativ kann es auch sinnvoll sein, mehrere oder alle erste Verstärkungselemente 1 eines Geleges 28 oder Gewebes 29 vorzuspannen. Eine derartige Vorspannung kann dabei zum Bespiel folgendermaßen erzielt werden: Die verstreckten ersten Verstärkungselemente 1 werden durch VerStrecken entlang der
Hauptver Streckungsrichtung 2 hergestellt. Üblicherweise werden dabei die ersten Verstärkungselemente 1 nach dem Verstreckungsvorgang relaxiert, um durch den Verstreckungsvor- gang in ein erstes Verstärkungselement 1 eingebrachte Spannungen abzubauen. Ein Relaxationsvorgang kann beispielsweise durch Tempern bzw. Wärmebehandeln der ersten Verstär- kungselemente 1 nach dem VerStrecken durchgeführt werden. Eine Vorspannung der Verstärkungselemente 1 in Richtung ihrer Längsachsen 11 kann dabei dadurch bereitgestellt werden, dass ein solcher Relaxationsvorgang erübrigt, oder nur in beschränktem Ausmaß durchgeführt wird. Beispielsweise ist es möglich, ein Tempern bzw. eine Wärmebehandlung nach dem VerStrecken bei niedrigerer Temperatur durchzuführen. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Wärmebehandlung eines verstreckten ersten Verstärkungselementes 1 nach dem Verstreckungsvorgang auch für eine kürzere Zeitdauer ausgeführt werden, als zum kompletten Abbau der Spannungen nötig wäre. Eine Vorspannung eines oder mehrerer ersten Verstärkungselemente(s) 1 kann im Zuge des Verbindens eines Geleges 28 oder Gewebes 29 mit der Matrix des Objektes 17, zur Formgebung des Objektes 17 benutzt werden. Insbesondere kann eine solche Vorspannung im Zuge eines thermisch unterstützten Verbindungsvorgangs abgebaut werden, wodurch ein erstes Verstärkungselement 1 schrumpfen kann. Ein derartiges Schrumpfen kann bei einer ausreichend verformbaren Matrix bzw. einem ausreichend elastischen Kunststoffmaterial 18 zu einer Verformung des Kunststoffmaterials 18 bzw. des Objektes 17 führen, wie dies anhand des in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiels veranschaulicht ist. In der Fig. 15 ist beispielhaft ein Objekt 17 dargestellt, bei welchem ein Gelege 28 auf einer Seite mit einem im We- sentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 verbunden ist. Durch Schrumpfen der ersten Verstärkungselemente 1 während des Verbindens mit dem im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 wurde das Kunststoffmaterial 18 bzw. das Objekt 17 gebogen, wie dies auch anhand der Pfeile in Fig. 15 angedeutet ist. Das unverstreckte Kunststoffmaterial 18 muss hierfür selbstverständlich ausreichend elastisch sein, um eine derartige Formgebung zu erlauben, wobei die Auswahl eines geeigneten Kunststoffmaterials 18 im Können eines auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Als Beispiele für ausreichend elastische Materialien seien an dieser Stelle Gummimatrices oder Schaummatrice s genannt.
Je nach Verwendungszweck oder zu erwartenden Lastfall können selbstverständlich mehrere Gelege 28 und/oder Gewebe 29 mit der aus im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 bestehenden Matrix des Objektes verbunden werden. Dabei können auch Kombinationen aus Gelegen 28, Geweben 29 und eigenständigen ersten Verstärkungselementen 1 mit dem Objekt verbunden werden. Das Verbinden eines oder mehrerer Gelege 28 bzw. Gewebe 29 kann grundsätzlich mit den bereits oben beschriebenen Methoden, zum Beispiel durch Spritzgießen, Laminieren, Kaschieren oder Verpressen erfolgen, wobei das oder die Gelege 28 und/oder das oder die Gewebe 29 wiederum an eine Außenfläche des im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffmaterial 18 verbunden werden können, oder im Kunststoffmaterial 18 angeordnet werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Verbundwerkstoffes kann vorgesehen sein, dass das weitere Kunststoffmaterial in Form eines Streifens ausgebildet