WO2017144513A1 - Verfahren zum herstellen eines halbzeugs, halbzeug sowie dessen verwendung - Google Patents

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WO2017144513A1
WO2017144513A1 PCT/EP2017/054018 EP2017054018W WO2017144513A1 WO 2017144513 A1 WO2017144513 A1 WO 2017144513A1 EP 2017054018 W EP2017054018 W EP 2017054018W WO 2017144513 A1 WO2017144513 A1 WO 2017144513A1
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composite
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textile fabric
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Josef Schneider
Markus RUDACK
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a semifinished product, which consists of a substrate with at least one layer of a fiber reinforcement of a textile
  • the invention relates to a panel-shaped or strip-shaped semifinished product comprising a substrate having at least one layer of a fiber reinforcement of a textile fabric, which are connected to each other at least partially via at least one adhesive layer to form a composite and its
  • Semi-finished products comprising at least one substrate with at least one layer of a textile fabric, which are at least partially, preferably over the entire surface connected via at least one adhesive layer to form a composite, are known in the art, for example from the German patent application DE 10 2014 108 112 AI known. It is disclosed that at least one fiber layer in the form of a scrim, knitted, woven or knitted layer embedded in a
  • Plastic matrix is connected to a metallic layer in particular over the entire surface. It proves to be disadvantageous that the textile fabric (fibrous layer (s)) has already been prepared in advance prior to the production of a hybrid semi-finished product
  • the object of the invention was to provide a method for producing a semifinished product, which can be produced more economically than the semifinished products produced in the prior art, and to specify a semifinished product and its use.
  • the object is achieved by a method for producing a semifinished product, which is formed from a substrate having at least one layer of a fiber reinforcement of a textile fabric, comprising the following steps:
  • the substrate and the textile fabric are each
  • the provision of ribbon-like materials enables a continuous process for producing a semifinished product, whereby the process costs can be reduced, for example compared to the tabular production.
  • the inventors have found that by using a fiber reinforcement of a fabric which is dry and optionally not
  • an economical method for producing a hybrid semi-finished product can be provided. Without additionally using a plastic which is conventionally used as a matrix for producing a fiber-reinforced plastic, additional process and material costs can be saved. Due to the low proportion of organic substances in comparison to the plastic matrix used from the prior art also has an improved winding ability or
  • the at least partially wetting of the textile fabric by the adhesive and in particular the at least partially and at least partially penetration of the adhesive into the fabric results in a fabric and / or non-positive connection between the substrate and the textile fabric.
  • the adhesive layer applied to the substrate takes over the function as a connecting means and in particular can also assume the function of a matrix.
  • the layer thickness of the adhesive is particularly after application to the substrate at least 0.010 mm, preferably at least 0.025 mm, more preferably at least 0.03 mm, based on the dry film thickness and without the
  • Suitable adhesives are solvent-based adhesives, dispersion adhesives which, for example, crosslink by (re) heating and / or act physically, for example adhesives from Koeratac.
  • the adhesive is preferably diluted in a solvent, for example, butal acetate, methoxypropyl acetate, xylene, isobutanol or others having an adhesive solids content between 2 and 60% by weight and applied as an adhesive layer to the substrate.
  • the process can also be carried out batchwise.
  • a tabular production offers the advantage of greater flexibility with regard to areas, layer thickness or adhesives used for the applied adhesive layer and with regard to the textile fabrics, for example with regard to the orientation when using directional textile fabrics, which have different mechanical properties depending on the
  • the substrate is at least on the affected side at least cleaned and / or pretreated according to a further embodiment of the method according to the invention.
  • the substrate is cleaned and / or degreased on its surface during cleaning to provide a clean surface for optional subsequent pretreatment, which may include activation of the surface.
  • Cleaning and / or pretreatment is conditioned the surface of the substrate, whereby an increase of the adhesion of the adhesive layer on the substrate can be made possible.
  • the pretreatment may also include a coating of a primer or primer with appropriate optional heat treatment.
  • the substrate is subjected to heat after the at least one-sided application of the adhesive layer.
  • This has the advantage, for example, if an adhesive applied in liquid form to the substrate is usually applied at a temperature between Room temperature and preferably below the liquefaction temperature of the adhesive used tempered or dried, that can be ensured that the adhesive remains during transport to the further process steps on the substrate.
  • pressure is exerted on the composite during or after the bonding of the substrate to the layer of a textile fabric.
  • the composite can additionally be exposed to heat, preferably exposed to a temperature which can lead to a partial, in particular complete, crosslinking of the adhesive.
  • At least one further layer is applied to the side of the composite connected to the textile fabric.
  • a further adhesive layer can be applied, for example by knife coating or by means of coil coating, which for example has a layer thickness in the dry state of at least 0.01 mm, in particular at least 0.015 mm, to ensure that, for example, the textile fabric is substantially completely covered and optionally a connection possibility with other layers and / or layers can ensure.
  • a film layer can be applied which offers this possibility of covering and / or sealing.
  • heat is applied to the composite after the application of the further layer.
  • the usually applied in liquid form on the substrate adhesive layer is at a
  • Process steps remains on the substrate, especially if according to another Embodiment of the method according to the invention at least one further layer of reinforcement made of a textile fabric is connected to the textile fabric of the composite.
  • a film layer on the composite may be applied with a heat corresponding to an activation temperature at which preferably the film layer (adhesive film layer) is doughy or fused to allow connection to at least one further layer of reinforcement from a fabric , Regardless of the layer between the at least two layers of fabric is according to another
  • Embodiment of the method according to the invention exerted pressure on the composite in a further step.
  • wetting between the textile fabrics with adhesive can be effected almost completely over the entire surface or in an advantageous manner.
  • the composite may additionally be exposed to heat, preferably exposed to a temperature that results in a partial,
  • At least one further layer can be applied to the side of the composite connected to the textile fabric which, for example, takes the form of a
  • the layer may be a plastic layer, which in the further process before a Subtract further processing and only temporarily provides protection, for example in the form of a protective film.
  • the composite in a further step, is wound up into a bundle or cut into sheets.
  • the coiling of the composite into a bundle which for further processing to
  • the invention relates to a panel-shaped or strip-shaped semifinished product comprising a substrate having at least one layer of a fiber reinforcement of a textile fabric, which are connected to each other at least partially via at least one adhesive layer to form a composite, wherein the textile
  • Sheet is at least partially wetted with adhesive and the adhesive is at least partially and at least partially penetrated into the fabric.
  • the textile fabric is substantially completely penetrated by adhesive.
  • the adhesive thus also assumes the function of the matrix agent and substantially fully embeds or seals the textile fabric.
  • At least one further layer is applied to the side of the composite connected to the textile fabric.
  • the further layer may be detachably or non-detachably connected to the composite. If it is an insoluble layer, for example, an adhesive layer, a film layer
  • Adhesive film layer a topcoat or a decorative film may be provided.
  • the applied adhesive layer as well as film layer is preferably used for or
  • At least one further layer for example a further layer of a fiber reinforcement of a textile fabric.
  • This structure can be repeated depending on the application and is therefore not on one or two layers of Fiber reinforcements limited.
  • the topcoat as well as the decorative film can give the semi-finished product a so-called "finish" with an aesthetic finish
  • a releasable layer it may be a plastic layer, such as a plastic film or protective film, which can be removed as needed.
