Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Gelege aus mindestens zwei übereinander angeordneten Lagen aus Multifilamentverstärkungsgarnen, wobei das Gelege auf und/oder zwischen den Lagen aus Multifilamentverstärkungsgarnen mindestens eine Lage aus einem Vlies aus thermoplastischem Polymermaterial aufweist.

Gelege aus Verstärkungsfasern oder -garnen sind seit langem auf dem Markt bekannt. Dabei werden vielfach Multiaxialgelege eingesetzt, die einen Aufbau aus mehreren übereinander angeordneten Fadenlagen aufweisen, wobei die

Fadenlagen aus Scharen von zueinander parallel angeordneten

Verstärkungsfäden bestehen. Die Fadenlagen sind so übereinander gelegt, dass die Verstärkungsfasern der Lagen zueinander parallel oder wechselweise kreuzend ausgerichtet sind. Die Winkel sind nahezu beliebig einstellbar.

Üblicherweise werden bei Multiaxialgelegen aber Winkel von 0°, 90°, plus oder minus 25°, plus oder minus 30°, plus oder minus 45° oder plus oder minus 60° eingestellt und der Aufbau so gewählt, dass sich gegenüber der Null-Grad

Richtung ein symmetrischer Aufbau ergibt.

Gelege wie die genannten Multiaxialgelege lassen sich aufgrund ihres Aufbaus speziell für die Fertigung von komplexen Strukturen einsetzten. Dabei werden die Gelege ohne Matrixmaterial in eine Form gelegt und an deren Kontur angepasst. Dadurch wird eine so genannte Preform erhalten, in die anschließend das zur Herstellung des Verbundbauteils erforderliche Matrixmaterial über Infusion oder Injektion, auch unter Anwendung von Vakuum eingebracht wird. Bekannte

Verfahren sind hier das sogenannte Liquid Molding (LM-Verfahren) oder damit verwandte Verfahren wie z.B. Resin Transfer Molding (RTM), Vakuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), Resin Film Infusion (RFI), Liquid Resin Infusion (LRI) oder Resin Infusion Flexible Tooling (RIFT).

Mit derartigen Gelegen aus Verstärkungsfasern hergestellte Faserverbund- Bauteile sind in hervorragender Weise geeignet, aus den

Beanspruchungsrichtungen des Bauteils eingeleiteten Kräften direkt

entgegenzuwirken und somit für hohe Festigkeiten zu sorgen. Dabei ermöglicht die Anpassung in den Multiaxialgelegen hinsichtlich der Faserdichten und

Faserwinkel an die im Bauteil vorliegenden Belastungsrichtungen geringe spezifische Gewichte.

Die übereinander angeordneten Fadenlagen können über eine Vielzahl

nebeneinander angeordneter und parallel zueinander verlaufender Maschen ausbildender Näh- oder Wirkfäden miteinander verbunden und gegeneinander fixiert werden, so dass das multiaxiale Gelege auf diese Weise stabilisiert wird. Die Näh- oder Wirkfäden bilden dabei die Null-Grad Richtung des

Multiaxialgeleges aus. Solche multiaxialen Gelege lassen sich z.B. mittels üblicher Kettenwirkmaschinen oder Näh-Wirk-Maschinen herstellen, beispielsweise mittels der dem Fachmann bekannten LIBA-Maschinen oder Karl Mayer Maschinen. Mittels Näh- oder Wirkfäden verbundene multiaxiale Gelege und deren Herstellung werden beispielsweise in der DE 102 52 671 C1 , der DE 199 13 647 B4, der WO 98/10128 oder der EP 0 361 796 A1 beschrieben.

Die EP 1 352 1 18 A1 offenbart multiaxiale Gelege, bei denen die Lagen der Verstärkungsfasern mittels schmelzbarer Nähgarne zusammengehalten werden, die eine gute Verformbarkeit der multiaxialen Gelege oberhalb der

Schmelztemperatur der Nähfäden und bei anschließender Abkühlung eine

Stabilisierung der Form ermöglichen. Häufig werden Nähfäden aus thermoplastischen Polymeren wie z.B. Polyamid oder Polyester eingesetzt, wie beispielsweise in der EP 1 057 605 offenbart.

