Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen sowie Bindemittel zum Vorverformen von textilen Strukturen bei der Herstellung von Strukturwerkstoffen nach dem RIM- oder RTM- Verfahren. Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Sandwich-Bauteilen auf Basis von Gusspolyamid beruht auf dem sogenannten RTM -Verfahren (Resin-Trans- fer-Molding). Bei diesem Verfahren wird der Kern mit hierauf angeordneten Schichten aus trockenem, d. h. nicht vorimprägniertem, Fasermaterial in einer verschließbaren Form angeordnet. Die Form besteht aus zwei heizbaren Formhälften, deren Innenkon- tur der Außenkontur des fertigen Bauteils entspricht. Im geschlossenen Formraum wird dem trockenen Fasermaterial flüssiges Harz zugeführt. Das Harz wird durch Beheizen der Form ausgehärtet. Hierbei kann das Harz entweder bei Überdruck in der RTM- Form oder bei Vakuum in der RTM-Form zugeführt werden. Der jeweilige Druckunterschied dient u. a. der Vermeidung unerwünschter Lufteinschlüsse in der Deckschicht. Mittels trockener Fasergelege werden verschiedene Nachteile der Prepreg-Technik vermieden. In der Literatur wird der Begriff RIM -Verfahren oft synonym zum RTM- Verfahren verwendet. Auch im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das RIM -Verfahren synonym zum RTM-Verfahren. Aus der EP-A-722 825 ist ein RTM-Verfahren bekannt, welches Überdruck in der Form anwendet.

Entsprechende RTM-Verfahren, welche Vakuum in der Form vorschlagen, sind aus der EP-A-770 472, der EP-A-786 330 und der EP-A-1 281 505 bekannt.

Ein RTM-Verfahren, bei dem unter Überdruck Harz injiziert wird und unterstützend ein Vakuum in der gasdicht geschlossenen Form hergestellt wird, ist aus der

WO-A-02/074469 bekannt. Die zuvor genannten Verfahren lassen jedoch zu wünschen übrig. Insbesondere ist es schwierig, auf diese Weise faserverstärkte Verbundwerkstoffe mit gleichbleibender Qualität herzustellen. Insbesondere ist es schwierig, gleichbleibende mechanische Eigenschaften reproduzierbar zu gewährleisten.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den zuvor genannten Nachteilen abzuhelfen. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe gelöst wird, wenn man eine textile Struktur zunächst mit einem polymeren Bindemittel vorbehandelt und einem Formungsschritt unterzieht und die so erhaltene bindemit- telhaltige, geformte, textile Struktur mit einer polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt bringt und polymerisiert.

Ein erster Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen, umfassend: a1 ) Imprägnieren einer textilen Struktur mit wenigstens einer flüssigen Bindemittel- Zusammensetzung in Form einer Lösung oder Dispersion eines polymeren Bindemittels in einem Lösungsmittel, a2) Formen der textilen Struktur, wobei die Schritte a1 ) und a2) in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können und wobei man eine imprägnierte, geformte textile Struktur erhält, b) zumindest teilweises Entferne des Lösungsmittels aus der imprägnierten, geformten, textilen Struktur unter Erhalt einer bindemittelhaltigen, geformten, texti- len Struktur, c) Imprägnieren der in Schritt b) erhaltenen, bindemittelhaltigen, geformten, textilen Struktur mit einer polymerisierbaren Zusammensetzung und Polymerisation der polymerisierbaren Zusammensetzung.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verbundwerkstoffformteil, das nach dem Verfahren wie zuvor und im Folgenden definiert erhältlich ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines solchen Verbund- werkstoffformteils als Schale für Sicherheitshelme, z. B. als Kopfschutz für Personen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine flüssige Bindemittelzusammensetzung, bestehend aus einem amorphen Polyamid und einem Lösemittel oder einem Lösemittelgemisch. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer flüssigen Bindemittelzusammensetzung wie zuvor und im Folgenden definiert, zum Vorverformen von texti- len Strukturen bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen nach dem RIM- oder RTM- Verfahren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein "Formteil aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen" einen Gegenstand, der einen faserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst oder aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff besteht und der eine für eine gewünschte Anwendung geeignete Form aufweist. Zum Imprägnieren im Schritt a1 ) kann die textile Struktur mit der wenigstens einen flüssigen Bindemittelzusammensetzung nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren in Kontakt gebracht werden. Zum Imprägnieren im Schritt c) kann die in Schritt b) erhaltene, bindemittelhaltige, geformte, textile Struktur mit der polymerisierbaren Zusammensetzung nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren in Kontakt ge- bracht werden. Das Imprägnieren in den Schritten a1 ) und c) kann jeweils unabhängig voneinander, z. B. durch konventionelle Auftragungsverfahren wie Besprühen, Bestreichen, Gießen, Tauchen, Bedrucken, etc., erfolgen. Das Imprägnieren kann unter Anwendung von vermindertem Druck erfolgen. Gegebenenfalls kann sich an eine Phase mit vermindertem Druck eine Phase mit erhöhtem Druck anschließen.

