WO2012130732A1 - Method for producing a prepreg and an organic sheet that can be obtained therefrom - Google Patents

Method for producing a prepreg and an organic sheet that can be obtained therefrom Download PDF

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WO2012130732A1
WO2012130732A1 PCT/EP2012/055129 EP2012055129W WO2012130732A1 WO 2012130732 A1 WO2012130732 A1 WO 2012130732A1 EP 2012055129 W EP2012055129 W EP 2012055129W WO 2012130732 A1 WO2012130732 A1 WO 2012130732A1
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WO
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precursor
reactive
prepreg
textile material
reactive thermoplastic
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PCT/EP2012/055129
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French (fr)
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Tim Witzke
Patrik-Vincent BRUDZINSKI
Max Von Bistram
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Sgl Carbon Se
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/243—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using carbon fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a prepreg, an organo-sheet obtainable therefrom, a process for producing an organo-sheet, a process for producing a hybrid component and a hybrid component obtainable therefrom.
  • Prepregs are polymer prepregged fiber structures and thus semi-finished products of a fibrous structure embedded in a polymer matrix, such as fabric.
  • plate-shaped consolidated single-layer thermoplastic prepregs for example those based on glass or carbon fiber fabric, also referred to as Orga- nobleche.
  • These semi-finished products serve as intermediates in the manufacture of fiber reinforced composites, such as carbon fiber reinforced plastics (CFRP), which are composed of a matrix of thermoplastic in which carbon fibers or graphite fibers are embedded in one or more fiber layers, or carbon fiber reinforced carbon (CFC) composed of a carbon matrix in which carbon fibers or graphite fibers are embedded in one or more fiber layers.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastics
  • CFC carbon fiber reinforced carbon
  • Composite materials containing such carbon fibers have high strength and rigidity, especially in the fiber direction, and are also distinguished from other materials, such as steel, by their low weight, low thermal expansion and excellent thermal shock resistance. Because of these advantageous properties, composite materials containing such carbon fibers are used in many technical fields, and in particular increasingly in the automotive industry, for example as a material for structural components or for outer skin components of a motor vehicle. It is crucial for the quality of the prepregs and organo sheets that they have no or as few cavities as possible. In other words, it is crucial that all cavities of the fiber structure, such as fabric, are impregnated with matrix material. In this case, the production of organo-sheet can be carried out by a variety of methods, such as by a prepreg process and subsequent compression of the prepreg or by a film-stacking process.
  • a process for producing a prepreg is known in which a thermoplastic matrix material is applied to a fiber structure or a textile material by means of a powder scattering process and then melted in an infrared radiation field, so that the melt into the textile material can penetrate.
  • a thermoplastic matrix material is applied to a fiber structure or a textile material by means of a powder scattering process and then melted in an infrared radiation field, so that the melt into the textile material can penetrate.
  • only an insufficient impregnation of the textile material is achieved, i. between the individual fibers of the textile material remain gaps that are not filled by the matrix material.
  • the incomplete impregnation creates the danger that fibers of the textile material rub against each other and are damaged.
  • the incomplete impregnation causes an inhomogeneous load and deformation behavior of the prepreg, which proves disadvantageous in the use of such materials.
  • DE 10 2007 012 608 A1 discloses a method for producing a preform, in which a textile material is provided with an activatable binding material and cut into pieces before the pieces are fixed to one another by means of the binding material to form the preform.
  • the application of the binding material to the textile material takes place by sprinkling as a powder and by melting the binding material by means of an infrared radiant heater to bind the particles of the binding material to the fiber surfaces.
  • the binding material for example thermally activated.
  • the textile material is only incomplete and superficial. wetted with the binder material, ie there is no complete impregnation of the textile material.
  • DE 10 2006 057 603 A1 describes a process for producing prepregs in which a textile material is exposed to particles comprising resin and the particles are melted at a heating station, for example a radiant heater, without hardening of the resin, so that a coating or impregnation of the textile material with resin material. Even by this type of coating or impregnation, only an incomplete impregnation of the textile material with the resin material can be achieved. In order to achieve a somewhat more complete resin impregnation of the fibers, DE 10 2006 057 603 A1 optionally proposes pressing the prepregs produced with heat supply.