  • the substrate is formed from a metallic material or from a plastic material and has a material thickness between 0.1 and 3.0 mm.
  • the substrate is windable.
  • Steel materials including stainless steel
  • metallic, preferably coated on both sides steel materials are used.
  • galvanized, particularly preferably electrolytically galvanized steel materials are used, since they can be provided inexpensively. Also the
  • thermoplastics for example, thermoplastics, thermosets, elastomers and composite can be used as a substrate.
  • the textile fabric is made of fleece or, in particular, of knitwear, for example knitted or knitted fabrics, or in particular of non-knitting systems,
  • scrim, braids or fabric formed and has a material thickness between 0.01 and 2.5 mm, in particular with a basis weight between 0.01 and 2.5 kg / m 2 .
  • the basis weight of the layer of textile fabric reinforcement is
  • the invention relates to a use of a semifinished product according to the invention as a component for constructions in the vehicle, ship, aircraft or construction sector.
  • the semi-finished product according to the invention can be used as required in a flat (flat) or preformed (profiled, deep-drawn, etc.) configuration.
  • Figure 1 a first embodiment of a method according to the invention for
  • Figure 2 a second embodiment of a method according to the invention for
  • Figure 3 a third embodiment of a method according to the invention for
  • a substrate 1 is provided, which is preferably wound in a band shape, in particular wound on a bundle, to the further process steps.
  • the substrate 1 may be a plastic material or preferably a metallic material with a material thickness between 0.1 and 3.0 mm.
  • a steel material which is metallically coated on both sides, in particular galvanized, preferably zinc electroplated, is used.
  • light metals which have a lower density than steel materials can also be used as a substrate for reducing the weight.
  • the substrate 1 is supplied, for example, to a process step in which it is before the at least one-sided application of an adhesive layer at least on the affected side with appropriate means 2, 3 at least cleaned and / or pretreated.
  • the substrate is cleaned and / or degreased on its surface during cleaning 2 to provide a clean surface for optional subsequent pretreatment 3, which may include activation of the surface.
  • optional subsequent pretreatment 3 By cleaning and / or pretreatment, the surface of the substrate is conditioned, whereby an increase in the adhesion of the applied adhesive layer on the substrate 1 can be made possible.
  • the pretreatment 3 can also include, for example, the application of an adhesion promoter or primer to further increase the adhesion of the applied adhesive layer on the substrate 1 with a corresponding optional heat treatment.
  • the cleaned and / or pretreated substrate 1 is subsequently fed to a means with or in which an adhesive layer 4.1 is applied to the substrate 1 at least on one side.
  • the application of the adhesive layer 4.1 via means 4 for spraying, doctoring or preferably via a coil coater.
  • the layer thickness of the adhesive 4.1 after application is in particular at least 0.01 mm, preferably at least 0.02 mm, particularly preferably at least 0.03 mm, based on the dry layer thickness, in order to provide a minimum amount of adhesive, which in the fabric 6 at least partially and at least partially penetrate.
  • the substrate 1 is exposed to heat by suitable means 5 in order, for example, to sandwich the substrate 1 at a temperature between
  • the wetting of the textile fabric 6 with adhesive 4.1 can advantageously take place over the entire surface or preferably over its entire surface, and in particular at least partially to increase the penetration depth ⁇ 1 of the adhesive 4.1 into the textile fabric 6 to lead.
  • the composite may, for example, additionally be exposed to heat with or in suitable means, preferably exposed to a temperature which may lead to a partial, in particular complete, crosslinking or curing of the adhesive (not shown here).
  • at least one further layer is applied to the side of the composite connected to the textile fabric 6, for example a further adhesive layer 8.1.
  • the layer 8.1 may also be a topcoat.
  • the composite is acted upon with heat or in suitable means 9, for example with a temperature between
  • the composite can be connected to another layer 10, which is for example a plastic layer, preferably a releasable or peelable protective film, which is band-shaped on a wound collar 10 'is provided.
  • the bonded to protective film 10 composite is subjected to a further pressurization, for example via two pressure rollers 11, which rotate in opposite directions and record the bonded to protective film 10 composite.
  • the layer 10 may also be a decorative film which is inextricably bonded to the composite and gives the semi-finished product a so-called "finish" with an aesthetic appearance.
  • the semi-finished product produced by the process according to the invention is preferably wound up and available as a collar ⁇ for further processing.
  • a schematic cross section through a first embodiment of a semifinished product Hi according to the invention is shown.
  • Adhesive layers 4.1 and 8.1 which here for clarity as
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a method according to the invention for producing a semifinished product H 2 according to the invention is shown schematically.
  • the second embodiment corresponds to providing the location of a
  • Fiber reinforcement of a textile fabric 6 substantially the
  • Sheet 6 for bonding to the substrate 1 differs from that of FIG. 1 in that the substrate 1 is transferred via conductive means 12, for example from a first plane E t to a second plane E 2 , which is higher than the first plane E t is and before or while the substrate 1 reaches the plane E 2 , the textile
  • FIG. 1 Schematically illustrated are the individual layers 1, 4.1, 6 of the semifinished product H 2 , wherein the penetration depth T t of the adhesive layer 4.1, depending on the pressurization in B substantially corresponds to the material thickness of the textile fabric 6 and this is almost completely penetrated by adhesive, so to speak may be substantially embedded or sealed in an adhesive matrix.
  • Semifinished product H 1 according to the invention ; H 2 is preferably continuous in several
  • Process steps is produced in a process stage.
  • the third exemplary embodiment of a method according to the invention for producing a semifinished product H 3 according to the invention, shown schematically in FIG. 3, is subdivided into two
  • the first process stage I of the third embodiment of a method according to the invention essentially corresponds to the embodiment according to FIG. 2 with the transfer of the substrate 1 via conducting means 12 from a first plane Ei to a second plane E 2 , contacting and bonding of the textile surface element 6 with the substrate 1 before or while the substrate 1 has reached the plane E 2 , wherein the adhesive at least partially wets the textile fabric 6 and
  • Sheet 6 penetrates. Not shown here, the procedure of Figure 1 for exerting a pressure on the composite can be provided. The result is a precursor V which is wound up into a bundle V.
  • the individual layers 1, 4.1, 6 of the precursor V are shown, wherein the penetration depth Ti of the adhesive layer 4.1 or along the Cross section through the depth profile line T (boundary layer course) is shown, which has not completely penetrated the fabric.
  • a peelable protective film can be applied (not shown) to a bundle V prior to winding, in order to prevent the still dry, impervious area from becoming dirty.
  • the precursor V produced in the first process stage I is provided wound up on a bundle V and supplied to further process steps. Not shown here, in the case that the precursor V should be equipped with a protective film, these initially removed by suitable means of the composite.
  • the precursor V should be equipped with a protective film, these initially removed by suitable means of the composite.
  • Process will be at least one more layer on the textile
  • topcoat 8.1 Surface structure 6 connected side of the composite or precursor V applied, for example, a topcoat 8.1.
  • the layer 8.1 may also be an adhesive layer.
  • the composite is subjected to heat by suitable means 9, preferably at a temperature which leads to a partial, in particular to a complete
  • the semifinished product produced by the process according to the invention is preferably wound up and made available as a bundle H ' 3 for further processing.
