Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Faserverbund-Werkstoffen auf Basis von Styrol-Copolymeren

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Faserverbund-Werkstoffs V (auch Organoblech genannt), enthaltend eine thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A und Verstärkungsfasern B, wobei das Verfahren die Herstellung eines textilen Gebildes G aus den Verstärkungsfasern B und thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F umfasst, welche aus dem Material der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Formmasse A bestehen.

Faserverbund-Werkstoffe bestehen aus Verstärkungsfasern, die in eine Polymermatrix eingebettet sind. Die Einsatzbereiche von Faserverbund-Werkstoffen sind vielfältig. Beispielsweise kommen Faserverbund-Werkstoffe im Fahrzeug- und Luftfahrt-Bereich zum Einsatz. Hierbei sollen Faserverbund-Werkstoffe das Zerreißen oder sonstige Fragmentierungen der Matrix verhindern, um somit die Unfallgefahr durch verteilte Bauteilfetzen zu vermindern. Viele Faserverbund-Werkstoffe sind in der Lage, bei Belastung vergleichsweise hohe Kräfte aufzunehmen, bevor es zum totalen Versagensfall kommt. Gleichzeitig zeichnen sich Faserverbund-Werkstoffe gegenüber herkömmlichen, nicht verstärkten Materialien durch eine hohe Festigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitig niedriger Dichte und weiteren vorteilhaften Eigenschaften wie beispielsweise guter Alterungs- und Korrosionsbeständigkeit aus. Festigkeit und Steifigkeit der Faserverbund-Werkstoffe sind dabei an die Belastungsrichtung und Belastungsart anpassbar. Hierbei sind in erster Linie die Fasern für die Festigkeit und Steifigkeit des Faserverbund-Werkstoffs verantwortlich. Zudem bestimmt auch ihre Anordnung die mechanischen Eigenschaften des jeweiligen Faserverbund-Werkstoffs. Die Matrix dient dagegen meist primär zum Einleiten der aufzu- nehmenden Kräfte in die einzelnen Fasern und zur Beibehaltung der räumlichen Anordnung der Fasern in der gewünschten Orientierung. Da sowohl die Fasern als auch die Matrix-Materialien variierbar sind, kommen zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten von Fasern und Matrix-Materialien in Betracht. Bei der Herstellung von Faserverbund-Werkstoffen spielt die Verbindung von Fasern und Matrix zueinander eine wesentliche Rolle. Hierzu ist es notwendig eine vollständige und gleichmäßige Durchdringung der durch die Verstärkungsfasern B gebildeten Struktur mit dem Matrix-Material zu erzielen. Die Herstellung von Faserverbund-Werkstoffen aus Verstärkungsfasern und Kunstharzen erfolgt üblicherweise in der Form, dass textile Gebilde, sogenannte Faser- Halbzeuge, (z.B. Gewebe, Gelege oder Fasermatten) mit einem Kunstharz imprägniert werden, welches anschließend zur Aushärtung gebracht wird. Das Kunstharz besteht dabei in der Regel aus einem Prä-Polymer und einem Härter. Das Prä-Polymer ist hierbei ein Polymer oder Oligomer mit einem vergleichsweise geringen Molekulargewicht. Daher weist das Kunstharz zunächst eine geringe Viskosität auf und kann das Faserhalbzeug rasch durchdringen. Der kurz vor dem Imprägnieren zugegebene Härter leitet die Polymerisation des Prä-Polymers ein.

Dadurch erhöht sich die Viskosität des Kunstharzes bis schließlich ein hochmolekularer, häufig duroplastischer Kunststoff erhalten wird, der die Verstärkungsfasern des Faserverbund-Werkstoffs gleichmäßig umgibt. Da die verwendeten duroplastischen Kunstharze nach dem Aushärten unschmelzbar sind, müssen die Faserverbund- Werkstoffe in der Form erzeugt werden, in der sie später verwendet werden sollen. Ein einfaches Umformen ist nicht möglich. Durch die Herstellung vorimprägnierter Fasern oder Faserhalbzeuge, sogenannt Prepregs, ist es aber möglich, den Aufwand bei der eigentlichen Herstellung des endgültigen Bauteils zu reduzieren. Dazu werden die Faserhalbzeuge mit Prä-Polymer imprägniert und anschließend unter geschützter Atmo- Sphäre (niedrige Temperatur, geringer Sauerstoffgehalt) gelagert. Das Aushärten kann so zu einem späteren Zeitpunkt z.B. durch erwärmen erfolgen. So könne Ort und Zeitpunkt der Imprägnierung und der formgebenden Polymerisation voneinander getrennt werden. Thermoplastische Kunststoffe haben den Vorteil, dass sie durch Erwärmen über den Schmelzpunkt des Polymers wiederholt umgeformt werden können. Diese Eigenschaft wird sich in Organoblechen zur Nutze gemacht, welche aus Verstärkungsfasern bestehen, die in eine thermoplastische Polymermatrix eingebettet sind und dadurch unter Erwärmen umgeformt werden können.

Nachteilig ist, dass geeignete thermoplastische Kunststoffe hochmolekular sind. Sie weisen daher auch im geschmolzenen Zustand eine hohe Viskosität auf. Es ist daher sehr zeitaufwändig, ein vollständiges Durchdringen der Faserhalbzeuge zu erreichen. US 2014/0232042 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Befestigungsmittel auf Basis von Composit-Materialien, die aus mit thermoplastischem Harz durchsetzten Faserflocken hergestellt werden. Diese Faserflocken werden dadurch hergestellt, dass die Fasern zunächst mit thermoplastischem Harz vorimprägniert werden und anschließend in kurze Abschnitte geschnitten werden. Solche Composite haben den Nachteil, dass sie aufgrund der kurzen Faserlängen vergleichsweise weniger stabil sind.

Im Stand der Technik ist zur Herstellung von thermoplastischen Kunststoffen umfassenden Verstärkungsfasermatten die Verwendung von Hybridgarnen bekannt. TW-B 235970 beschreibt beispielsweise solche Garne, die als Verstärkungsfasern verwendet werden. Diese werden erhalten, indem die Verstärkungsfasern zusammen mit thermo- plastischen Fasern verwunden werden. Das Bauteil wird erhalten durch Legen der miteinander verwundenen Fasern und anschließendes Erwärmen auf eine Temperatur, die ausreicht, um eine Durchdringung der Verstärkungsfasern mit dem thermoplastischen Polymer zu erzielen. So erhaltene Textil-Prepregs zeichnen sich durch eine gute Drapierbarkeit, Lösungsmittelfreiheit und die Verwendung rationeller, textiler Verarbeitungsprozesse aus. Diese Vorteile werden jedoch durch den hohen Aufwand der Herstellung der Polymerfilamen- te aufgehoben (vgl. „Handbuch der Verbundwerkstoffe, M. Neitzel, P. Mitschang, U. Breuer (Hrsg.); Carl Hanser Verlag, München, 2014, Seite 182 bis 183).

Weitere Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Textil-Prepregs sind im Stand der Technik beschrieben. Im„Handbuch der Faserverbundkunststoffe/Composites", AVK - Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. (Hrsg.), 4. Auflage, Springer Fachmedien, Wiesbaden, 2014, Seite 236 wird in diesem Zusammenhang auf das Co- weaving und Co-knitting hingewiesen, beides Techniken bei denen Verstärkungsfasern und Fasern, welche aus dem Matrixmaterial bestehen, im ebenen Textilprozess, d.h. beim Weben oder Stricken, miteinander kombiniert werden. Diese Techniken bringen jedoch keine Verkürzung des zurückzulegenden Fließweges mit sich und somit auch keine Beschleunigung des Herstellungsprozesses (vgl. auch„Handbuch der Verbund- Werkstoffe, M. Neitzel, P. Mitschang, U. Breuer (Hrsg.); Carl Hanser Verlag, München, 2014, Seite 182 bis 183; und„Polymer Rheology and Processing", A. A. Collyer, L. A. Utracki (Hrsg.) Elsevier Science Publishing Co., Inc., New York, 1990, Seite 392-393).

DE 690 10 059 beschreibt Gewebestrukturen, in denen Fasern nicht-thermoplastischer Verstärkungsmaterialien wie Glas, Aramid, Carbon oder Siliziumdioxid zusammen mit Fasern thermoplastischer Kunststoffe wie Polyetherimiden, Polyetheretherketonen, Polycarbonaten, Flüssigkristall-Polymeren, Polyphenylensulfiden oder Polyethersulfo- nen verwoben oder verstrickt werden. Dieses Gewebe wird zusammen mit weiteren Geweben aus den genannten Materialien zu mehrschichtigen Laminaten gestapelt, welche durch Einwirkung von Wärme geformt und bearbeitet werden können, um verschiedene steife Gegenstände zu erhalten. Zur Dauer des Schmelzprozesses wird keine Aussage getroffen.

US 201 1/0020572 beschreibt Organoblech-Bauteile mit einem Hybrid-Design aus beispielsweise einer hoch fließfähigen Polycarbonat-Komponente. Dabei wird Polycarbo- nat (PC) durch geeignete Additive fließfähig gemacht, wie über hyperverzweigte Polyester, Ethylen/(Meth)acrylat Copolymere oder niedermolekulare Polyalkylenglykolester.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Faserverbund-Werkstoffs (Organoblech) bereitzustellen, welches eine gründliche und rasche Durchdringung der Verstärkungsfasern mit der thermoplastischen Polymermatrix sicherstellt. Der Faserverbund-Werkstoff sollte einfach herstellbar sein. Ferner sollte das Verfahren vielseitig anwendbar und an die gewünschten Ergebnisse leicht anpassbar sein.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass es möglich ist, einen thermoplastischen Faserverbund-Werkstoff V, enthaltend mindestens eine thermoplastische Styrol-Copolymer- Formmasse A als Polymermatrix und mindestens eine Verstärkungsfaser B, herzustellen, indem zunächst ein textiles Gebilde G aus den Verstärkungsfasern B und thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F, hergestellt aus der thermoplastische Styrol- Copolymer-Formmasse A, bereitgestellt wird, welches dann durch Erwärmen des texti- len Gebildes G auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzbereiches der thermo- plastischen Styrol-Copolymer-Fasern F liegt und anschließendes Abkühlen des erhaltenen Faserverbund-Werkstoffs V, erhalten wird.

Der so erhaltene Faserverbund-Werkstoff V zeichnet sich dadurch aus, dass das nach dem Schmelzen der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F verbleibende textile Gebilde aus den Verstärkungsfasern B besonders gleichmäßig von der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Formmasse A durchdrungen ist. Besonders vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass die Zeit, die zum Schmelzen der Styrol-Copolymer- Formmasse A und zum Durchdringen der Verstärkungsfasern B mit der Styrol- Copolymer-Formmasse A benötigt wird, deutlich reduziert werden kann, da die Ver- Stärkungsfasern B und die thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F bereits gleichmäßig im textilen Gebilde G verteilt sind. So können die vergleichsweise dünnen thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F rasch aufgeschmolzen werden. Die so erhaltene geschmolzene thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A muss aufgrund der gleichmäßigen Verteilung nicht mehr weit in das Gewebe der Verstärkungs- fasern B eindringen. Man erhält bereits nach kurzer Zeit einen gleichmäßig mit der Sty- rol-Copolymer-Formmasse A durchsetzten Faserverbund-Werkstoff V. Dies gelingt auch bei komplizierten Formteilen wie beispielsweise Formteilen mit unterschiedlichen Schichtdicken in verschiedenen Bereichen des Formteils.

Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise insbesondere Faserverbund-Werkstoffe V mit Bereichen unterschiedlicher Dicke vorteilhalft herstellbar sind.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung ei- nes Faserverbund-Werkstoffs V, enthaltend Verstärkungsfasern B und eine thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A, umfassend die Schritte: a. Herstellen eines flächenförmigen oder räumlichen textilen Gebildes G aus den Verstärkungsfasern B und thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F, wobei die Styrol-Copolymer-Fasern F aus dem Material der thermoplastischen Styrol-

Copolymer-Formmasse A bestehen;

b. Erwärmen des textilen Gebildes G auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzbereiches der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F liegt;

c. Abkühlen des in Schritt b erhaltenen Faserverbund-Werkstoffs V.

Ein Faserverbund-Werkstoff V im Sinne dieser Erfindung ist ein Werkstoff umfassend eine thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A und mindestens eine Verstärkungsfaser B, wobei die Verstärkungsfasern B in der thermoplastischen Styrol- Copolymer-Formmasse A eingebettet sind.

Thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es sich um eine Styrol-Copolymer-Formmasse A handelt, die mindestens ein thermoplastisches Styrol-haltiges Copolymer umfasst. Geeignete Co-Monomere sind beispielsweise a-Methylstyrol, Acrylnitril, Methacrylnitril, und Methylmethacrylat (MMA), konjugierte Diene und/oder Acrylate. Bevorzugt besteht die thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A zu mindestens 50 Gew.-% aus einem thermoplastischen Styrol-Copolymer, insbesondere zu mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%. In einer Ausführungsform besteht die Styrol- Copolymer-Formmasse A zu 100 Gew.-% aus einem Styrol-Copolymer.

Die Erfindung betrifft besonders die Verwendung eines wie oben beschriebenen thermoplastischen Faserverbund-Werkstoffs V, enthaltend (bzw. bestehend aus): a) 30 bis 95 Gew.-% der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Formmasse A, bevorzugt 35 bis 90 Gew.-%, insbesondere 40 bis 80 Gew.-%

b) 5 bis 70 Gew.-% der Verstärkungsfasern B, bevorzugt 10 bis 65 Gew.-%, insbesondere 20 bis 60 Gew.-% und

c) 0 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 25 Gew.-% des Additivs C.

In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem das Styrol- Copolymer der Styrol-Copolymer-Formmasse A ein Styrol-Butadien-Blockcopolymer ist.

Alternativ oder zusätzlich kann die Styrol-Copolymer-Formmasse A auch Polystyrol enthalten oder (weitgehend) aus Polystyrol bestehen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, bei dem die thermoplastischen Styrol- Copolymer-Fasern F mindestens ein Copolymer aus der Gruppe Styrol/Acrylnitril- Copolymer (SAN), Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymere (ABS) und Acryl- nitril/Styrol/Acrylester-Copolymere (ASA) enthalten. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem die Verstärkungsfasern B aus der Gruppe enthaltend Carbonfasern, Glasfasern und Aramidfasern ausgewählt sind.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, bei dem das textile Gebilde G ein Gewebe, Gelege, Gestrick, Geflecht, Gewirk, Vliesstoff oder Filz ist, wobei jeweils die thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F und die Verstärkungsfasern B miteinander verarbeitet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem das textile Gebilde ein Gewebe, Gewirk, Gelege oder Gestrick ist. Besonders bevorzugt ist das textile Gebilde G ein Gewebe, insbesondere ein Gewebe, das mindestens 5 Gew.-% an Verstärkungsfasern B, besonders bevorzugt mindestens 10 Gew.-% an Verstärkungsfaser B enthält.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein thermoplastisches Faserhalbzeug H, enthaltend thermoplastische Styrol-Copolymer-Fasern F und Verstärkungsfasern B, wobei die thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F und die Verstärkungsfasern B durch ein textiltechnisches Fertigungsverfahren zu einem flächenförmigen oder räumlichen texti- len Gebilde G miteinander verbunden wurden. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Faserhalbzeug H, bei dem das Sty- rol-Copolymer der Styrol-Copolymer-Formmasse A ein Styrol-Butadien-Block- copolymer ist. In einer weiteren Ausführungsform betrifft Erfindung auch ein Faserhalbzeug H, bei dem die thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F mindestens ein Copolymer aus der Gruppe Styrol/Acrylnitril-Copolymer (SAN), Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymere (ABS) und Acrylnitril/Styrol/Acrylester-Copolymere (ASA) enthalten. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Faserhalbzeug H, bei dem die Verstärkungsfasern B aus der Gruppe enthaltend Carbonfasern, Glasfasern und Aramid- fasern ausgewählt sind.