  • the associated pressurization of the prepreg leads to an undesirable increase in the fiber volume content and thus to a disproportionate reduction in the permeability of the textile material.
  • the impregnation by pressing a relatively high pressure and a relatively long duration of the pressurization is necessary, which is why the risk of damage to the fibers of the textile material to fiber breakage and an undesirable outflow of resin material from the textile material.
  • US 2009/0246468 A1 discloses a process for the production of prepregs in which a reactive thermoplastic precursor in powder form is applied to a textile material and a part of the particles of the reactive thermoplastic precursor applied to the textile material is melted in a convection oven. By melting the particles of the reactive thermoplastic precursor, the particles deform to droplets which thereby become bound to the textile material and partially flow into the interstices between the fibers of the textile material. The resulting prepreg has a random distribution of spaced-apart droplets of the reactive thermoplastic precursor which partially sandwich the interstices between the fibers of the textile material. fill in wisely. In this way, a drapable prepreg, which is not completely, but only selectively impregnated.
  • a similar process is known from WO 2005/084925 A1, in which a pressing device is used to compress a fiber structure impregnated with a reactive starting material or several layers thereof into a fiber structure, wherein the reactive starting material is polymerized to form a plastic matrix.
  • Object of the present invention is therefore to provide a process for the preparation of fully and uniformly impregnated prepregs, which can be performed gentle to the fiber and in particular without pressurization of the textile material and which leads to prepregs that can be further processed well in particular multi-layered organo sheets and hybrid components ,
  • the method should also be feasible with little time and cost and in particular in a continuous manner and lead to drapable prepregs, which in particular have no undesirable layers of impregnating material outside the textile fiber structure, which reduce the Drapier- availability.
  • this object is achieved by a method for producing a prepreg, which comprises the following steps: a) provision of a textile material,
  • the inventive method for impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic precursor or reactive Duroplastvorierir perform without an external pressurization, ie According to the invention, the impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic precursor or reactive thermoset precursor takes place at atmospheric pressure.
  • the inventive method is also gentle on fibers, and in particular because the heating of the applied to the textile material reactive thermoplastic or Duroplastvorpetrs is carried out under atmospheric pressure without additional pressurization of the textile material.
  • the molten at least one reactive thermoplastic or Duroplastvorpetr penetrates due to the material acting on the gravitational and capillary forces in the textile material and wets its fibers so that a complete and uniform impregnation can be achieved.
  • the melting in step c) of the method according to the invention is achieved by heating the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor by means of a radiation field.
  • the radiation field in this context is the denotes the entirety of the electromagnetic radiation contained in the radiation field.
  • the heat treatment can also be carried out by applying a hot gas to the reactive thermoplastic precursor or thermoset precursor, wherein, for example, in the case of a particulate reactive thermoplastic or thermoset precursor, the heat treatment by means of a radiation field is preferred since it is dependent on the application of a hot gas From the gas pressure the particles can be blown or blown off.
  • a method for producing a prepreg which comprises the following steps: a) provision of a textile material,
  • the melting takes place by heating the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor by means of a radiation field.
  • thermoplastic precursor or reactive thermoset precursor applied to the textile material in a radiation field achieves a uniform and, in particular, complete impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic or thermoset precursor
  • a reactive thermoplastic precursor because of its considerably lower molecular weight than that of a thermoplastic or roplasts and in the case of a reactive Duroplastvorierirs due to its lack of crosslinking has a much lower melt viscosity than a thermoplastic or thermoset.
  • thermoplastic or Duroplastvornetr immediately after reaching its melting temperature on an extremely low viscosity of, for example, about 20 mPa 's , which only after prolonged heat treatment of the reactive thermoplastic or Duroplastvorpetrs due to the then beginning polymerization of the thermoplastic precursor or the polymerization and crosslinking of the thermoset precursor increases.
  • the present invention is based on the fact that the reactive thermoplastic or thermoset precursor applied to the textile material is brought to its melting temperature by heating by means of a radiation field in the shortest possible time.
  • a reactive thermoplastic precursor is understood as meaning a composition which comprises at least one monomer and / or at least one oligomer and at least one catalyst and from which a thermoplastic can be produced by curing, by polymerization of the reactive thermoplastic precursor.