Bevorzugt wird zum Imprägnieren die textile Struktur in Schritt a1 ) mit der flüssigen Bindemittelzusammensetzung besprüht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ermöglicht, Formteile aus faserverstärk- ten Verbundwerkstoffen mit gleichbleibender Qualität herzustellen. Insbesondere gelingt es, faserverstärkte Verbundwerkstoffe mit gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften bereitzustellen. Hierzu gehören beispielsweise Zugfestigkeit, E-Modul, Schlagzähigkeit und dergleichen. Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte textile Struktur dient als Verstärkungsmaterial zur Herstellung der Verbundwerkstoffformteile. Als textile Struktur eignen sich prinzipiell Fasern oder Fasergebilde. Die textile Struktur ist vorzugsweise ausgewählt unter Rovings, Geweben (einschließlich Mikrofasergeweben), Gestricken (Strickwaren), Gewirken, Gelegen, Matten, Vliesen, Filzen, etc. und Kombinationen davon. Zur Bereitstellung der Fasergebilde können textile Flächengebilde aus Fasern eingesetzt werden, z. B. in Form von Leinen, Schnüren, Seilen, Garnen oder Zwirnen.

Die Fasern können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Zur Bereitstellung der textilen Strukturen können Fasern aus anorganischen Materialen und Fasern aus organischen Materialen eingesetzt werden. Fasern aus organischen Materialen können natürliche Polymere, synthetische Polymere oder Kombinationen davon umfassen oder aus natürlichen Polymeren, synthetischen Polymeren oder Kombinationen davon bestehen. Als Fasern eignen sich anorganische Materialien wie Hochmodulcarbonfasern, silikatische und nicht silikatische Gläser der verschiedensten Art, Kohlenstoff, Bor, Sili- ciumcarbid, Metalle, Metalllegierungen, Metalloxide, Metallnitride, Metallcarbide und Silikate sowie organische Materialien wie natürliche und synthetische Polymere, beispielsweise Polyacrylnitrile, Polyester, ultrahochgereckte Polyolefinfasern, Polyamide, Polyimide, Aramide, Liquid-Crystal-Polymere, Polyphenylensulfide, Polyetherketone, Polyetheretherketone, Polyetherimide, Baumwolle, Cellulose und andere Naturfasern, beispielweise Flachs, Sisal, Kenaf, Hanf, Abaca. Bevorzugt sind hochschmelzende Materialien, beispielsweise Gläser, Kohlenstoff, Aramide, Liquid-Crystal-Polymere, Polyphenylensulfide, Polyetherketone, Polyetheretherketone und Polyetherimide. Besonders bevorzugt sind die erfindungsgemäß eingesetzten Fasern ausgewählt unter Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Stahlfasern, Keramikfasern, davon verschiedenen temperaturbeständigen polymeren Fasern und Kombinationen davon.