  • Inventive semifinished product H 3 shown. Schematically illustrated are the individual layers 1, 4.1, 6, 8.1 of the semifinished product H 3 , in particular the regional
  • a fourth exemplary embodiment of a method according to the invention for producing a semifinished product according to the invention is described below.
  • the substrate was an electrolytically galvanized steel strip with a material thickness of 0.3 mm
  • a glass filament fabric having a material thickness of 0.2 mm and a basis weight of 0.2 kg / m 2 was provided.
  • the wound on a bunch of steel tape was unwound and initially fed to a cleaning and / or degreasing. After the cleaning step, the steel strip was fed to a coating step in which one side of an adhesive layer with a thickness of 0.035 mm based on the
  • Dry layer thickness was applied by coil coating. As glue was
  • the steel strip connected to the glass filament fabric two counter-pressure rollers or laminating rollers (roller stand) was supplied, the rollers were spaced apart such that their inside diameter about 10% was less than the total material thickness of the incoming steel strip bonded to the glass filament web, thereby exerting pressure on the composite.
  • the composite was fed to a second application step, in which on one side of the bonded to the glass filament fabric side of the composite, an adhesive layer was applied with a thickness of 0.015 mm based on the dry film thickness by coil coating.
  • the adhesive used was Koeratac FL 101 from Kömmerling, which was diluted with 24% by weight of adhesive solids in a solvent mixture.
  • the adhesive was crosslinked in a continuous oven at 240 ° C. for about 25 seconds Continuous furnace, the composite was wound into a bundle.
  • the semifinished product produced according to the invention had a material thickness of 0.54 mm and a basis weight of 2.5 kg / m 2 .
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments illustrated in the drawing and the description relating to the method according to the invention.
  • Semifinished products according to the invention can be used in all areas in which, among other things, weight reduction plays an important role.
  • the use is not limited to components for construction parts in the vehicle, ship, aircraft or construction sector.
  • the number of layers of fiber reinforcements is not limited to one or two.
  • the substrate can also be provided on both sides with appropriate fiber reinforcement layers as needed.
  • the aesthetic appearance of semifinished products produced according to the invention can be improved by the invention, and also the haptic perception of the surfaces can individually vary or be perceived individually.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs, welches aus mindestens einem Substrat mit mindestens einer Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde gebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein tafel- oder bandförmiges Halbzeug (H1, H2, H3) umfassend mindestens ein erstes Substrat (1) mit mindestens eine Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde (6), welche zumindest bereichsweise über mindestens eine Kleberschicht (4.1) zu einem Verbund miteinander verbunden sind sowie dessen Verwendung.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs, Halbzeug sowie dessen Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs, welches aus einem Substrat mit mindestens einer Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen
Flächengebilde gebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein tafel- oder bandförmiges Halbzeug umfassend ein Substrat mit mindestens einer Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde, welche zumindest bereichsweise über mindestens eine Kleberschicht zu einem Verbund miteinander verbunden sind sowie dessen
Verwendung.
Halbzeuge, umfassend mindestens ein Substrat mit mindestens einer Lage aus einem textilen Flächengebilde, welche zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollflächig über mindestens eine Kleberschicht zu einem Verbund miteinander verbunden sind, sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 108 112 AI bekannt. Offenbart ist, dass mindestens eine Faserschicht in Form einer Gelege-, Gewirke-, Gewebe- oder Gestrick-Schicht eingebettet in einer
Kunststoffmatrix mit einer metallischen Schicht insbesondere vollflächig verbunden wird. Als nachteilig erweist sich, dass bereits im Vorfeld vor dem Herstellen eines hybriden Halbzeuges das textile Flächengebilde (Faserschicht/en) in eine
Kunststoffmatrix eingebettet wird, wodurch sich die Prozess- wie auch Materialkosten erhöhen.
Ausgehend von dem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs bereitzustellen, welches wirtschaftlicher als die im Stand der Technik hergestellten Halbzeuge hergestellt werden kann, sowie ein Halbzeug und dessen Verwendung anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs, welches aus einem Substrat mit mindestens einer Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde gebildet ist, umfassend folgende Schritte:
Bereitstellen eines Substrats,
Bereitstellen mindestens einer Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde, Zumindest einseitiges Aufbringen einer Kleberschicht auf das Substrat und
Verbinden des Substrats mit der Lage aus einem textilen Flächengebilde über die Kleberschicht zu einem Verbund, wobei der Kleber zumindest bereichsweise das textile Flächengebilde benetzt und insbesondere zumindest teilweise und zumindest bereichsweise in das textile Flächengebilde eindringt.
Erfindungsgemäß werden das Substrat und das textile Flächengebilde jeweils
bandförmig in Form eines aufwickelten Bundes bereitgestellt. Die Bereitstellung bandförmiger Materialien ermöglicht insbesondere ein kontinuierliches Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs, wodurch die Prozesskosten beispielsweise im Vergleich zur tafelförmigen Herstellung, gesenkt werden können.
Die Erfinder haben festgestellt, dass durch die Verwendung einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde, welches trocken und gegebenenfalls nicht
vorimprägniert ist, wobei eine Schlichte auf dem textilen Flächengewebe vorhanden sein kann, ein wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen eines hybriden Halbzeugs bereitgestellt werden kann. Ohne zusätzlich einen Kunststoff zu verwenden, welcher konventionell als Matrix zur Erzeugung eines faserverstärkten Kunststoffes verwendet wird, können zusätzliche Prozess- und Materialkosten eingespart werden. Durch den geringen Anteil an organischen Stoffen im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik verwendeten Kunststoffmatrix ist zudem eine verbesserte Wickelfähigkeit bzw.
Umformfähigkeit möglich.
Das zumindest bereichsweise Benetzen des textilen Flächengebildes durch den Kleber und insbesondere das zumindest teilweise und zumindest bereichsweise Eindringen des Klebers in das textile Flächengebilde führt zu einer Stoff- und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Substrat und dem textilen Flächengebilde. Die auf dem Substrat aufgebrachte Kleberschicht übernimmt die Funktion als Verbindungsmittel und kann insbesondere auch die Funktion als Matrix übernehmen. Das Auftragen der Kleberschicht erfolgt über Mittel zum Auftragen, beispielsweise über Mittel zum
Sprühen, Rakeln oder vorzugsweise über einen Coil-Coater. Um die vorgenannte
Funktionalität der vorgenannten Kleberschicht sicherstellen zu können, beträgt die Schichtstärke des Klebers nach dem Aufbringen auf dem Substrat insbesondere mindestens 0,010 mm, vorzugsweise mindestens 0,025 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,03 mm bezogen auf die Trockenschichtstärke und ohne die
Faserverstärkung zu berücksichtigen. Geeignete Klebstoffe sind Lösemittelkleber, Dispersionsklebstoffe, welche beispielsweise durch (Wieder-) Erwärmung vernetzen und/oder physikalisch wirken, beispielsweise Klebstoffe der Fa. Kömmerling, die unter dem Handelsnamen Koeratac zu beziehen sind. Der Klebstoff wird vorzugsweise in einem Lösemittel verdünnt, beispielsweise in Butalacetat, Methoxypropylacetat, Xylol, Isobutanol oder andere mit einem Klebstofffeststoffgehalt zwischen 2 und 60 Gew.-% und als Kleberschicht auf das Substrat aufgebracht.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Verfahren auch diskontinuierlich erfolgen. Eine tafelförmige Herstellung bietet den Vorteil einer höheren Flexibilität hinsichtlich Bereiche, Schichtstärke oder verwendeten Kleber der aufgebrachten Kleberschicht sowie hinsichtlich der textilen Flächengebilden beispielsweise bezüglich der Ausrichtung bei Verwendung von richtungsgebundenen textilen Flächengebilden, welche unterschiedliche mechanische Eigenschaften abhängig von der
Belastungsrichtung aufweisen können.
