Im Stand der Technik ist die Vliesstoffherstellung mit dem Nassverfahren in von der Papierherstellung abgeleiteten typischen Verfahrensweisen bekannt. In "Vliesstoffe", Viley-VCH, Viley-VCH-Verlag Weinheim 2000 ab Seite 235 ff. ist ein derartiges Verfahren beschrieben. Das Verfahren wird dabei so durchge- führt, dass die Fasern in Wasser dispergiert werden, dass dann eine kontinuierliche Vliesbildung auf einem Siebband durch Filtration erfolgt und anschließend eine Verfestigung, Trocknung und Aufrollung der ge-

bildeten Vliesbahn vorgenommen wird.

Derartige Verfahren werden im Wesentlichen für die Papierherstellung wie z. B. Synthesefaserpapier, Tee- beutelpapier, Luftfilterpapier oder auch Zigaretten- umhüllungspapiere eingesetzt.

Das Verfahren des Standes der Technik wurde somit nur für die Herstellung von Spezialpapieren oder speziel- len technischen Vliesstoffen als Endprodukt ange- wandt.

Aus dem Stand der Technik sind auch Formteile be- kannt, die aus Schmelzfasern und einer Verstärkungs- faser gebildet worden sind. In der EP 0 774 343 AI ist ein Formteil offenbart, das aus einer Kernschicht und einer Deckschicht besteht, wobei die Kernschicht aus Schmelzfasern und Verstärkungsfaser gebildet wor- den ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieses Formteil nur für den in der vorstehenden europäischen Anmeldung genannten Einsatzzweck geeignet ist. Das Formteil nach der EP 0 774 343 A1 besitzt nämlich un- genügende Eigenschaften in Bezug auf die Dichte und Festigkeit und ist somit in ihrer Anwendbarkeit be- schränkt.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neuartige Faservliesmatte bereit zu stellen, die als Halbzeug zur Herstellung von Faserverbundwerk- stoffen mit hoher Dichte geeignet ist. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein dies- bezügliches Verfahren zur Herstellung einer derarti- gen Faservliesmatte anzugeben. Das Verfahren soll weiterhin eine große Variabilität im Bezug auf die einsetzbaren Komponenten und die damit erzielbaren Eigenschaften aufweisen.

Die Aufgabe wird im Bezug auf die Faservliesmatte durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1, in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung der Faser- vliesmatte durch die Merkmale des Patentanspruches 22 und in Bezug auf den Faserverbundwerkstoff durch die Merkmale des Patentanspruches 30 gelöst. Die Unteran- sprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit eine Fa- servliesmatte vorgeschlagen, die mindestens eine ers- te Faser aus einem Hochleistungsthermoplasten als Schmelzfaser und mindestens eine zweite Faser als Verstärkungsfaser aus einem Hochleistungswerkstoff enthält. Die einzelnen Fasern sind in der Faservlies- matte mittels eines Binders fixiert. Wesentlich beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, dass in der Faservliesmatte die Schmelzfasern eine kleinere Faserlänge aufweisen als die Verstärkungsfaser. Die Schmelzfaser ist dabei mit einem Gewichtsanteil von <BR> 30 bis 90 Gew. -% und die Verstärkungsfaser mit einem<BR> Gewichtsanteil von 10 bis 70 Gew. -% in der Faser- vliesmatte enthalten.

Dadurch, dass die Faserlänge der Schmelzfaser kleiner ist als diejenige der Verstärkungsfaser, wird eine homogene Vermischung der beiden Faserarten erreicht, so dass dann beim späteren Weiterverarbeiten des Halbzeuges eine einheitliche homogene Verteilung der Verstärkungsfaser in dem Faserverbundwerkstoff er- folgt. Die Faserausrichtung der Fasern in der Schicht kann isotrop und/oder anisotrop sein.