Als textile Struktur eignen sich speziell Rovings der zuvor genannten Fasern, bevorzugt nicht lineare und lineare Gebilde, besonders bevorzugt flächige Formkörper wie Fasern, Garne, Zwirne, Seile und textile Gebilde wie Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflechte und Vliese. Als textile Struktur eignen sich ganz speziell Vliese, Filze, Gewebe, Rovings, Rovinggewebe und Matten. Als textile Strukturen eignen sich ganz speziell Gewebe, Vliese und Gelege. Die textile Struktur umfasst oder besteht vorzugsweise aus Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Fasern temperaturbeständiger Kunststoffe. Besonders bevorzugt sind textile Strukturen auf Basis von Glas-, Kohle- oder Aramidfasern, speziell Glas- oder Kohlefasern. Die erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffformteile weisen vorzugsweise einen Gehalt an Fasern von 20 bis 85 Vol.-%, besonders bevorzugt 40 bis 70 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Verbundwerkstoffformteils, auf. Eine spezielle Ausgestaltung sind Verbundwerkstoffformteile mit rein unidirektionaler Verstärkung. Verbundwerkstoffformteile mit rein unidirektionaler Verstärkung weisen vorzugsweise einen Gehalt an Fasern von 30 bis 90 Vol.-%, besonders bevorzugt 40 bis 80 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Verbundwerkstoffformteils, auf. Das Verstärkungsmaterial kann in dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffformteil gleichmäßig verteilt sein, es kann jedoch auch in bestimmten Teilen des Verbundwerkstoffs, z. B. in den Randbereichen und/oder besonderen Verstärkungszonen, in einem größeren Anteil vorhanden sein als in anderen Teilen des Verbundwerkstoffes.

Bevorzugt enthält die in Schritt a1 ) eingesetzte flüssige Bindemittelzusammensetzung 1 bis 30 Gew.-%, besonders 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, des polymeren Bindemittels. Das in der Bindemittelzusammensetzung enthaltene polymere Bindemittel umfasst vorzugsweise wenigstens ein thermoplastisches Polymer.

In einer speziellen Ausführung besteht das in der Bindemittelzusammensetzung enthaltene polymere Bindemittel aus einem thermoplastischen Polymer oder einer Mischung thermoplastischer Polymere.

Bevorzugt ist das thermoplastische Polymer ausgewählt unter Polyamiden und Blends von Polyamiden. Geeignet sind z. B. Polyamide, die sich von Lactamen mit 7 bis 13 Ringgliedern ableiten wie Polycaprolactam, Polycapryllactam und Polylaurinlactam sowie Polyamide, die durch Umsetzung von Dicarbonsäuren mit Diaminen erhalten werden. Als Dicarbon- säuren sind z. B. Alkandicarbonsäuren mit 6 bis 12, insbesondere 6 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatische Dicarbonsäuren einsetzbar, insbesondere Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, Terephthalsäure und/oder Isophthalsäu- re.

Als Diamine eignen sich besonders Alkandiamine mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen sowie aromatische Diamine wie m-Xylylendiamin, Di-(4-aminophenyl)methan,

Di-(4-aminocyclohexyl)-methan, 2,2-Di-(4-aminophenyl)-propan, 2,2-Di-(4-aminocyclo- hexyl)-propan oder 1 ,5-Diamino-2-methyl-pentan. Weiterhin sind Polyamide, die durch Copolymerisation zweier oder mehrerer der vorgenannten Monomeren erhältlich sind oder Mischungen mehrerer Polyamide geeignet, wobei das Mischungsverhältnis beliebig ist. Die nachfolgende nicht abschließende Aufstellung enthält geeignete Polyamide und deren Monomere.

AB-Polymere:

PA 4 Pyrrolidon, PA 6 ε-Caprolactam, PA 7 Ethanolactam, PA 8 Capryllactam, PA 9 9-Aminopelargonsäure, PA 1 1 1 1 -Aminoundecansäure, PA 12 Laurinlactam.