Vor dem zumindest einseitigen Aufbringen der Kleberschicht wird das Substrat gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens auf der betroffenen Seite zumindest gereinigt und/oder vorbehandelt. Das Substrat wird während der Reinigung an seiner Oberfläche gereinigt und/oder entfettet, um eine saubere Oberfläche für eine optional anschließende Vorbehandlung, welche eine Aktivierung der Oberfläche umfassen kann, bereitstellen zu können. Durch die
Reinigung und/oder Vorbehandlung wird die Oberfläche des Substrats konditioniert, wodurch eine Erhöhung der Haftung der Kleberschicht auf dem Substrat ermöglicht werden kann. Die Vorbehandlung kann auch ein Auftrag eines Haftvermittlers respektive Primers mit entsprechender optionaler Wärmebehandlung umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Substrat nach dem zumindest einseitigen Aufbringen der Kleberschicht mit Wärme beaufschlagt. Dies hat beispielsweise den Vorteil, wenn in der Regel ein in flüssiger Form auf das Substrat aufgebrachter Kleber bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und vorzugsweise unterhalb der Verflüssigungstemperatur des verwendeten Klebers temperiert bzw. getrocknet wird, dass sichergestellt werden kann, dass der Kleber während des Transportes zu den weiteren Prozessschritten auf dem Substrat verbleibt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während oder nach dem Verbinden des Substrats mit der Lage aus einem textilen Flächengebilde Druck auf den Verbund ausgeübt. Durch eine Druckausübung kann in vorteilhafter Weise die Benetzung des textilen Flächengebildes mit Kleber fast vollflächig bzw.
bevorzugt vollflächig erfolgen und kann insbesondere zumindest teilweise zu einer Erhöhung der Eindringtiefe des Klebers in das textile Flächengebilde führen, wodurch die stoff- und/oder kraftschlüssigen Verbindung, insbesondere die Haftung zwischen dem Substrat und dem textilen Flächengebilde erhöht werden kann. Beispielsweise kann nach oder während der Druckbeaufschlagung der Verbund zusätzlich mit Wärme beaufschlagt werden, vorzugsweise einer Temperatur ausgesetzt werden, die zu einer teilweisen, insbesondere zu einer vollständigen Vernetzung des Klebers führen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine weitere Schicht auf der mit dem textilen Flächengebilde verbundenen Seite des Verbundes aufgebracht. Es kann eine weitere Kleberschicht aufgetragen, beispielsweise aufgerakelt oder mittels Coil-Coating aufgebracht werden, welche beispielsweise eine Schichtstärke im trockenen Zustand von mindestens 0,01 mm, insbesondere mindestens 0,015 mm aufweist, um sicherzustellen, dass beispielsweise das textile Flächengebilde im Wesentlichen vollständig bedeckt wird und optional eine Verbindungsmöglichkeit mit weiteren Schichten und/oder Lagen gewährleisten kann. Alternativ kann auch eine Folienschicht aufgebracht werden, welche diese Möglichkeit des Abdeckens und/oder Versiegeins bietet. Besonders bevorzugt wird nach dem Aufbringen der weiteren Schicht der Verbund mit Wärme beaufschlagt. Die in der Regel in flüssiger Form auf das Substrat aufgebrachte Kleberschicht wird bei einer
Temperatur zwischen Raumtemperatur und vorzugsweise unterhalb der
Verflüssigungstemperatur des verwendeten Klebers temperiert bzw. getrocknet, um sicherzustellen, dass der Kleber während des Transportes zu den weiteren
Prozessschritten auf dem Substrat verbleibt, insbesondere wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens eine weitere Lage einer Verstärkung aus einem textilen Flächengebilde mit dem textilen Flächengebilde des Verbundes verbunden wird.
Die alternative Verwendung einer Folienschicht auf dem Verbund kann mit einer Wärme beaufschlagt werden, welche einer Aktivierungstemperatur entspricht, bei der vorzugsweise die Folienschicht (Klebstofffolienschicht) teigig wird bzw. anschmilzt, um eine Verbindung mit mindestens einer weitere Lage einer Verstärkung aus einem textilen Flächengebilde zu ermöglichen. Unabhängig von der Schicht zwischen den mindestens zwei Lagen aus textilem Flächengebilde wird gemäß einer weiteren
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem weiteren Schritt Druck auf den Verbund ausgeübt. Durch die Druckausübung kann in vorteilhafter Weise eine Benetzung zwischen den textilen Flächengebilden mit Kleber fast vollflächig bzw.