Die Erfindung betrifft auch ein Faserhalbzeug H, bei dem das textile Gebilde G ein Gewebe, Gewirk, Gelege, Gestrick, Geflecht, Gewirk, Vliesstoff oder Filz ist, wobei jeweils die thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F und die Verstärkungsfasern B miteinander verarbeitet wurden.

Bevorzugt ist das Faserhalbzeug H ein Gewebe, insbesondere ein Gewebe, das min- destens 5 Gew.-% an Verstärkungsfasern B, besonders bevorzugt mindestens 10 Gew.-% an Verstärkungsfasern B enthält.

Ferner ist ein Formteil T Gegenstand der Erfindung, hergestellt durch ein Verfahren, umfassend die folgenden Schritte: a. Herstellen eines thermoplastischen Faserhalbzeugs H wie zuvor beschrieben; b. Formgebendes Schmelzen des Faserhalbzeugs H, um das gewünschte Formteil T zu erhalten;

c. Abkühlen des erhaltenen Formteils T.

In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Formteil T, bei dem das Faserhalbzeug H vor dem Schritt des formgebenden Schmelzens auf mindestens einer Seite mit einer Schicht, enthaltend einen weiteren thermoplastischen Kunststoff, versehen wird. Die Erfindung betrifft auch ein Formteil T, bei dem das formgebende Schmelzen durch Formpressen, Heißpressen, Diaphragma-Formen oder Hydroformen erfolgt.

Styrol-Copolymer-Formmasse A (Komponente A) Der Faserverbund-Werkstoff V bzw. das Faserhalbzeug H enthält mindestens 20 Gew.-%, in der Regel mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Faserverbund-Werkstoffs V, der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Formmasse A. Die Styrol-Copolymer-Formmasse A macht bevorzugt von 30 bis 95 Gew.-%, beson- ders bevorzugt von 35 bis 90 Gew.-%, oftmals von 40 bis 80 Gew.-% und insbesondere von 45 bis 75 Gew.-%, bezogen auf den Faserverbund-Werkstoff V, des Faserhalbzeugs H bzw. des fertigen Faserverbund-Werkstoffs V aus.

Geeignete thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmassen A sind alle thermoplasti- sehe Styrol-Copolymer-Formmassen, die sich zu Fasern verarbeiten lassen.

Die thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A ist bevorzugt eine amorphe Formmasse, wobei amorpher Zustand der thermoplastischen Formmasse (Thermoplast) bedeutet, dass die Makromoleküle ohne regelmäßige Anordnung und Orientie- rung, d.h. ohne gleich bleibenden Abstand, völlig statistisch angeordnet sind.

Bevorzugt weist die gesamte thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A amorphe, thermoplastische Eigenschaften auf, ist daher schmelzbar und (weitgehend) nicht kristallin. Dadurch ist der Schrumpf der thermoplastische Styrol-Copolymer- Formmasse A, und daher auch des gesamten Faserverbund-Werkstoffs V, vergleichsweise gering. Es können besonders glatte Oberflächen bei den Formteilen erhalten werden.

Alternativ enthält die Komponente A einen teil-kristallinen Anteil von kleiner 60 Gew.-%, bevorzugt kleiner 50 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Komponente A. Teilkristalline Thermoplasten bilden sowohl chemisch regelmäßige, als auch geometrische Bereiche aus, d. h. es gibt Bereiche, in denen sich Kristalliten bilden. Kristalliten sind Parallelbündelungen von Molekülabschnitten oder Faltungen von Molekülketten. Einzelne Kettenmoleküle können dabei teilweise den kristallinen oder den amorphen Bereich durchlaufen. Sie können manchmal sogar mehreren Kristalliten gleichzeitig angehören.

Die thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A kann ein Blend von amorphen thermoplastischen Polymeren und teilkristallinen Polymeren sein. Die thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A kann z.B. ein Blend eines Styrol-Copolymers mit einem oder mehreren Polycarbonat(en) und/oder einem oder mehreren teilkristallinen Polymeren (wie Polyamid) sein, wobei der Anteil teilkristalliner Mischkomponenten an der gesamten Komponente A kleiner als 50 Gew.-%, bevorzugt kleiner 40 Gew.-% sein sollte. Die Styrol-Copolymer-Formmasse A enthält mindestens Styrol-Copolymer, insbesondere ein solches, das für die Herstellung von Faserverbund-Werkstoffen V geeignet ist. Bevorzugt werden für die Styrol-Copolymer-Formmasse A amorphe Thermoplaste ein- gesetzt. Beispielsweise werden Styrol-Copolymere wie Styrol-Acrylnitril-Copolymere (SAN) oder α-Methylstyrol-Acrylnitril-Copolymere (AMSAN), schlagzäh modifizierte Styrol-Acrylnitril-Copolymere, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Styrol- Methylmethacrylat-Copolymere (SMMA), Methacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymere (MABS) oder Acrylester-Styrol-Acrylnitril-Copolymere (ASA) eingesetzt. Insbesondere werden SAN, ABS und ASA eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt werden ABS Copolymere als thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A eingesetzt.

Auch Blends der zuvor genannten Copolymere mit Polycarbonat oder teilkristallinen Polymeren wie Polyamid, sind geeignet, vorausgesetzt, der Anteil teilkristalliner Mischkomponenten an der Komponente A ist kleiner als 50 Gew.-%.

Erfindungsgemäßes Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer als thermoplastische Styrol- Copolymer-Formmasse A kann nach bekannten Methoden hergestellt werden aus Sty- rol, Acrylnitril, Butadien und ggf. einem funktionellen weiteren Monomer, wie z. B. Me- thylmethacrylat (MMA), Maleinsäureanhydrid (MSA) oder N-Phenylmaleinimid (N-PMI).

Das ABS-Copolymer kann z. B. enthalten: 35 bis 70 Gew.-% Butadien, 20 bis 50 Gew.- % Styrol und 9 bis 38 Gew.-% Acrylnitril sowie 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 3 Gew.-% eines weiteren funktionellen Monomers. Komponente A kann auch hergestellt werden aus 35 bis 70 Gew.-% mindestens eines konjugierten Diens, 20 bis 50 Gew.-% mindestens eines vinylaromatischen Monomers und 9 bis 38 Gew.-% Acrylnitril sowie 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 3 Gew.-% eines weiteren funktionellen Monomers.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, ist die erfindungsgemäße Komponenten A ein Styrol/Butadien-Copolymer wie z.B. schlagfestes Polystyrol, ein Styrol- Butadien-Blockcopolymer wie z.B. Styrolux®, Styroflex® (beide von Styrolution, Frankfurt), K-Resin®, Clearen®, Asaprene®.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Styrol-Copolymer-Formmasse A aus mindestens zwei voneinander unterschiedlichen thermoplastischen Styrol-Copolymer- Formmassen bestehen. Diese verschiedenen Formmassetypen können beispielsweise eine unterschiedliche Schmelzvolumenfließrate (MVR) und/oder unterschiedliche Co- Monomere oder Additive aufweisen. Beispielsweise können in einer bevorzugten Ausführungsform ABS-Formmassen und SAN-Formmassen miteinander kombiniert werden. Dabei umfasst die Styrol-Copolymer-Formmasse A beispielsweise 30 bis 70 Gew.-% ABS-Formmasse und 70 bis 30 Gew.-% SAN-Formmasse, insbesondere 50 bis 70 Gew.-% ABS-Formmasse und 50 bis 30 Gew.-% SAN-Formmasse.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Komponente A eine MVR 240°C/10 kg gemäß ISO 1 133 von mindestens 10 cm ³ /10min, bevorzugt mindestens 15 cm ³ /10min, insbesondere mindestens 20 cm ³ /10min auf. Bevorzugt weist die thermoplastische Matrix ebenfalls einen MVR 240°C/10 kg gemäß ISO 1 133 von mindestens 10 cm ³ /10min, bevorzugt mindestens 15 cm ³ /10min, insbesondere mindestens 20 cm ³ /10min auf.

Gemäß der Erfindung kann der Begriff Molekulargewicht (Mw) im weitesten Sinne als die Masse eines Moleküls oder einen Bereich eines Moleküls (z.B. ein Polymerstrang, ein Blockpolymer oder ein kleines Molekül) verstanden werden, welches in g/mol (Da) und kg/mol (kDa) angegeben werden kann. Das Molekulargewicht (Mw) ist das Gewichtsmittel, welches über die im Stand der Technik bekannten Verfahren bestimmt werden kann.

Bevorzugt weisen die thermoplastischen Formmassen A ein Molekulargewicht Mw von 60.000 bis 400.000 g/mol, besonders bevorzugt von 80.000 bis 350.000 g/mol auf, wobei Mw durch Lichtstreuung in Tetrah yd rofu ran bestimmt werden kann (GPC mit UV-Detektor). Das Molekulargewicht Mw der thermoplastischen Formmassen A kann in einem Bereich von +/- 20% variieren.

Geeignete Herstellverfahren für die Styrol-Copolymer-Formmassen A sind die Emul- sions-, Lösungs-, Masse- oder Suspensionspolymerisation, bevorzugt ist die Lösungspolymerisation (siehe GB 1472195). In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- dung wird die Styrol-Copolymer-Formmasse A nach der Herstellung nach dem Fachmann bekannten Verfahren isoliert und vorzugsweise zu Granulat verarbeitet. Danach kann die Herstellung der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, insbesondere mittels Schmelzextrusion. Verstärkungsfasern B (Komponente B)

Der thermoplastische Faserverbund-Werkstoff V (Organoblech) enthält mindestens 5 Gew.-% der Verstärkungsfasern B (Komponente B), bezogen auf den Faserverbund- Werkstoff V. Die Verstärkungsfasern B sind in dem Faserverbund-Werkstoff V bevor- zugt von 5 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt von 10 bis 65 Gew.-%, oftmals von 20 bis 60 Gew.-% und insbesondere von 25 bis 55 Gew.-%, bezogen auf den Faserverbund-Werkstoff V, enthalten. Als Material der Verstärkungsfasern B können alle Materialien dienen, die zu Faser verarbeitbar sind und eine Schmelztemperatur aufweisen, welche größer ist als die Schmelztemperatur der verwendeten thermoplastischen Styrol-Copolymer-Formmasse A. Bevorzugt sind Unterschiede in der Schmelztemperatur von Komponente A zu B von mindestens 50°C, insbesondere 70°C. In einer Ausführungsform werden Materia- lien verwendet, welche kein thermoplastisches Verhalten aufweisen.

Geeignete Fasern sind Glasfasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Carbonfasern, Borfasern, Basaltfasern, Stahlfasern, sowie Naturfasern wie Flachs-, Hanf-, Jute-, Kenaf- Ramie- oder Sisalfasern. Insbesondere bevorzugt sind Glasfasern, Carbonfasern und Aramidfasern.

Die Bereitstellung der Verstärkungsfasern B kann durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen und ist vom jeweiligen Fasertyp abhängig. Bevorzugt weisen die Verstärkungsfasern B auf:

eine Filament-Zahl von mehr als 500, insbesondere mehr als 1000, und

eine Garnfeinheit von 10 bis 5000 tex, insbesondere von 50 bis 4000 tex.

(Glas-)Fasern werden vorzugsweise mit einer Schlichte behandelt, welche vor allem die Fasern gegenseitig schützen. Ein gegenseitiges Beschädigen durch Abrieb soll verhindert werden. Beim gegenseitigen mechanischen Einwirken soll es nicht zur Querfragmentierung (Bruchbildung) kommen.

Ferner kann mittels der Schlichte der Schneidevorgang der Faser erleichtert werden, um vor allem eine gleiche Stapellänge zu erhalten. Daneben kann durch die Schlichte eine Agglomeration der Fasern vermieden werden. Die Dispergierbarkeit von Kurzfasern in Wasser kann verbessert werden. Somit ist es möglich, gleichmäßige Flächengebilde nach dem Naßlegeverfahren zu erhalten. Eine Schlichte kann dazu beitragen, dass ein verbesserter Zusammenhalt zwischen den Glasfasern und der Polymer-Matrix, in welcher die Glasfasern als Verstärkungsfasern wirken, hergestellt wird. Dieses Prinzip findet vor allem bei den glasfaserverstärken Kunststoffen (GFK) Anwendung. Bislang enthalten die Glasfaser-Schlichten generell eine große Anzahl an Bestandteilen, wie beispielsweise Filmbildner, Gleitmittel, Netzmittel und Haftvermittler.

Ein Filmbildner schützt die Glasfilamente vor gegenseitiger Reibung und kann zusätz- lieh eine Affinität zu Kunstharzen verstärken, um somit die Festigkeit und den Zusammenhalt eines Verbundwerkstoffes zu fördern. Stärkederivate, Polymere und Copoly- mer von Vinylacetat und Acrylestern, Epoxidharz-Emulsionen, Polyurethanharze und Polyamide mit einem Anteil von 0,5 bis 12 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Schlichte, sind zu nennen.

Ein Gleitmittel verleiht den Glasfasern und deren Produkten Geschmeidigkeit und vermindert die gegenseitige Reibung der Glasfasern, auch bei der Herstellung. Oftmals wird jedoch die Haftung zwischen Glas und Kunstharz durch die Verwendung von Gleitmitteln beeinträchtigt. Fette, Öle und Polyalkylenamine in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Schlichte, sind zu nennen.

Ein Netzmittel bewirkt eine Herabsetzung der Oberflächenspannung und eine verbesserte Benetzung der Filamente mit der Schlichte. Für wässrige Schlichten sind beispielsweise Polyfettsäureamide mit einer Menge von 0,1 bis 1 ,5 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Schlichte, zu nennen.

Oftmals existiert keine geeignete Affinität zwischen der Polymer-Matrix und den Glasfasern. Diese Überbrückung können Haftvermittler übernehmen, welche die Adhäsion von Polymeren an der Faseroberfläche erhöhen. Die meisten organofunktionellen Sila- ne, wie beispielsweise Aminopropyltriethoxysilan, Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Glycidyloxypropyltrimethoxysilan und ähnliche sind zu nennen.