AA/BB-Polymere: PA 46 Tetramethylendiamin, Adipinsäure,

PA 66 Hexamethylendiamin, Adipinsäure,

PA 69 Hexamethylendiamin, Azelainsäure,

PA 610 Hexamethylendiamin, Sebacinsäure,

PA 612 Hexamethylendiamin, Decandicarbonsäure,

PA 613 Hexamethylendiamin, Undecandicarbonsäure,

PA 1212 1 ,12-Dodecandiamin, Decandicarbonsäure,

PA 1313 1 ,13-Diaminotridecan, Undecandicarbonsäure,

PA 6T Hexamethylendiamin, Terephthalsäure,

PA 9T Nonyldiamin/Terephthalsäure,

PA MXD6 m-Xylylendiamin, Adipinsäure,

PA 6I Hexamethylendiamin, Isophthalsäure,

PA 6-3-T Trimethylhexamethylendiamin, Terephthalsäure,

PA 6/6T (siehe PA 6 und PA 6T),

PA 6/66 (siehe PA 6 und PA 66),

PA 6/12 (siehe PA 6 und PA 12),

PA 66/6/610 (siehe PA 66, PA 6 und PA 610),

PA 6I/6T (siehe PA 61 und PA 6T),

PA PACM 12 Diaminodicyclohexylmethan, Laurinlactam,

PA 6I/6T/PACM wie PA 6I/6T + Diaminodicyclohexylmethan,

PA 12/MACMI Laurinlactam, Dimethyldiaminodicyclohexylmethan, Isophthalsäure,

PA 12/MACMT Laurinlactam, Dimethyldiaminodicyclohexylmethan, Terephthalsäure,

PA PDA-T Phenylendiamin, Terephthalsäure.

Es können auch Mischungen obiger Polyamide eingesetzt werden.

Speziell ist das thermoplastische Polymer ausgewählt unter amorphen Polyamiden und Blends amorpher Polyamide.

Vorzugsweise ist das thermoplastische Polymer ausgewählt unter Polyamid 6, Polyamid 66, Polyamid 6/66 und Blends, die Polyamid 6, Polyamid 66 und/oder Polyamid 6/66 als Hauptbestandteil enthalten. Unter einem "Hauptbestandteil" wird dabei verstanden, dass eine thermoplastische Polymerzusammensetzung eingesetzt wird, die zu mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, Polyamid 6, Polyamid 66 und/oder Polyamid 6/66 enthält.

Als kommerziell erhältliches polymeres Bindemittel eignet sich speziell Ultramid® 1 C der BASF SE, ein Polyamid 6/66/136.

Als Lösungsmittel für die flüssige Bindemittelzusammensetzung eignen sich Wasser, Alkanole wie d- bis C2o-Alkanole, Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Bu- tanol, iso-Butanol, tert.-Butanol, n-Pentanol, iso-Pentanol, n-Hexanol, iso-Hexanol, n-Heptanol, iso-Heptanol, n-Octanol, iso-Octanol, Ketone wie Aceton, Methylethylke- ton, Ester wie Essigsäureethylester und halogenierte Lösemittel wie Methylenchlorid, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff oder deren Gemische, bevorzugt Wasser, d- bis Cs-Alkanole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sec.-Butanol, tert.-Butanol, n-Pentanol, iso-Pentanol, n-Hexanol, iso-Hexanol, n-Heptanol, iso-Heptanol, n-Octanol, iso-Octanol oder deren Gemische, besonders bevorzugt Wasser, d- bis C4-Alkanole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso- Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sec.-Butanol, tert.-Butanol, oder deren Gemische.

Bevorzugt wird als Lösungsmittel Wasser oder ein wässrig-alkoholisches Lösungsmittel eingesetzt. Besonders bevorzugt als Lösungsmittel sind Wasser/Ethanol- oder Was- ser/Propanol-Gemische. In einer bevorzugten Ausführungsform wird als flüssige Bindemittelzusammensetzung eine Lösung eines Polyamids oder Polyamidblends in einem Wasser/Ethanol- oder Wasser/Propanol-Gemisch verwendet.

In Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Lösungsmittel zumindest teilweise entfernt. Dabei wird eine bindemittelhaltige, geformte, textile Struktur erhalten, die anschließend in Schritt c) mit einer polymerisierbaren Zusammensetzung imprägniert und einer Polymerisation unterzogen wird.

Das teilweise Entfernen des Lösungsmittels in Schritt b) kann nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Dazu zählt bevorzugt das Verdampfen unter vermindertem Druck und/oder erhöhter Temperatur.

Bevorzugt wird das Lösungsmittel in Schritt b) zu mindestens 30 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, insbesondere mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf die ur- sprüngliche Lösungsmittelmenge, entfernt. Speziell wird das Lösungsmittel zu mindestens 80 Gew.-%, spezieller zu mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die ursprünglich eingesetzte Menge, entfernt.

In Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Schritt b) erhaltene, binde- mittelhaltige, geformte, textile Struktur mit einer polymerisierbaren Zusammensetzung imprägniert und anschließend einer Polymerisation unterzogen.

Die polymerisierbare Zusammensetzung ist vorzugsweise ausgewählt unter Polyamidharzen, Epoxidharzen oder Polyurethanharzen.