bevorzugt vollflächig erfolgen und kann insbesondere zumindest bereichsweise zu einer Erhöhung der Eindringtiefe des Klebers jeweils in die textilen Flächengebilde führen, wodurch die Stoff- und/oder kraftschlüssigen Verbindung, insbesondere die Haftung zwischen den textilen Flächengebilde erhöht werden kann. Beispielsweise kann nach der Druckbeaufschlagung der Verbund zusätzlich mit Wärme beaufschlagt werden, vorzugsweise einer Temperatur ausgesetzt werden, die zu einer teilweisen,
insbesondere zu einer vollständigen Vernetzung des Klebers führen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mindestens eine weitere Schicht auf der mit dem textilen Flächengebilde verbundenen Seite des Verbundes aufgebracht werden, welche beispielsweise in Form eines
Decklacks oder einer Kunststofffolie respektive Dekorfolie insbesondere zur
Verbesserung des ästhetischen Erscheinungsbildes beitragen kann. Optional kann anschließend Druck auf den Verbund zur Erhöhung der Stoff- und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem textilen Flächengebilde und der aufgebrachten Schicht einwirken und/oder der Verbund mit Wärme beaufschlagt werden, beispielsweise im Falle der Verwendung eines Decklacks, einer Temperatur ausgesetzt wird, welche den aufgebrachten Decklack aushärtet respektive einbrennt. Alternativ oder kumulativ kann die Schicht eine Kunststoffschicht sein, welche sich im weiteren Prozess vor einer Weiterverarbeitung abziehen lässt und lediglich temporär einen Schutz bietet, beispielsweise in Form einer Schutzfolie.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem weiteren Schritt der Verbund zu einem Bund aufgehaspelt oder zu Tafeln abgelängt. Das Aufhaspeln des Verbundes zu einem Bund, welches zur Weiterverarbeitung zur
Verfügung gestellt werden kann, ist besonders bevorzugt.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein tafel- oder bandförmiges Halbzeug umfassend ein Substrat mit mindestens einer Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde, welche zumindest bereichsweise über mindestens eine Kleberschicht zu einem Verbund miteinander verbunden sind, wobei das textile
Flächengebilde zumindest bereichsweise mit Kleber benetzt ist und der Kleber zumindest teilweise und zumindest bereichsweise in das textile Flächengebilde eingedrungen ist. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Ausführungen betreffend das erfindungsgemäße Verfahren verwiesen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbzeugs ist das textile Flächengebilde im Wesentlichen vollständig mit Kleber durchdrungen. Der Kleber übernimmt neben der Funktion des Verbindungsmittels somit auch die Funktion des Matrixmittels und bettet das textile Flächengebilde im Wesentlichen vollständig ein bzw. versiegelt das textile Flächengebilde.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbzeugs ist mindestens eine weitere Schicht auf der mit dem textilen Flächengebilde verbundenen Seite des Verbundes aufgebracht. Je nach Anwendung kann die weitere Schicht lösbar oder unlösbar mit dem Verbund verbunden sein. Falls es sich um eine unlösbare Schicht handelt, kann beispielsweise eine Kleberschicht, eine Folienschicht
(Klebstofffolienschicht), ein Decklack oder eine Dekorfolie vorgesehen sein. Die aufgebrachte Kleberschicht als auch Folienschicht dient bevorzugt zur An- oder
Verbindung von mindestens einer weiteren Schicht, beispielsweise einer weiteren Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde. Dieser Aufbau kann sich je nach Anwendung wiederholen und ist demnach nicht auf eine bzw. zwei Lagen von Faserverstärkungen beschränkt. Alternativ oder kumulativ kann der Decklack als auch die Dekorfolie dem Halbzeug ein sogenanntes„Finish" mit einem ästhetischen
Erscheinungsbilds verleihen. Bei der Verwendung einer lösbaren Schicht, kann es sich um eine Kunststoffschicht, beispielsweise eine Kunststofffolie respektive Schutzfolie handeln, die nach Bedarf abgezogen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbzeugs ist das Substrat aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoffwerkstoff gebildet und weist eine Materialdicke zwischen 0,1 und 3,0 mm auf. Vorzugsweise ist das Substrat wickelfähig. Stahlwerkstoffe (auch Edelstahl) sind im Vergleich zu anderen Metallen, insbesondere im Vergleich zu Leichtmetallwerkstoffen zwar etwas schwerer, jedoch kostengünstig zu beziehen und leicht zu verarbeiten, insbesondere kalt zu verformen. Insbesondere werden metallisch, vorzugsweise beidseitig beschichtete Stahlwerkstoffe verwendet. Als Beschichtungen kommen zink- oder aluminiumbasierte Systeme in Frage, wobei verzinkte, besonders bevorzugt elektrolytisch verzinkte Stahlwerkstoffe verwendet werden, da sie kostengünstig bereitgestellt werden können. Auch die
Verwendung von Aluminium-, Magnesium- oder Kupferwerkstoffen als Substrat ist denkbar. Als Kunststoffwerkstoffe können beispielsweise Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere wie auch Composite als Substrat verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbzeugs ist das textile Flächengebilde aus Vlies oder insbesondere aus Maschenware, beispielsweise Gewirke oder Gestricke, oder insbesondere aus nicht maschenbildenden Systemen,
beispielsweise Gelege, Geflechte oder Gewebe, gebildet und weist eine Materialdicke zwischen 0,01 und 2,5 mm, insbesondere mit einem Flächengewicht zwischen 0,01 und 2,5 kg/m2 auf. Um das Gesamtgewicht des Verbundes weiter zu reduzieren, ist das Flächengewicht der Lage der Faserverstärkung aus textilem Flächengebilde
beispielsweise auf maximal 1,5 kg/m2, insbesondere auf maximal 1,0 kg/m2,
vorzugsweise auf maximal 0,5 kg/m2, besonders bevorzugt auf maximal 0,3 kg/m2 begrenzt. Für die Lage der Faserverstärkung kommen insbesondere Glas-, Kohle-, Basalt- und/oder Naturfasern, insbesondere biologisch abbaubare Fasern, in Frage, wobei je nach Art der Faser und deren Volumen Einfluss auf die Höhe der Festigkeit und/oder Steifigkeit des Verbundes genommen werden kann. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs als Bauteil für Konstruktionen im Fahrzeug-, Schiff-, Flugzeugbau oder im Bausektor. Das erfindungsgemäße Halbzeug kann je nach Bedarf in ebener (flacher) oder vorgeformter (profiliert, tiefgezogen, etc.) Ausgestaltung eingesetzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt
Figur 1: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs schematisch dargestellt,
Figur 2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs schematisch dargestellt und
Figur 3: ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs schematisch dargestellt.