Silane, welche einer wässrigen Schlichte zugesetzt werden, werden meist zu Silanolen hydrolysiert. Diese Silanole können dann mit reaktiven (Glas-)Faseroberflächen reagie- ren und somit eine Haftmittelschicht (mit einer Dicke von ca. 3 nm) bilden.

Folglich können niedermolekulare, funktionale Agenzien mit Silanolgruppen auf der Glasoberfläche reagieren, wobei diese niedermolekularen Agenzien anschließend weiterreagieren (beispielsweise in Epoxidharzen) und dabei für eine chemische Anbindung der Glasfaser an die Polymer-Matrix sorgen. Eine solche Herstellung ist jedoch zeit- aufwändig und dauert bis zur vollständigen Aushärtung der Polymere (beispielsweise der oben genannten Epoxidharze) ungefähr zwischen 30 Minuten bis über eine Stunde. Eine Funktionalisierung durch Umsetzung mit Polymeren ist ebenfalls bekannt. So gelingt es, durch Verwendung niedermolekularer Polycarbonat-Typen das Glasfasergewebe bzw. -gelege gut zu tränken und durch Reaktion von funktionellen Gruppen auf der Glasfaseroberfläche mit dem Polycarbonat eine„Pfropfung" durchzuführen, welche die Verträglichkeit zum Polymer erhöht.

Diese Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, dass Polycarbonat (PC) eine sehr hohe Viskosität besitzt und für diesen Imprägnierschritt niedermolekulares, d.h. niedrigviskoses PC eingesetzt werden muss, welches eine äußerst schlechte Ge- brauchstauglichkeit, wie beispielsweise eine geringe Resistenz gegenüber Spannungs- riss auslösenden Agenzien, wie polare Lösungsmittel, aufweist.

Die Verstärkungsfasern B liegen in dem erfindungsgemäße Faserhalbzeug H zusammen mit den thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F als Gewebe, Gewirk, Ge- lege, Gestricke, Geflechte, Vliesstoff oder Filz vor. Bevorzugt ist das textile Gebilde G ein Gewebe, Gewirk, Gelege oder Gestrick. Besonders bevorzugt ist das textile Gebilde G ein Gewebe, insbesondere eines, welches mindestens 5 Gew.-% an Verstärkungsfasern B enthält. Ein Gelege ist ein Flächengebilde, das aus einer oder mehreren Lagen von parallel verlaufenden, gestreckten Fäden besteht. An den Kreuzungspunkten werden die Fäden üblicherweise fixiert. Die Fixierung erfolgt entweder durch Stoffschluss oder mechanisch durch Reibung und/oder Formschluss. Die Fadenlagen bei mehrlagigen Gelegen können alle unterschiedlichen Orientierungen aufweisen, auch aus unterschiedli- chen Fadendichten und unterschiedlichen Fadenfeinheiten bestehen.

Ein Gewebe ist ein textiles Flächengebilde aus mindestens zwei rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig verkreuzten Fadensystemen. Wirk- und Strickware gehören beide zu den Maschenwaren, bei denen eine Fadenschlinge in eine andere geschlungen wird. Gewirke (auch Gewirk oder Wirkwaren genannt) sind aus Fadensystemen durch Maschenbildung auf einer Wirkmaschine industriell hergestellte Stoffe. Beim Stricken wird jedoch eine Masche neben der anderen hergestellt (Faden verläuft horizontal, entlang einer Maschenreihe), während in Wirk- wäre der Faden übereinander stehende Maschen bildet (Faden verläuft senkrecht und bildet mit dem benachbarten Faden ein Maschenstäbchen). Ein Geflecht ist ein textiles Gebilde, welches durch das regelmäßige Ineinanderschlin- gen mehrerer Stränge aus biegsamem Material gewonnen wird. Der Unterschied zum Weben liegt darin, dass beim Flechten die Fäden nicht rechtwinklig zugeführt werden. Vliese sind Gebilde aus Fasern begrenzter Länge, Endlosfasern (Filamenten) oder geschnittenen Garnen jeglicher Art und jeglichen Ursprungs, die auf irgendeine Weise zu einem Vlies zusammengefügt und auf irgendeine Weise miteinander verbunden worden sind. Filz ist ein textiles Flächengebilde aus einem ungeordneten, nur schwer zu trennenden Fasergut und entsteht durch trockene Vernadelung (Nadelfilz) oder durch Verfestigung mit unter hohem Druck aus einem Düsenbalken austretenden Wasserstrahlen.

Im Faserverbund-Werkstoff V liegen die Verstärkungsfasern B in Form eines textilen Gebildes G' vor, welches sich dadurch vom textilen Gebilde G des Faserhalbzeugs H unterscheidet, dass die das textile Gebilde G bildenden thermoplastischen Styrol- Copolymer-Fasern F durch Schmelzen in die thermoplastische Styrol-Copolymer- Formmasse A überführt worden sind. Das textile Gebilde G' wird somit nur noch aus den Verstärkungsfasern B gebildet und kann sich so in seinem Aufbau vom Gebilde G des Faserhalbzeugs unterscheiden. Dennoch ist das textile Gebilde G' im Faserverbund-Werkstoff V bevorzugt ein Gelege, ein Gewebe, Gestrick oder ein Gewirke. Besonders bevorzugt ist das textile Gebilde G' ein Gelege oder ein Gewebe.

Die Verstärkungsfasern B liegen in dem Faserverbund-Werkstoff V bevorzugt in einer strukturell definierten und ausgerichteten Form eingebettet vor. Vorzugsweise wird von einem laminatartigen oder laminaren Aufbau des Faserverbund-Werkstoffs V ausgegangen. Derartig gebildete flächige Laminate enthalten schichtweise aufgebaute Verbünde aus flächigen Verstärkungslagen (aus Verstärkungsfasern B) und Lagen der diese benetzenden und zusammenhaltenden Styrol-Copolymer-Formmasse A. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärkungsfasern B schichtweise in den Faserverbund-Werkstoff V eingebettet. Sie können dadurch erhalten werden, dass die textilen Gebilde G in mehreren Schichten übereinander angeordnet werden und gegebenenfalls aneinander fixiert werden. Diese Fixierung kann durch alle dem Fachmann geläufigen Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Verknoten, Verknüpfen, Ver- schlingen, Vernähen oder durch die Verwendung eines geeigneten Bindemittels.

Das textile Gebilde G kann flächig oder auch räumlich ausgestaltet sein. Flächig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich das Gebilde G im Wesentlichen in zwei Dimensionen erstreckt und die dritte Dimension nur durch die natürliche Schichtdicke einer einlagigen textilen Schicht, welche durch die Faserdicke vorgegeben wird, eingenommen wird. Räumlich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schichtdicke des Gebildes G wenigsten in Teilbereichen größer ist, als dies durch die natürliche Schichtdicke einer einlagigen textilen Schicht vorgegeben ist.

So können beispielsweise durch geeignete textile Verfahren rippenartige Verdickungen in das textile Gewebe eingearbeitet werden. Auch umfassen die räumliche textile Gebilde G beispielsweise Hohlkörper wie Röhren oder Schläuche. Eine räumliche Ausgestaltung kann durch ein dem Fachmann geläufiges Verfahren erreicht werden. Die Verstärkungsfasern B können zusätzlich Hilfsstoffe umfassen, die der Herstellung und Verarbeitung der Verstärkungsfasern B dienen, die Beständigkeit der Verstärkungsfasern B erhöhen oder die Wechselwirkung der Verstärkungsfasern B mit der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Formmasse A verbessern. Hierzu werden der sogenannten Schlichte regelmäßig Haftvermittler zugesetzt. Eine solche Schlichte wird regelmäßig während der Herstellung auf die Verstärkungsfasern B aufgebracht, um die Weiterverarbeitbarkeit der Verstärkungsfasern B (wie Weben, Legen, Nähen) zu verbessern. Wenn die Schlichte für die spätere Weiterverarbeitung unerwünscht ist, muss sie erst in einem zusätzlichen Verfahrensschritt entfernt werden, etwa durch Herunterbrennen. Dann wird für die Herstellung des Faserverbund-Werkstoffs V ein weiterer Haftvermittler in einem zusätzlichen Verfahrensschritt aufgebracht. Schlichte und/oder Haftvermittler bilden auf der Oberfläche der Verstärkungsfasern B eine Schicht, welche die Wechselwirkung der Verstärkungsasern B mit der Umgebung wesentlich bestimmen kann. Heute steht eine Vielzahl unterschiedlicher Haftvermittler zur Verfügung. Der Fachmann kann je nach Anwendungsgebiet, zu verwendender Styrol-Copolymer- Formmasse A und zu verwendenden Verstärkungsfasern B einen geeigneten Haftvermittler auswählen, der mit der Styrol-Copolymer-Formmasse A und mit den Verstärkungsfasern B kompatibel ist.

Additive (Komponente C)

Als weitere Komponente C enthält der Faserverbund-Werkstoff V gegebenenfalls 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Summe der Komponenten A bis C, eines oder mehrerer, von den Komponenten A und B verschiedenen Additivs (Hilfs- und Zusatzstoffe).

Als Additive sind beispielsweise teilchenförmige mineralische Füllstoffe, Verarbeitungshilfsmittel, Stabilisatoren, Oxidations-Verzögerer, Mittel gegen Wärmezersetzung und Zersetzung durch ultraviolettes Licht, Gleit- und Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Farbstoffe und Pigmente und Weichmacher zu nennen. Auch Ester als nieder- molekulare Verbindungen sind zu nennen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können auch zwei oder mehr dieser Verbindungen verwendet werden. Im Allgemeinen liegen die Verbindungen mit einem Molgewicht kleiner 3000 g/mol, vorzugsweise kleiner 150 g/mol vor.

Teilchenförmige mineralische Füllstoffe können zum Beispiel durch amorphe Kieselsäure, Carbonate wie Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat (Kreide), gepulverter Quarz, Glimmer, unterschiedlichste Silikate wie Tone, Muskovit, Biotit, Suzoit, Zinn- maletit, Talkum, Chlorit, Phlogopit, Feldspat, Calciumsilikate wie Wollastonit oder Kao- lin, besonders kalzinierter Kaolin zur Verfügung gestellt werden.

Unter UV-Stabilisatoren fallen beispielsweise verschiedene substituierte Resorcine, Salicylate, Benzotriazole und Benzophenone, die im Allgemeinen in Mengen bis zu 2 Gew.-% eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß können der thermoplastischen Formmasse Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren zugesetzt werden. Sterisch gehinderte Phenole, Hydrochino- ne, substituierte Vertreter dieser Gruppe, sekundäre aromatische Amine, gegebenenfalls in Verbindung mit phosphorhaltigen Säuren bzw. deren Salze, und Mischungen dieser Verbindungen, vorzugsweise in Konzentrationen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Mischung, sind einsetzbar.

Ferner können gemäß der Erfindung Gleit- und Entformungsmittel, die in der Regel in Mengen bis zu 1 Gew.-% der thermoplastischen Masse zugesetzt werden. Zu nennen sind hier Stearinsäure, Stearylalkohol, Stearinsäurealkylester und -amide, vorzugsweise Irganox®, sowie Ester des Pentaerythrits mit langkettigen Fettsäuren. Es können die Calcium-, Zink- oder Aluminiumsalze der Stearinsäure sowie Dialkylketone, zum Beispiel Distearylketon, eingesetzt werden. Weiterhin können auch Ethylenoxid- Propylenoxid-Copolymere als Gleit- und Entformungsmittel verwendet werden. Ferner könne natürliche sowie synthetische Wachse verwendet werden. Zu nennen sind PP- Wachse, PE-Wachse, PA-Wachse, gepfropfte PO-Wachse, HDPE-Wachsen, PTFE- Wachse, EBS-Wachse, Montanwachs, Carnauba- und Bienenwachse.

Flammschutzmittel können sowohl halogenhaltige als auch halogenfreie Verbindungen sein. Geeignete Halogenverbindungen, wobei bromierte Verbindungen den chlorierten vorzuziehen sind, bleiben bei der Herstellung und Verarbeitung der erfindungsgemäßen Formmasse stabil, so dass keine korrosiven Gase freigesetzt werden und die Wirksamkeit dadurch nicht beeinträchtigt wird. Bevorzugt werden halogenfreie Verbindungen, wie zum Beispiel Phosphorverbindungen, insbesondere Phosphinoxide und Derivate von Säuren des Phosphors und Salze von Säuren und Säurederivaten des Phosphors, verwendet. Besonders bevorzugt enthalten Phosphorverbindungen Ester-, Alkyl-, Cycloalkyl- und/oder Aryl-Gruppen. Ebenfalls geeignet sind oligomere Phosphorverbindungen mit einem Molekulargewicht kleiner 2000 g/mol wie zum Beispiel in EP-A 0 363 608 beschrieben.

Ferner können Pigmente und Farbstoffe enthalten sein. Diese sind allgemein in Mengen von 0 bis 15, bevorzugt 0,1 bis 10 und insbesondere 0,5 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Summer der Komponenten A bis C, enthalten. Die Pigmente zur Einfärbung von Thermoplasten sind allgemein bekannt, siehe zum Beispiel R. Gächter und H. Müller, Taschenbuch der Kunststoffadditive, Carl Hanser Verlag, 1983, S. 494 bis 510.

Geeignete Pigmente sind beispielsweise Weißpigmente wie Zinkoxid, Zinksulfid, Bleiweiß (2 PbC0 ₃ -Pb(OH) ₂ ), Lithopone, Antimonweiß und Titandioxid. Von den beiden gebräuchlichsten Kristallmodifikationen (Rutil- und Anatas-Typ) des Titandioxids wird insbesondere die Rutilform zur Weißfärbung der erfindungsgemäßen Formmassen verwendet.

Schwarze Farbpigmente, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, sind Eisen- oxidschwarz (Fe ₃ 0 ₄ ), Spinellschwarz (Cu(Cr,Fe) ₂ 0 ₄ ), Manganschwarz (Mischung aus Mangandioxid, Siliciumoxid und Eisenoxid), Kobaltschwarz und Antimonschwarz sowie besonders bevorzugt Ruß, der meist in Form von Furnace- oder Gasruß eingesetzt wird (siehe hierzu G. Benzing, Pigmente für Anstrichmittel, Expert-Verlag (1988), S. 78ff). Selbstverständlich können zur Einstellung bestimmter Farbtöne anorganische Buntpigmente wie Chromoxidgrün oder organische Buntpigmente wie Azopigmente und Phthalocyanine erfindungsgemäß eingesetzt werden. Derartige Pigmente sind allgemein im Handel erhältlich. Weiterhin kann es von Vorteil sein, die genannten Pigmente bzw. Farbstoffe in Mischung einzusetzen, zum Beispiel Ruß mit Kupferphtha- locyaninen, da allgemein die Farbdispergierung in den Thermoplasten erleichtert wird.