Bevorzugt enthält die polymerisierbare Zusammensetzung als polymerisierbare Bestandteile ein Lactam oder Lactamharz. Speziell geeignete polymerisierbare Zusammensetzungen sind unter der Bezeichnung "Gusspolyamide" erhältlich. Die in Schritt c) eingesetzte polymerisierbare Zusammensetzung enthält als polymeri- sierbaren Bestandteil vorzugsweise ε-Caprolactam. Geeignet ist der Einsatz von ε-Caprolactam als alleinigem polymerisierbarem Bestandteil und von Gemischen, die ε-Caprolactam und wenigstens eine damit copolymerisierbare Komponente enthalten. Bis zu 20 Gew.-%, also 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 17 Gew.-%, besonders be- vorzugt 0 bis 15 Gew.-% des Caprolactams können durch Co-Monomere aus der Gruppe der Lactame mit mindestens 4 C-Atomen verwendet werden. Besonders bevorzugt als Comonomer ist o-Lauryllactam.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als polymerisierbare Zusammensetzung eine Mischung aus ε-Caprolactam und ω-Lauryllactam eingesetzt werden. Das Mischungsverhältnis von ε-Caprolactam und ω-Lauryllactam beträgt in der Regel 1000 : 1 bis 1 : 1000, bevorzugt 100 : 1 bis 1 : 100, besonders bevorzugt 10 : 1 bis 1 : 10, insbesondere 2 : 1 bis 1 : 2. Als weitere Komponenten (Aktivatoren) der polymerisierbaren Zusammensetzung eignen sich Verbindungen, die durch Umsetzung von Isocyanaten, beispielsweise HDI (Hexamethylendiisocyanat) mit Lactamen, beispielweise ε-Caprolactam, hergestellt werden können und blockierte Isocyanate, Isophthaloylbiscaprolactam, Terephthaloyl- biscaprolactam, Ester wie Dimethylphthalat-polyethylenglykol, Polyole oder Polydiene in Kombination mit Säurechloriden, Carbonylbiscaprolactam, Hexamethylendiisocyanat oder Acyllactamat, bevorzugt Isocyanate, Hexamethylendiisocyanat oder Acyllactamat, besonders bevorzugt Hexamethylendiisocyanat oder Acyllactamat und alkalische Katalysatoren wie Magnesiumhalogenlactamate, Alkalicaprolactamate, Aluminium- oder Magnesiumlactam, Natrium-Caprolactamat oder Magnesium-Bromidlactamat, bevor- zugt Alkalicaprolactamate, Aluminium- oder Magnesiumlactam, Natrium-Caprolactamat oder Magnesium-Bromidlactamat, besonders bevorzugt Natrium-Caprolactam oder Magnesium-Bromidlactamat.

Als Aktivatoren können alle Aktivatoren, die für die aktivierte anionische Polymerisation verwendet werden, eingesetzt werden, so z. B. N-Acyllactame, wie N-Acetyl-capro- lactam, substituierte Triazine, Carbodiimide, Cyanamide, Mono- und Polyisocyanate und die entsprechenden maskierten Isocyanatverbindungen. Die Aktivatoren werden vorzugsweise in Konzentrationen von 0,1 bis 1 Mol-%, bezogen auf die Lactammenge, verwendet. Mit den erfindungsgemäßen Katalysatoren können Lactame mit mindes- tens fünf Ringgliedern, wie z. B. Caprolactam, Laurinlactam, Capryllactam, Önanthlac- tam, die entsprechenden C-substituierten Lactame oder Gemische der genannten Lactame polymerisiert werden. Die Polymerisation kann in Gegenwart wenigstens eines alkalischen Katalysators erfolgen. Geeignete alkalische Katalysatoren können hergestellt werden durch Umsetzung eines Polyethers mit der entsprechenden Alkali- bzw. Erdalkaliverbindung, wie z. B. dem Alkoholat, Amid, Hydrid, Grignard-Verbindungen sowie den Alkali- bzw. Erdalkalimetallen. Die Katalysatoren werden in der Regel in Mengen von 0,1 bis 40 Gew.- %, bevorzugt 0,2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die polymerisierbaren Komponenten, zugesetzt. Gut geeignete Katalysatoren für die Polymerisation sind Kalium- oder Natrium-Lacta- mate. Besonders gut geeignet ist Natrium-Caprolactamat, das einfach aus NaH und ε-Caprolactam hergestellt werden kann.