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs Hi schematisch dargestellt. Zunächst wird ein Substrat 1 bereitgestellt, welches vorzugsweise bandförmig insbesondere auf einem Bund aufgewickelt den weiteren Prozessschritten zugeführt wird. Das Substrat 1 kann ein Kunststoffwerkstoff oder vorzugsweise ein metallischer Werkstoff mit Materialdicke zwischen 0,1 und 3,0 mm sein. Vorzugsweise kommt ein Stahlwerkstoff, welcher beidseitig metallisch beschichtet ist, insbesondere verzinkt, vorzugsweise elektrolytisch verzinkt ist, zum Einsatz. Um beispielsweise einen positiven Einfluss auf das Gesamtgewicht des Halbzeugs zu nehmen, können auch Leichtmetalle, welche eine geringere Dichte als Stahlwerkstoffe haben, als Substrat zur Reduzierung des Gewichts verwendet werden. Das Substrat 1 wird beispielsweise einem Prozessschritt zugeführt, in welchen er vor dem zumindest einseitigen Aufbringen einer Kleberschicht mindestens auf der betroffenen Seite mit entsprechenden Mitteln 2, 3 zumindest gereinigt und/oder vorbehandelt wird. Das Substrat wird während der Reinigung 2 an seiner Oberfläche gereinigt und/oder entfettet, um eine saubere Oberfläche für eine optional anschließende Vorbehandlung 3, welche eine Aktivierung der Oberfläche umfassen kann, bereitstellen zu können. Durch die Reinigung und/oder Vorbehandlung wird die Oberfläche des Substrats konditioniert, wodurch eine Erhöhung der Haftung der aufzubringenden Kleberschicht auf dem Substrat 1 ermöglicht werden kann. Die Vorbehandlung 3 kann beispielsweise auch das Aufbringen eines Haftvermittlers oder Primers zur weiteren Erhöhung der Haftung der aufzubringenden Kleberschicht auf dem Substrat 1 mit einer entsprechenden optionalen Wärmebehandlung umfassen. Das gereinigte und/oder vorbehandelte Substrat 1 wird anschließend einem Mittel zugeführt, mit bzw. in welchem zumindest einseitig eine Kleberschicht 4.1 auf das Substrat 1 aufgebracht wird. Das Aufbringen der Kleberschicht 4.1 erfolgt über Mittel 4 zum Sprühen, Rakeln oder vorzugsweise über einen Coil-Coater. Die Schichtstärke des Klebers 4.1 nach dem Aufbringen beträgt insbesondere mindestens 0,01 mm, vorzugsweise mindestens 0,02 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,03 mm bezogen auf die Trockenschichtstärke, um eine Mindestmenge Kleber bereitzustellen, welche in das textile Flächengebilde 6 zumindest teilweise und zumindest bereichsweise eindringen kann. In einem weiteren Prozess wird das Substrat 1 nach dem zumindest einseitigen Aufbringen der Kleberschicht 4.1 mit geeigneten Mittel 5 mit Wärme beaufschlagt, um beispielsweise das Substrat 1 bei einer Temperatur zwischen
Raumtemperatur und vorzugsweise unterhalb der Verflüssigungstemperatur des verwendeten Klebers zu temperieren bzw. zu trocknen, um sicherzustellen, dass der Kleber 4.1 während des Transportes zu den weiteren Prozessschritten auf dem Substrat 1 verbleibt. Um zusätzliche Prozess- und Materialkosten einsparen zu können, wird mindestens eine Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde 6, welches trocken und nicht vorimprägniert ist, vorzugsweise bandförmig auf einem aufgewickelten Bund 6' bereitgestellt. Nach dem Abwickeln wird die Lage aus textilem Flächengebilde 6 in Kontakt mit dem Substrat 1 gebracht und das Substrat 1 verbindet sich mit der Lage aus einem textilen Flächengebilde 1 über die Kleberschicht 4.1 auf dem Substrat 1, wobei der Kleber zumindest bereichsweise das textile Flächengebilde 6 benetzt und insbesondere zumindest teilweise und zumindest bereichsweise in das textile Flächengebilde 6 eindringt. Dies führt zu einer Stoff- und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Substrat 1 und dem textilen Flächengebilde 6. Zur Erhöhung der stoff- und/oder kraftschlüssigen Verbindung respektive der Haftung zwischen dem Substrat 1 und dem textilen Flächengebilde 6 wird während oder nach dem Verbinden des Substrats 1 mit der Lage aus einem textilen Flächengebilde 6 Druck auf den Verbund ausgeübt. Die Druckausübung kann mit geeigneten Mitteln, beispielsweise über zwei Druckrollen respektive Kaschierrollen 7, welche gegenläufig rotieren und das Substrat 1 mit dem verbundenen textilen Flächengebilde 6 aufnehmen, erfolgen. Durch Variation des Abstandes der Rollen zueinander kann auch der Druck verändert werden. Durch eine Druckausübung auf den Verbund, mit B gekennzeichnet, kann in vorteilhafter Weise die Benetzung des textilen Flächengebildes 6 mit Kleber 4.1 fast vollflächig bzw. bevorzugt vollflächig erfolgen und insbesondere zumindest teilweise zu einer Erhöhung der Eindringtiefe Ύ1 des Klebers 4.1 in das textile Flächengebilde 6 führen. Nach der Druckbeaufschlagung des Verbundes kann der Verbund beispielsweise zusätzlich mit Wärme mit bzw. in geeigneten Mitteln beaufschlagt werden, vorzugsweise einer Temperatur ausgesetzt werden, die zu einer teilweisen, insbesondere zu einer vollständigen Vernetzung bzw. Aushärtung des Klebers führen kann (hier nicht dargestellt). Im weiteren Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine weitere Schicht auf der mit dem textilen Flächengebilde 6 verbundenen Seite des Verbundes aufgebracht, beispielsweise eine weitere Kleberschicht 8.1. Das Aufbringen der Kleberschicht 8.1 erfolgt über Mittel 8 zum Sprühen, Rakeln oder vorzugsweise über einen Coil-Coater. Alternativ kann die Schicht 8.1 auch ein Decklack sein. Nach dem Aufbringen der Schicht 8.1 wird der Verbund mit bzw. in geeigneten Mitteln 9 mit Wärme beaufschlagt, beispielsweise wird mit einer Temperatur zwischen
Raumtemperatur und vorzugsweise unterhalb der Verflüssigungstemperatur des verwendeten Klebers getempert bzw. getrocknet, um sicherzustellen, dass der Kleber 8.1 auf dem Verbund verbleibt. Nachfolgend kann, daher auch strichliniert dargestellt, der Verbund mit einer weiteren Schicht 10 verbunden werden, welche beispielsweise eine Kunststoffschicht, vorzugsweise eine lösbare bzw. abziehbare Schutzfolie ist, welche bandförmig auf einem aufgewickelten Bund 10' bereitgestellt wird. Der mit Schutzfolie 10 verbundene Verbund wird einer weiteren Druckbeaufschlagung unterzogen, beispielsweise über zwei Druckrollen 11, welche gegenläufig rotieren und den mit Schutzfolie 10 verbundenen Verbund aufnehmen. Durch eine Druckausübung auf den Verbund, mit B' gekennzeichnet, kann in vorteilhafter Weise die Benetzung des textilen Flächengebildes 6 mit Kleber 8.1 fast vollflächig bzw. bevorzugt vollflächig erfolgen und insbesondere zumindest teilweise und zumindest bereichsweise zu einer Erhöhung der Eindringtiefe T2 des Klebers 8.1 in das textile Flächengebilde 6 führen. Um ein eine beispielsweise vollständige Vernetzung der Kleberschichten 8.1 und 4.1 zu bewirken, kann anschließend der Verbund mit Wärme bei entsprechenden
Temperaturen beaufschlagt werden (hier nicht dargestellt). Alternativ kann die Schicht 10 auch eine Dekorfolie sein, welche unlösbar mit dem Verbund verbunden wird und dem Halbzeug ein sogenanntes„Finish" mit einem ästhetischen Erscheinungsbild verleiht. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Halbzeug wird vorzugsweise aufgewickelt und als Bund ΗΊ für die Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. In einer vergrößerten Darstellung ist ein schematischer Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbzeugs Hi dargestellt.
Schematisch dargestellt sind die einzelnen Schichten 1, 4.1, 6, 8.1, 10 des Halbzeugs H1; insbesondere die bereichsweise unterschiedlichen Eindringtiefen Tt und T2 der
Kleberschichten 4.1 und 8.1, welche hier der Übersichtlichkeit halber als
Tiefenverlaufslinie T (Grenzschichtverlauf) gezeigt sind, wobei das textile
Flächengebilde 6 beidseitig nahezu vollständig in der Klebstoffmatrix 4.1, 8.1
eingebettet bzw. vom Kleber versiegelt sein kann.