In der US 2005/0164578 wird ein Vorprodukt für einen Verbund werkstoff- Vorformling (Preform) beschrieben, das mindestens eine Lage aus einem

Verstärkungsfasergewebe aufweist und bei dem in mindestens einer der Lagen Fasern zur Stabilisierung integriert sind, die die Preform stabilisieren, wenn diese erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden und die sich im späteren in dem zur Herstellung des Verbundbauteils eingesetzten Matrixharz lösen. Auch die WO 02/16481 offenbart Strukturen aus Verstärkungsfasern z.B. für Preformen, wobei die Strukturen flexible Polymerelemente enthalten, die z.B. in Gestalt von Fasern zwischen die Verstärkungsfasern eingebracht sind oder als Nähfäden die

Verstärkungsfasern miteinander verbinden. Die flexiblen Polymerelemente bestehen aus einem Material, welches in dem eingesetzen härtbaren

Matrixmaterial löslich ist.

Gemäß der DE 198 09 264 A1 können zwischen die miteinander vernähten Lagen aus Verstärkungsfasern der dort offenbarten Fasergelegeanordnungen

Klebevliese aus thermoplastischen Polymeren eingelegt werden. Durch diese Schmelzklebevliese lassen sich bei Erwärmung über die Schmelztemperatur des diese Vliese aufbauenden Polymers die Fasergelegeanordnungen auf einfache Weise in dreidimensionale Strukturen verformen, die nach Abkühlung praktisch ohne Rückstellkräfte ihre Form behalten.

Teilweise werden auch Wirrfasermatten oder -vliese oder Stapelfasergelege oder - matten zwischen die Fadenlagen aus Verstärkungsfasern gelegt, um z. B. die Durchtränkbarkeit der Gelege zu verbessern oder um z.B. die Schlagzähigkeit zu verbessern. Derartige mattenförmige Zwischenlagen aufweisende multiaxiale Gelege werden beispielsweise in der DE 35 35 272 C2 oder der US 2007/0202762 beschrieben, wobei für die Vliese bzw. Matten in der DE 35 35 272 C2, Flächengewichte zwischen 100 und 1200 g/m ² und in der US 2007/0202762 Flächengewichte von 40 g/m ² und 161 g/m ² offenbart werden.

Die EP 1 473 132 hat Multiaxialgelege bzw. ein Verfahren zur Herstellung dieser Multiaxialgelege sowie aus den Multiaxialgelegen hergestellte Preformen zum Gegenstand. Die dortigen Multiaxialgelege weisen zwischen den Lagen aus unidirektional verlegten Verstärkungsfasern Zwischenlagen aus thermoplastischen Fasern auf, wobei die Zwischenlagen Vliese aus Bikomponentenfasern oder Hybridvliese aus miteinander vermischten unterschiedlichen Fasern sein können. Das die Zwischenlagen aufbauende Polymer soll kompatibel mit dem im späteren in die Preform injizierten Matrixharz sein. Insbesondere wird ausgeführt, dass die Zwischenlagen permeabel für das Matrixharz bei der Harzinfusion sein sollen und die Verstärkungslagen während der Harzinfusion und danach fixieren sollen. Im Falle der Verwendung von Epoxidharzen sind die Vliese aus Polyamidfasern aufgebaut. Die Vliese können mit den Lagen aus Verstärkungsfasern über Wirkmaschen verbunden sein oder über Schmelzklebung.

Auch die EP 1 772 258 offenbart einen Laminataufbau für die Herstellung von faserverstärkten Kunststoffteilen. Diese Laminataufbauten weisen eine

Vliesschicht mit Flächengewichten von 100 bis 500 g/m ² als Kernlage und mindestens eine Decklage aus Verstärkungsfasern auf. Die Vliesschicht ist beispielsweise eine Fasermischung aus Trägerfasern und thermoplastischen Bindefasern und der Schmelzpunkt der Binderfasern ist geringer als derjenige der Trägerfasern. Unter Wärmebehandlung bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Bindefasern und unterhalb des Schmelzpunkt der

Trägerfasern wird gemäß der EP 1 772 258 eine thermische Verfestigung der Vliesschicht und damit eine höhere innere Festigkeit und Dimensionsstabilität der Vliesschicht erreicht. Gleichzeitig gewährleistet die Vliesschicht eine hohe

Durchlässigkeit bei der Infiltration mit Matrixharz. Die US 2008/0289743 A1 offenbart Multiaxialgelege aus alternierend angeordneten Lagen von Verstärkungsfasern und Vliesen aus thermoplastischen Fasern als Zwischenlagen, wobei die Zwischenlagen zwischen den

Verstärkungslagen angeordnet und mit diesen über Wirkmaschen oder

Schmelzklebung verbunden sind. In einer Ausführungsform können die Vliese aus zwei oder mehreren Materialien aufgebaut sein und somit Hybridvliese oder Bikomponenten-, Trikomponentenvliese usw. sein. Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann es sich um ein Vlies aus Kern-Mantelfasern handeln mit einem Kern aus Polyamid und einem Mantel aus Polyurethan. Die Vliese dienen dazu, die unidirektional angeordneten Verstärkungsfasern zu fixieren und den Harzfluss während der Harzinfiltrierung zu gewährleisten. In einer bevorzugten Ausführungsform soll die Härtung bei Temperaturen unterhalb der

Schmelztemperatur der thermoplastischen Fasern der Zwischenlage erfolgen.