Das Mischungsverhältnis von Caprolactam, Aktivator und alkalischem Katalysator kann in weiten Grenzen variiert werden, in der Regel beträgt das Molverhältnis von Caprolactam zu Aktivator zu alkalischem Katalysator 1000 : 1 : 1 bis 1000 : 200 : 50.

Die Polymerisation erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von 50 bis 250 °C, besonders bevorzugt 70 bis 200 °C, speziell 100 bis 190 °C.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in der Bindemittelzusammensetzung ein thermoplastisches Polymer eingesetzt, das ausgewählt ist unter Polyamiden und Blends von Polyamiden und eine polymerisierbare Zusammensetzung eingesetzt, die als polymerisierbare Bestandteile ein Lactam oder Lactamharz enthält. Ein solches System zeichnet sich durch ausgezeichnete Verträglichkeit der eingesetzten Komponenten aus. Insbesondere zeigt die Bindemittelzusammensetzung nur geringe bzw. keinerlei inhibierende Wirkung auf die polymerisierbare Zusammensetzung.

Wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Schritt a2) vor dem Schritt a1 ) durch- geführt, so bleibt das schon verformte Gewebe nach dem Abdampfen des Lösemittels in der Form. Die derart behandelten Gewebe können aber auch in einem zweiten Schritt durch Erhitzen verformt werden. Das Verformen kann im Spritzgusswerkzeug, aber auch in einem vorgeschalteten Schritt durchgeführt werden. Verfahren zur Herstellung von Strukturbauteilen sind beispielsweise aus dem Kunst- stoffhandbuch„Duroplaste 10", Hanserverlag 1988 auf Seite 825 ff bekannt.

Das vorverformte Textil kann nach dem Trocknen des Bindemittels entweder in der beheizten Form belassen oder in das endgültige Polymerisationswerkzeug eingebracht werden. Dort kann nach den beschriebenen Verfahren das Caprolactam zusammen mit den Aktivatoren und Katalysatoren eingebracht werden, durchtränkt die textile Struktur und härtet aus. Es kann bei Werkzeugtemperaturen von 100 bis 190 °C polymerisiert und gegebenenfalls bei Temperaturen von 80 bis 150 °C nachpolymerisiert werden. Eine geeignete Abfolge der Verarbeitungsschritte ist:

1 . Zuschneiden des oder der Gewebe

2. Plazieren der Gewebe im Vorwerkzeug oder RTM-Werkzeug, eventuell verformen

3. Einsprühen mit gelöstem Thermoplasten

4. Abdampfen Lösemittel

5. Schließen des Werkzeugs

6. Vorverformungsschritt

7. Entnahme des Gewebeteils und Überführung in RTM-Werkzeug oder Weiterver- arbeitung im Werkzeug

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders einfach und billig und deswegen für Großserien geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie folgt durchgeführt werden:

In einer bevorzugten Ausführungsform kann man nach dem sogenannten RTM- (Re- sin-Transfer-Molding) bzw. RIM- (Reaction-Injection-Molding) Verfahren arbeiten. Bei diesem Verfahren kann der Kern mit hierauf angeordneten Schichten aus Bindemittel enthaltenden, getrockneten, textilen Strukturen in einer verschließbaren Form angeordnet werden. Die Form besteht in der Regel aus zwei heizbaren Formhälften, deren Innenkontur und deren Außenkontur den fertigen Bauteilen entsprechen. Im geschlossenen Formraum kann dem trockenen vorverformten Fasermaterial aufgeschmolzenes Lactam mit den zur Polymerisation erforderlichen Additiven zugeführt werden. Das Lactam kann durch Beheizen der Form ausgehärtet werden. Hierbei kann das Harz bei Normaldruck (Atmosphärendruck), bevorzugt bei einem Druck von 1 ,1 bis 20 bar, bevorzugt 1 ,5 bis 5 bar, besonders bevorzugt 1 ,0 bis 3,0 bar oder bei einem Druck von 0,001 bis 0,9 bar, bevorzugt 0,1 bis 0,8 bar, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,6 bar in der RTM- bzw. RIM-Form zugeführt werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch ganz allgemein die Verwendung einer flüssigen Bindemittelzusammensetzung, wie zuvor definiert, zum Vorverformen von textilen Strukturen bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen. Bevorzugt erfolgt die Herstellung der Verbundwerkstoffe dann nach dem RIM- oder RTM-Verfahren. Unter dem Begriff Verbundwerkstoff werden dann ganz allgemein Werkstoffe aus zwei oder mehr verbundenen Materialien verstanden wie Teilchenverbundwerkstoffe (Dis- persionswerkstoffe, Faserverbundwerkstoffe, Schichtverbundwerkstoffe (Laminate) und Durchdringungsverbundwerkstoffe. Bevorzugt sind Faserverbundwerkstoffe und Schichtverbundwerkstoffe (Laminate), insbesondere bevorzugt sind Faserverbundwerkstoffe.