  • the reactive thermoplastic precursor may thus contain a mixture that i) at least one monomer and at least one catalyst, or ii) at least one oligomer and at least one catalyst, or iii) at least one monomer, at least one oligomer and at least one catalyst.
  • reactive thermoset precursor refers to a composition comprising at least one monomer and / or at least one oligomer and at least one catalyst and which can be cured by polymerization and / or crosslinking to form a thermoset.
  • the reactive thermoset precursor may thus contain a mixture that
  • oligomer is a molecule which contains between 2 and less than 100 structurally identical repeat units.
  • polymer denotes a molecule which contains at least 100 structurally identical repeat units.
  • the radiation field is an infrared radiation field, an ultraviolet radiation field, a radiation field of visible light rays or a radiation field of two or more of the aforementioned radiations.
  • the at least one monomer and / or the at least one oligomer of the reactive thermoplastic precursor is present unpolymerized or only a small portion of the at least one monomer and / or the at least one Oligomers of the reactive thermoplastic precursor polymerized.
  • the at least one monomer and / or the at least one oligomer of the reactive reactive Duroplastvorierirs not polymerized and / or crosslinked or only a small part the at least one monomer and / or the at least one oligomer of the reactive thermoset precursor is polymerized and / or crosslinked.
  • the viscosity of the melt is determined completely or almost completely by the viscosity of the monomers and / or oligomers in the reactive thermoplastic precursor and / or reactive Duroplastvorpetr becomes.
  • the at least one reactive thermoplastic precursor is not or at least incompletely polymerized immediately during the melting and during step c) and / or the at least one reactive thermoset precursor immediately or during the melting and during step c) at most incompletely polymerized and / or crosslinked.
  • the viscosity of the molten reactive thermoplastic precursor and / or reactive Duroplastvorierirs during the impregnation process has a value of at most 1, 000 mPa ' s, preferably at most 500 mPa ' s, more preferably at most 100 mPa ' s and very particularly preferably 50MPa "s.
  • the heating rate in the heat treatment is preferably adjusted according to a further preferred embodiment of the present invention, that applied to the textile material - and, for example, in the Radiation field introduced reactive thermoplastic or Duroplastvorierir within a maximum of 100 seconds, preferably within not more than 60 seconds, more preferably within at most 30 seconds, and most preferably within a maximum of 20 seconds is brought into the molten state.
  • the at least one reactive thermoplastic precursor be heated during step c) to a temperature between 0 ° C and 250 ° C, preferably between 10 ° C and 100 ° C and more preferably between 20 ° C and 50 ° C above its melting temperature.
  • the reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive Duroplastvorierir in the radiation field for a period of time between 1 and 200 seconds, preferably between 5 and 60 seconds and more preferably between 15 and 45 seconds are heated to or above its melting temperature.
  • the at least one reactive Thermoplast valued. Thermoset precursors are cooled to a temperature below its melting temperature.
  • a polymerization of the reactive thermoplastic or Duroplastvorierirs same by means of a further heat treatment of the same can be carried out immediately after the impregnation.
  • a uniform and at the same time complete impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic or thermoset precursor is achieved with the inventive method.
  • the present invention is meant in particular that in the impregnation at least 60%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, most preferably at least 98% and most preferably all of the between the fibers within the Bundles of textile material present spaces or cavities with the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive Duroplastvorjanr be filled.
  • the cavities present between the fiber bundles are filled, partially filled or completely unfilled, depending on the application quantity of the reactive thermoplastic or thermoset precursor.
  • intermediate or cavities of the textile material is here the sum of all volumes within the fiber bundles are referred to, which are present between the fibers forming the textile material, so the cavities except any present in the fibers themselves cavities. Furthermore, the intermediate or cavities can also relate to regions which are formed outside the fiber bundles, however, between adjacent fiber bundles.
  • the at least one reactive thermoplastic precursor contains at least one activator in addition to the catalyst and the at least one monomer and / or oligomer.
  • suitable reactive thermoplastic precursors include precursors for a thermoplastic selected from the group consisting of from polyesters, polyolefins, polyamides, polystyrenes, polyvinyl chlorides, polyacrylonitriles, polyacrylates, polycarbonates, polyether ketones, polyethersulfones, polysulfones, polyimides, polyvinyl acetals, acrylonitrile-butadiene styrenes and any mixtures of two or more of the aforementioned thermoplastics.