Es ist deshalb beim erfindungsgemäßen Verfahren be- vorzugt, wenn die Schmelzfaser 0,1 mm bis 30 mm, be- vorzugt 2 mm bis 6 mm und ganz besonders bevorzugt

2,5 mm bis 3 mm ist. Weiterhin ist darauf zu achten, dass eine möglichst einheitliche Faserlänge vorliegt, so dass auch eine möglichst homogene Verteilung der Schmelzfaser in der Faservliesmatte realisierbar ist.

Die Verstärkungsfaser aus dem Hochleistungswerkstoff kann ebenfalls eine Länge von 0,1 mm bis 30 mm besit- zen, ist aber, wie durch Patentanspruch 1 definiert wird, jeweils immer größer wie die Schmelzfaser. Ge- eignete Faserlänge für die Verstärkungsfasern sind 6 mm bis 18 mm, besonders bevorzugt 6 mm bis 12 mm.

Auch im Falle der Verstärkungsfaser ist darauf zu achten, dass eine möglichst einheitliche Faserlänge vorliegt.

Aus stofflicher Sicht umfasst die Erfindung im Bezug auf die Schmelzfaser alle im Stand der Technik be- kannten Fasern, die aus einem Hochleistungsthermo- plasten herstellbar sind. Beispiele für derartige Fa- sern sind Fasern aus Polyetheretherketon (PEEK), Po- ly-p-phenylensulfid (PPS), Polyether-imid (PEI) oder Polyethersulfon (PES) und/oder Mischungen hiervon.

Bei den Verstärkungsfasern können solche eingesetzt werden, die aus Hochleistungswerkstoffen herstellbar sind. Beispiele hierfür sind Fasern aus Polybenzoxa- zol (PBO), Polyimid (PI), Polybenzimidazol (PBI), Me- tallfasern, Glasfasern, Aramidfasern, Carbonfasern, Keramikfasern, Naturfasern und/oder Mischungen hier- von.

Wie vorstehend bereits erläutert, ist die erfindungs- gemäße Faservliesmatte so aufgebaut, dass die einzel- nen Fasern mit Hilfe eines Binders untereinander fi- xiert sind. Die Fasern selbst sind dabei noch so vor- handen, wie sie eingesetzt worden sind und nur ledig- lich an den Kreuzungspunkten oder an den Berührungs-

stellen durch den Binder miteinander verbunden. Die- ser Aufbau der Faservliesmatte ist wichtig, da für den später herzustellenden Verbundwerkstoff ein Auf- spreizen der Verstärkungsfasern und/oder inhomogene Mischung vermieden werden muss.

Der Binder selbst kann dabei ein Binder sein der phy- sikalisch wirkt und/oder durch Verklebung.

Wenn ein physikalisch wirkender Binder eingesetzt wird, erfolgt eine Verbindungswirkung durch Verklam- merung/Verhakung der Fasern durch den Binder. Als Binder sind deshalb Fibrillen, Fibride und/oder fase- rige Binder geeignet.

Der Vorteil eines derartigen Binders besteht darin, dass er nicht zwingend bei der späteren Weiterverar- beitung unter Druck und Temperatur aus dem System im wesentlichen entfernt wird sondern im fertigen Werk- stoff erhalten bleibt und so auch die Eigenschaften des Werkstoffes gezielt gesteuert werden können.

Die schmelzklebenden Binder (Thermobondig) sind so gewählt, dass ihr Schmelzpunkt unter dem der Schmelz- faser liegt und dadurch so eine Bindungswirkung ent- steht.

Bei den Bindern können gemäß der vorliegenden Erfin- dung solche eingesetzt werden auf Basis von Polyvi- nylalkohol (PVA), Polyvinylacetat (PVAC), Ethylenvi- nylacetat (EVA), Polyacrylat, Polyurethan (PUR), Har- ze, insbesondere z. B. Melaminharz oder Phenolharz, Polyolefine wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), aromatische Polyamide (Aramide) und Copolymere hier- von.

Der Binder kann eine Dispersion sein oder die Form von Fibrillen, Fibriden oder faserartigen Charakter aufweisen. Im Falle eines derartigen Binders kann die Geometrie hinsichtlich des Längen-Breiten-Höhenver- hältnisses für jeden einzelnen Parameter im Verhält- nis zu einem anderen im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 100.000 variieren.