Die erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffteile eignen sich bevorzugt zur Verwendung als Schale für Sicherheitshelme als Kopfschutz für Personen. Dazu zäh- len z. B. Sicherheitshelme für Personen, die ein Kraftfahrzeug, Motorrad, Fahrrad, etc. führen bzw. fahren, Sicherheitshelme für sportliche Betätigungen wie Bergsteigen, Rollerskate fahren, etc., Sicherheitshelme für Kinder, Sicherheitshelme als Verletzungsschutz für behinderte Personen, Sicherheitshelme für den Arbeitsschutz, z. B. im Baugewerbe, Bergbau, etc.

Die Erfindung wird anhand der folgenden, nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele

Die zur Verstärkung des Bauteils verwendeten Gewebe oder textilen Strukturen werden entweder vorher ins Werkzeug eingelegt, mit dem Bindemittel getränkt und durch Schließen des Werkzeugs und Abdampfen des Lösemittels vorverformt und das aktivierte und katalysierte Lactam eingespritzt oder sie werden in einem zweiten beheizten Werkzeug vorverformt und dann in das Polymerisationswerkzeug eingebracht.

Einsatzstoffe:

Polyamid: Ultramid® 1 C (BASF SE)

Katalysator: 17 bis 19 gew.-%iges Natriumcaprolactamat in Caprolactam: Brüggolene® C10 (Firma Brüggemann, Heilbronn)

Aktivator: 17 gew.-%iges geblocktes Diisocyanat in Caprolactam: Brüggolene® C20 (Firma Brüggemann, Heilbronn)

Gusspolyamid: Caprolactam: AP-Nylon® Caprolactam (Firma Brüggemann, Heilbronn)

Beispiel 1

5 Lagen einer Glasfasermatte (Hersteller Fa. Saertex) 5 x 90/10 (Flächengewicht 424 g/m ² ) wurden in das Werkzeug (Hutform) eingelegt und mit der Hand den Kontu- ren angepasst und mit 50 ml einer Lösung aus 10 Gew.-% Polyamid in Ethanol/Wasser mit einem Volumenverhältnis von 9 : 1 besprüht. Nach Abtrocknen des Lösungsmittels bei 30 bis 150 °C wurde das Werkzeug geschlossen und bei 150 °C Werkzeugtempe- ratur mit einem Gusspolyamid auf Basis von Caprolactam ausgegossen. Der Aktivator und der Katalysator wurden gemäß Datenblatt eingesetzt. Das Gusspolyamid wurde in zwei Strömen zugeführt, die unmittelbar vor ihrem Einsatz vermischt wurden. Der erste Strom enthielt etwa 1 bis 3 Gew.-% Aktivator und der zweite Strom etwa 1 ,5 bis 3 Gew.-% Katalysator. Nach 4 Minuten wurde das Formteil entnommen.

Das erhaltene Formteil war perfekt und wies keine Störungen der Oberfläche auf.

Vergleichsbeispiel A

Die zur Verstärkung verwendeten Glasfasermatten (Hersteller Fa. Saertex) 5 x 90/10 (Flächengewicht 424 g/m ² ) wurden in das Werkzeug (Hutform) eingelegt und mit der Hand den Konturen angepasst. Bei 150 °C Werkzeugtemperatur wurde das Werkzeug mit einem Gusspolyamidsystem der Firma Brüggemann (Heilbronn) wie oben be- schrieben ausgegossen.

Die eingelegten Gewebe waren verrutscht, die Qualität des erhaltenen Formteils wegen Oberflächenstörungen unbefriedigend.