DE102008063545A1

DE102008063545A1 - Multiaxialgelege

Info

Publication number: DE102008063545A1
Application number: DE102008063545A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Keck; Frank Kocian
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: DE102008063545B9; DE102008063545C5; DE102008063545B4

Abstract

Es wird ein Multiaxialgelege bereitgestellt, umfassend zwei oder mehr Lagen von Fasersträngen, wobei die Faserstränge jeder Lage die gleiche Orientierung aufweisen und die Faserstränge einer ersten Lage eine andere Orientierung aufweisen als die Faserstränge einer zweiten Lage, wobei die Faserstränge des Multiaxialgeleges Verstärkungsfasern umfassen oder aus Verstärkungsfasern bestehen, und wobei Faserstränge durch thermoplastische Fäden miteinander verbunden sind, das Multiaxialgelege mit einer thermoplastischen Matrixvorstufenkomponente versehen ist und die thermoplastischen Fäden aus dem gleichen Material sind wie die Matrixvorstufenkomponente.

Description

Die Erfindung betrifft ein Multiaxialgelege, welches zwei oder mehr Lagen von Fasersträngen umfasst, wobei die Faserstränge jeder Lage die gleiche Orientierung aufweisen und die Faserstränge einer ersten Lage eine andere Orientierung aufweisen als die Faserstränge einer zweiten Lage, und wobei die Faserstränge des Multiaxialgeleges Verstärkungsfasern umfassen oder aus Verstärkungsfasern bestehen.
Multiaxialgelege finden ebenso wie andere Fasergebilde, beispielsweise Fasergewebe, Verwendung bei der Herstellung von Faserverbundkunststoffen. Faserverbundkunststoffe enthalten in eine Matrix aus einem Kunststoffmaterial eingebettete Verstärkungsfasern, die ihnen eine hohe Steifigkeit und Festigkeit verleihen. Aufgrund dieser Eigenschaften werden Bauteile aus Faserverbundkunststoffen in zahlreichen technischen Gebieten eingesetzt, beispielsweise beim Bau von Fahrzeugen, Flugzeugen oder auch Windkraftanlagen.
Zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs werden in einem Fasergebilde angeordnete Verstärkungsfasern mit einem flüssigen Matrixmaterial getränkt. Nach einer Verfestigung des Matrixmaterials sind sie in die dadurch entstandene Matrix eingebettet.
Als Matrixmaterialien finden sowohl Duroplaste als auch Thermoplaste Verwendung. Duroplaste werden einem Fasergebilde in ihrem flüssigen ungehärteten Zustand zugesetzt. Nachfolgend wird der Duroplast ausgehärtet. Da er nach dem Aushärten nicht mehr umgeformt werden kann, muss der Faserverbundkunststoff während dieses Schrittes in die der jeweils vorgesehenen Anwendung entsprechende Form gebracht werden.
Thermoplaste sind bei Raumtemperatur fest. Sie werden einem Fasergebilde üblicherweise in geschmolzenem Zustand zugesetzt. Bei Abkühlen verfestigt sich der Thermoplast, und dem Faserverbundkunststoff wird eine bestimmte Form gegeben. Durch erneutes Aufschmelzen kann der Faserverbundkunststoff umgeformt oder auch mit anderen Bauteilen verschweißt werden. Insbesondere ergibt sich die Möglichkeit, den Faserverbundkunststoff zu recyceln.
Fasergelege wie Multiaxialgelege können Faserverbundkunststoffen insbesondere deshalb eine hohe mechanische Stabilität verleihen, weil die Verstärkungsfasern in ihnen, anders als in anderen Fasergebilden wie beispielsweise Geweben, in ungekrümmter Form vorliegen.
Zur besseren Handhabbarkeit und zur Fixierung der Faserstränge in ihrer jeweiligen Orientierung sind in einem Fasergelege die Faserstränge unterschiedlicher Lagen durch Fäden miteinander verbunden.
Aus der WO 97/04946 sind Fasergelege bekannt, die mit einem Thermoplastmaterial beispielsweise in Form von Folien versehen sind.