  • These precursors can be selected to cure into the thermoplastic by anionic polymerization, cationic polymerization, free-radical polymerization, polycondensation, polyaddition, or any other type of polymerization.
  • thermoplastic precursor contains ⁇ -caprolactam, ie a polyamide precursor, and / or cyclic butylene terephthalate (CBT), ie a precursor for polybutylene terephthalate (PBT).
  • CBT cyclic butylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • butylchlorotin dihydroxide may be used as the catalyst in the latter case.
  • ⁇ -caprolactam it is possible to use blocked diisocyanate in caprolactam as the activator. In the latter system, sodium caprolactam can act as a catalyst in caprolactam.
  • thermoset precursors include precursors for a thermoset selected from the group consisting of phenolic resins, thermoset polyurethanes, epoxies, thermoset polyesters, vinyl esters, and any mixtures of two or more of the aforementioned thermosets.
  • Phenoplasts are thermosetting plastics based on phenolic resin produced by polycondensation, which is why, for example, mixtures of a phenol, an aldehyde and an acid or phenol precursor Base are suitable as a catalyst.
  • thermosetting polyurethanes are crosslinked polymers containing urethane groups, which can be advantageously synthesized by a polyaddition reaction from polyols and polyisocyanates, the polyol and / or the polyisocyanate being trifunctional or higher functional.
  • a corresponding thermoset precursor thus contains, for example, a polyol, a trifunctional polyisocyanate and a catalyst, such as an amine or an organometallic compound.
  • Epoxy resins can be prepared, for example, by catalytic polymerization of epoxides or by reacting epoxides with diols so that a corresponding epoxy resin precursor contains, for example, an epoxide such as epichlorohydrin, a diol such as bisphenol A, and a catalyst.
  • thermosetting polyesters are crosslinked polymers containing ester groups, so that, for example, a mixture of an alcohol, a carboxylic acid and a catalyst is used as precursor for thermosetting polyesters, where the alcohol and / or the carboxylic acid is trifunctional or higher functional.
  • vinyl esters are prepared, for example, by the esterification of epoxy resins with acrylic acid or methacrylic acid.
  • the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor can be applied in any desired form to the textile material, for example in the form of a powder, a granulate or a film.
  • the processes according to the invention are preferably carried out as continuous processes.
  • the textile material is provided as a continuous material.
  • the textile material is provided in the form of a two-dimensional web or a two-dimensional belt.
  • the provision of the textile material can be done by unwinding the textile material from a roll.
  • the radiation field or the hot gas is expediently directed to a flat side or both flat sides of the textile material.
  • the conveying speed of the textile material during the process between 0.5 m / min. and 100 m / min, preferably between 1 m / min. and 6 m / min. be.
  • the textile material comprises at least one selected from the group consisting of rovings, unidirectional (UD) layers, woven, knitted, crocheted, braided, laid, nonwoven, felted and any combination of two or more of the foregoing materials.
  • rovings unidirectional (UD) layers
  • UD unidirectional
  • the textile material comprises a fabric, which is particularly preferably formed by rovings.
  • each roving has between 100 and 50,000, preferably between 1, 000 and 24,000, more preferably between 3,000 and 12,000 fibers, and most preferably about 6,000 fibers.
  • the textile material preferably has a fiber surface weight of between 200 and 600 g / m 2 , more preferably between 300 and 500 g / m 2 and most preferably between 350 and 450 g / m 2 .
  • the textile material comprises a scrim having between 1, 000 and 1, 000,000, preferably between 10,000 and 100,000, more preferably between 20,000 and 80,000 and most preferably about 50,000 fibers.
  • the textile material preferably has a fiber area weight between 10 and 2000 g / m 2 , more preferably between 50 and 1500 g / m 2 and most preferably between 200 and 800 g / m 2 and most preferably about 600 g / m 2 on.
  • the textile material comprises carbon fibers, wherein it is preferred that the textile material consists of at least 50%, preferably at least 80%, more preferably at least 90% and most preferably entirely of carbon fibers.
  • the textile material provided in method step a) is subjected to a drying step before the application of the at least one reactive thermoplastic or thermoset precursor according to method step b).
  • a drying step may comprise, for example, a heat treatment of the textile material, which is carried out, for example, in a radiation field, in particular in an IR radiation field.