Die erfindungsgemäße Faservliesmatte kann selbstver- ständlich auch noch Additive enthalten. Solche Addi- tive können eingesetzt werden, um die Eigenschaften der Faservliesmatte und somit auch nachfolgend des mit der Faservliesmatte hergestellten Faserverbund- werkstoffes zu beeinflussen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können deshalb Additive eingesetzt werden, die Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Wär- meleitfähigkeit, Reibungsverhalten, Temperaturbestän- digkeit, Schlagzähigkeit, Festigkeit oder die Abrasi- onsbeständigkeit beeinflussen. Derartige Additive können z. B. in Form von Fasern, Fibrillen, Fibride oder Pulpen eingesetzt werden. Die Additive können PTFE-Fasern oder Pulver, PI-Fasern, Aramidfasern, Carbonfasern oder metallische und/oder keramische wie auch organische Pulver sein. Besonders geeignet sind nanoskalige C-Fasern. Die Faservliesmatte kann des- halb auch als Funktionsschicht fungieren.

Wesentlich ist nun, dass die erfindungsgemäße Faser- vliesmatte ein sehr geringes Flächengewicht besitzt.

Darüber hinaus kennzeichnend ist die hohe Gleichmä- ßigkeit des Flächengebildes in Längs-und Querrich- tung hinsichtlich der Dicke. Die Faservliesmatte kann je nach eingesetzten Verstärkungsfasern und Schmelz- fasern und dessen Gewichtsanteile ein Flächengewicht von 8 bis 400 ganz bevorzugt 50 bis 150 g/m2 und ei- ne Dichte von 30 bis 500 kg/m3, bevorzugt 100 bis

200 kg/m3 aufweisen. Die Faservliesmatte nach der Er- findung ist bevorzugt 0,1 mm bis 4 mm, besonders be- vorzugt 0,5 mm bis 2 mm dick. Das geringe Flächenge- wicht ermöglicht, dass beim späteren Verpressungsvor- gang sehr dünne Formteile hergestellt werden können.

Die Faservliesmatte nach der Erfindung kann weiterhin noch so aufgebaut sein, dass auf mindestens einer Au- ßenseite der Faservliesmatte ein flächiges Substrat aufgebracht ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass dieses flächige Substrat z. B. auch als Funkti- onsschicht ausgebildet sein kann und dann im weiteren Verarbeitungsgang, d. h. wenn das Halbzeug zu einem Endprodukt verarbeitet wird, diese Funktionsschicht noch bestimmte Funktionen, wie eine Leitfähigkeit oder auch eine spezielle Klebefunktion, übernimmt.

Das flächige Substrat kann dabei in Form eines Gewe- bes, Geleges, Papiers oder Vlieses ausgebildet sein.

Eine weitere Alternative der erfindungsgemäßen Faser- vliesmatte sieht vor, dass mindestens zwei Faser- vliesmatten übereinander angeordnet sind, d. h. dass als flächiges Substrat eine weitere Faservliesmatte dient, so dass dann ein Verbund aus zwei Faservlies- matten vorliegt.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Faservliesmatte wie vorstehend be- schrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Schmelzfaser um die Verstärkungsfaser in ei- nem Dispergiermittel, bevorzugt Wasser, dispergiert werden und dass dann eine kontinuierliche Vliesbil- dung auf einem Siebband durch Filtration erfolgt und anschließend eine Verfestigung und Trocknung des Vlieses erfolgt. Das Bindemittel kann dabei während des Dispergierschrittes und/oder während der Vlies- bildung zugesetzt werden.

Wie an und für sich aus dem Stand der Technik schon bekannt, wird auch beim erfindungsgemäßen Verfahren mit einem schräg laufenden Sieb gearbeitet.

Bevorzugt ist es weiterhin, wenn das Bindemittel in Form einer Dispersion zugegeben wird. Die Zugabe des Bindemittels kann dabei sowohl während des Disper- gierschrittes wie auch während der Vliesbildung er- folgen.