ist oder einen oder mehrere Streifen bildet, wobei eine Oberfläche des Streifens oder der Streifen eine Druckei- genspannung aufweist. Die Druckeigenspannung kann durch ein entsprechendes Abkühlverfahren des weiteren Kunststoffmaterials für das erste Verstärkungselement 1 hergestellt werden. Es ist weiter möglich dass das erste Kunststoffmaterial 18 einen dreidimensionalen Gegenstand bildet und das weitere Kunststoffmaterial außerhalb der neutralen Faser des dreidimensionalen Gegenstandes aus dem ersten Kunststoffmaterials 18, und vorzugsweise innerhalb des ersten Kunststoffmaterials 18, angeordnet ist. Bei allen Ausführungsformen des Verbundwerkstoffes ist bevorzugt, wenn dieser vollkommen faserfrei ausgebildet ist.
Das VerStrecken des weiteren Kunststoffmaterials zum ersten Verstärkungselemente 1 kann uniaxial, biaxial oder multiaxial erfolgen.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Objektes 17, beziehungsweise des Verfahrens zum Herstellen eines Objektes 17, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungs- Varianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Für die obig beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten eines Objektes 17 welches mit einem ersten Verstärkungselement 1 verstärkt wird, wurde als Basis ein im Wesentlichen unver- strecktes Kunststoffmaterial 18 herangezogen und beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, dass dieses im Wesentlichen unverstreckte Kunststoffmaterial 18 leicht verstreckt ist. Hierbei kann etwa ein Objekt 17 erzeugt werden, welches ein monoaxial verstrecktes Kunststoffmaterial 18 umfasst, welches mit quer zur Ver Streckungsrichtung des Kunststoffmateriales 18 auf- gebrachten Verstärkungselementen 1 versehen ist.
Sämtliche Materialkennwerte werden bei Raumtemperatur und unter einer ausreichenden Messgeschwindigkeit ermittelt, sodass es zu keinen Kriechvorgängen im Material kommt. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste- hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1,2-5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 und 15 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Objektes 17 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung Verstärkungselement 31 Durchlass
Hauptverstreckungsrichtung 32 Halterungsfortsatz Querschnittsfläche 33 Überlappungsbereich Versteifungsform
Dicke
Querachse
Breitseite
Breite
Hochachse
Schmalseite
Längsachse
Oberfläche
Prägung
Mikroporen
Einstichloch
Ausfransung
Objekt
Kunststoffmaterial
Kontaktfläche
Deformationskraft
Zugkraft
Drehmoment
Torsionsstab
Winkel
Lasche
Element
Längsachse
Gelege
Gewebe
Querachse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verbundwerkstoff, umfassend zumindest ein erstes Kunststoffmaterial (18) und zumindest ein weiteres Kunststoffmaterial, wobei das erste Kunststoffmaterial (18) unver- streckt oder im Wesentlichen unverstreckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das, ein erstes Verstärkungselement (1) für das erste Kunststoffmaterial (18) bildende, weitere Kunststoffmaterial verstreckt ist, eine höhere Steifigkeit aufweist als das erste Kunststoffmaterial (18), und mit dem ersten Kunststoffmaterial (18) verbunden ist.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere
Kunststoffmaterial in Form eines Streifens ausgebildet ist oder einen oder mehrere Streifen bildet, wobei eine Oberfläche des Streifens oder der Streifen eine Druckeigenspannung aufweist.
3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial (18) einen dreidimensionalen Gegenstand bildet und das weitere Kunststoffmaterial außerhalb der neutralen Faser des dreidimensionalen Gegenstandes aus dem ersten Kunststoffmaterials (18), und vorzugsweise innerhalb des ersten Kunststoffmaterials (18), angeordnet ist.
4. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser faserfrei ausgebildet ist.
5. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial (18) und das weitere Kunststoffmaterial aus der gleichen
Kunststoffmaterialklasse ausgewählt sind, insbesondere aus den gleichen Monomereinheiten aufgebaut sind.
6. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kunststoffmaterial von dem ersten Kunststoffmaterial (18) umgeben ist, insbesondere in das erste Kunststoffmaterial (18) eingebettet ist.
7. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Verstärkungselement (1) stofflich mit dem ersten Kunststoffmaterial (18) verbunden ist.
8. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verstärkungselement (1) teilweise aus dem ersten Kunststoffmaterial (18) herausragt.
9. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kunststoffmaterial zumindest ein teilkristallines, thermoplastisches Kunststoffmaterial umfasst, wobei das weitere Kunststoffmaterial monoaxial oder vorwiegend monoaxial verstreckt ist, und vorzugsweise das daraus gebildete erste Verstärkungselement (1) eine senkrecht zu einer Hauptver Streckungsrichtung (2) des ersten Verstärkungselementes (1) ausgebildete Querschnittsfläche (3) aufweist, die eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweist.
10. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstreckungsverhältnis des weiteren Kunststoffmaterials zwischen 2 und 40 beträgt.
11. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kunststoffmaterial als Hauptbestandteil oder ausschließlichen Bestandteil einen Kunststoff aufweist, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Polyolefine, Polyester, Polyamide und Mischungen daraus.
12. Verbundwerkstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyole- fin ein Polyethylen oder ein Polypropylen ist.
13. Verbundwerkstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester ein Polyethylenterphtalat oder Polybutylenterphtalat ist.
14. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem weiteren Kunststoffmaterial gebildete erste Verstärkungselement (1) an zumindest einer Fläche oberflächenbehandelt ist.
15. Verbundwerkstoff nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflä- chenflächenbehandlung eine eine Umformung der Oberfläche, insbesondere eine Prägung (13), ist.
16. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mehrere aus dem weiteren Kunststoffmaterial gebildete erste Verstärkungselemente (1) mit jeweils einer Längsachse (11) aufweist, wobei die mehreren ersten Verstärkungselemente (1) im oder am Verbundwerkstoff bezüglich ihrer Längsachsen (11) in ihrer Lage relativ zueinander parallel zueinander oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
17. Verbundwerkstoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mehrere weitere Elemente (26) mit jeweils einer Längsachse (27) aufweist, wobei die weiteren Ele- mente bezüglich ihrer Längsachsen (27) parallel zueinander oder im Wesentlichen parallel zueinander und bezüglich ihrer Längsachsen (27) winkelig zu den Längsachsen (11) der ersten Verstärkungselemente (1) angeordnet sind, sodass die ersten Verstärkungselemente (1) und die weiteren Elemente (26) ein Gelege (28) oder ein Gewebe (29) bilden.
18. Verbundwerkstoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren
Elemente (26) als weitere Verstärkungselemente ausgebildet sind, vorzgusweise durch die verstreckten ersten Verstärkungselemente (1) gebildet sind.
19. Verbundwerkstoff nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Verstärkungselemente ein kleineres Verstreckungsverhältnis aufweisen als die ersten Verstärkung selemente (1).
20. Verbundwerkstoff nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Elemente (26) durch unverstreckte oder im Wesentlichen unverstreckte Kunststoffstränge gebildet sind.