Herstellung der thermoplastischen Faserverbund-Werkstoffe V

Das Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Werkstoffs V, enthaltend Verstärkungsfasern B und eine thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A, umfasst die Schritte: a. Herstellen eines flächenförmigen oder räumlichen textilen Gebildes G aus den Verstärkungsfasern B und thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F, wobei die Styrol-Copolymer-Fasern F aus dem Material der thermoplastischen Styrol- Copolymer-Formmasse A bestehen;

b. Erwärmen des textilen Gebildes G auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzbereiches der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F liegt;

c. Abkühlen des in Schritt b erhaltenen Faserverbund-Werkstoffs V.

Zur Herstellung des Faser-Verbundwerkstoffs wird in einem ersten Herstellungsschritt a ein flächenförmiges oder räumliches textiles Gebilde G aus den Verstärkungsfasern B und thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F bereitgestellt.

Die Styrol-Copolymer-Fasern F bestehen aus der thermoplastischen Styrol-Copolymer- Formmasse A. Geeignete thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmassen A sind alle thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmassen, die sich zu Fasern verarbeiten lassen. Ferner gelten bezüglich der Styrol-Copolymer-Fasern F alle Ausführungen, die betreffend der Styrol-Copolymer-Formmasse A gemacht wurden.

Bezüglich der Verstärkungsfasern B wird auf die zuvor getroffenen Ausführungen verwiesen. Das flächenförmige oder räumliche textile Gebilde G umfasst jedes Gebilde aus Textil- fasern, welches mittels bekannter textiler Fertigungsverfahren hergestellt werden kann. Geeignete textile Gebilde G können Gewebe, Gewirk, Gelege, Gestricke, Geflechte, Vliesstoff oder Filze sein. Bevorzugt ist das textile Gebilde G ein Gewebe, Gewirk, Gelege oder Gestrick. Besonders bevorzugt ist das textile Gebilde G ein Gewebe.

Die flächenförmigen oder räumlichen textilen Gebilde G zeichnen sich dadurch aus, dass diese dadurch erhalten werden, dass Fasern mindestens zweier Materialien miteinander in dem textilen Fertigungsverfahren verarbeitet werden. Die Fasern mindestens zweier Materialien sind dabei mindestens eine Verstärkungsfaser B und mindes- tens eine Styrol-Copolymer-Faser F. Die gemeinsame Verarbeitung kann derart erfolgen, dass ein Teil der Fasern im textilen Fertigungsverfahren zur Herstellung eines textilen Gebildes G aus der Verstärkungsfasern B durch Styrol-Copolymer-Fasern F ersetzt wird. So wird ein einzelnes textiles Gebilde G erhalten, in dem beide Fasern eingearbeitet sind.

Der Anteil der mindestens einen Styrol-Copolymer-Faser F kann über die gesamte Ausdehnung des textilen Gebildes G konstant gehalten oder variiert werden. In Bereichen mit einem höheren Anteil an Styrol-Copolymer-Fasern F erhält man so nach Beendigung des Herstellungsverfahrens einen Faserverbund-Werkstoff V mit einem Ei- genschaftsprofil der zu einem höheren Grad dem der Styrol-Copolymer-Formmasse A entspricht (z.B. größere Festigkeit bei Raumtemperatur), während Bereiche mit einem geringeren Anteil an Styrol-Copolymer-Fasern F in ihrem Eigenschaftsprofil eher dem Verbundfasergewebe ähneln (z.B. größere Flexibilität bei Raumtemperatur).

Textile Fertigungsverfahren zur Herstellung solcher textilen Gebilde in denen eine Vielzahl verschiedener Fasern miteinander verarbeitete sind, sind dem Fachmann bekannt (vgl.„Handbuch der Verbundwerkstoffe", M. Neitzel, P. Mitschang, U. Breuer (Hrsg.); Carl Hanser Verlag, München, 2014, Seite 182 bis 183;„Handbuch der Verbundwerk- Stoffe, M. Neitzel, P. Mitschang, U. Breuer (Hrsg.); Carl Hanser Verlag, München, 2014, Seite 182 bis 183; und„Polymer Rheology and Processing", A. A. Collyer, L. A. Utracki (Hrsg.) Elsevier Science Publishing Co., Inc., New York, 1990, Seite 392-393).

Beispiele sind insbesondere das Co-Weaving (Co-Weben), bei dem jeweils ein Teil der Kettfäden und/oder ein Teil der Schussfäden aus Styrol-Copolymer-Fasern F besteht. Bevorzugt sind die Styrol-Copolymer-Fasern F regelmäßig in das so hergestellte Gewebe eingearbeitet, z.B. indem jeder zweite Kett- und/oder Schussfaden eine Styrol- Copolymer-Faser F ist. Der Anteil der Styrol-Copolymer-Fasern F kann verringert werden indem diese in geringeren Wiederholungsraten eingearbeitet werden, sodass z.B. nur jeder dritter oder jeder vierte Kett- und/oder Schussfaden eine Styrol-Copolymer- Faser F ist. Außerdem können beispielsweise die Styrol-Copolymer-Fasern F ausschließlich als Kett- oder als Schussfaden verwendet werden. Beide Maßnahmen zur Variation des Anteils an Styrol-Copolymer-Fasern F können miteinander kombiniert oder unabhängig voneinander vorgenommen werden.

Ähnlich dem Co-Weaving können Gelege hergestellt werden, in denen ein Teil der Verstärkungsfasern durch Styrol-Copolymer-Fasern ersetzt werden. In mehrlagigen Gelegen können dabei die einzelnen Lagen einen unterschiedlichen Gehalt an Styrol- Copolymer-Fasern F auf weisen.

Weiterhin ist das Co-Knitting (Co-Stricken) dem Fachmann bekannt. Dabei werden textile Gebilde G dadurch hergestellt, dass ein Gestrick aus Verstärkungsfasern B und Styrol-Copolymer-Fasern F gebildet wird. Auf gleiche Weise können auch Gewirke, Geflechte oder Vliese hergestellt werden, bei denen ein Teil der Verstärkungsfasern B durch thermoplastische Styrol-Copolymer- Fasern F ersetzt wurde. Der Anteil an Styrol-Copolymer-Fasern F im textilen Gebilde G beträgt 30 bis 95 Gew.-% bezogen auf das textile Gebilde, bevorzugt 35 bis 90 Gew.-%, insbesondere 40 bis 80 Gew.-%. Die Verstärkungsfasern B machen 5 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 65 Gew.-%, insbesondere 20 bis 60 Gew.-% des textilen Gebildes G aus. Ferner kann das textile Gebilde 0 bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer Additive C enthalten, bevorzugt 0 bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 25 Gew.-%.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das textile Gebilde G derart ausgestaltet, dass es mindestens eine rippenartige Verdickung auf mindestens einer Ober- fläche des Gebildes G aufweist. Eine solche Verdickung stellt eine größere Werkstoffmenge dar. Hierdurch kann eine gezielte Versteifung des fertigen Faserverbund- Werkstoffs V erreicht werden.

In einem zweiten Herstellungsschritt b zur Herstellung des Faserverbund-Werkstoffs V wird das textile Gebilde G erwärmt. Die Temperatur wird dabei so gewählt, dass diese oberhalb des Schmelzbereiches der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F liegt. Bevorzugt liegt die Temperatur mindestens 10°C oberhalb der Schmelztemperatur der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F, stärker bevorzug mindestens 25°C, insbesondere mindestens 50°C.

Schritt b wird bei einer Temperatur von mindestens 200°C, bevorzugt mindestens 250°C, stärker bevorzugt mindestens 300°C, insbesondere bei 300°C bis 400°C durchgeführt. Hierbei ist bevorzugt darauf zu achten, dass möglichst keine Pyrolyse auftritt und die verwendeten Komponenten thermisch nicht zersetzt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt daher bei der Durchführung des Schrittes b die Verweildauer bei Temperaturen von > 200°C nicht mehr als 10 min, bevorzugt nicht mehr als 5 min, stärker bevorzugt nicht mehr als 2 min, insbesondere nicht mehr als 1 min. Oftmals reichen 10 bis 60 Sekunden für die thermische Behandlung aus.

Das Verfahren, insbesondere der Schritte b, kann grundsätzlich bei beliebigem Druck durchgeführt werden (bevorzugt atmosphärischer Druck oder Überdruck), mit und ohne Anpressen der Komponenten. Bei einem Anpressen mit Überdruck können die Eigenschaften des Faserverbund-Werkstoffs V verbessert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird daher der Schritt b bei einem Pressdruck von 5-50 bar und einer Presszeit von 10-60 s, bevorzugt bei einem Pressdruck von 10-30 bar und einer Presszeit von 15-40 s, durchgeführt.

Durch den Schritt des Erwärmens erweichen die thermoplastischen Styrol-Copolymer- Fasern F, welche in das textile Gebilde G eingearbeitet sind, bis die Styrol-Copolymer- Fasern F schließlich schmelzen und die Styrol-Copolymer-Formmasse A bilden.

Die geschmolzene Styrol-Copolymer-Formmasse A kann nun die Hohlräume des verbleibenden, durch die Verstärkungsfasern B gebildeten textilen Gebildes G' durchdrin- gen und dieses gleichmäßig imprägnieren. Da die Styrol-Copolymer-Formmasse A in Form der Styrol-Copolymer-Fasern F bereits gleichmäßig in der durch die Verstärkungsfasern B gebildeten textilen Gebildes G' vorliegt, kann eine gleichmäßige und vollständige Imprägnierung des textilen Gebildes G' innerhalb kürzerer Zeit und/oder bei niedrigeren Temperaturen erzielt werden.

Die erhöhte Temperatur gemäß Schritt b wird daher solange aufrecht gehalten, bis die Styrol-Copolymer-Fasern F ausreichend Zeit hatten zu schmelzen und die Hohlräume in dem verbleibenden textilen Gebilde G' aus Verstärkungsfasern B gleichmäßig auszufüllen. Dazu wird das Gebilde G vorzugsweise für mindestens 10 Sekunden, insbe- sondere mindestens 20 Sekunden erwärmt. Die Dauer ist dabei von der eingestellten Temperatur abhängig, sodass eine höhere Temperaturn eine kürzere Erwärmungsdauer erfordert, während bei einer Temperatur, die näher an der Schmelztemperatur der Styrol-Copolymer-Fasern F liegt, eine längere Zeit notwendig ist bis die Styrol- Copolymer-Formmasse A die das textile Gebilde G' aus Verstärkungsfasern B gleich- mäßig imprägniert hat.

In einem dritten Herstellungsschritt c wird der in Schritt b erhaltene Faserverbund- Werkstoff V abgekühlt. Dies kann durch aussetzen der Umgebungstemperatur oder durch aktives Kühlen der Faserverbund-Werkstoffs V bzw. der Vorrichtung, mit deren Hilfe die Erwärmung durchgeführt wird, erfolgen.

Das Abkühlen erfolgt bevorzugt derart, dass der in Schritt b erhaltene Faserverbund- Werkstoff V aus Verstärkungsfasern B und noch erweichter oder geschmolzener Styrol-Copolymer-Formmasse A ohne Veränderung der Form des Faserverbund- Werkstoffs V durchgeführt wird. Dazu wird der in Schritt b erhaltene Faserverbund- Werkstoff V aus Verstärkungsfasern B und noch erweichter oder geschmolzener Styrol-Copolymer-Formmasse A vorzugsweise in der zum Erwärmen verwendeten Form abgekühlt, bis der Faserverbund-Werkstoff V eine Temperatur aufweist, die unterhalb des Schmelzbereichs der Styrol-Copolymer-Formmasse A liegt. Bevorzugt wird der Faserverbund-Werkstoff V der Vorrichtung erst entnommen, wenn sich eine ausreichende Festigkeit der Styrol-Copolymer-Formmasse A eingestellt hat. Bevorzugt wird der Faserverbund-Werkstoff V der Vorrichtung erst entnommen, wenn der Faserverbund-Werkstoff V auf der Oberfläche eine Temperatur aufweist, die mindestens 5°C unterhalb der Schmelztemperatur der Styrol-Copolymer-Formmasse A, stärker bevorzugt mindestens 10°C.

Bei dieser Konsolidierung werden Lufteinschlüsse in dem Faserverbund-Werkstoff V vermindert und eine gute Verbindung zwischen thermoplastischer Styrol-Copolymer- Formmasse A und Verstärkungsfasern B (insbesondere, wenn es sich um schichtenweise eingebettete Verstärkungsfasern B handelt) hergestellt. Bevorzugt ist es, nach Konsolidierung einen (möglichst weitgehend) porenfreien Materialverbund zu erhalten.

Der mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellte Faserverbund- Werkstoff V zeichnet sich dadurch aus, dass er mindestens ein flächenförmiges oder räumliches textiles Gebilde G' aus Verstärkungsfasern B enthält, welches in der thermoplastischen Styrol-Copolymer-Formmasse A eingebettet ist, wobei die Styrol- Copolymer-Formmasse A die Hohlräume zwischen den Verstärkungsfasern B im Wesentlichen ausfüllt. „Im Wesentlichen ausfüllt" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Hohlräume zu mindestens 80 Vol.-%, bevorzugt 90 Vol.-%, insbesondere 95 Vol.-% mit der Styrol-Copolymer-Formmasse A ausgefüllt sind.

Alternativ können die genannten Schritte des Herstellungsverfahrens in getrennter Abfolge ausgeführt werden. Beispielsweise können zunächst textile Gebilde G vorbereitet werden, die in einem weiteren Arbeitsschritt zu einem Materialverbund als Faserverbund-Werkstoff V konsolidiert werden können.

Die Erfindung betrifft dementsprechend auch ein Faserhalbzeug H. Dieses entspricht dem in Schritt a bereitgestellten flächenförmigen oder räumlichen textilen Gebilde G umfassend Verstärkungsfasern B und Styrol-Copolymer-Fasern F. Es ist dadurch erhältlich, dass mindestens eine Verstärkungsfaser B und mindestens eine Styrol- Copolymer-Fasern F miteinander in einem textilen Verarbeitungsverfahren zu einem haltenden textilen Verbund verarbeitet werden. Die Styrol-Copolymer-Fasern F bestehen aus der thermoplastischen Styrol-Copolymer- Formmasse A. Geeignete thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmassen A sind alle thermoplastischen Styrol-Copolymer-Formmassen, die sich zu Fasern verarbeiten lassen. Ferner gelten bezüglich des Materials, aus dem die Styrol-Copolymer-Fasern F gefertigt sind, alle Ausführungen, die betreffend der Styrol-Copolymer-Formmasse A gemacht wurden.

Die thermoplastische Styrol-Copolymer-Fasern F können durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, insbesondere mittels Schmelzextrusion. Bevorzugt weisen die thermoplastischen Styrol-Copolymer-Fasern F eine Filament-Zahl von mehr als 500, insbesondere mehr als 1000, und eine Garnfeinheit von 10 bis 5000 tex, insbesondere von 50 bis 4000 tex auf. Bezüglich der Verstärkungsfasern B wird auf die zuvor getroffenen Ausführungen verwiesen.