Gleichfalls ist es für die Additive möglich, diese während des Dispergierschrittes oder während der Vliesbildung zuzusetzen.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass das Flächengewicht, die Dichte und die Dicke des Vlieses durch die stoffliche Zusammensetzung der Dis- persion und/oder die Zulaufgeschwindigkeit der Dis- persion auf das Schrägsieb und/oder dessen Transport- geschwindigkeit gesteuert werden kann. Dadurch ist es nun möglich, Faservliesmatten mit einem wie vorste- hend beschriebenen Flächengewicht von 8 bis 400 g/m2 und einer Dichte von 30 bis 500 kg/m3 herzustellen.

Wesentlich ist es, dass beim erfindungsgemäßen Ver- fahren eine homogene Mischung in Form einer Dispersi- on der Edukte zur Verfügung gestellt wird, so dass dann beim Auflauf dieser Dispersion auf das Sieb eine homogene Verteilung der Faserarten Schmelzfaser und Verstärkungsfaser erreicht wird. Beim erfindungsgemä- ßen Verfahren war es besonders überraschend, dass die mit dem vorstehend beschriebenen Fasern hergestellte Faservliesmatte eine ausgezeichnete Stabilität auf- weist. Dadurch ist es nun möglich, diese Faservlies- matte in weiteren Verarbeitungsschritten zu einem Endprodukt zu verarbeiten.

Zur Herstellung einer Faservliesmatte, die auf min- destens einer Außenseite noch ein flächiges Substrat aufweist, ist es vorgesehen, dass die Vliesbildung mit auf dem Schrägsieb aufgelegten Flächengebilden erfolgt. Diese Flächengebilde können ein Gelege, Ge- webe oder ein Vliesstoff sein.

Die Erfindung betrifft weiterhin noch ein Faserver- bundwerkstoff gemäß den Merkmalen des Patentanspru- ches 30.

Der Faserverbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung zeichnet sich besonders dadurch aus, dass die Ver- stärkungsfaser mit einem Gewichtsanteil von 30 bis 90 Gew.-% bezogen auf den Gewichtsanteil des Verbund- werkstoffes homogen im Werkstoff verteilt ist. Die Ausrichtung der Faser in der Matrix des Faserverbund- werkstoffes kann isotrop und/oder anisotrop sein. Die Faserlänge der Fasern in dem Faserverbundwerkstoff beträgt dabei 0,1 mm bis 30 mm, bevorzugt 6 mm bis 18 mm, ganz besonders bevorzugt 6 mm bis 12 mm. Die Fasern sind dabei ausgewählt aus Fasern aus Hochleis- tungswerkstoffen, wie sie im Stand der Technik be- kannt sind. Hierzu wird auf die Beschreibung der Fa- servliesmatte Bezug genommen.

Die Matrix des erfindungsgemäßen Faserverbundwerk- stoffes ist bevorzugt aus einem Hochleistungsthermo- plasten gebildet. Aus stofflicher Sicht können die Hochleistungsthermoplaste eingesetzt werden, wie sie ebenfalls vorstehend bereits bei der Faservliesmatte beschrieben worden sind.

Wesentlich ist nun, dass der Faserverbundwerkstoff nach der vorliegenden Erfindung eine Dichte aufweist,

die zwischen 0,25 und 6 g/cm3 liegt. Es hat sich ge- zeigt, dass die Dichte, die bei den erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffen realisierbar ist, zwischen 30 und 100 % der maximal erreichbaren Dichte beträgt, die sich aus der Dichte der einzelnen Ausgangsstoffe, d. h. der Verstärkungsfasern und der Matrix, errech- net. Dadurch steht nun erstmalig ein Hochleistungs- werkstoff zur Verfügung, der in seinen Eigenschaften vergleichbar ist wie metallische Werkstoffe. Der Werkstoff könnte somit auch als Kunststoffblech be- zeichnet werden.

Der Faserverbundwerkstoff nach der vorliegenden Er- findung liegt bevorzugt in Form eines flächigen Ge- bildes vor, kann jedoch selbstverständlich dann zu dreidimensionalen Gebilden verformt werden. Die Dicke des Faserverbundwerkstoffes in Form des flächigen Ge- bildes beträgt bevorzugt zwischen 0,01 bis 0,2 mm.