  • Such (pre) drying of the textile material prevents any moisture contained in the textile material from blocking the catalyst of the at least one reactive thermoplastic or thermoset precursor and thus leading to complete polymerization of the precursor.
  • the reactive thermoplastic or thermoset precursor can be pre-dried for example outside the plant and then removed in the pre-dried state from an airtight packaging, in particular from an airtight container, before it is applied to the textile material.
  • thermoplastic or thermoset precursor for example a grit container, such as a powder spreader, for example by superimposing it with a noble gas such as, for example, argon.
  • the applied to the textile material amount of at least one reactive thermoplastic or Duroplastvorierirs is preferably adjusted so that a complete impregnation of the textile material is achieved without forming on the textile material layers of the thermoplastic or Duroplastvorierirs.
  • a larger amount of reactive thermoplastic or thermoset precursor material can be applied to the textile material than is at least necessary for the complete impregnation of the textile material.
  • the prepregs produced by one of the processes according to the invention using a reactive thermoplastic precursor are outstandingly suitable for further processing into organo sheets, multilayer organic sheets or hybrid components.
  • the processes according to the invention can be carried out in this way and the processes according to the invention are preferably carried out in such a way that no or at least only slight polymerization of the reactive thermoplastic precursor takes place during the impregnation and the reactive thermoplastic precursor can thus be polymerized in a subsequent heat treatment step carried out after the impregnation ,
  • a self-adhesive prepreg is practically created, which can form a particularly strong connection with another component when the impregnated polymer precursor of the prepreg is polymerized.
  • a plurality of prepregs made according to the invention may be joined together by using the Prepregs joined together and at least partially polymerized by heat treatment. Since also molecules of different prepregs are polymerized with each other, a particularly strong cohesive connection between the prepregs is achieved, which in particular has a particularly high shear strength.
  • a prepreg made according to the present invention may be assembled with a further member made of another material such as a metal member into a hybrid member by bringing the prepreg and the member into contact with each other and subjecting the prepreg to a heat treatment. Again, a particularly firm connection can be ensured by taking place in the boundary region between the prepreg and the further component polymerization of the reactive thermoplastic precursor.
  • Another object of the present invention is a prepreg, which is obtainable by the inventive method described above.
  • the advantageous embodiments and advantages described herein in relation to the methods apply correspondingly to the prepreg according to the invention.
  • the prepreg according to the invention is particularly uniform and complete with the Thermoplast quantity. Duroplast precursor impregnated and has excellent mechanical properties.
  • the prepreg is characterized by a particularly good processability to organo sheets and hybrid components.
  • the impregnation of the prepreg provides a self-adhesive functionality of the prepreg by the impregnation can be polymerized by heating and thereby bonded particularly effectively with other materials.
  • At least 60%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, most preferably at least 98%, and most preferably all of those present between the fibers of the textile material are present in the prepreg Interspaces with the at least one filled reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive Duroplastvorwaitr.
  • the prepreg according to the invention is particularly suitable for producing an organic sheet or a hybrid component.
  • a further subject of the present invention is a process for the production of an organic sheet comprising the following steps:
  • thermoplastic precursor contained in the prepreg produced in the previous step into the corresponding thermoplastic.
  • an organic sheet with a thermoplastic matrix is created, which surrounds the fibers of the textile material and thereby particularly uniformly and completely fills the intermediate spaces between the fibers.
  • an organic sheet is created with excellent mechanical and chemical properties.
  • all those prepregs produced by a process according to the invention are suitable, in the production of which a reactive thermoplastic precursor is used.
  • the polymerization comprises subjecting the produced prepreg to a heat treatment.
  • the prepreg provided Before and / or during the polymerization, the prepreg provided can be brought into contact with a further prepreg, which may in particular also be produced by one of the processes according to the invention, and both prepregs can be joined together. Through the area taking place polymerization, a particularly strong cohesive connection between the prepregs is produced, whereby a mechanically particularly resilient multilayer organic sheet can be produced. The two prepregs can be pressed together during the polymerization.
  • the process for producing an organic sheet is carried out as a continuous process.
  • the present invention relates to an organic sheet obtainable by the method described above.