Ein Nachteil der zuvor beschriebenen Gelegeaufbauten des Stands der Technik ist der relativ hohe Anteil an Material, der nicht aus Verstärkungsfasern besteht und der somit nicht zur Festigkeit des resultierenden Bauteils beiträgt. Das

Matrixmaterial muss auf die Gesamtmenge an Verstärkungsfasern und Vlies bezogen werden, so dass, bezogen auf das Bauteilvolumen, ein geringerer Anteil an Verstärkungsfasern im Bauteil und damit auch geringere Festigkeiten resultieren.

Die EP 1 705 269 offenbart ein thermoplastisches Fasermaterial aus einem

Polyhydroxyether, welches z.B. bei multiaxialen Gelegen aus Verstärkungsfasern z.B. als Non-Woven zwischen die Lagen aus Verstärkungsfasern eingelegt werden kann. Unter Wärmeeinfluss wird das Polyhydroxyether Material viskos und klebrig, so dass eine Fixierung der Verstärkungsfasern in einer definierten geometrischen Anordnung vor ihrer Einbettung in der Matrix erreicht werden kann. Das Polyhydroxyether-Fasermaterial löst sich dann später bei einer Temperatur oberhalb seiner Glasumwandlungstemperatur vollständig im Matrixmaterial auf. In der US 2006/0252334 werden Gelege aus mehreren Lagen von Verstärkungsfasern beschrieben, die zur Verbesserung der Schlagzähigkeit der aus diesen Gelegen hergestellten Bauteile zwischen den Verstärkungslagen z.B. Vliese aus polymeren Fasern enthalten. Dabei sollen diese polymeren Fasern im Matrixharz löslich sein, wodurch nach den Ausführungen der US 2006/0252334 eine gleichmäßigere Verteilung des diese Fasern aufbauenden Polymers in die Harzmatrix ermöglicht wird im Vergleich zu schmelzbaren, unlöslichen

Thermoplasten.

Da die polymeren Fasern bei den Gelegen der US 2006/0252334 und der EP 1 705 269 im Matrixmaterial löslich sind und sich demzufolge während der Infiltration der Gelege mit Matrixharz auflösen, ist eine sichere Fixierung der Verstärkungslagen in diesem Stadium der Bauteilherstellung nicht hinreichend gewährleistet.

Es besteht daher ein Bedarf an Gelegen auf Basis von Verstärkungsfasern, die eine gute Drapierbarkeit und Formstabilität nach der Umformung zu Preformen sowie eine gute Durchlässigkeit bei der Infiltration von Matrixharzen aufweisen. Gleichzeitig sollen die aus diesen Gelegen hergestellten Bauteile hohe

Festigkeitskennwerte insbesondere unter Druckbeaufschlagung und eine hohe Schlagzähigkeit besitzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, derartige Gelege zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gelege aus mindestens zwei übereinander angeordneten Lagen aus zueinander parallel nebeneinander angeordneten Multifilamentverstärkungsgarnen, wobei das Gelege auf und/oder zwischen den Lagen aus Multifilamentverstärkungsgarnen mindestens eine Lage aus einem Vlies aus thermoplastischem Polymermaterial aufweist und wobei das Vlies eine erste Polymerkomponente und eine zweite Polymerkomponente umfasst, deren Schmelztemperaturen unterhalb der Schmelz- oder Zersetzungstemperatur der Verstärkungsgarne liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste

Polymerkomponente eine niedrigere Schmelztemperatur aufweist als die zweite Polymerkomponente und dass die erste Polymerkomponente in Epoxid-,

Cyanatester-, oder Benzoxazin-Matrixharzen oder in Mischungen dieser

Matrixharze löslich ist und die zweite Polymerkomponente in Epoxid-,

Cyanatester-, oder Benzoxazin-Matrixharzen oder in Mischungen dieser

Matrixharze nicht löslich ist.

Vorzugsweise weist die erste Polymerkomponente eine Schmelztemperatur im Bereich zwischen 80 und 135°C und die zweite Polymerkomponente eine

Schmelztemperatur im Bereich zwischen 140 und 250°C auf.