Der Faserverbundwerkstoff nach der Erfindung kann weiterhin noch eine Funktionsschicht aufweisen. Diese Funktionsschicht ist mindestens auf einer Seite des erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffes vorhanden.

Der erfindungsgemäße Faserverbundwerkstoff ist bevor- zugt herstellbar durch Verpressung mindestens einer Faservliesmatte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20 in einem beheizten Werkzeug. Geeignete Drücke hierfür sind 0,05-15 N/mm2. Je nach angewendetem Druck und verwendeten Verstärkungsfasern kann die Dichte des herzustellenden Faserverbundwerkstoffes eingestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Herstel- lungsbeispielen und Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt dabei die Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Herstellung der Faservlies- matte ; Fig. 2 und 3 zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerk- stoffes.

Beispiel 1 : Herstellungsbeispiel einer Faservliesmat- te Unter VP00054 wurde beispielhaft ein Faservlies er- zeugt.

PPS Schnittlänge 3 mm 81 Gew.-% Carbonfaser Schnittlänge 6mm 19 Gew.-% darauf bezogen : Bindefaser PVA 4 mm 10 Gew.-% Flächengewicht : 128 g/m2 Dicke : 0,95 mm Dichte : 0,135 g/cm3 Beispiel 2 : Herstellungsbeispiel für Faserverbund- werkstoff Aus diesem Vlies wurden konsolidierte Faserverbund- werkstoffe erzeugt : einlagige Verpressung Verpressungstemperatur : 350 °C Flächenpressung : 3,3 N/mm2 Dicke : 110 um Dichte : 1,17 g/cm3

Fig. 1 zeigt die Prizipdarstellung einer Schrägsieb- anlage, wie sie für die Herstellung der erfindungsge- mäßen Faservliesmatte angewendet worden ist. Die Vor- richtung 1 besteht dabei aus einem schräg laufenden Sieb 2 sowie einer horizontalen Zuführungseinrichtung 3 mit der die Dispersion der Schmelzfasern und der Verstärkungsfasern auf das schräg laufende Sieb 2 zu- geführt wird. Das schräg laufende Sieb 2 ist dabei so ausgestaltet, dass eine Entwässerung möglich ist.

Hierfür ist ein entsprechender Auffangbehälter 4 vor- gesehen. Zur kontrollierten Dickeneinstellung ist ei- ne entsprechende Vorrichtung 5 angeordnet, die ein- stellbar ist, um die Dicke des Faservlieses zu reali- sieren. Die Dispersion aus den Fasern wird, wie vor- stehend dargelegt, über den horizontalen Kanal 3 auf ein umlaufendes Band geführt, das über Rollen 6 ge- lenkt ist. Nach der Beaufschlagung mit der Dispersion wird das Faservlies über eine Trocknungseinrichtung 7 geführt, um die Verbindung der einzelnen Fasern mit dem Bindemittel sicherzustellen. Die so hergestellte Faservliesmatte wird dann entnommen.

Fig. 2 und 3 zeigen elektronenmikroskopische Aufnah- men eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffes.

Der Faserverbundwerkstoff nach Fig. 2 und 3 ist ein Verbundwerkstoff der hergestellt worden ist aus einer Faservliesmatte bestehend aus Glasfasern als Verstär- kungsfasern und PPS-Fasern als Schmelzfasern. Wie die elektronenmikroskopischen Aufnahmen der Fig. 2 und 3 zeigen ist die Verstärkungsfaser 9 homogen in der Thermoplastmatrix verteilt. Aus Fig. 2 und 3 geht auch hervor, dass die entsprechenden Fasern nahezu unverändert vorliegen, insbesondere nicht eingekürzt sind. Dies trägt entscheidend zur Steigerung des E- Moduls und insbesondere zu Zugfestigkeit des Werk- stoffes im vergleich zu reinen unverstärkten Thermo- plastfolien bei.