In der EP 1 057 605 A1 wird vorgeschlagen, zur Verbindung von Fasern eines Fasergeleges einen Faden einzusetzen, welcher so beschaffen ist, dass er bei der Herstellung eines Faserverbundkunststoffes abgebaut wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Multiaxialgelege der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, mit dem auf einfache Weise ein Faserverbundkunststoff hoher Stabilität herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Multiaxialgelege der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Faserstränge durch thermoplastische Fäden miteinander verbunden sind, das Multiaxialgelege mit einer thermoplastischen Matrixvorstufenkomponente versehen ist und die thermoplastischen Fäden aus dem gleichen Material sind wie die Matrixvorstufenkomponente.
In Form der Matrixvorstufenkomponente ist das erfindungsgemäße Multiaxialgelege mit einem festen thermoplastischen Matrixmaterial versehen, welches den Fasersträngen beigefügt ist, ohne dass die Verstärkungsfasern bereits in das Matrixmaterial eingebettet sind. Erst bei einer Weiterverarbeitung des Multiaxialgeleges zu einem Faserverbundkunststoff wird die Matrixvorstufenkomponente aufgeschmolzen, wobei die Verstärkungsfasern mit dem Matrixmaterial getränkt und in dieses eingebettet werden. Während sich das Matrixmaterial im geschmolzenen Zustand befindet, kann durch Verformung im gleichen Schritt auch eine gewünschte Form des Faserverbundkunststoffs erhalten werden.
Das erfindungsgemäße Multiaxialgelege umfasst somit bereits sämtliche Komponenten eines Faserverbundkunststoffs einschließlich des Matrixmaterials. Die Tränkung der Verstärkungsfasern mit dem Matrixmaterial, die ein Aufschmelzen des Matrixmaterials erfordert und somit mit einem hohen Energieaufwand verbunden ist, wird bei der Herstellung des Multiaxialgeleges allerdings vermieden. Sie findet erst in einem späteren Arbeitsschritt statt, in dem der Faserverbundkunststoff gleichzeitig in die jeweils angestrebte Form gebracht wird.
Erfindungsgemäß sind die die Faserstränge miteinander verbindenden thermoplastischen Fäden aus dem gleichen Material wie die Matrixvorstufenkomponente. Wie im Folgenden näher erläutert wird, ist hierdurch sichergestellt, dass ein mit dem erfindungsgemäßen Multiaxialgelege hergestellter Faserverbundkunststoff eine hohe mechanische und chemische Stabilität aufweist.
Beim Aufschmelzen der Matrixvorstufenkomponente schmelzen im gleichen Zuge auch die thermoplastischen Fäden vollständig auf. Ihr Material vermischt sich mit dem der Matrixvorstufenkomponente. Der auf diese Weise hergestellte Faserverbundkunststoff enthält keine Fäden mehr. Die im Multiaxialgelege durch die thermoplastischen Fäden fixierte gegenseitige Orientierung der Faserstränge wird durch die Einbettung in die verfestigte Matrix beibehalten.
Durch die Abwesenheit von Fäden in dem Faserverbundwerkstoff kann dieser auf einfache Weise mit einer gleichmäßigen Dicke hergestellt werden. Zudem werden Schädigungen des Faserverbundwerkstoffs vermieden, die dadurch bewirkt werden, dass sich die Fäden bei mechanischer Beanspruchung von der Matrix ablösen oder dass die Verstärkungsfasern durch eine Schrumpfung der Fäden, die bei der bei der Matrixbildung gegebenen erhöhten Temperatur auftritt, mechanischen Belastungen ausgesetzt werden.
Darüber hinaus ist aber auch gewährleistet, dass das in die Matrix übergegangene Material der thermoplastischen Fäden die Eigenschaften des Faserverbundkunststoffs in keiner Weise beeinträchtigen kann.
Zum Erzielen einer hohen Stabilität eines Faserverbundkunststoffs müssen das Material seiner Verstärkungsfasern und sein Matrixmaterial möglichst sorgfältig aufeinander abgestimmt sein. Ob eine gegebene Kombination von Verstärkungsfasern und Matrix eine ausreichend hohe Stabilität in mechanischer und chemischer Hinsicht aufweist, muss jeweils in aufwendigen Tests festgestellt werden. Wird ein vorteilhaft gewähltes Matrixmaterial bei der Herstellung des Faserverbundkunststoffs mit einem davon verschiedenen Material der thermoplastischen Fäden vermischt, werden dadurch seine Eigenschaften verändert und gegebenenfalls die Stabilität des Faserverbundkunststoffs signifikant beeinträchtigt. Diese Nachteile können beispielsweise auftreten, wenn für die Fäden die in der oben bereits erwähnten EP 1 057 605 A1 empfohlenen Copolymere verwendet werden. Für jede Kombination von Verstärkungsfasern mit einem Matrixmaterial und einem Fadenmaterial muss daher gesondert ermittelt werden, ob sie für den vorgesehenen Anwendungsbereich geeignet ist.