Aufgrund seines spezifischen Aufbaus zeichnet sich das erfindungsgemäße Gelege durch eine gute Drapierbarkeit und Fixierbarkeit der Gelegelagen in der Preform aus, durch eine gute Durchlässigkeit bei der Infiltrierung mit Matrixharz sowie dadurch, dass mit ihnen Bauteile mit hohen mechanischen Festigkeiten und mit hoher Schlagzähigkeit herstellbar sind. Durch die mindestens eine Vlieslage aus der erfindungsgemäßen Polymerkombination kann unter Erwärmung auf die Schmelztemperatur der ersten Polymerkomponente eine Beweglichkeit der Gelegelagen gegeneinander erreicht werden. Die geschmolzene erste

Komponente des Vlieses wirkt gewissermaßen als Gleitmittel, so dass die Lagen der Verstärkungsgarne beim Umformprozess in die Preform in die gewünschte Lage gleiten können. Bei Abkühlung der Preform wirkt dann die erste

Polymerkomponente als Schmelzkleber und fixiert die Verstärkungslagen in ihrer Position.

Bei der nachfolgenden Infiltrierung des Gelegeaufbaus mit Matrixharz, die in der Regel bei Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der ersten, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur der zweiten Komponente erfolgt, ist durch die höherschmelzende zweite Polymerkomponente des erfindungsgemäßen mindestens einen Vlieses eine gute Durchlässigkeit für das Matrixharz

gewährleistet. Die erste Polymerkomponente hingegen löst sich im Matrixharz auf und verliert auf diese Weise seine Identität als eigenständige Phase gegenüber dem Matrixharz. Daher ist der Anteil der ersten Polymerkomponente somit dem Matrixmaterial zuzurechnen und der zu infiltrierende Anteil an Matrixharz kann um den Anteil der ersten Polymerkomponente reduziert werden. Infolgedessen können hohe Faservolumenanteile der Verstärkungsfasern im resultierenden Bauteil eingestellt und damit das Niveau der mechanischen Festigkeitskennwerte auf hohem Niveau gehalten werden.

Das im erfindungsgemäßen Gelege eingesetzte Vlies kann dabei aus einer Mischung von Monokomponentenfasern mit unterschiedlichen

Schmelztemperaturen bestehen, also ein Hybridvlies sein. Das Vlies kann jedoch auch aus Bikomponentenfasern bestehen, beispielsweise aus Kern-Mantel Fasern, wobei der Kern der Faser aus einem höher schmelzenden Polymer und der Mantel aus einem niedriger schmelzenden Polymer aufgebaut ist. Ähnlich einem Vlies aus Bikomponentenfasern kann das Vlies auch z.B. aus einer Wirrlage von Fasern aus der zweiten Polymerkomponente aufgebaut sein, wobei die erste Polymerkomponente z.B. durch Besprühen oder durch Beschichten auf die Fasern der zweiten Polymerkomponente aufgetragen wurde. Die

Beschichtung kann beispielsweise über eine Imprägnierung mit einer Dispersion oder Lösung der ersten Polymerkomponente erfolgen, wobei nach der

Imprägnierung der Flüssigkeitsanteil der Dispersion bzw. das Lösemittel entfernt wurde. Ebenso ist es möglich, dass ein aus Fasern der zweiten

Polymerkomponente aufgebautes Vlies die erste Polymerkomponente in Gestalt feiner, zwischen die Fasern der zweiten Polymerkomponente eingelagerter Partikel enthält. Vorzugsweise ist das Vlies ein Hybridvlies. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Vlies die erste Polymerkomponente in einem Anteil von 2 bis 40 Gew.-% und die zweite Polymerkomponente in einem Anteil von 60 bis 98 Gew.-% enthält. Besonders bevorzugt liegt der Anteil der ersten Polymerkomponente im Bereich von 5 bis 35 Gew.-% und der Anteil der zweiten Polymerkonnponente im Bereich von 65 bis 95 Gew.-%. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Vlies die erste Polymerkomponente in einem Anteil von 20 bis 40 Gew.-% und die zweite Polymerkomponente in einem Anteil von 60 bis 80 Gew.-%.

Bei der Aushärtetemperatur des Matrixharzes, d.h. des Epoxid-, Cyanatester-, oder Benzoxazinharzes, reagiert in einer bevorzugten Ausführungsform die erste Polymerkomponente chemisch mit dem aushärtenden Matrixharz über

Vernetzungsreaktionen und wird so integraler Teil einer homogenen Matrix. Daher ist die erste Polymerkomponente vorzugsweise ein mit Epoxid-, Cyanatester-, oder Benzoxazin-Matrixharzen über chemische Vernetzungsreaktionen

reagierendes Polymer. Besonders bevorzugt ist die erste Polymerkomponente ein Polyhydroxyether. Derartige Polyhydroxyether werden z.B. in der EP 1 705 269 beschrieben, auf deren diesbezügliche Offenbarung sich ausdrücklich bezogen wird.