  • a further subject of the present invention is a method for producing a hybrid component which comprises a fiber-reinforced material and a further component which comprises the following steps:
  • thermoplastic precursor contained in the prepreg prepared in the previous step Polymerizing the thermoplastic precursor contained in the prepreg prepared in the previous step to the corresponding thermoplastic.
  • the prepreg and the component can be pressed against each other.
  • the prepreg and / or the component can be heated during the polymerization.
  • the component can contribute in this context
  • the present invention relates to a hybrid component obtainable by the method described above.
  • Fig. 1 shows a plant for carrying out a method for production
  • Fig. 2 shows a plant for carrying out a method for production
  • Fig. 3 shows a plant for carrying out a method for production
  • Fig. 1 shows a plant for carrying out a process for producing a prepreg according to an embodiment of the invention.
  • a textile material 10 a twill 2/2 carbon fiber fabric is used, which consists of woven in warp and weft rovings each with about 6,000 individual filaments.
  • the textile material 10 having a fiber surface weight of 400 g / m 2 is unrolled from an unwinder 12, wherein on the textile material 10 by means of a powder spreader 14, a reactive thermoplastic precursor is applied.
  • a reactive thermoplastic precursor CBT 160 ® is used in the form of a powder 15, which is sold commercially by the company Cyclics Europe GmbH, Schwarzheide, Germany.
  • the reactive thermoplastic precursor is applied to the textile material 10 in an amount of 284 g / m 2 .
  • the powder spreader 14 comprises a funnel-shaped container 16, in which the powder of the reactive thermoplastic is contained, as well as a rotating delivery unit 18 and a scattering unit 20.
  • the textile material 10 is performed under an infrared radiant heater 22, which generates a radiation field 24 of medium-wave infrared rays, with which the textile material 10 and the applied reactive thermoplastic precursor powder 15 are irradiated.
  • a radiation field 24 of medium-wave infrared rays By the irradiation of the reactive thermoplastic precursor is brought within 30 seconds to a temperature of 260 ° C, whereby the reactive thermoplastic precursor melts and lowers its viscosity to about 20 mPa 's.
  • the energy supplied by the radiation field 24 penetrates deep into the reactive thermoplastic precursor and causes in a short time a homogeneous melting of the reactive thermoplastic precursor.
  • the low viscosity reactive thermoplastic precursor melt deeply penetrates into the textile material 10 due to the gravitational and capillary forces acting on the reactive thermoplastic precursor, and impregnates the textile material 10 evenly and above all completely.
  • the reactive thermoplastic precursor is not or only partially polymerized.
  • the resulting prepreg is then wound onto a rewinder 26 having an inner diameter of about 15 cm.
  • the illustrated in Fig. 1 method is realized as a continuous continuous process, wherein the textile material 10 via the unwinder 12 continuously with a conveying speed of 4 m / min. is supplied.
  • the rolled-up prepreg can be subsequently pressed into a six-layered laminar organo sheet and thereby polymerized, wherein the pressing can be completed at a temperature of 260 ° C, a pressing pressure of 5 N / cm 2 and within a period of 8 minutes.
  • FIG. 2 shows a plant for carrying out a process for producing a prepreg according to a further embodiment of the present invention.
  • This embodiment of the method differs from the method illustrated in FIG. 1 in that the textile material 10, viewed in the conveying direction, is heated upstream of the application of the powder 15 by means of a radiation field 29 generated by a preheating radiator 28 and predried thereby.
  • FIG. 3 shows a plant for carrying out a process for producing an organic sheet according to another embodiment of the present invention.
  • a prepreg is produced, which, however, in contrast to the method illustrated in FIG. 2, is fed behind the IR radiant heater 22 in the conveying direction to a convection oven 30 wherein the textile material 10 is heated and maintained at a temperature of 260 ° C with its impregnation over a period of 6 minutes, whereby the impregnated thermoplastic precursor CBT polymerized to the thermoplastic polybutylene terephthalate (PBT).
  • the interstices between the individual fibers of the textile material 10 are almost completely filled by the thermoplastic matrix produced by the polymerization, so that an organic sheet having excellent mechanical and chemical properties is provided.
  • FIG. 4 shows a plant for carrying out a process for producing an organic sheet according to a further embodiment of the present invention Invention, with which a method can be carried out, which differs from the method illustrated in FIG. 3 in that for the polymerization of the reactive thermoplastic precursor instead of the convection oven 30 shown in FIG. 3, a further IR generated by another IR radiant heater 32 - Radiation field 34 is used.