21. Verbundwerkstoff nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die unver- streckten oder im Wesentlichen unverstreckten Kunststoffstränge durch Adhäsionshilfsstränge, insbesondere aus Schmelzklebstoff, gebildet sind.
22. Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff eine Schmelztemperatur aufweist, die kleiner ist als die Schmelztemperatur des weiteren Kunststoffmaterials der ersten Verstärkungselemente (1).
23. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Elemente (26) und die ersten Verstärkungselemente (1) aus der gleichen
Kunststoffmaterialklasse ausgewählt sind, insbesondere aus den gleichen Monomereinheiten aufgebaut sind.
24. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Verstärkungselemente (1) und die weiteren Elemente (26) in Richtung ihrer jeweiligen Querachsen (6, 30) voneinander beabstandet in oder an dem Verbundwerkstoff angeordnet sind, sodass durch die ersten Verstärkungselemente (1) und die weiteren Elemente (26) eine gitterförmige Struktur mit Durchlässen (31) ausgebildet ist.
25. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei oder mehr Gelege (28) und/oder Gewebe (29) aufweist.
26. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs, umfassend zumindest erstes Kunststoffmaterial (18) und zumindest ein weiteres Kunststoffmaterial, wobei das erste Kunststoffmaterial (18) unverstreckt oder im Wesentlichen unverstreckt eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem weiteren Kunststoffmaterial durch Verstrecken zumindest ein erstes Verstärkungselement (1) mit einer höheren Steifigkeit als das erste Kunststoffmaterial (18) hergestellt wird und dass danach dieses zumindest eine erste Verstärkungselement (1) im verstreckten Zustand mit dem ersten Kunststoffmaterial (18) verbunden wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verstärkungselement (1) während dem Verbinden mit dem ersten Kunststoffmaterial (18) spannungsfrei gehalten wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verstärkungselement (1) während dem Verbinden mit dem ersten Kunststoffmaterial (18) durch Krafteinwirkung unter Spannung steht.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Kunststoffmaterial (18) mehrere weitere Elemente (26) verbunden werden, die jeweils eine Längsachse (27) aufweisen, wobei die weiteren Elemente bezüglich ihrer Längsachsen (27) parallel zueinander oder im Wesentlichen parallel zueinander und bezüglich ihrer Längsachsen (27) winkelig zu den Längsachsen (11) der ersten Verstärkungselemente (1) angeordnet werden, wobei die ersten Verstärkungselemente (1) und die weiteren Elemente (26) ein Gelege (28) oder ein Gewebe (29) gebildet wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass für die weiteren Ele- mente (26) erste Verstärkungselemente (1) eingesetzt werden.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verbinden der ersten Verstärkungselemente (1) und der weiteren Elemente (26) mit dem ersten Kunststoffmaterial die ersten Verstärkungselemente (1) des Geleges oder Gewe- bes in Richtung ihrer Längsachsen (11) vorgespannt werden, und dass die vorgespannten ersten Verstärkungselemente (1) während des Verbindens oder nach dem Verbinden in Richtung ihrer Längsachsen (11) geschrumpft werden, insbesondere durch Spannungsabbau geschrumpft werden.
PCT/AT2014/050229 2013-09-30 2014-09-30 Mit einem verstärkungselement versehenes objekt, sowie verfahren zur herstellung eines derartigen objektes WO2015042632A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50635/2013 2013-09-30
ATA50635/2013A AT514829A1 (de) 2013-09-30 2013-09-30 Mit einem Verstärkungselement versehenes Objekt, sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Objektes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015042632A2 true WO2015042632A2 (de) 2015-04-02
WO2015042632A3 WO2015042632A3 (de) 2015-07-16