Zur Bereitstellung des textilen Gebildes G werden die Verstärkungsfasern B zusammen mit den Styrol-Copolymer-Fasern F durch ein dem Fachmann geläufiges textil- technisches Verfahren zu Flächengebilden verarbeitet. Gängige Verfahren sind Weben, Stricken, Wirken, Ablegen, Flechten, Filzen und Knüpfen. Die flächenförmigen textilen Gebilde G im Sinne dieser Erfindung sind vorzugsweise Gewebe, Gelege, Gestricke, Geflechte, Gewirke, Vliesstoffe oder Filze gemäß den zuvor genannten Definitionen. Bevorzugt sind Gewebe. Als Bindungsarten des Gewebes kommen die Lein- wandbindung, die Köperbindung und die Atlasbindung in Betracht.

Das erfindungsgemäße Faserhalbzeug H zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Fasern formstabil miteinander verbunden sind, um diese dadurch zu fixieren. Dies wird entweder dadurch erreicht, dass eine mechanische Fixierung erzielt wird, wie etwa durch Verknoten, Verknüpfen, Verschlingen, Vernähen oder durch die Reibung der Faseroberflächen aneinander. Das Faserhalbzeug H kann auch durch die BeSchichtung mittels eines geeigneten Bindemittels aneinander gebunden werden. Geeignete Bindemittel sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt ist eine mechanische Fixierung der Fasern untereinander, um so eine ausreichende Formstabilität zu erzielen, sodass das Faserhalbzeug H lager- und transportfähig ist. Das so erhaltene Faserhalbzeug H kann in aufgerollter Form platzsparend gelagert und transportiert werden und anschließend durch das zuvor beschriebene Verfahren gemäß den Schritten b und c in den Faserverbund-Werkstoff V der ge- wünschten Form gebracht werden.

Der Faserverbund-Werkstoff V kann ferner dadurch verstärkt werden, dass in dem Herstellungsschritt b zusätzlich auf mindestens einer Seite des Faserhalbzeugs H eine Lage einer thermoplastischen Formmasse A' aufgebracht wird. Die Formmasse kann gleich oder verschieden von der Styrol-Copolymer-Formmasse A sein. Es kann sich bei der Formmasse beispielsweise um ein Styrol-haltiges Polymer, ein Polycarbonat, ein Polyolefin, oder ein anderes, dem Fachmann geläufiges thermoplastisches Polymer handeln. Vorzugsweise ist A ein Styrol-Copolymer oder ein Polycarbonat. In einer Aus- führungsform sind die Styrol-Copolymer-Formmassen A und A' identisch. Es wird auf die Ausführungen zur Styrol-Copolymer-Formmasse A verwiesen. Bevorzugt werden für die Formmasse A' beispielsweise Styrol-Copolymere wie Styrol-Acrylnitril- Copolymere (SAN) oder α-Methylstyrol-Acrylnitril-Copolymere (AMSAN), schlagzäh modifizierte Styrol-Acrylnitril-Copolymere, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Styrol-Methylmethacrylat-Copolymere (SMMA), Methacrylat-Acrylnitril-Butadien- Styrol-Copolymere (MABS) oder Acrylester-Styrol-Acrylnitril-Copolymere (ASA) eingesetzt.

Die Formmasse A' kann in Form einer Folie, einer Schmelze, eines Granulats eines Pulvers oder einer anderen dem Fachmann geläufigen Form auf mindestens einer Seite des Faserhalbzeugs H aufgebracht werden. Bevorzugt wird die Formmasse A' in Form einer Folie oder eines Granulats auf mindestens einer Seite des Faserhalbzeugs H aufgebracht. Die Formmasse wird gleichmäßig auf mindestens einem Teil der gesamten Oberfläche der Faserhalbzeugs H verteilt. Bevorzugt wird die Formmasse A auf mindestens einem Teil der Oberfläche beider Seiten des Faserhalbzeugs H aufgebracht.

Wird die Formmasse A aufgebracht, so geschieht dies in einer Menge von mindestens 0,1 g/cm ² , bevorzugt mindestens 1 g/cm ² , stärker bevorzugt mindestens 3 g/cm ² auf mindestens einer Oberfläche des Faserhalbzeugs H.

Die Erfindung betrifft auch ein aus dem beschriebenen Faserhalbzeug H durch Umformen erhältliches oder erhaltenes Formteil T. Dies kann auf beliebige Art erfolgen, etwa durch mechanische Formgebung durch einen Formgebungskörper, der auch eine Wal- ze mit Prägung sein kann.

Bevorzugt wird der noch formbare Faserverbund-Werkstoff V, bei dem die thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A und ggf. die Formmasse A' noch (teilweise) geschmolzen vorliegt, d.h. während der Durchführung des Schrittes b oder im An- schluss daran, geformt. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein ausgehärteter Faserverbund-Werkstoff V kaltgeformt werden oder unter erneutem erwärmen umgeformt werden. Besonders bevorzugt wird das Formteil T durch ein Verfahren erhalten, in dem in einem ersten Schritt a das zuvor beschriebene Faserhalbzeug H bereitgestellt wird. In einem zweiten Schritt b wird das Faserhalbzeug H unter formgebendem Schmelzen in die gewünscht Form gebracht. Dazu kann jedes dem Fachmann geläufige und geeig- nete Verfahren angewandt werden.

Insbesondere wird das Faserhalbzeug H durch Formpressen, Heißpressen, Diaphragma-Formen oder Hydroformen in die gewünschte Form des Formteils T gebracht. Beim Formpressen wird das textile Halbzeug in eine offene Form geführt, erhitzt und unter Druck gepresst. Beim Heißpressen sind die Pressformen beheizt. Beim Diaphragmaformen wird ein Halbzeug zwischen zwei elastische Membranen, den sog. Diaphragmen, gelegt, deren Zwischenraum evakuiert wird. Das Halbzeug wird bis zur Erweichung erwärmt und dann mitsamt Diaphragma in ein Umform Werkzeug einge- bracht. Dieses besteht vorzugsweise nur aus einer Werkzeughälfte, die eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Werkstoffes hat. Diphragma und erweichtes Halbzeug werden mittels Druckluft in die Werkzeughälfte gepresst und das Halbzeug kühlt unter Formzwang und isostatischem Druck ab. Beim Hydroformen kommt ein aus Ober- und Unterwerkzeug bestehender Aufbau zum Einsatz, wobei das Unterwerkzeug die Gegenform bildet, in bzw. auf die das Laminat abgebildet werden soll. Das Oberwerkzeug besteht aus einer nach unten mittels einer flexiblen Membran verschlossenen Kammer, die für die Umformung mit hydraulischem Druck beaufschlagt werden kann. Vor der Umformung muss die thermoplastische Formmasse durch Erwärmung aufgeweicht werden, z.B. durch Konvektionsöfen oder Kontaktheizung.

Die Stabilität des Formteils T kann durch die Zugabe zusätzlicher Mengen an thermoplastischem Kunststoff erhöht werden. Dazu kann das Faserhalbzeug H vor dem Schritt des formgebenden Schmelzens auf mindestens einer Seite mit einer zusätzlichen Menge an einer thermoplastischen Formmasse A' versehen werden. Die Form- masse kann gleich oder verschieden von der Styrol-Copolymer-Formmasse A sein, welche die Grundlage für die Styrol-Copolymer-Fasern F bildet. Bezüglich der Auswahl der Styrol-Copolymer-Formmasse A gelten die zuvor gemachten Ausführungen.

Die Formmasse A' kann in Form einer Folie, einer Schmelze, eines Granulats eines Pulvers oder einer anderen dem Fachmann geläufigen Form auf mindestens einer Seite des Faserhalbzeugs H aufgebracht werden. Bevorzugt wird die Formmasse A' in Form einer Folie oder eines Granulats auf mindestens einer Seite des Faserhalbzeugs H aufgebracht. Die Formmasse wird gleichmäßig auf mindestens einem Teil der ge- samten Oberfläche verteilt. Bevorzugt wird die Formmasse A' auf mindestens einem Teil der Oberfläche beider Seiten des Faserhalbzeugs H aufgebracht.

Wird die Formmasse A' aufgebracht, so geschieht dies in einer Menge von mindestens 0,1 g/cm ² , bevorzugt mindestens 1 g/cm ² , stärker bevorzugt mindestens 3 g/cm ² auf mindestens einer Oberfläche des Faserhalbzeugs H.

Im Schritt b wird das Faserhalbzeug H und die ggf. auf einer oder mehreren Seiten davon aufgebrachte Formmasse A' erwärmt.

Dazu wird eine Temperatur angewendet, die oberhalb der Temperatur des Schmelzbereiches der Styrol-Copolymer-Fasern F und ggf. der Formmasse A' liegt. Bevorzugt wird eine Temperatur von mindestens 200°C, bevorzugt mindestens 250°C, stärker bevorzugt mindestens 300°C, insbesondere bei 300°C bis 400°C angewendet. Hierbei ist bevorzugt darauf zu achten, dass möglichst keine Pyrolyse auftritt und die verwendeten Komponenten thermisch nicht zersetzt werden.

Der Pressvorgang kann grundsätzlich bei beliebigem Druck durchgeführt werden (bevorzugt atmosphärischer Druck oder Überdruck), mit und ohne Anpressen der Kompo- nenten. Bei einem Anpressen mit Überdruck können die Eigenschaften des Faserverbund-Werkstoffs V verbessert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird daher der Schritt b bei einem Pressdruck von 5-50 bar und einer Presszeit von 10- 60 s, bevorzugt bei einem Pressdruck von 10-30 bar und einer Presszeit von 15-40 s, durchgeführt. Der Pressvorgang wird solange gehalten, bis die die thermoplastische Styrol-Copolymer-Fasern F in einem ausreichenden Ausmaß geschmolzen, um das textile Gebilde G' als Styrol-Copolymer-Formmasse A durchdringen zu können. Bevorzugt wird der Pressvorgang solange gehalten, bis alle Hohlräume der durch die Verstärkungsfasern B gebildeten textilen Gebildes G' vollständig mit der geschmolzenen Styrol-Copolymer-Formmasse A ausgefüllt sind. Bevorzugt wird der Pressvorgang bei Temperaturen von > 200°C nicht mehr als 10 min, bevorzugt nicht mehr als 5 min, stärker bevorzugt nicht mehr als 2 min, insbesondere nicht mehr als 1 min. Oftmals reichen 10 bis 60 Sekunden Minuten durchgeführt, um eine Pyrolyse des Polymers zu vermeiden. Als Heißpressen können alle dem Fachmann hierzu geläufigen Geräte verwendet werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird daher zumindest ein Teilschritt des Schritts b bei einer Temperatur von 300 bis 340°C, insbesondere von 300 bis 320°C, für 10 s bis zu 1 min (beispielsweise von (etwa) 15 s, 20 s, 25 s, 30 s, 40 s, 50 s oder 60 s) durchgeführt. Dies kann dann die Anbindung der Verstärkungsfasern mit der Matrix verbessern.

In einem letzten Schritt c wird der erhaltene Faserverbund-Werkstoff V unter den Schmelzpunkt der Styrol-Copolymer-Formmasse A abgekühlt. Dadurch wird die Styrol- Copolymer-Formmasse A fest und der Faserverbund-Werkstoff V kann dem verwendeten Formwerkzeug entnommen werden.

Dieser Schritt kann auch als Solidifikation bezeichnet werden. Die in der Regel unter Wärmeentzug stattfindende Solidifikation kann anschließend zu einem gebrauchsfertigen Formteil T führen. Optional kann das Formteil T noch nachbearbeitet werden (z.B. entgratet, poliert, gefärbt usw.).

Das Verfahren kann kontinuierlich, semikontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren als kontinuierliches Verfahren durchgeführt, insbesondere als kontinuierliches Verfahren zu Herstellung von glatten oder dreidimensional geprägten Folien. Alternativ könne auch Formteile T semi- oder diskontinuierlich hergestellt werden. Durch den Einsatz von Faserverbund-Werkstoffen V als Organobleche als Ersatz von Metallen können die Kosten und das Gewicht reduziert werden, da die Dichte der Organobleche wesentlich geringer ist und die fehlende Steifigkeit, im Vergleich zum Stahl, durch eine Verrippung oder einen Sandwichaufbau kompensiert werden kann. Die Organobleche werden daher bevorzugt mit einer Verrippung versehen bzw. auf einen geschäumten, thermoplastischen Kern oder auf einen Wabenkern als Deckschichten aufkaschiert (verschweißt).

Die Verbesserung der Bauteilsteifigkeit durch eine Verrippung (Bildung einer gerippten Struktur) wird durch die Vergrößerung des Flächenträgheitsmomentes begründet. Ge- nerell beinhaltet die optimale Rippendimensionierung produktionstechnische, ästhetische und konstruktive Gesichtspunkte. Die Verrippung kann mittels eines Spritzgießmaterials, welches eine stoffschlüssige Anbindung zum Organoblech gewährleistet und so ein hohes Widerstandsmoment entstehen lässt, erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verrippung jedoch dadurch erzielt, dass bereits das textile Gebilde G durch textile Herstellungsverfahren derart ausgestaltet ist, dass das Gebilde G Verdickungen auf mindestens einer Oberfläche aufweist. So werden Faserverbund-Werkstoffe V erhalten, die durch diesen lokalen Materialüberschuss eine Verrippung enthalten. Dies kann durch entsprechend geformte Pressformen unterstützt werden. Durch die gleichmäßige Verteilung der Styrol-Copolymer-Fasern F innerhalb des gesamten Gebildes G wird auch an diesen Stellen mit erhöhter Materialmenge eine rasche und vollständige Durchdringung der Verstärkungsfasern B mit der Styrol-Copolymer-Formmasse A er- zielt.

Bei dem Sandwichaufbau besteht ebenfalls eine Ähnlichkeit zwischen den verwendeten Materialeien, so dass auch hier ein stoffschlüssiger Verbund entsteht. Alternativ kann der Schaumkern mit den Decklagen verklebt werden oder es wird durch eine zu- sätzliche Thermoplasten-Schicht auf dem Organoblech eine Verkrallung in der Schaumstruktur hervorgerufen.

Die erzielte Gewichtsreduzierung ist bei allen bewegten Bauteilen von Vorteil, da durch die Gewichtsreduzierung der bewegten Massen eine Energieeinsparung erreicht wer- den kann.

Im Vergleich zu einer Polypropylen-basierten Formmasse ist ein weiterer Vorteil der hier beschriebenen thermoplastischen Formmassen, die unpolare Oberfläche, die eine direkte Lackierung, Beklebung und Bedruckung ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Formteile T ist die hohe Steifigkeit und Festigkeit, welche innerhalb kürzester Verweilzeit im Herstellungsprozess erzielet werden kann. Die Steifigkeit und Festigkeit kann durch einen Sandwichverbund oder z. B. durch eine Verrippung weiter erhöht werden.