Abstract

The invention relates to a method for producing a prepreg, comprising the following steps: a) providing a textile material (10), b) applying at least one reactive thermoplastic precursor and/or at least one reactive thermoset precursor to the textile material (10), and c) impregnating the textile material (10) with the at least one reactive thermoplastic precursor and/or at least one reactive thermoset precursor by melting the at least one reactive thermoplastic precursor and/or at least one reactive thermoset precursor that has been applied to the textile material (10) in step b), wherein the melting is carried out by heating the at least one reactive thermoplastic precursor and/or at least one reactive thermoset precursor by means of a radiation field.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Prepregs und eines daraus  Process for producing a prepreg and one of these
erhältlichen Organoblechs  available organic sheet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs, ein daraus erhältliches Organoblech, ein Verfahren zur Herstellung eines Organoblechs, ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils und ein damit erhältliches Hybridbauteil. The present invention relates to a process for producing a prepreg, an organo-sheet obtainable therefrom, a process for producing an organo-sheet, a process for producing a hybrid component and a hybrid component obtainable therefrom.
Prepregs sind mit Polymer vorimprägnierte Faserstrukturen und mithin Halbzeuge aus einer in einer Polymermatrix eingebetteten Faserstruktur, wie Gewebe. Dabei werden plattenförmige konsolidierte einlagige thermoplastische Prepregs, beispielsweise solche auf Basis von Glas-oder Carbonfasergewebe, auch als Orga- nobleche bezeichnet. Diese Halbzeuge dienen als Zwischenprodukte bei der Fertigung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen, wie carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK), welche aus einer Matrix aus Thermoplast, in welcher Carbonfasern oder Graphitfasern in einer oder mehreren Faserlagen eingebettet sind, zusammengesetzt sind, oder carbonfaserverstärkten Kohlenstoffen (CFC), welche aus einer Kohlenstoffmatrix, in welcher Carbonfasern oder Graphitfasern in einer oder mehreren Faserlagen eingebettet sind, zusammengesetzt sind. Derartige Carbonfasern enthaltende Verbundwerkstoffe weisen insbesondere in der Faserrichtung eine hohe Festigkeit und Steifigkeit auf und zeichnen sich zudem im Vergleich zu anderen Materialien, wie beispielsweise Stahl, durch ein geringes Gewicht, durch eine niedrige Wärmeausdehnung und durch eine ausgezeichnete Temperaturwechselfestigkeit aus. Aufgrund dieser vorteilhaften Eigenschaften werden solche Carbonfasern enthaltende Verbundwerkstoffe in vielen technischen Gebieten und insbesondere in zunehmendem Maße in der Automobilindustrie beispielsweise als Material für Strukturbauteile oder für Außenhautbauteile eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Für die Qualität der Prepregs und Organobleche ist es dabei maßgeblich, dass diese keine oder möglichst wenige Hohlräume aufweisen. Mit anderen Worten ist es entscheidend, dass alle Hohlräume der Faserstruktur, beispielsweise Gewebe, mit Matrixmaterial imprägniert sind. Dabei kann die Herstellung von Organo- blechen durch eine Vielzahl von Verfahren erfolgen, wie beispielsweise durch ein Prepreg-Verfahren und nachfolgendes Verpressen des Prepregs oder durch ein Film-Stacking-Verfahren. Prepregs are polymer prepregged fiber structures and thus semi-finished products of a fibrous structure embedded in a polymer matrix, such as fabric. In this case, plate-shaped consolidated single-layer thermoplastic prepregs, for example those based on glass or carbon fiber fabric, also referred to as Orga- nobleche. These semi-finished products serve as intermediates in the manufacture of fiber reinforced composites, such as carbon fiber reinforced plastics (CFRP), which are composed of a matrix of thermoplastic in which carbon fibers or graphite fibers are embedded in one or more fiber layers, or carbon fiber reinforced carbon (CFC) composed of a carbon matrix in which carbon fibers or graphite fibers are embedded in one or more fiber layers. Composite materials containing such carbon fibers have high strength and rigidity, especially in the fiber direction, and are also distinguished from other materials, such as steel, by their low weight, low thermal expansion and excellent thermal shock resistance. Because of these advantageous properties, composite materials containing such carbon fibers are used in many technical fields, and in particular increasingly in the automotive industry, for example as a material for structural components or for outer skin components of a motor vehicle. It is crucial for the quality of the prepregs and organo sheets that they have no or as few cavities as possible. In other words, it is crucial that all cavities of the fiber structure, such as fabric, are impregnated with matrix material. In this case, the production of organo-sheet can be carried out by a variety of methods, such as by a prepreg process and subsequent compression of the prepreg or by a film-stacking process.