Erfindungsgemäß weist die zweite Polymerkomponente eine höhere

Schmelztemperatur als die erste Polymerkomponente auf. Bevorzugt schmilzt die zweite Polymerkomponente bei der Härtungstemperatur des eingesetzten

Matrixharzes oder bei Temperaturen im Bereich zwischen der Schmelztemperatur der ersten Polymerkomponente und der Härtungstemperatur des Matrixharzes. Auf diese Weise wird die zweite Polymerkomponente ebenfalls in das

Matrixmaterial eingebunden, bildet jedoch im Unterschied zur ersten

Polymerkomponente im ausgehärteten Matrixharz eine eigene Phase aus. Diese durch die zweite Polymerkomponente ausgebildete Phase hilft bei der Aushärtung und im späteren Bauteil, eine Ausbreitung von Rissen zu begrenzen und trägt so z.B. zur Erhöhung der Schlagzähigkeit entscheidend bei.

Als zweite Polymerkomponente des im erfindungsgemäßen Gelege eingesetzten Vlieses können übliche zu thermoplastischen Fäden verarbeitbare Polymere eingesetzt werden, solange sie die anspruchsgemäßen Bedingungen erfüllen, wie z.B. Polyamide, Polyimide, Polyamidimide, Polyester, Polybutadiene,

Polyurethane, Polypropylene, Polyetherimide, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyphenylensulfone, Polyphenylensulfide, Polyetherketone,

Polyetheretherketone, Polyarylamide, Polyketone, Polyphtalamide,

Polyphenylenether, Polybutylentherephtalate oder Polyethylentherephthalate oder Copolymere oder Mischungen diese Polymere.

Im Hinblick auf die zuvor genannten Matrixharze ist bevorzugt, wenn die zweite Polymerkomponente ein Polyamidhomopolymer oder Polyamidcopolymer oder eine Mischung aus Polyamidhomopolymeren und/oder Polyamidcopolymeren ist. Besonders bevorzugt ist das Polyamid-Homopolymer oder -Copolymer ein Polyamid 6, Polyamid 6.6, Polyamid 6.12, Polyamid 4.6, Polyamid 1 1 , Polyamid 12 oder ein Copolymer auf Basis Polyamid 6/12.

Im Hinblick auf eine Vergleichmäßigung der Materialeigenschaften über der Gelegedicke ist es vorteilhaft, wenn bei dem erfindungsgemäßen Gelege zwischen jeder Lage von Multifilamentverstärkungsgarnen eine Vlieslage angeordnet ist. Im Hinblick auf die Eigenschaften des mit dem erfindungemäßen Gelege hergestellten Bauteils und im Hinblick auf ein möglichst hohes

Kennwertniveau der mechanischen Eigenschaften ist es ebenso bevorzugt, wenn das Vlies ein Flächengewicht im Bereich von 5 und 25 g/m ² aufweist. Besonders bevorzugt liegt das Flächengewicht im Bereich von 6 und 20 g/m ² .

Im erfindungsgemäßen Gelege können als Verstärkungsfasern die üblichen zur Herstellung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen verwendeten

Verstärkungsfasern bzw. -garne eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt des sich bei den Multifilamentverstärkungsgarnen um Kohlenstofffaser-, Glasfaser -, oder Aramidgarne oder um hochverstreckte UHMW-Polyethylengarne und besonders bevorzugt um Kohlenstofffasergarne. Im Hinblick auf ein hohes Niveau der mechanischen Eigenschaften im resultierenden Bauteil ist es von Vorteil, wenn die Verstärkungsgarne innerhalb einer Lage aus Multifilamentverstärkungsgarnen zueinander parallel und

aneinander anliegend nebeneinander angeordnet sind. Hierdurch können hohe Faservolumenanteile erzielt werden und im Bauteil Zonen mit geringem

Faseranteil vermieden werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bilden die Verstärkungsgarne übereinander angeordneter Lagen in Blickrichtung senkrecht zur Lagenebene einen Winkel miteinander aus. Damit ist es möglich, eine Anpassung der