Als Kernmaterial im Sandwichverbund kann sowohl ein Schaumkern (z.B. Rohacell von Evonik), als auch ein Wabenkern (z.B. Honeycomps von EconCore) eingesetzt werden. Um hierbei einen stoffschlüssigen Verbund zwischen Organoblech und Kern zu erreichen, besteht der Kern aus einem chemisch verträglichen Thermoplast, um so mittels Wärme ein Verschweißen zu erzielen und ein Kaschieren im Produktionspro- zess zu ermöglichen.

Eine Möglichkeit, eine ausreichende Steifigkeit zu erreichen, ist das Hinterspritzen bzw. Hinterpressen einer Verrippung im Spritzgießprozess bzw. im Pressverfahren. Um auch hier eine stoffschlüssige Anbindung zwischen den Rippen und dem Organoblech zu erreichen, sollte eine geeignete thermoplastische Formmasse, insbesondere eines der o.g. Styrol-Copolymere genutzt werden. Vorzugsweise wird eine SAN, ABS oder ASA- basierte thermoplastische Formmasse verwendet. Des Weiteren kann durch eine zusätzliche amorphe Thermoplasten-Schicht auf dem Organoblech und einem Vlies, welches mindestens eine Grammatur von 50 g/m ² aufweist und zwischen Organoblech und Thermoplasten-Schicht eigebettet ist, mittels der Werkzeugwand eine Narbung abgeformt werden, womit die Oberfläche zusätzlich funk- tionalisiert werden kann (Kratzfestigkeit, Kaschieren von Einfallstellen). Je nach Bedarf kann die zusätzliche Thermoplasten-Schicht deckend eingefärbt werden, so dass sich optisch kein Organoblech vermuten lässt, oder man gezielt durch den Einsatz einer transparenten Schicht einen„fiber-look" hervorrufen kann. Durch den Einsatz von Organoblechen im Sandwichverbund oder mittels Verrippung kann eine Kostenreduzierung erreicht werden und gleichzeitig das Gewicht gesenkt werden, was zum einen die Montage des Bauteils und zum anderen die des Gerätes erleichtern kann. Durch den Einsatz von Organblechen kann neben einem Kosten- und Gewichtsvorteil aber auch ein ästhetischer Vorteil entstehen. Bei dem Einsatz von einer amorphen, transparenten Styrol-Copolymer-Formmasse A, kann ein sogenannter„fiber-look" erreicht werden. Selbst bei dem Einsatz von Glasfaser, welche von Natur aus transparent ist, kann durch eine Lackierung der Fasern diese sichtbar gemacht werden.

Des Weiteren haben die erfindungsgemäßen Organobleche den Vorteil, dass sie unlackiert eingesetzt werden können, wobei im Vergleich zum Stahlblech der Lackierschritt eingespart werden kann. Durch den Einsatz von Organoblechen für Gehäuse und / oder tragenden Strukturen, kann das Gewicht von mobilen Geräten gesenkt werden. Dies hat zum Vorteil, dass die Geräte handlicher werden oder bei gleichem Gewicht ein größerer Akku verbaut werden kann, um so eine längere Akku-Laufzeit zu generieren. Bei den Gehäusen ist die Wanddicke, oftmals aufgrund von nicht ausreichender Fließfähigkeit der Spritzgießmasse bzw. einem zu geringen Fließweg-/Wand- Dickenverhältnis, überdimensioniert. Durch den Einsatz von Organoblechen kann daher die Wanddicke wesentlich verringert werden, da das Organoblech nur umgeformt werden muss und somit auch bei sehr großen Bauteilen mit einer geringen Dicke aus- kommen kann.

Die erfindungsgemäßen Organobleche können beispielsweise mit einer Dicke von <1 mm, vorzugsweise <0,7 mm, besonders bevorzug <0,5 mm produziert werden. Wenn diese dünnen Organobleche mit einer Verrippung und Umsäumung ausgestaltet werden, entstehen sehr steife Bauteile, da das Organoblech in der Randfaser des Schalenbauteils liegt, was eine Erhöhung des Widerstandmomentes zur Folge hat. Aufgrund der amorphen Styrol-Copolymer-Formmasse A und dadurch geringen Schwindung, besitzen die Formteile eine sehr glatte Oberfläche, die je nach Bedarf noch lackiert oder kaschiert werden kann.

Bei strukturellen Teilen, wie beispielsweise einem Tragrahmen, können die Organoble- che ebenfalls einen großen Gewichtsvorteil erreichen. Auch hier kann mit Hilfe einer Verrippung die Aussteifung der Bauteile unterstützt werden. Zusätzlich kann eine Funk- tionsintegration nachfolgende Montageschritte und weitere Bauteile einsparen und somit stellt sich neben dem Gewichts- auch ein Kostenvorteil ein.

Figuren Figur 1 zeigt die Faserverbund-Werkstoffe, die nach Versuchs-Nr. 1 erhalten wurden. Figur 1A stellt die visuelle Dokumentation dar. Figur 1 B zeigt die mikroskopische Ansicht eines Schnitts durch den in horizontaler Orientierung angeordneten laminaren Faserverbund-Werkstoff (links: 25-fache Vergrößerung, rechts: 50-fache Vergrößerung), wobei die Fasern deutlich als horizontal verlaufende dunkle Schicht zwischen den hellen Schichten aus thermoplastischer Formmasse erkennbar sind. Figur 1 C zeigt die 200-fache Vergrößerung, wobei erkennbar wird, dass die Imprägnierung an einigen Stellen nicht abgeschlossen ist.

Figur 2 zeigt die Faserverbund-Werkstoffe, die nach Versuchs-Nr. 2 erhalten wurden. Figur 2A stellt die visuelle Dokumentation dar. Figur 2B zeigt die mikroskopische Ansicht eines Schnitts durch den in horizontaler Orientierung angeordneten laminaren Faserverbund-Werkstoff (links: 25-fache Vergrößerung, rechts: 50-fache Vergrößerung), wobei die Fasern deutlich als verlaufende dunkle Schicht zwischen den hellen Schichten aus thermoplastischer Formmasse erkennbar sind. Figur 2C zeigt die 200- fache Vergrößerung, wobei erkennbar wird, dass die Imprägnierung teilweise nicht abgeschlossen ist.

Figur 3 zeigt die Faserverbund-Werkstoffe, die nach Versuchs-Nr. 3 erhalten wurden. Figur 3A stellt die visuelle Dokumentation dar. Figur 3B zeigt die mikroskopische An- sieht eines Schnitts durch den in horizontaler Orientierung angeordneten laminaren Faserverbund-Werkstoff (links: 25-fache Vergrößerung, rechts: 50-fache Vergrößerung), wobei keine Schicht aus Fasern erkennbar ist. Figur 3C zeigt die 200-fache Vergrößerung, wobei erkennbar wird, dass die Imprägnierung weitgehend abgeschlossen ist. Figur 4 zeigt die Faserverbund-Werkstoffe, die nach Versuchs-Nr. 4 erhalten wurden. Figur 4A stellt die visuelle Dokumentation dar. Figur 4B zeigt die mikroskopische Ansicht eines Schnitts durch den in horizontaler Orientierung angeordneten laminaren Faserverbund-Werkstoff (links: 25-fache Vergrößerung, rechts: 50-fache Vergrößerung), wobei keine Schicht aus Fasern erkennbar ist. Figur 4C zeigt die 200-fache Vergrößerung, wobei erkennbar wird, dass die Imprägnierung an einzelnen Stellen nicht vollständig abgeschlossen ist. Figur 5 zeigt die Faserverbund-Werkstoffe W, die nach Versuchs-Nr. 5 erhalten wurden. Figur 5A stellt die visuelle Dokumentation dar. Figur 5B zeigt die mikroskopische Ansicht eines Schnitts durch den in horizontaler Orientierung angeordneten laminaren Faserverbund-Werkstoff (links: 25-fache Vergrößerung, rechts: 50-fache Vergrößerung), wobei keine Schicht aus Fasern erkennbar ist. Figur 4C zeigt die 200-fache Ver- größerung, wobei erkennbar wird, dass die Imprägnierung an wenigen Stellen nicht vollständig abgeschlossen ist.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen und Ansprüchen näher beschrieben.

Beispiele

Die nachfolgenden Versuche wurden auf einer handelsüblichen Intervall-Heißpresse, welche in der Lage ist einen Faser/Folienverbund aus Polymerfolie, Schmelze oder Pulver herzustellen, zur quasi-kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten thermoplastischen Halbzeugen, Laminaten und Sandwichplatten durchgeführt.

Plattenbreite: 660 mm

Laminat-Dicke: 0,5 mm

Laminat-Toleranzen: max. ± 0,1 mm entsprechend Halbzeug

Sandwichplattenstärke: max. 30 mm

Ausstoß: ca. 0,1 - 60 m/h, abhängig von Qualität und Bauteildicke

Nennvorschub 5 m/h

Werkzeugdruck: Presseinheit 5-25 bar, für minimale und maximale Werkzeuggröße stufenlos regelbar (optional)

Werkzeugtemperierung: 3 Heiz- und 2 Kühlzonen

Werkzeugtemperatur: bis 400 °C

Werkzeuglänge: 1000 mm

Öffnungsweg Presse: 0,5 bis 200 mm Produktionsrichtung: rechts nach links

Die beschriebenen Faserverbund-Werkstoffe V (Organobleche) eignen sich besonders für die Herstellung von Bauteilen für den Bereich Automobilbau, Haushaltswaren, Elektrogeräte, Sportgeräte, Bau- und Konstruktionsmaterialien sowie Medizintechnik.

Beispiel 1 Herstellung eines Faserhalbzeugs H

Mittels einer herkömmlichen Webmaschine wird ein Gewebe in Leinwandbindung her- gestellt.

Als Fäden werden verwendet:

- Carbon-Endlosfaser mit einer Filamentzahl von 24k, einer Garnfeinheit von 1600 tex und einer Dichte von 1 ,81 g/cm ³ (Verstärkungsfasern B)

- Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer-Endlosfaser, erhalten aus einer thermoplastische ABS-Formmasse, hergestellt aus 45 Gew.-% Butadien, 30 Gew.-% Styrol, und 25 Gew.-% Acrylnitril (Styrol-Copolymer-Fasern F).

Beide Fasertypen werden in der Art miteinander verwoben, dass jeder zweite Schuss- und Kettfaden aus einer Carbonfaser bzw. einer ABS-Faser gebildet wird.

Beispiel 2 Herstellung des Faserverbund-Werkstoffs V

Das nach dem zuvor beschriebenen Verfahren erhaltene Faserhalbzeug H wird in die Intervall-Heißpresse eingeführt und bei 250°C für 30 Sekunden bei einem Druck von 15 bar gepresst. Der Faserverbund-Werkstoff V wird abgekühlt und der Intervall- Heißpresse entnommen.

Man erhält einen Faserverbund-Werkstoff V mit folgender Zusammensetzung:

60 Gew.-%, bezogen auf den Faserverbund-Werkstoff V, eines Acrylnitril-Butadien-

Styrol-Copolymers als thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A und

40 Gew.-%, bezogen auf den Faserverbund-Werkstoff V, Carbon-Verstärkungsfasern

B.

Beispiel 3 Herstellung von Formteilen T aus den Faserverbund-Werkstoffen V

Aus dem Faserverbund-Werkstoff V werden durch thermisches Umformen Formteile hergestellt. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, thermoplastischen Faserhalbzeuge sowie Faserverbund-Werkstoffe V und Formteile daraus herzustellen, welche die thermoplastische Styrol-Copolymer-Formmasse A, Lagen aus Verstärkungsfasern B und ggf. ein Additiv C enthalten. Das Verfahren vereinfacht die Herstellung v.a. dadurch, dass die Styrol-Copolymer-Formmasse A bereits durch den vorgelagerten Schritt des Herstellens eines Faserhalbzeugs H in Form eines textilen Gebildes G gleichmäßig mit den Verstärkungsfasern B durchsetzt wird. So können auch textile Gebilde G, welche keine gleichmäßige Dicke aufweisen, in Faserverbund- Werkstoffe V und Formteile überführt werden, ohne dass die Imprägnierung dickerer Bereiche unvollständig ist oder nur unter hohem Zeitaufwand gewährleistet werden kann.

Herstellen von weiteren Faserverbund-Werkstoffen V

Versuche wurden auf einer Intervall-Heißpresse, welche in der Lage ist einen Faser/Folienverbund aus Polymerfolie, Schmelze oder Pulver herzustellen, zur quasikontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten thermoplastischen Halbzeugen, Laminaten und Sandwichplatten durchgeführt.

Plattenbreite: 660 mm

Laminat-Dicke: 0,2 bis 9,0 mm

Laminat-Toleranzen: max. ± 0,1 mm entsprechend Halbzeug

Sandwichplattenstärke: max. 30 mm

Ausstoß: ca. 0,1 - 60 m/h, abhängig von Qualität und Bauteildicke

Nennvorschub 5 m/h

Werkzeugdruck: Presseinheit 5-25 bar, für minimale und maximale Werkzeuggröße stufenlos regelbar (optional)

Werkzeugtemperierung: 3 Heiz- und 2 Kühlzonen

Werkzeugtemperatur: bis 400 °C

Werkzeuglänge: 1000 mm

Öffnungsweg Presse: 0,5 bis 200 mm

Produktionsrichtung: rechts nach links Technische Daten der Schmelze-Plastifizierung:

Diskontinuierlicher Schmelze-Auftrag in Mittellage zur Herstellung von faserverstärkten thermoplastischen Halbzeugen;

Schneckendurchmesser: 35 mm

Max. Hubvolumen: 192 cm ³ Max. Schneckendrehzahl: 350 U/min

Max. Austragsstrom: 108 cm ³ /s

Max. Austragsdruck: 2406 bar spezifisch Gefahrene Thermoplast Kombinationen A:

A1 (Vergleich): S/AN mit 75 % Styrol (S) und 25 % Acrylnitril (AN), Viskositätszahl

60, Mw von 250.000 g/mol (gemessen via Gel Permeations Chromatographie an Standard Säulen mit monodispersen Polystyrol Eichstandards)

A2: S/AN/Maleinsäureanhydrid Copolymer mit der Zusammensetzung (Gew%): 74/25/1 , Mw von 250.000 g/mol (gemessen via Gel Permeations Chromatographie an Standard Säulen mit monodispersen Polystyrol Eichstandards)

A3: Mischung aus A2 : A1 = 2 : 1

A4: Mischung aus A2 : A1 = 1 : 2

Verwendete Faser-Textilien B:

B1 : Bidirektionales Glasfasergelege 0/90° (GF-GE) mit Flächengewicht =

590g/m ² ,

Schuss + Kette = 1200tex [beispielsweise KN G 590.1 von P-D Glas- seiden GmbH]

B2: Glasfasergewebe Köper 2/2 (GF-KG) mit Flächengewicht = 576 g/m ² ,

Schuss, + Kette = 1200tex

Die im Zusammenhang mit Versuchen Nr. 1 -5 gefahrenen Kombinationen und Para- metereinstellungen sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt:

Tabelle 1 . Herstellungsbedingungen der Faserverbund-Werkstoffe V

Versuchs- Composite ^* Temperatur-Profil Pressdruck Presszeit Dicke Nr. (bar) (s) (mm)

1 (Vgl.) A1 +B1 220-240-260-160-80 20 20

¹

2 (Vgl.) A1 +B1 220-280-300-160-80 25 30

¹

3 A2+B1 240-300-320-160-80 20 20

¹

4 A3+B1 240-300-320-160-80 20 30

¹

5 A4+B1 240-300-320-160-80 20 30

^{1 *} Komponenten A + B1 : 0.465 mm Dicke Textilaufbau, 0.653 mm Dicke Matrixaufbau, Gesamtvolumen Matrix: 22 ml, Faser-Volumenanteil: 41.6 %, Gesamtdichte Halbzeug: 1 .669 g/ml, Gesamtdicke Halbzeug: 1 .1 17 mm

Versuchs-Nr. 1 (Vergleichsversuch)

Die Ergebnisse sind in Figur 1 gezeigt. Visuelle Bewertung an der Halbzeug-Oberfläche:

Makroimprägnierung: abgeschlossen

Mikroimprägnierung: deutlich nicht abgeschlossen

Mikroskopische Bewertung im Halbzeug-Inneren:

Matrixschicht in Mittellage: deutlich erkennbar

Matrixschicht in Decklage: am Roving nicht erkennbar

Imprägnierung Kettfäden: mittig unimprägnierte Bereiche, umlaufend leicht imprägniert Imprägnierung Schussfäden: mittig deutlich unimprägnierte Bereiche, umlaufend leicht imprägniert

Lufteinschlüsse: wenig, nur im Roving

Konsolidierung: ungenügend, Beschädigung Kett- und Schussfäden

Versuchs-Nr. 2 Die Ergebnisse sind in Figur 2 gezeigt.