Family

ID=52697171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2014/050229 WO2015042632A2 (de) 2013-09-30 2014-09-30 Mit einem verstärkungselement versehenes objekt, sowie verfahren zur herstellung eines derartigen objektes

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT514829A1 (de)
WO (1) WO2015042632A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3292993A1 (de) * 2016-09-08 2018-03-14 Airbus Operations GmbH Schadensvisualisierung
EP3792173A1 (de) * 2019-09-16 2021-03-17 SKF Aerospace France Zur verwendung in einem flugzeug vorgesehenes, ausfallsicheres system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008046006A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-11 SGL Kümpers GmbH & Co.KG Verfahren zum Herstellen eines gurtartigen Verbundwerkstoffes und gurtartiger Verbundwerkstoff

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5077121A (en) * 1988-10-27 1991-12-31 Shell Oil Company High strength high modulus polyolefin composite with improved solid state drawability
EP1554115A1 (de) * 2002-09-27 2005-07-20 Lankhorst Indutech B.V. Verfahren zum verstärken eines artikels
JP2011213090A (ja) * 2009-09-29 2011-10-27 Sekisui Chem Co Ltd 樹脂積層板

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008046006A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-11 SGL Kümpers GmbH & Co.KG Verfahren zum Herstellen eines gurtartigen Verbundwerkstoffes und gurtartiger Verbundwerkstoff

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3292993A1 (de) * 2016-09-08 2018-03-14 Airbus Operations GmbH Schadensvisualisierung
US11679857B2 (en) 2016-09-08 2023-06-20 Airbus Operations Gmbh Damage visualization
EP3792173A1 (de) * 2019-09-16 2021-03-17 SKF Aerospace France Zur verwendung in einem flugzeug vorgesehenes, ausfallsicheres system
US11414214B2 (en) 2019-09-16 2022-08-16 SKF Aerospace France S.A.S Fail-safe fastener for aircraft

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015042632A3 (de) 2015-07-16
AT514829A1 (de) 2015-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69815353T2 (de) Elastische laminate und verfahren zu ihrer herstellung
DE69612798T2 (de) Mit der papierherstellungstechnik hergestellte verpressbare folie und verfahren zum herstellen von verpressten folien mit geringen gewicht
EP2849256B1 (de) Energiespeichermodul aus mehreren insbesondere prismatischen Speicherzellen und Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichermoduls
EP2481569B1 (de) Kraftfahrzeugbauteil und Verfahren zur Herstellung des Kraftfahrzeugbauteils
DE102010050872B4 (de) Sandwichbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102011055929A1 (de) Mehrfach glasfaserverstärkter und hochfester Träger aus Kunststoff
EP3715114A1 (de) Verpackungsbeutel aus einem kunststoffgewebeverbund
DE102016208371B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Trittbretts für ein Fahrzeug
DE102016209102B4 (de) Thermoplastischer Kunststoff-Verbundstoff und Herstellungsverfahren für einen thermoplastischen Kunststoffverbundstoff
WO2020187371A1 (de) Verfahren zum herstellen eines selbstverstärkten thermoplastischen kompositwerkstoffs
DE102020101254A1 (de) Außenpaneel für ein Fahrzeug
DE10052693A1 (de) Laminat und Materialien dafür
DE4423739C2 (de) Schichtverbundkörper aus einem faserverstärkten, thermoplastischen Verbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10158345B4 (de) Monoaxial elastische Laminatfolie
DE102013216191A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel
DE102011110915B4 (de) Verfahren zur Bestimmung von Materialkenndaten eines plattenförmigen Prüfkörpers aus einem Faserverbundkunststoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2015042632A2 (de) Mit einem verstärkungselement versehenes objekt, sowie verfahren zur herstellung eines derartigen objektes
WO2010139077A1 (de) Verfahren zur herstellung eines verbundwerkstoffs
WO2015042631A1 (de) Verstärkungselement, sowie verfahren zum herstellen eines derartigen verstärkungselementes
EP2732946B1 (de) Komposit, Bauteil hieraus sowie Verfahren zur Herstellung hierfür
WO2013023632A1 (de) Scharnierelement, hergestellt auf basis mindestens eines flächengebildes und verfahren zur herstellung eines scharnierelements auf basis mindestens eines flächengebildes
DE1704900A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen
DE102008013689A1 (de) Folienanordnung
WO2009033197A1 (de) Kunststoffsack
WO2015082398A1 (de) Tragendes, flächiges formteil aus einem mehrschichtfaserverbundwerkstoff, insbesondere für eine fahrzeugkarosserie

Legal Events

Date Code Title Description
DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14846726

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2