Ausrichtung der Verstärkungsgarne in Bezug auf die Beanspruchungsrichtungen im späteren Bauteil vorzunehmen und für die erforderlichen Festigkeiten in diesen Beanspruchungsrichtungen zu sorgen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Lagen von Verstärkungsgarnen so alternierend unter definierten Winkeln gegenüber einer Null-Grad Richtung angeordnet, dass sich ein symmetrischer oder ein quasiisotroper Aufbau ergibt. So kann das erfindungsgemäße Gelege beispielsweise einen Aufbau mit einer +45°, einer -45°, einer +45° und einer -45° Lage aufweisen, d.h. bei dem die innerhalb der einzelnen Lagen unidirektional angeordneten Verstärkungsgarne einen Winkel von +45°, -45°, +45° und - 45° zur Null-Grad Richtung aufweisen. Üblicherweise sind bei derartigen Multiaxialgelegen Winkel α im Bereich von ± 20° bis ca. ± 80° zu finden. Typische Winkel α sind ± 25°, ± 30°, ± 45° und ± 60°.

Um z.B. auch weiteren Beanspruchungsrichtungen im späteren Bauteil Rechnung zu tragen, umfasst das erfindungsgemäße Gelege vorzugsweise auch Lagen von Multifilamentverstärkungsgarnen, bei denen die Verstärkungsgarne gegenüber der Null-Grad Richtung einen Winkel von 0° und/oder Lagen, bei denen die

Verstärkungsgarne gegenüber der Null-Grad Richtung einen Winkel von 90 ° ausbilden. Diese 0° bzw. 90° Lagen befinden sich vorzugsweise zwischen den unter dem Winkel α orientierten Lagen. Es ist jedoch auch beispielsweise ein Aufbau mit folgenden Richtungen möglich: 90°, +30°, -30°, 0° -30°, +30°, 90°, d.h. ein Aufbau, bei dem die äußeren Lagen aus 90° Lagen gebildet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Gelege können die Lagen von

Multifilamentverstärkungsgarnen aus vorgefertigten Unidirektionalgeweben der Multifilamentverstärkungsgarne bestehen. Bei diesen Unidirektionalgeweben werden die die jeweilige Lage aufbauenden, parallel zueinander angeordneten Verstärkungsgarne durch Ketten aus lockeren Bindefäden, die sich im

wesentlichen quer zu den Verstärkungsgarnen erstrecken, miteinander

verbunden. Derartige Unidirektionalgewebe werden beispielsweise in der

EP 0 193 479 B1 oder der EP 0 672 776 beschrieben, auf deren diesbezügliche Offenbarung hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

Um bei den erfindungsgemäßen Gelegen insbesondere bei der Harzinjektion eine höhere Stabilität zu erhalten und z.B. ein ungewünschtes Verschieben der Verstärkungslagen zu vermeiden, sind in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Lagen aus Multifilamentverstärkungsgarnen und die mindestens eine Vlieslage miteinander durch zueinander parallel verlaufende und zueinander mit einer Stichweite beabstandete und Maschen ausbildende Nähfäden oder Näh- Wirkfäden miteinander verbunden und gegeneinander fixiert. Dabei definieren die Nähfäden die Null-Grad Richtung des Geleges.

Die einzelnen aus Multifilamentverstärkungsgarnen aufgebauten Lagen der erfindungsgemäßen Gelege können dabei mittels üblicher Methoden und

Apparate hergestellt und übereinander in definierten Winkeln gegenüber der Null- Grad Richtung abgelegt werden. Wie bereits ausgeführt, sind bekannte Maschinen auf diesem Gebiet die LIBA-Maschinen oder die Karl Mayer Maschinen. Damit lassen sich auch die Verstärkungsgarne so zueinander innerhalb der Lagen positionieren, dass sie aneinander liegen, d.h. im Wesentlichen ohne Spalten, nebeneinander liegen. Als Nähfäden kommen die üblicherweise zur Herstellung von Garngelegen eingesetzten Garne in Betracht. Dabei werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Nähfäden auch solche Fäden verstanden, die nicht über Nähen in das erfindungsgemäße Multiaxialgelege eingebracht sind, sondern über andere maschenbildende textile Prozesse wie insbesondere über Wirkprozesse. Die Maschen, über die die Nähfäden die Lagen des multiaxialen Geleges miteinander verbinden, können die bei Multiaxialgelegen üblichen Bindungstypen aufweisen wie z.B. Trikotbindung oder Fransenbindung. Bevorzugt ist eine Fransenbindung.