Wird nun für die thermoplastischen Fäden das gleiche Material verwendet wie für die Matrixvorstufenkomponente, so ist dadurch sichergestellt, dass das Material der thermoplastischen Fäden die Eigenschaften der Matrix nicht nachteilig beeinflussen kann. Sind die vorteilhaften Eigenschaften einer bestimmten Kombination eines Verstärkungsfasermaterials und eines Matrixmaterials bekannt, kann erfindungsgemäß dieses Matrixmaterial sowohl in Form der Matrixvorstufenkomponente als auch in Form der thermoplastischen Fäden in ein Multiaxialgelege eingebracht werden. Weitere Untersuchungen über die Eignung des durch gemeinsames Aufschmelzen der Matrixvorstufenkomponente und der thermoplastischen Fäden entstehenden Matrixmaterials sind nicht notwendig.
Wenn die Matrix des Faserverbundkunststoffs aus einer Mischung aus mehreren Kunststoffmaterialien bestehen soll, kann das Multiaxialgelege neben der Matrixvorstufenkomponente, die aus dem gleichen Material ist wie die thermoplastischen Fäden, auch noch mit weiteren thermoplastischen Materialien beispielsweise in Form von Fasern versehen sein.
Vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine Lage der Matrixvorstufenkomponente zwischen zwei Lagen von Fasersträngen angeordnet ist. Eine derartige Anordnung begünstigt das Tränken der Verstärkungsfasern dieser zwei Lagen mit dem Matrixmaterial, wenn die Matrixvorstufenkomponente aufgeschmolzen wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jeweils zwischen zwei benachbarten Lagen der Faserstränge eine Lage der Matrixvorstufenkomponente angeordnet ist. Die Matrixvorstufenkomponente kann zumindest teilweise aber auch auf eine Außenfläche des Multiaxialgeleges aufgebracht sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Matrixvorstufenkomponente mit Fasersträngen verbunden. Hierdurch werden eine stabile gegenseitige Anordnung der Komponenten des Multiaxialgeleges und seine gute Handhabbarkeit erreicht.
Es kann vorgesehen sein, dass die Matrixvorstufenkomponente durch thermoplastische Fäden mit Fasersträngen verbunden ist. Bei der Herstellung eines derartigen Multiaxialgeleges kann die Matrixvorstufenkomponente gemeinsam mit den Fasersträngen vernäht werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Matrixvorstufenkomponente durch Anschmelzen mit Fasersträngen verbunden ist. Dabei wird die Matrixvorstufenkomponente nicht vollständig aufgeschmolzen wie bei der Erzeugung der Matrix, sondern nur zu einem geringen Anteil verflüssigt, so dass sie nach erneuter Verfestigung an den Fasersträngen anhaftet. Sind mehrere Lagen der Matrixvorstufenkomponente vorgesehen, empfiehlt es sich, nach dem Einbringen jeder einzelnen Lage das Material dieser Lage in einem gesonderten Anschmelzschritt mit einer benachbarten Lage der Faserstränge zu verbinden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Matrixvorstufenkomponente in Form von Fasern, in Form mindestens einer Folie oder in Form eines Pulvers vorliegt. Fasern können beispielsweise in Form eines Vlieses, eines Gewirkes oder eines Gewebes eingesetzt werden. Fasern und Folien können auf einfache Weise durch die Fäden mit den Fasersträngen des Multiaxialgeleges vernäht werden, bei einem Pulver wird bevorzugt durch Anschmelzen ein Anhaften an die Faserstränge erzielt.