In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs H2 schematisch dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht inklusive der Bereitstellung der Lage einer
Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde 6 im Wesentlichen den
Ausführungen respektive Prozessschritten in Figur 1, auf die hiermit verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Die Zuführung der Lage aus einem textilen
Flächengebilde 6 zum Verbinden mit dem Substrat 1 unterscheidet sich im Vergleich zu Figur 1 dahingehend, dass das Substrat 1 über Leitmittel 12, beispielsweise von einer ersten Ebene Et in eine zweite Ebene E2, die höher als die erste Ebene Et liegt, überführt wird und vor oder während das Substrat 1 die Ebene E2 erreicht, das textile
Flächenelement 6 mit dem Substrat 1 in Kontakt gebracht wird und sich miteinander verbinden, wobei der Kleber zumindest bereichsweise das textile Flächengebilde 6 benetzt und insbesondere zumindest teilweise und zumindest bereichsweise in das textile Flächengebilde 6 eindringt. Alternativ zu den in Figur 1 dargestellten Druckrollen 7 zur Druckbeaufschlagung des Verbundes kann durch eine geschickte Anordnung des Bundes 6' und Zuführung des textilen Flächengebildes 6 Druck, mit B gekennzeichnet, auf den Verbund ausgeübt werden, welches beispielsweise unter Ausbildung eines Winkels α zur Ebene E2 erfolgen kann, der zwischen der Ebene E2 und dem der Ebene E2 zugeführten Substrat liegt. Nach der Druckbeaufschlagung des Verbundes wird der Verbund mit Wärme mit bzw. in geeigneten Mitteln 9 beaufschlagt, vorzugsweise bei einer Temperatur, welche zu einer teilweisen, insbesondere zu einer vollständigen Vernetzung des Klebers führen kann. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Halbzeug wird vorzugsweise aufgewickelt und als Bund H'2 für die
Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. In einer vergrößerten Darstellung ist ein schematischer Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Halbzeugs H2 dargestellt. Schematisch dargestellt sind die einzelnen Schichten 1, 4.1, 6 des Halbzeugs H2, wobei die Eindringtiefe Tt der Kleberschicht 4.1, abhängig von der Druckbeaufschlagung in B im Wesentlichen der Materialstärke des textilen Flächengebildes 6 entspricht und diese nahezu vollständig mit Kleber durchdrungen ist, sozusagen im Wesentlichen in einer Klebstoffmatrix eingebettet bzw. versiegelt sein kann.
Die Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 und 2 haben gemeinsam, dass ein
erfindungsgemäßes Halbzeug H1; H2 vorzugsweise kontinuierlich in mehreren
Prozessschritten in einer Prozessstufe hergestellt wird. Das in Figur 3 schematisch dargestellte dritte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs H3 unterteilt sich in zwei
Prozessstufen I und II. Die erste Prozessstufe I des dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht im Wesentlichen der Ausführung gemäß Figur 2 mit der Überführung des Substrats 1 über Leitmittel 12 von einer ersten Ebene Ei in eine zweite Ebene E2, Kontaktieren und Verbinden des textilen Flächenelements 6 mit dem Substrat 1 vor oder während das Substrat 1 die Ebene E2 erreicht hat, wobei der Kleber zumindest bereichsweise das textile Flächengebilde 6 benetzt und
insbesondere zumindest teilweise und zumindest bereichsweise in das textile
Flächengebilde 6 eindringt. Hier nicht dargestellt kann auch die Vorgehensweise gemäß Figur 1 zur Ausübung eines Druckes auf den Verbund vorgesehen werden. Es resultiert ein Vorprodukt V welches zu einem Bund V aufgewickelt wird. In einer schematisch vergrößerten Darstellung sind die einzelnen Schichten 1, 4.1, 6 des Vorproduktes V abgebildet, wobei die Eindringtiefe Ti der Kleberschicht 4.1 bzw. entlang des Querschnitts durch die Tiefenverlaufslinie T (Grenzschichtverlauf) dargestellt ist, welche das textile Flächengebilde nicht vollständig durchdrungen hat. Auf der noch freien (trockenen) Oberfläche 0 des textilen Flächengebildes 6 des Vorproduktes V kann vor dem Aufwickeln zu einem Bund V eine abziehbare Schutzfolie aufgebracht werden (nicht dargestellt), um zu verhindern, dass der noch trockene, nicht versiegelte Bereich verschmutzt.
In der zweiten Prozessstufe II des dritten Ausführungsbeispiels wird das in der ersten Prozessstufe I hergestellte Vorprodukt V aufgewickelt auf einem Bund V bereitgestellt und weiteren Prozessschritten zugeführt. Hier nicht dargestellt, wird im Falle, dass das Vorprodukt V mit einer Schutzfolie bestückt sein sollte, diese über geeignete Mittel von dem Verbund zunächst entfernt. Im weiteren Verlauf des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird mindestens eine weitere Schicht auf der mit dem textilen
Flächengebilde 6 verbundenen Seite des Verbundes respektive Vorproduktes V aufgebracht, beispielsweise ein Decklack 8.1. Das Aufbringen des Decklacks 8.1 erfolgt über Mittel 8 zum Sprühen, Rakeln oder vorzugsweise über einen Coil-Coater. Alternativ kann die Schicht 8.1 auch eine Kleberschicht sein. Nach dem Aufbringen der Schicht 8.1 wird der Verbund mit geeigneten Mitteln 9 mit Wärme beaufschlagt, vorzugsweise bei einer Temperatur, die zu einer teilweisen, insbesondere zu einer vollständigen
Vernetzung des in der Prozessstufe I aufgebrachten Klebers 4.1 sowie zur Aushärtung respektive Einbrennen des aufgebrachten Decklacks 8.1 führen kann. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Halbzeug wird vorzugsweise aufgewickelt und als Bund H'3 für die Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. In einer
vergrößerten Darstellung ist ein schematischer Querschnitt durch das
erfindungsgemäße Halbzeugs H3 dargestellt. Schematisch dargestellt sind die einzelnen Schichten 1, 4.1, 6, 8.1 des Halbzeugs H3, insbesondere die bereichsweise
unterschiedlichen Eindringtiefen Ύ1 und T2 der Kleberschicht 4.1 und des Decklacks 8.1, welche hier der Übersichtlichkeit halber als Tiefenverlaufslinie T (Grenzschichtverlauf) gezeigt sind, wobei das textile Flächengebilde 6 von der Verbindungsseite mit dem Substrat 1 mit Kleber 4.1 und von der dem Substrat 1 abgewandten mit Decklack 8.1 versiegelt ist. Im Folgenden ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Halbzeugs beschrieben. Als Substrat wurde ein elektrolytisch verzinktes Stahlband mit einer Materialstärke von 0,3 mm
bereitgestellt. Als Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde wurde ein Glasfilamentgewebe mit einer Materialstärke von 0,2 mm und einem Flächengewicht von 0,2 kg/m2 bereitgestellt. Das auf einem Bund aufgewickelte Stahlband wurde abgewickelt und zunächst einer Reinigung und/oder Entfettung zugeführt. Nach dem Reinigungsschritt wurde das Stahlband einem Auftragsschritt zugeführt, in welchem einseitig eine Kleberschicht mit einer Dicke von 0,035 mm bezogen auf die
Trockenschichtstärke mittels Coil-Coating aufgetragen wurde. Als Kleber wurde
Koeratac CPTK-2 von der Fa. Kömmerling, welcher mit 45 Gew.-% Kleberfeststoffgehalt in einem Lösemittelgemisch verdünnt wurde, eingesetzt. Nach dem Kleberauftrag erfolgte eine Trocknung in einem Durchlaufofen bei 80°C für ca. 25 sec. Nach Verlassen des Durchlaufofens erfolgte die Kontaktierung mit dem Glasfilamentgewebe, welches ebenfalls kontinuierlich zugeführt wurde und es kam zu einer Verbindung zwischen dem Stahlband und dem Glasfilamentgewebe über die Kleberschicht, wobei der Kleber zumindest bereichsweise das Glasfilamentgewebe benetzte und zumindest teilweise und zumindest bereichsweise in das Glasfilamentgewebe eindrang. Zur Erhöhung der stoff- und/oder kraftschlüssigen Verbindung respektive der Haftung wurde unmittelbar nach der Verbindung das mit dem Glasfilamentgewebe verbundene Stahlband zwei gegenläufige Druckrollen respektive Kaschierrollen (Rollengerüst) zugeführt, wobei die Rollen derart zueinander beabstandet waren, dass deren lichte Weite ca. 10% geringer war als die Gesamtmaterialstärke des einlaufenden mit dem Glasfilamentgewebe verbundenen Stahlbandes, und dadurch Druck auf den Verbund ausgeübt wurde.