Vorzugsweise sind die Nähfäden Multifilamentgarne. Dabei können solche

Nähgarne eingesetzt werden, die bei der späteren Harzinjektion z.B. oberhalb der Harzinjektionstemperatur, jedoch unterhalb der Aushärtetemperatur des

eingesetzten Harzes schmelzen. Die Garne können auch bei der Härtetemperatur selbst aufschmelzbar sein. Die Nähgarne können auch solche sein, die im

Matrixharz z.B. während der Injektion oder auch während dessen Aushärtung auflösbar sind. Derartige Nähfäden werden z.B. in der DE 199 25 588, der EP 1 057 605 oder der US 6 890 476 beschrieben, auf deren diesbezügliche

Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird. Bevorzugt bestehen die

Nähfäden aus Polyamid, Polyaramid, Polyester, Polyacryl, Polyhydroxyether oder aus Copolymeren dieser Polymere. Besonders bevorzugt sind die Nähfäden Multifilamentgarne aus Polyester, Polyamid oder Polyhydroxyether oder aus Copolymeren dieser Polymere.

Es ist von Vorteil, wenn die Nähfäden bei Raumtemperatur eine Bruchdehnung von > 50 % aufweisen. Durch die hohe Bruchdehnung lässt sich eine verbesserte Drapierfähigkeit der erfindungsgemäßen Multiaxialgelege erreichen, wodurch auch komplexere Strukturen bzw. Bauteile realisiert werden können.

In einer besonderen Ausführungsform vernähter oder verwirkter

erfindungsgemäßer Gelege weisen die Nähfäden einen Titer im Bereich von 10 bis 35 dtex auf. Es hat sich nämlich gezeigt, dass insbesondere die Stabilität gegenüber Druckbeanspruchungen deutlich verbessert wird, wenn der Titer der Nähfäden im Gelege in dem genannten Bereich liegt. Dies wird darauf

zurückgeführt, dass bei Verwendung solcher Nähfäden das Fadenbild der einzelnen Fadenlagen gegenüber bekannten Multiaxialgelegen deutlich vergleichmäßigt ist. Insbesondere ist festzustellen, dass die Filamente der Verstärkungsgarne einen geradlinigeren Verlauf zeigen als dies bei Gelegen des Stands der Technik der Fall ist. Besonders bevorzugt haben die Nähfäden einen Titer im Bereich von 10 bis 30 dtex und besonders bevorzugt einen Titer im Bereich von 15 bis 25 dtex.

Wie ausgeführt, bilden die Nähfäden Maschen aus und definieren die Null-Grad Richtung des Geleges. Im Fall, dass die Verstärkungsgarne der Lagen in Bezug auf die Null-Grad Richtung des Geleges symmetrisch angeordnet sind und, bezogen auf ihre Erstreckungsrichtung, einen Winkel α zur Null-Grad-Richtung ausbilden, der ungleich 90° und ungleich 0° ist, wurde im Hinblick auf die

Festigkeit gegenüber Druckbeanspruchungen und/oder Schlagbeanspruchungen vom mittels der erfindungsgemäßen Multiaxialgelege hergestellten

Verbundwerkstoffbauteile überraschenderweise des Weiteren festgestellt, dass ein besonders gutes Festigkeitsniveau erreicht wird, wenn die Stichlänge s der durch die Nähfäden ausgebildeten Maschen in Abhängigkeit von der Stichweite w sowie vom Winkel ai der Verstärkungsgarne im erfindungsgemäßen multiaxialen Gelege den folgenden Beziehungen (I) und (II) genügt:

2 mm < s < 4 mm (I) und s = n ^■

Dabei kann der Multiplikator B Werte im Bereich 0,9 < B < 1 ,1 und n die Werte 0,5 1 , 1 ,5, 2, 3 oder 4 annehmen kann, womit auch für kleine Werte von w-|tan ai |/2,3 die Stichweite s in dem gemäß Gleichung (I) geforderten Bereich liegt. Die Stichweite w, d.h. der Abstand zwischen den Nähfäden ist dabei in mm

anzugeben.

Unter dem Winkel ai wird dabei der Winkel zur Null-Grad-Richtung verstanden, unter dem die Verstärkungsgarne der bei Draufsicht auf das Multiaxialgelege ersten Lage angeordnet sind, deren Verstärkungsgarne zur Null-Grad-Richtung einen von 90° und 0° verschiedenen Winkel aufweisen. Im Falle, dass die

Verstärkungsgarne der obersten Lage oder obersten Lagen des Multiaxialgeleges einen Winkel von 90° oder von 0° zur Null-Grad-Richtung aufweisen, ist dann die erste unter dieser Lage bzw. unter diesen Lagen angeordnete Lage in Betracht zu ziehen, deren Verstärkungsgarne einen von 90° oder 0° abweichenden Winkel aufweisen.