Visuelle Bewertung an der Halbzeug-Oberfläche:

Makroimprägnierung: abgeschlossen

Mikroimprägnierung: an mehreren Stellen nicht abgeschlossen

Mikroskopische Bewertung im Halbzeug-Inneren:

Matrixschicht in Mittellage: erkennbar

Matrixschicht in Decklage: wenig am Roving erkennbar

Imprägnierung Kettfäden: mittig unimprägnierte Bereiche erkennbar, umlaufend teilweise imprägniert, teilweise unimprägniert

Imprägnierung Schussfäden: mittig unimprägnierte Bereiche, umlaufend leicht imprägniert

Lufteinschlüsse: wenig

Konsolidierung: nicht ausreichend, deutliche Beschädigung Schussfäden Versuchs-Nr. 3

Die Ergebnisse sind in Figur 3 gezeigt. Visuelle Bewertung an der Halbzeug-Oberfläche:

Makroimprägnierung: abgeschlossen

Mikroimprägnierung: abgeschlossen

Versuch Nr. 3, Mikroskopische Bewertung im Halbzeug-Inneren:

Matrixschicht in Mittellage: nicht erkennbar

Matrixschicht in Decklage: gut erkennbar

Imprägnierung Kettfäden: kaum unimprägnierte Bereiche erkennbar, umlaufend gut imprägniert

Imprägnierung Schussfäden: kaum unimprägnierte Bereiche erkennbar, umlaufend gut imprägniert

Lufteinschlüsse: sehr viele, große Blasen erkennbar

Konsolidierung: gut, keine Beschädigungen

Versuchs-Nr. 4

Die Ergebnisse sind in Figur 4 gezeigt.

Visuelle Bewertung an der Halbzeug-Oberfläche:

Makroimprägnierung: abgeschlossen

Mikroimprägnierung: überwiegend abgeschlossen Mikroskopische Bewertung im Halbzeug-Inneren:

Matrixschicht in Mittellage: kaum erkennbar

Matrixschicht in Decklage: erkennbar

Imprägnierung Kettfäden: leicht unimprägnierte Bereiche erkennbar, umlaufend gut imprägniert

Imprägnierung Schussfäden: unimprägnierte Bereiche erkennbar, aber umlaufend imprägniert

Lufteinschlüsse: keine erkennbar

Konsolidierung: befriedigend, mittlere Beschädigungen von Schussfäden erkennbar

Versuchs-Nr. 5

Die Ergebnisse sind in Figur 5 gezeigt.

Visuelle Bewertung an der Halbzeug-Oberfläche: Makroimprägnierung: abgeschlossen

Mikroimprägnierung: überwiegend abgeschlossen

Mikroskopische Bewertung im Halbzeug-Inneren:

Matrixschicht in Mittellage: nicht erkennbar

Matrixschicht in Decklage: erkennbar

Imprägnierung Kettfäden: wenig unimprägnierte Bereiche erkennbar, umlaufend gut imprägniert

Imprägnierung Schussfäden: wenig unimprägnierte Bereiche erkennbar, umlaufend gut imprägniert

Lufteinschlüsse: keine erkennbar

Konsolidierung: teilweise gut, teilweise ungenügend, lokale Beschädigungen von Schussfäden erkennbar Zusammenfassung der Versuchsergebnisse

Tabelle 2. Zusammenfassung Versuche und Bewertung

^* Komponenten A + B1 : 0.465 mm Dicke Textilaufbau, 0.653 mm Dicke Matrixaufbau, Gesamtvolumen Matrix: 22 ml, Faser-Volumenanteil: 41.6 %, Gesamtdichte Halbzeug: 1 .669 g/ml, Gesamtdicke Halbzeug: 1 .1 17 mm

^** 1 = perfekt, 2= gut, 3=teilweise, 4= wenig, 5=schlecht/keine

Es zeigte sich, dass der Einsatz von höheren Temperaturen zu noch weiter verbesserten Faserverbund-Werkstoffen führt.

Tabelle 3. Optischer und haptischer Vergleich der erfindungsgemäßen Versuchseinstellungen mit herkömmlichen Organoblechen Versuchs- Composite Maleinsäure- OberBedruckbarkeit

Nr. anhydrid- flächenmit 45 mdyne

Konzentra- güte ^* Tinte ^**

tion

(Gew %)

1 (Vgl) A1 +B1 0 2 1

2 (Vgl.) A1 +B1 0 2

3 A2+B1 1 1 -2

4 A3+B1 0,66 1 -2 1

5 A4+B1 0,33 1 -2

6 Bond Laminates 0 4-5

Composite aus ca

60 % Glasfaser- Gewebe und 40 %

Polyamid

7 Composite aus ca. 0 4-5 5

60 % Glasfaser- Gewebe und 40 %

Polypropylen

^* 1 = vollständig glatt, 2= weitgehend glatt, 3= leicht rau, 4= mäßig rau, 5= Fasern sind deutlich zu spüren

^** 1 = perfekt, 2= gut, 3=teilweise, 4= wenig, 5=schlecht/keine Versuchs-Nr. 6

Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.

Die im Zusammenhang mit Versuch Nr. 6 gefahrenen Kombinationen und Parametereinstellungen sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt:

Tabelle 4. Herstellungsbedingungen der Faserverbund-Werkstoffe V

Versuchs- Composite ^* Temperatur-Profil Pressdruck Presszeit Dicke Nr. (bar) (s) (mm)

4 A1 +B1 220-240-300-160-80 20 20 1

12 A3+B1 220-240-300-160-80 20 20 1

28 A1 +B2 240-300-320-160-80 20 20 1 26 A3+B2 240-300-320-160-80 20 30 1

^* Komponenten A + B1 : 0.465 mm Dicke Textilaufbau, 0.653 mm Dicke Matrixaufbau, Gesamtvolumen Matrix: 22 ml, Faser-Volumenanteil: 41.6 %, Gesamtdichte Halbzeug: 1 .669 g/ml, Gesamtdicke Halbzeug: 1 .1 17 mm

Tabelle 5. Vergleich der Biegefestigkeit.

Tabelle 5 zeigt die in einer Versuchsreihe erhaltenen Faserverbund-Werkstoffe V. Es wurden jeweils reines SAN (A1 ) sowie ein S/AN/Maleinsäureanhydrid Copolymer (A2) mit einer handelsüblichen Gelege- und Gewebeverstärkung in einem identischen Pro- zess kombiniert und geprüft. Der Faservolumengehalt der Verbünde betrug 42%. Die verbesserte Qualität der Imprägnierung und Verbindung zwischen Faser und Matrix zeigt sich nicht an der Biegesteifigkeit, aber deutlich an der Biegefestigkeit (Bruchspannung) der untersuchten Proben.

Versuchs-Nr. 7

Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6. Vergleich der Wellentiefe Wt.

Versuchs-Nr. 12 13 14

Verstärkung Faser (B3)

Matrix (A4) SAN PC PA6

OD

Mittelwert Wellentiefe 5.2 1 1.7 12.3

MW Wt ( m)

Maximalwert Wellentiefe 7.8 22.3 17.2

Max Wt ( m)) Hierbei sind die Komponenten wie folgt definiert:

SAN: SAN-MA-Terpolymer, Gewichtszusammensetzung (Gew.-%): 73/25/2, Mw:

250.000 g/mol (gemessen via Gelpermeations-Chromatographie an Stan- dard-säulen mit monodispersen Polystyrol-Standards), MVR: 15-25 cm ³ /10 min bei 220°C/10kg (IS01 133), Viskositätszahl (in DMF) J = 61 -67 ml/g

PC OD: leichtfließendes, amorphes Polycarbonat optischer Grade für optische

Discs)

PA6: teilkristallines, leichtfließendes Polyamid 6

Fasern (B3): Glasfasergewebe Köper 2/2 (GF-KG) mit Flächengewicht = 300 g/m ² ,

Schuss, + Kette = 320tex

Wie aus Tabelle 6 ersichtlich ist, ist die Verwendung von SAN-MA-Terpolymer besonders vorteilhaft bezüglich des Erhalts einer geringen Wellentiefe der Oberfläche. PC OD zeigte sich als spannungsrissempfindlich.

Beispiele für Mehrschicht-Organobleche

Die beschriebenen Faserverbund-Werkstoffe (Organobleche), insbesondere mit amor- pher, thermoplastischer Matrix eignen sich besonders für die Herstellung von Formkörpern, Folien und Beschichtungen. Einige Beispiele sind nachfolgend aufgezeigt. Wenn nicht anders erwähnt werden die Formteile in Spritzgussverfahren hergestellt.

Beispiel: Herstellung des Faserverbund-Werkstoffs M

40 Gew.-%, bezogen auf den Faserverbund-Werkstoff, eines Acrylnitril-Styrol- Maleinsäureanhydrid-Copolymers als thermoplastische Formmasse A (hergestellt aus: 75 Gew.-% Styrol, 24 Gew.-% Acrylnitril und 1 Gew.-% Maleinsäureanhydrid) wird mit 60 Gew.-%, bezogen auf den Faserverbund-Werkstoff, einer Glas-basierten Verstär- kungsfaser mit chemisch reaktiver Funktionalität (Silangruppen) an der Oberfläche [GW 123-580K2 von P-D Glasseiden GmbH] compoundiert.

Beispiel: Herstellung des Faserverbund-Werkstoffs N 65 Gew.-%, bezogen auf den Faserverbund-Werkstoff, eines Acrylnitril-Butadien- Styrol-Copolymer als thermoplastische Formmasse A (ABS hergestellt aus: 45 Gew.-% Butadien, 30 Gew.-% Styrol, 24 Gew.-% Acrylnitril und 1 Gew.-% Maleinsäureanhydrid) wird mit 35 Gew.-%, bezogen auf den Faserverbund-Werkstoff, einer Glas-basierten Verstärkungsfaser mit chemisch reaktiver Funktionalität (Silangruppen) an der Oberflä- che [GW 123-580K2 von P-D Glasseiden GmbH] compoundiert. Der Faserverbund- Werkstoff wird im Anschluss verrippt.

Beispiel: Herstellung von Formteilen aus den Faserverbund-Werkstoffen M und N

Beispiel A: Waschmaschinenfenster

Beispiel B: Linsenabdeckungen

Es wird eine erhöhte Steifigkeit des Fensters und der Linsenabdeckung gegenüber entsprechenden aus Glas bestehenden Materialien beobachtet. Ferner sind die Orga- nobleche weniger empfindlich gegenüber Kratzern und Druck.

Weitere Versuche zur Biegespannung an mit Flächengebilden verstärkten Faser-

Verb u n d -Wi rkstoff e n

Die Komponenten sind wie oben definiert. Die Biegespannung und das Biegemodul wurden nach DIN 14125:201 1 -05 bestimmt.

Die Kombinationen und Parametereinstellungen zu dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt: Tabelle 7: Zusammensetzungen Vgl. 1 , Vgl. 2, Vgl. 10 und Vgl. 15 sowie der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen V3 bis V9 und V1 1 bis V14. X: Gewichtsverhältnis Komponente A : B = 60 : 40

Nr. A1 A2 A3 A4 B1 B2 T [°C] t [s]

Vgl. 1 X X 260 20-30

Vgl. 2 X X 300 30-30

V3 X X 280 20-30

V4 X X 280 40

V5 X X 320 30-30

V6 X X 300 20-30

V7 X X 320 20-30

V8 X X 310 20-30

V9 X X 320 20-30

Vgl. 10 X X 320 20-30 V1 1 X X 320 20-30

V12 X X 320 20-30

V13 X X 320 20-30

V14 X X 320 20-30

Vgl. 15 X X 320 20-30

In Tabelle 7 werden die Bedingungen der durchgeführten Versuche dargestellt.

Hierbei wurden die Edukte, sowie die Temperatur und die Presszeit variiert. Der Pressdruck betrug in allen Versuchsreihen ca. 20 bar.

Tabelle 8: Mittelwerte der maximalen Biegespannung der Kett- und Schussrichtung der hergestellten Organobleche gemäß den Mischungen Vgl. 2, V5, V7, V9, Vgl. 10, V12 bis V14 und Vgl. 15, wobei die Herstellungstemperatur je mindestens 300 °C betrug.

Tabelle 8 dargestellten Werte sind das Mittel von je neun Messungen. Tabelle 8 zeigt, dass die erfindungsgemäßen Organobleche V5, V7, V9, V12, V13 und V14 eine höhere mittlere maximale Biegespannung aufweisen als die Organobleche, welche eine Matrix enthaltend 75 Gew.-% Styrol (S) und 25 Gew.-% Acrylnitril (AN), aufweist (Vgl. 10 und Vgl. 15). Auch der Vergleich von V9 mit Vgl. 10 zeigt, dass unter den gleichen Bedingungen (T=320 °C und t=30 s) das erfindungsgemäße Organoblech eine größere Biegespannung sowohl in der Kett- als auch in der Schussrichtung aufweist.