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Lage der Matrixvorstufenkomponente eine variierende Dicke aufweist. Durch Aufschmelzen der Matrixvorstufenkomponente kann dann auf einfache Weise ein Faserverbundkunststoff mit ebenfalls variierender Dicke erhalten werden. Die mindestens eine Lage der Matrixvorstufenkomponente, bei der es sich beispielsweise um eine Folie oder eine Pulverlage handeln kann, kann etwa eine zumindest abschnittsweise kontinuierliche Zunahme ihrer Dicke aufweisen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Matrixvorstufenkomponente als Bestandteil von Fasersträngen vor. In diesem Fall muss sie nicht in gesonderten Verfahrensschritten in das Multiaxialgelege eingebracht werden, wie dies beispielsweise bei einem Einlegen von Folien oder Fasern der Fall ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Matrixvorstufenkomponente in Form einer Umhüllung von Fasersträngen des Multiaxialgeleges vorliegt.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass Faserstränge des Multiaxialgeleges aus einem comingled yarn gebildet sind, wobei das comingled yarn Verstärkungsfasern und Fasern aus der Matrixvorstufenkomponente miteinander vermischt enthält. Insbesondere können in einem comingled yarn Verstärkungsfasern und Fasern der Matrixvorstufenkomponente miteinander verzwirnt sein.
Selbstverständlich kann die Matrixvorstufenkomponente auch in mehreren der oben beschriebenen Formen nebeneinander eingesetzt werden.
Als Material der Matrixvorstufenkomponente und der thermoplastischen Fäden können die im Bereich der Faserverbundkunststoffe herkömmlichen Matrixmaterialien verwendet werden. Die Auswahl wird üblicherweise in Abhängigkeit von dem jeweils vorgesehenen Material der Verstärkungsfasern vorgenommen. Besonders bevorzugt sind Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Thermoplastisches Polyetherimid (TPI), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetherketonketon (PEKK).
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs aus dem oben beschriebenen Multiaxialgelege, bei dem die Matrixvorstufenkomponente und die thermoplastischen Fäden durch Wärmezufuhr zur Ausbildung einer Matrix aufgeschmolzen werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einfache Weise ein Faserverbundkunststoff hoher Stabilität hergestellt werden. Das thermoplastische Material der Matrixvorstufenkomponente und der thermoplastischen Fäden tränkt im flüssigen Zustand die Verstärkungsfasern. Während das thermoplastische Material aufgeschmolzen ist, kann das Multiaxialgelege in eine gewünschte Form gebracht werden. Beim Abkühlen verfestigt sich das thermoplastische Material und es wird ein Faserverbundkunststoff mit der jeweils angestrebten Form erhalten.
Der Faserverbundkunststoff enthält keine Fäden mehr, die seine mechanischen Eigenschaften nachteilig beeinflussen könnten, da die thermoplastischen Fäden vollständig aufgeschmolzen sind. Da für die thermoplastischen Fäden weiterhin das gleiche Material gewählt worden ist wie für die Matrixvorstufenkomponente, kann die Vermischung des Materials der thermoplastischen Fäden mit dem der Matrixvorstufenkomponente die Eigenschaften der Matrix des Faserverbundkunststoffes und somit die Stabilität des entstehenden Faserverbundkunststoffes nicht beeinträchtigen.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbaren Faserverbundkunststoff.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 Eine Explosionsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Multiaxialgeleges in schematischer Darstellung;
2 Ein Verfahren zur Herstellung des Multiaxialgeleges aus 1;
3 Eine Explosionsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Multiaxialgeleges in schematischer Darstellung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Multiaxialgeleges, welches in 1 schematisch in einer Explosionsdarstellung gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst vier Lagen 12a, 12b, 12c und 12d von Fasersträngen 14. Die Faserstränge 14 werden auch als Rovings bezeichnet.
Die Faserstränge 14 jeder Lage 12 weisen die gleiche Orientierung auf, während die Faserstränge 14 unterschiedlicher Lagen 12 unterschiedliche Orientierungen aufweisen. Relativ zu einer Längsrichtung des Multiaxialgeleges 10 sind die Faserstränge 14 der Lagen 12 in den folgenden beispielhaft gewählten Winkeln orientiert:

Lage Orientierungswinkel

12a –45°

12b +45°

12c 90°

12d 0°
Die Faserstränge 14 enthalten jeweils eine Mehrzahl an Verstärkungsfasern 15. Zusätzlich ist in einige oder sämtliche Faserstränge 14 eine Matrixvorstufenkomponente integriert. Dazu können die Verstärkungsfasern eines Faserstranges 14 mit der Matrixvorstufenkomponente umhüllt sein. Ebenso ist es möglich, dass Faserstränge 14 aus einem comingled yarn gebildet sind, welches Verstärkungsfasern 15 und Fasern 17 der Matrixvorstufenkomponente miteinander vermischt enthält. In 1 ist beispielhaft ein Faserstrang 14 einer Lage 12a dargestellt, der Verstärkungsfasern 15 und Fasern 17 der Matrixvorstufenkomponente in einem comingled yarn miteinander vermischt enthält.
Die Faserstränge 14 der Lagen 12 sind durch in 1 nicht gezeigte thermoplastische Fäden miteinander verbunden und in ihrer gegenseitigen Orientierung fixiert. Die thermoplastischen Fäden sind aus dem gleichen Material wie die Matrixvorstufenkomponente.
Durch Erwärmen kann das thermoplastische Material sowohl der Matrixvorstufenkomponente als auch der thermoplastischen Fäden aufgeschmolzen werden. Dabei werden die in den Fasersträngen 14 angeordneten Verstärkungsfasern 15 mit dem Matrixmaterial getränkt. Während das thermoplastische Material flüssig ist, kann das Multiaxialgelege 10 in eine gewünschte Form gebracht werden.
Beim nachfolgenden Abkühlen wird ein Faserverbundkunststoff definierter Form erhalten, in dem die Verstärkungsfasern 15 in eine Matrix aus thermoplastischem Material eingebettet sind. Die gegenseitige Orientierung der Faserstränge 14 der unterschiedlichen Lagen 12 ist weiterhin die ursprünglich durch die thermoplastischen Fäden fixierte Orientierung, die thermoplastischen Fäden selbst sind im Faserverbundkunststoff allerdings nicht mehr enthalten.
Dadurch wird eine ungleichmäßige Dicke des Faserverbundkunststoffes vermieden, wie sie bei einem Verbleiben von Fäden auftreten kann. Auch eine durch die Anwesenheit von Fäden bedingte verringerte mechanische Belastbarkeit des Faserverbundkunststoffes wird verhindert.
Aufgrund der Wahl des gleichen Materials für die thermoplastischen Fäden wie für die Matrixvorstufenkomponente ist sichergestellt, dass das in die Matrix übergegangene Material der thermoplastischen Fäden die Eigenschaften der Matrix nicht verändert. Wenn von einer Kombination eines bestimmten Materials der Verstärkungsfasern 15 und eines bestimmten Matrixmaterials bekannt ist, dass mit ihr ein Faserverbundkunststoff hoher Stabilität erhalten werden kann, ist dadurch, dass die thermoplastischen Fäden aus dem gleichen Material sind wie die Matrixvorstufenkomponente, gewährleistet, dass diese hohe Stabilität durch das Material der thermoplastischen Fäden in keiner Weise beeinträchtigt wird.
Das in 2 gezeigte Verfahren zur Herstellung des Multiaxialgeleges aus 1 funktioniert wie folgt:
Das Multiaxialgelege 10 wird in einer Endlosbahn hergestellt. Die Faserstränge 14 werden in den unterschiedlichen Lagen 12 angeordnet, wobei zwischen den Fasersträngen 14 unterschiedlicher Lagen 12 die vorgesehenen Orientierungswinkel berücksichtigt werden. Anschließend wird der Stapel der Lagen 12 in einer Richtung 16 durch eine Wirkmaschine geführt, wobei die Faserstränge 14 von Nadeln 18 der Wirkmaschine durch thermoplastische Fäden 20 miteinander verbunden werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Multiaxialgeleges ist schematisch in 3 dargestellt und dort mit 110 bezeichnet.
Das Multiaxialgelege 110 umfasst vier Lagen 112a, 112b, 112c, 112d von Fasersträngen 114. In der Orientierung ihrer Faserstränge 114 bezüglich einer Längsrichtung des Multiaxialgeleges 110 und in ihrer gegenseitigen Anordnung entsprechen die Lagen 112 den Lagen des Multiaxialgeleges aus 1.
Jeweils zwischen zwei Lagen 112 von Fasersträngen 114 ist eine Lage 116 einer thermoplastischen Matrixvorstufenkomponente in Form einer Folie angeordnet. Es ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht notwendig, dass auch die Faserstränge 114 die Matrixvorstufenkomponente als Bestandteil enthalten, und sie können daher ausschließlich aus Verstärkungsfasern 115 bestehen, wie sie in einem Faserstrang 114 einer Lage 112a in 3 beispielhaft gezeigt sind. Es ist aber auch denkbar, dass die Matrixvorstufenkomponente sowohl in Form der Lagen 116 als auch als Bestandteil der Faserstränge 114 vorliegt.
Die Lagen 112 der Faserstränge 114 und die Lagen 116 der Matrixvorstufenkomponente sind durch in 3 nicht gezeigte thermoplastische Fäden miteinander verbunden. Hierdurch wird sowohl eine Fixierung der Faserstränge 114 in ihrer jeweiligen Orientierung als auch der Folien der Matrixvorstufenkomponente erzielt. Die thermoplastischen Fäden sind aus dem gleichen Material wie die Matrixvorstufenkomponente.
Zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffes werden die Matrixvorstufenkomponente, die in den Folien der Lagen 116 sowie gegebenenfalls als Bestandteil der Fasern 114 vorliegt, sowie die thermoplastischen Fäden aufgeschmolzen. Das flüssige thermoplastische Material tränkt die Verstärkungsfasern 115 der Faserstränge 114. Durch Abkühlen wird eine feste Matrix ausgebildet.
Mit dem erfindungsgemäßen Multiaxialgelege kann auf einfache Weise ein Faserverbundkunststoff hoher mechanischer und chemischer Stabilität hergestellt werden. Nach einer Verflüssigung des thermoplastischen Materials der Matrixvorstufenkomponente und der thermoplastischen Fäden können die Verstärkungsfasern mit diesem getränkt werden. Während das thermoplastische Material sich im flüssigen Zustand befindet, kann dem Multiaxialgelege zudem eine gewünschte Form gegeben werden. Durch Abkühlen wird ein Faserverbundkunststoff erhalten, der in eine Matrix aus festem thermoplastischem Material eingebettete Verstärkungsfasern enthält.
Da das Material der thermoplastischen Fäden nach seinem Aufschmelzen vollständig in die entstehende Matrix übergeht, werden sämtliche mit der Anwesenheit von Fäden in einem Faserverbundkunststoff verbundenen Nachteile vermieden.
Da für die thermoplastischen Fäden das gleiche Material eingesetzt wird wie für die Matrixvorstufenkomponente, wird weiterhin eine ungünstige Beeinflussung der Eigenschaften der Matrix durch das in sie aufgenommene Material der thermoplastischen Fäden vollkommen vermieden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 97/04946 [0008]
- EP 1057605 A1 [0009, 0018]