Es wurde bei Untersuchung des Faserbildes, d.h. des Verlaufs der Fasern bzw. der Filamente der Multifilamentverstärkungsgarne in den Lagen des Geleges festgestellt, dass bei Einhaltung der Bedingungen (I) und (II) ein sehr

gleichmäßiger Verlauf der Fasern resultiert mit einer deutlich reduzierten

Welligkeit der Garne und einem deutlich verminderten Auftreten von Spalten zwischen Garnbündeln. Hierzu ist offenbar ausschlaggebend, dass entlang des Verlaufs eines Garnbündels oder Faserstrangs die Nähfäden den Faserstrang an möglichst unterschiedlichen Positionen über der Breite des Faserstrangs durchstechen. Bei den üblicherweise eingestellten Werten hinsichtlich Stichlänge und Stichweite außerhalb der durch die Bedingungen (I) und (II) definierten

Bereiche ist zu beobachten, dass die Einstiche der Nähfäden entlang der

Erstreckung der Verstärkungsgarne im wesentlichen zwischen denselben Fasern bzw. Filamenten bzw. denselben Bereichen des Faserstrangs bzw. des

Verstärkungsgarns auftreten. Hierdurch kommt es zu ausgeprägter Welligkeit bzw. Ondulation im Garnverlauf und zur Ausbildung von Spalten zwischen Filamenten.

Insgesamt wurde festgestellt, dass bei Verwendung der erfindungsgemäßen niedrigtitrigen Nähfäden und bei Einhalten der obengenannten Bedingungen (I) und (II) in der Draufsicht auf die Lagen der Verstärkungsgarne die durch die Einstichstellen der Nähfäden im Gelege hervorgerufene Faserablenkung, auch als Ondulationswinkel bezeichnet, um bis zu ca. 25% reduziert werden kann.

Gleichzeitig können die entstehende Ondulationsflächen, d.h. die Flächen bzw. die Bereiche, in dem die Filamente oder Fäden eine Ablenkung zeigen, um ca. 40 % verkleinert und die Freiräume zwischen Fasern, die zu Bereichen mit erhöhtem Harzanteil und verringerter Festigkeit im Bauteil insbesondere bei

Druckbeanspruchung führen, damit deutlich verringert werden.

Gleichzeitig konnte anhand von Schliffbildern von Verbundlaminaten auf Basis der erfindungsgemäßen Multiaxialgelege festgestellt werden, dass durch die

Verwendung der erfindungsgemäßen niedrigtitrigen Nähfäden

überraschenderweise eine deutliche Vergleichmäßigung des Verlauf der

Verstärkungsfäden in einer Betrachtungsrichtung senkrecht zu den Lagen der Verstärkungsgarne und parallel zu den Verstärkungsgarnen erzielt wurde. So wurde bei Verwendung eines Nähfadens mit einem Titer von 23 dtex ein im wesentlichen linearer Verlauf der Filamente der Verstärkungsgarne erhalten. Bei Verwendung eines Nähfadens mit einem Titer außerhalb des bevorzugten

Bereichs zeigten bereits bei einem Titer von 48 dtex über den genannten

Querschnitt des Verbundlaminats gesehen alle Filament einen sehr unruhigen, wellenförmigen Verlauf mit Schwankungsamplituden in der Größenordnung der Dicke einer Lage von Verstärkungsfäden.

Dabei kann die Stichlänge im Bereich von 2 mm und 4 mm liegen. Bei Stichlängen oberhalb von 4 mm ist eine hinreichende Stabilität des erfindungsgemäßen Geleges nicht mehr gewährleistet. Unterhalb von 2 mm hingegen kommt es zu einer zu hohen Anzahl von Fehlstellen im Gelege. Darüber hinaus nimmt auch die Wirtschaftlichkeit der Herstellung der Multiaxialgelege in starkem Maße ab.

Die erfindungsgemäßen Gelege zeichnen sich durch eine gute Drapierfähigkeit und durch eine gute Harzdurchlässigkeit aus. Darüber hinaus ermöglichen sie die Herstellung von Bauteilen mit hoher Stabilität gegenüber Druckbeanspruchungen und hoher Toleranz gegenüber Schlagbeanspruchungen. Sie sind daher in besonderer Weise zur Herstellung von sogenannten Preformen geeignet, aus denen komplexere Faserverbundbauteile hergestellt werden. Daher betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere auch Preformen zur Herstellung von

Faserverbundbauteilen, die die erfindungsgemäßen Gelege enthalten.