Es zeigt sich, dass durch das Verfahren zur Herstellung des Faserverbund-Werkstoffs mit einer thermoplastischen Formmasse A, Verstärkungsfasern B verbesserte Produkte erhalten werden können.

Weitere Untersuchung von Mehrschichtigen Faserverbund-Werkstoffen Technische Daten der Intervall-Heißpresse (IVHP):

Quasi-kontinuierliche Herstellung von faserverstärkten thermoplastischen Halbzeugen, Laminaten

und Sandwichplatten

Plattenbreite: 660 mm

Laminat-Dicke: 0,2 bis 9,0 mm

Laminat-Toleranzen: max. ± 0,1 mm entsprechend Halbzeug

Sandwichplattenstärke: max. 30 mm

Ausstoß: ca. 0,1 - 60 m/h, abhängig von Qualität und Bauteildicke

Nennvorschub 5 m/h

Werkzeugdruck: Presseinheit 5-25 bar, für minimale und maximale Werkzeuggröße stufenlos regelbar (optional)

Werkzeugtemperierung: 3 Heiz- und 2 Kühlzonen

Werkzeugtemperatur: bis 400 °C

Werkzeuglänge: 1000 mm

Öffnungsweg Presse: 0,5 bis 200 mm

Produktionsrichtung: rechts nach links Technische Daten der Schmelze-Plastifizierung:

Diskontinuierlicher Schmelzeauftrag in Mittellage zur Herstellung von faserverstärkten thermoplastischen

Halbzeugen

Schneckendurchmesser: 35mm Max. Hubvolumen: 192 cm ³

Max. Schneckendrehzahl: 350 U/min

Max. Austragsstrom: 108 cm ³ /s

Max. Austragsdruck: 2406 bar spezifisch

hierbei:

Schmelzevolumne: 22 ccm

isobar = druckgesteuerter Pressprozess

isochor = volumengesteuerter Pressprozess

T [°C] = Temperatur der Temperaturzonen ^* ( ^* Die Presse verfügt über 3 Heiz- und 2 Kühlzonen. Die Angabe bezieht in Produktionsrichtung)

p [bar] = Pressdruck pro Zyklus: Isochor 20

s [mm] = Wegbegrenzung Pressdicke: 1 .1 mm

Temperaturprofil: (i) 210 bis 245°C, daher ca. 220°C

(ii) 300 bis 325°C, daher ca. 300°C

(iii) 270 bis 320°C, daher ca. 280 bis 320°C

(iv) 160 bis 180°C

(v) 80°C

t [sec] = Presszeit pro Zyklus: 20-30 s

Aufbau/Laminierung: 6-lagiger Aufbau mit Schmelze-Mittelschicht; Herstellungsverfah- ren: Schmelze-Direkt (SD)

Matrix-Komponenten A:

M1 (SAN Typ): Styrol-Acrylnitril-Maleinsäureanhydrid- (SAN-MA-) Terpolymer (S/AN/MA: 74/25/1 ) mit einem MA-Anteil von 1 Gew.-% und einem MVR von 22 cm ³ /10 min bei 220°C/10kg (gemessen nach IS01 133);

M1 b entspricht der vorgenannten Komponente M1 , wobei der Matrix zusätzlich 2 Gew.- % Industrieruß beigemischt wurden. M2 (SAN Typ): Styrol-Acrylnitril-Maleinsäureanhydrid- (SAN-MA-) Terpolymer (S/AN/MA: 73/25/2,1 ) mit einem MA-Anteil von 2,1 Gew.-% und einem MVR von 22 cm ³ /10 min bei 220°C/10kg (gemessen nach IS01 133);

M2b entspricht der vorgenannten Komponente M2, wobei der Matrix zusätzlich 2 Gew.- % Industrieruß beigemischt wurden.

M3 (SAN Typ): Blend aus 33 Gew.-% M1 und 67 Gew.-% des SAN-Copolymers Lu- ran VLN, daher 0,33 Gew.-% MaleinsäureanhydridMA) im gesamten Blend; M3b entspricht der vorgenannten Komponente M3, wobei der Matrix zusätzlich 2 Gew.- % Industrieruß beigemischt wurden.

PA6: teilkristallines, leichtfließendes Polyamid Durethan B30S

PD(OD): leichtfließendes, amorphes Polycarbonat optischer Grade für optische

Discs);

Faser-Komponenten B:

Glasfilament-Kopergewebe (Kurzbezeichnungen: GF-KG(LR) bzw. LR), Köperbindung 2/2, Flächengewicht 290 g/m ² , Roving EC9 68tex, Finish TF-970, Lieferbreite 1000 mm (Typ: 01 102 0800-1240; Hersteller: Hexcel, erhalten von: Lange + Ritter)

Glasfilament-Kopergewebe (Kurzbezeichnungen: GF-KG(PD) bzw. PD), Köperbindung 2/2, Flächengewicht 320 g/m ² , Roving 320tex, Finish 350, Lieferbreite 635 mm (Typ: EC14-320-350, Hersteller und Lieferant: PD Glasseide GmbH Oschatz)

Glasfilament-Gelege (Kurzbezeichnung: GF-GE(Sae) bzw. Sae) 0 45 90 -45°, Flächengewicht 313 g/m ² , Haupt-Roving 300tex, Finish PA-Schlichte, Lieferbreite

655mm (Typ: X-E-PA-313-655, Nr. 7004344, Hersteller und Lieferant: Saertex

GmbH&Co.KG)

Sae n.s. = Glasfilament-Gelege 300 g/m ² , Herstellerbezeichnung: Saertex new sizing, +457-457+457-45°

Glasfaservlies (Kurzbezeichnung: GV50), Flächengewicht 50 g/m ² , Faserdurchmesser 10 μηη, Lieferbreite 640 mm (Typ: Evalith S5030, Hersteller und Lieferant: Johns Man- ville Europe) Visuelle Bewertung

Alle hergestellten Faserverbund-Werkstoffe ließen sich jeweils als (groß)flächige Orga- nobleche in einem Endlosverfahren herstellen, die problemlos (in kaschierbare, transportübliche Maße wie etwa 1 m x 0,6 m) die zuschneidbar waren. Bei den transparenten Faserverbund-Werkstoffen war das eingebettete Fasermaterial bei detaillierter Be- trachtung im Gegenlicht gerade erkennbar. Bei den Faserverbund-Werkstoffen mit (schwarz) eingefärbter Matrix war das eingebettete Fasermaterial auch bei näherer optischer Betrachtung im Gegenlicht nicht/kaum erkennbar.

Mikroskopische Bewertung Hierbei wurden Fehlstellen (Lunker, Einfall, etc.) über Auflichtmikroskopie und die Oberflächengüte über konfokale Laser-Scannning-Mikroskopie (LSM) bewertet. Mittels LSM wurde eine Aufsicht einer drei-dimensionalen (3D-)Höhenaufnahme (7,2 mm x 7,2 mm) des lokalen Messbereichs und eine zweidimensionalen (2D-)Darstellung der Hö- henunterschiede nach Skalierung und Anwendung verschiedener Profilfilter erstellt. Messfehler und einen generellen Verzug/Schieflage der Probe wurden durch den Einsatz von Profilfiltern (Rauschfilter und Verkippungsfilter) ausgeglichen. Das 2D- Höhenprofil der Aufnahme wurde über definierte Messlinien durch integrierte Software in Linienprofile übertragen und computer-gestützt ausgewertet.

Es wurden Faserverbund-Werkstoffe mit jeweils vier in die jeweilige Matrix eingebetteten Lagen des entsprechenden Flächengebildes an Fasern (hier GF-KG(PD)(4) bzw. Sae(4)) hergestellt. Um die Vergleichbarkeit der Proben weiter zu erhöhen, wurden auf die hergestellten Faserverbund-Werkstoffe jeweils beidseitig ein dünnes Glasfaservlies (GV50, siehe oben) aufgebracht. Dieses hatte keinen merklichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften.

Die Mittlere Wellentiefe (MW Wt) und der Raumittenwert (Ra) wurden für zahlreiche Faserverbund-Werkstoffe ermittelt. Es zeigte sich, dass die MW Wt für alle Faserver- bund-Werkstoffe, bei denen die Matrix eine funktionale Komponente enthält, die mit den Fasern reagieren kann, deutlich < 10 μηη ist, wohingegen sie bei Faserverbund- Werkstoffen mit vergleichbaren PA6- und PD(OD)-Matrices deutlich <10 μηη ist. Auch die ermittelten Raumittenwerte waren deutlich niedriger für erfindungsgemäße Faserverbund-Werkstoffe. Beispielhaft zeigen dies die untenstehenden, gemessenen Werte.

Tabelle 9. Messergebnisse der LSM-Vermessung mit SAN-Matrixsystem - Wellentiefe (Wt) und Raumittenwert (Ra)

Ebenso deutlich wurde dies, wenn anstelle des Gewebes ein Gelege (wie Sae) einge- setzt wird:

Tabelle 10. Messergebnisse der LSM-Vermessung mit SAN-Matrixsystem - Wellentiefe (Wt) und Raumittenwert (Ra) Aufbau SAN(1 ) PA6(1 )

Aufbau +Sae(4)

Komponenten M1 b+Sae M2b+Sae

MW Wt 5,535 5,205 17,05

MW Ra 4,261 4,24 4,861

In weiteren Versuchen wurde die Festigkeit in Kett- und in Schussrichtung gesondert untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Faserverbund-Werkstoffe sowohl in Kett- wie auch in Schussrichtung sehr stabil sind. In Kettrichtung sind die faserverbund- Werkstoffe in der Regel noch stabiler als in Schussrichtung.

Mechanische Eigenschaften

Matrix-Komponenten A

Die Matrix-Komponenten A sind wie oben beschrieben.

Faser-Komponenten B (sofern nicht oben beschrieben)

FG290 = Glasfilament-Gewebe 290g/m ² , Herstellerbezeichnung: Hexcel HexForce® 01202 1000 TF970

FG320 = Glasfilament-Gewebe 320g/m ² , Herstellerbezeichnung: PD Glasseide GmbH Oschatz EC 14-320-350

Sae = MuAx313, Glasfilament-Gelege 300g/m ² , Herstellerbezeichnung: Saertex X-E- PA-313-655

Sae n.s. = Glasfilament-Gelege 300g/m ² , Herstellerbezeichnung: Saertex new sizing, +457-457+457-45°

Anzahl an Schichten (z.B. 4x = vier Schichten des jeweiligen Fasergeleges bzw. der jeweiligen Fasern) Hergestellt wurden folgende transparente Faserverbund-Werkstoffe, in die jeweils flächiges Fasermaterial eingebracht wurde. Die hergestellten Faserverbund-Werkstoffe wiesen jeweils eine Dicke von etwa 1 ,1 mm auf. Um die Vergleichbarkeit der Proben weiter zu erhöhen, wurden auf die hergestellten Faserverbund-Werkstoffe jeweils beidseitig ein dünnes Glasfaservlies (GV50, siehe oben) aufgebracht. Dieses hat keinen merklichen Einfluss auf die mechanischen oder optischen Eigenschaften. Für die Proben wurden folgende Biegefestigkeiten nach DIN EN ISO 14125 ermittelt:

Tabelle. Transparente Faserverbund-Werkstoffe - Biegefestigkeit

Hergestellt wurden zudem folgende schwarz eingefärbte Faserverbund-Werkstoffe, bei denen der Matrix 2 Gew.-% Industrieruß beigemischt und in die jeweils flächiges Fasermaterial eingebracht wurde. Die hergestellten Faserverbund-Werkstoffe wiesen jeweils eine Dicke von etwa 1 ,1 mm auf. Um die Vergleichbarkeit der Proben weiter zu erhöhen, wurden auf die hergestellten Faserverbund-Werkstoffe jeweils beidseitig ein dünnes Glasfaservlies (GV50, siehe oben) aufgebracht. Dieses hat keinen merklichen Einfluss auf die mechanischen oder optischen Eigenschaften. Für die Proben wurden folgende Biegefestigkeiten nach DIN EN ISO 14125 ermittelt: Tabelle. Intransparente Faserverbund-Werkstoffe - Biegefestigkeit

Zusammenfassend zeigte sich, dass die eingesetzten Gewebe (FG290 und FG320) zu Faserverbund-Werkstoffen mit besonders hoher Biegefestigkeit verarbeitet werden können. Die erfindungsgemäßen Faserverbund-Werkstoffe, bei denen die Matrix eine mit den Fasern reagierende Komponenten (hier: Maleinsäureanhydrid (MA)) enthält, weisen eine signifikant höhere Biegefestigkeit auf als die Vergleichsformmassen ohne eine solche Komponente, wie etwa PC(OD) oder PA6. Im Vergleich dazu wurde für den nicht-erfindungsgemäßen, mit Kurzglasfasern verstärkten Faserverbund-Werkstoff Luran 378P G7 lediglich eine Biegefestigkeit von 150 MPa gefunden, daher eine deutlich niedrigere Biegefestigkeit. Zusätzlich wurde für die Faserverbund-Werkstoffe die Schlagzähigkeit bzw. das Durchstoßverhalten (Dart Test nach ISO 6603) ermittelt. Auch hier zeigten die Faserverbund-Werkstoffe eine hohe Stabilität von Fm >3000 N.

Optionale Weiterverarbeitung

Es konnte auch experimentell gezeigt werden, dass die erhaltenen Faserverbund- Werkstoffe gut zu dreidimensionalen Halbzeugen umformbar waren, wie beispielsweise zu halbschalenförmigen Halbzeugen. Es zeigte sich zudem, dass die erhaltenen Faserverbund-Werkstoffe bedruckbar und kaschierbar waren.

Zusammenfassung der Versuchsergebnisse

Die Evaluierung von unterschiedlichen Textilsystemen auf Glasfaserbasis mit unterschiedlichen Matrixsystemen zu einem Faserverbund-Werkstoff (Organoblech) hat gezeigt, dass gute Faserverbund-Werkstoffe (als Organobleche und daraus hergestellten Halbzeugen) reproduzierbar hergestellt werden können. Diese können farblos oder farbig hergestellt werden. Die Faserverbund-Werkstoffe zeigten gute bis sehr gute optische, haptische und mechanische Eigenschaften (etwa bezüglich ihrer Biegefestigkeit und Durchstoßfestigkeit). Mechanisch zeigten die Gewebe etwas größere Festigkeit und Steifigkeit als Gelege. Die Styrol-Copolymer-basierten Matrices (SAN-Matrices) führten tendenziell zu besseren Faserverbund-Werkstoffen bezüglich der den mechanischen Kennwerte als die alternativen Matrices wie PC und PA6. Die erfindungsgemäßen Faserverbund-Werkstoffe ließen sich halb- bzw. vollautomatisch mittels eines Endlosverfahrens herstellen. Die erfindungsgemäßen Faserverbund-Werkstoffe (Orga- nobleche) lassen sich gut zu dreidimensionalen Halbzeugen umformen.