Claims

Multiaxialgelege, umfassend zwei oder mehr Lagen (12; 112) von Fasersträngen (14; 114), wobei die Faserstränge (14; 114) jeder Lage (12; 112) die gleiche Orientierung aufweisen und die Faserstränge (14; 114) einer ersten Lage (12a; 112a) eine andere Orientierung aufweisen als die Faserstränge (14; 114) einer zweiten Lage (12b; 112b), und wobei die Faserstränge (14; 114) des Multiaxialgeleges (10; 110) Verstärkungsfasern (15; 115) umfassen oder aus Verstärkungsfasern (115) bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass Faserstränge (14; 114) durch thermoplastische Fäden (20) miteinander verbunden sind, das Multiaxialgelege (10; 110) mit einer thermoplastischen Matrixvorstufenkomponente versehen ist und die thermoplastischen Fäden (20) aus dem gleichen Material sind wie die Matrixvorstufenkomponente.
Multiaxialgelege nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage (116) der Matrixvorstufenkomponente zwischen zwei Lagen (112) von Fasersträngen (114) angeordnet ist.
Multiaxialgelege nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixvorstufenkomponente mit Fasersträngen (114) verbunden ist.
Multiaxialgelege nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixvorstufenkomponente durch thermoplastische Fäden (20) mit Fasersträngen (114) verbunden ist.
Multiaxialgelege nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixvorstufenkomponente durch Anschmelzen mit Fasersträngen verbunden ist.
Multiaxialgelege nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixvorstufenkomponente in Form von Fasern, in Form mindestens einer Folie oder in Form eines Pulvers vorliegt.
Multiaxialgelege nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage der Matrixvorstufenkomponente eine variierende Dicke aufweist.
Multiaxialgelege nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixvorstufenkomponente als Bestandteil von Fasersträngen (14; 114) vorliegt.
Multiaxialgelege nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixvorstufenkomponente in Form einer Umhüllung von Fasersträngen (14; 114) des Multiaxialgeleges (10; 110) vorliegt.
Multiaxialgelege nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Faserstränge (14; 114) des Multiaxialgeleges (10; 110) aus einem comingled yarn gebildet sind, wobei das comingled yarn Verstärkungsfasern (15; 115) und Fasern (17) aus der Matrixvorstufenkomponente miteinander vermischt enthält.
Multiaxialgelege nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Matrixvorstufenkomponente und der thermoplastischen Fäden (20) ausgewählt ist aus Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Thermoplastischem Polyetherimid (TPI), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetherketonketon (PEKK).
Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs aus einem Multiaxialgelege gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Matrixvorstufenkomponente und die thermoplastischen Fäden durch Wärmezufuhr zur Ausbildung einer Matrix aufgeschmolzen werden.
Faserverbundkunststoff, herstellbar durch ein Verfahren nach Anspruch 12