Dadurch kam es zu einer besseren Benetzung und führte auch zu einer Erhöhung der Eindringtiefe des Klebers in das Glasfilamentgewebe. Nach Verlassen des Rollengerüstes wurde der Verbund einem zweiten Auftragsschritt zugeführt, in welchem einseitig auf der mit dem Glasfilamentgewebe verbundenen Seite des Verbundes eine Kleberschicht mit einer Dicke von 0,015 mm bezogen auf die Trockenschichtstärke mittels Coil- Coating aufgetragen wurde. Als Kleber wurde Koeratac FL 101 von der Fa. Kömmerling, welcher mit 24 Gew.-% Kleberfeststoffgehalt in einem Lösemittelgemisch verdünnt wurde, eingesetzt. Nach dem zweiten Auftragsschritt erfolgte die Vernetzung des Klebers in einem Durchlaufofen bei 240°C für ca. 25 sec. Nach Verlassen des Durchlaufofens wurde der Verbund zu einem Bund aufgewickelt. Das erfindungsgemäß hergestellte Halbzeug wies eine Materialstärke von 0,54 mm bei einem Flächengewicht von 2,5 kg/m2 auf.
Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele und die Beschreibung in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt.
Erfindungsgemäße Halbzeuge können in allen Bereichen verwendet werden, in denen unter anderem eine Gewichtsreduzierung eine wichtige Rolle spielen. Die Verwendung ist nicht auf Bauteile für Konstruktionsteile im Fahrzeug-, Schiff-, Flugzeugbau oder im Bausektor beschränkt. Auch die Anzahl der Lagen der Faserverstärkungen ist nicht auf eine bzw. zwei limitiert. Das Substrat kann zudem nach Bedarf auch beidseitig mit entsprechenden Faserverstärkungslagen versehen sein. Prinzipiell lässt sich durch die Erfindung das ästhetische Erscheinungsbild erfindungsgemäß hergestellter Halbzeuge verbessern und auch die haptische Wahrnehmung der Oberflächen kann individuell sehr unterschiedlich ausfallen bzw. wahrgenommen werden.
Bezugszeichenliste
1 Substrat
Bund, aufgewickeltes Substrat
2 Reinigen
3 Vorbehandeln
4 Aufbringen eines Klebers/einer Kleberschicht
4.1 Kleber, Kleberschicht
5 Wärmebeaufschlagung, Temperieren, Trocknen
6 Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde 6' Bund, aufgewickeltes textiles Flächengebilde
7, 11 Druckrollen, Kaschierrollen
8 Aufbringen einer weiteren Schicht
8.1 Kleber, Kleberschicht, Decklack
9 Wärmebeaufschlagung, Temperieren, Trocknen, Vernetzen, Aushärten
10 Schicht, Folie
10' Bund, aufgewickelte Schicht/Folie
12 Leitmittel
B, B' Druckbeaufschlagung
Ei, E2 Ebene 1, 2
Hi, H2, H3 Halbzeug
H'i, H'2, H'3 Bund, aufgewickeltes Halbzeug
0 freie Oberfläche des mit dem Substrat verbundenen textilen
Flächengebildes
Ti, T2 Eindringtiefe der Schichten 4.1 und 8.1
V Vorprodukt
V Bund, aufgewickeltes Vorprodukt
α Winkel

Claims

Geänderte Ansprüche
1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Halbzeugs, welches aus einem Substrat mit mindestens einer Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde gebildet ist, umfassend folgende Schritte:
Bereitstellen eines bandförmigen Substrats in Form eines aufgewickelten Bundes,
Bereitstellen mindestens einer bandförmigen Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde in Form eines aufgewickelten Bundes,
Zumindest einseitiges Aufbringen einer Kleberschicht auf das Substrat und Verbinden des Substrats mit der Lage aus einem textilen Flächengebilde über die Kleberschicht zu einem Verbund, wobei der Kleber zumindest
bereichsweise das textile Flächengebilde benetzt und zumindest teilweise und zumindest bereichsweise in das textile Flächengebilde eindringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat vor dem zumindest einseitigen Aufbringen der Kleberschicht mindestens auf der betroffenen Seite zumindest gereinigt und/oder vorbehandelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat nach dem zumindest einseitigen Aufbringen der Kleberschicht mit Wärme beaufschlagt wird.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
während oder nach dem Verbinden des Substrats mit der Lage aus einem textilen Flächengebilde Druck auf den Verbund ausgeübt wird.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Schicht auf der mit dem textilen Flächengebilde verbundene Seite des Verbundes aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Aufbringen der weiteren Schicht der Verbund mit Wärme beaufschlagt wird.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine weitere Lage einer Verstärkung aus einem textilen Flächengebilde oder einem Kunststoff bereitgestellt wird, welche mit dem textilen Flächengebilde des Verbundes verbunden wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem weiteren Schritt Druck auf den Verbund ausgeübt wird.
9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem weiteren Schritt der Verbund zu einem Bund aufgehaspelt oder zu Tafeln abgelängt wird.
10. Tafel- oder bandförmiges Halbzeug (Hi, H2, H3) umfassend ein Substrat (1) mit mindestens eine Lage einer Faserverstärkung aus einem textilen Flächengebilde (6), welche zumindest bereichsweise über mindestens eine Kleberschicht (4.1) zu einem Verbund miteinander verbunden sind, insbesondere hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das textile Flächengebilde (6) zumindest bereichsweise mit Kleber (4.1) benetzt ist und der Kleber (4.1) zumindest teilweise und zumindest bereichsweise in das textile Flächengebilde (6) eingedrungen ist.
11. Halbzeug nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das textile Flächengebilde (6) vollständig mit Kleber (4.1, 8.1) durchdrungen ist.
12. Halbzeug nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine weitere Schicht (8.1, 10) auf der mit dem textilen Flächengebilde (6) verbundenen Seite des Verbundes aufgebracht ist.
13. Halbzeug nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die weitere Schicht (8.1, 10) lösbar oder unlösbar mit dem Verbund verbunden ist.
14. Halbzeug nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die weitere Schicht (8.1, 10) eine Kleberschicht, eine Folienschicht, ein Decklack, eine Dekorfolie oder eine Schutzfolie ist.
15. Halbzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat (1) aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem
Kunststoffwerkstoff gebildet ist und eine Materialdicke zwischen 0,1 und 3,0 mm aufweist.
16. Halbzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das textile Flächengebilde (6) aus Vlies oder aus Maschenware oder aus nicht maschenbildenden Systemen gebildet ist und eine Materialdicke zwischen 0,01 und 2,5 mm mit einem Flächengewicht zwischen 0,01 und 3 kg/m2 aufweist.
17. Verwendung des Halbzeugs nach einem der Ansprüche 10 bis 16 als Bauteil für Konstruktionen im Fahrzeug-, Schiff-, Flugzeugbau oder im Bausektor.
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