Aus der DE 197 34 417 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs bekannt, bei dem ein thermoplastisches Matrixmaterial mittels eines Pulverstreuverfahrens auf eine Faserstruktur bzw. ein textiles Material aufgebracht und anschließend in einem Infrarot-Strahlungsfeld aufgeschmolzen wird, damit die Schmelze in das textile Material eindringen kann. Auf diese Weise wird jedoch nur eine unzureichende Imprägnierung des textilen Materials erreicht, d.h. zwischen den einzelnen Fasern des textilen Materials verbleiben Zwischenräume, die nicht durch das Matrixmaterial ausgefüllt sind. Durch die unvollständige Imprägnierung entsteht die Gefahr, dass Fasern des textilen Materials aneinander reiben und geschädigt werden. Außerdem wird durch die unvollständige Imprägnierung ein inhomogenes Belastungs- und Verformungsverhalten des Prepregs bewirkt, was sich bei dem Einsatz derartiger Werkstoffe als nachteilig erweist. From DE 197 34 417 C1 a process for producing a prepreg is known in which a thermoplastic matrix material is applied to a fiber structure or a textile material by means of a powder scattering process and then melted in an infrared radiation field, so that the melt into the textile material can penetrate. In this way, however, only an insufficient impregnation of the textile material is achieved, i. between the individual fibers of the textile material remain gaps that are not filled by the matrix material. The incomplete impregnation creates the danger that fibers of the textile material rub against each other and are damaged. In addition, the incomplete impregnation causes an inhomogeneous load and deformation behavior of the prepreg, which proves disadvantageous in the use of such materials.
In der DE 10 2007 012 608 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Preform offenbart, bei dem ein textiles Material mit einem aktivierbaren Bindematerial versehen und in Stücke geschnitten wird, bevor die Stücke mittels des Bindematerials zur Bildung der Preform aneinander fixiert werden. Das Aufbringen des Bindematerials auf das textile Material erfolgt dabei durch Aufstreuen als Pulver und durch Aufschmelzen des Bindematerials mittels eines Infrarot-Heizstrahlers, um die Partikel des Bindematerials an den Faseroberflächen anzubinden. Zum Fixieren der einzelnen mit Bindematerial versehenen Stücke aneinander wird das Bindematerial, z.B. thermisch, aktiviert. Allerdings wird das textile Material durch das Aufschmelzen und ggf. Aktivieren des Bindematerials nur unvollständig und ober- flächlich mit dem Bindematerial benetzt, d.h. es erfolgt keine vollständige Imprägnierung des textilen Materials. DE 10 2007 012 608 A1 discloses a method for producing a preform, in which a textile material is provided with an activatable binding material and cut into pieces before the pieces are fixed to one another by means of the binding material to form the preform. The application of the binding material to the textile material takes place by sprinkling as a powder and by melting the binding material by means of an infrared radiant heater to bind the particles of the binding material to the fiber surfaces. For fixing the individual pieces provided with bonding material to each other, the binding material, for example thermally activated. However, due to the melting and possibly activation of the binding material, the textile material is only incomplete and superficial. wetted with the binder material, ie there is no complete impregnation of the textile material.
In der DE 10 2006 057 603 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Prepregs beschrieben, bei dem ein textiles Materials mit Harz aufweisenden Partikeln beaufschlagt wird und die Partikel an einer Heizstation, beispielsweise einem Heizstrahler, ohne Aushärtung des Harzes aufgeschmolzen werden, so dass eine Beschichtung oder Tränkung des textilen Materials mit Harzmaterial erfolgt. Auch durch diese Art der Beschichtung bzw. Tränkung lässt sich nur eine unvollständige Imprägnierung des textilen Materials mit dem Harzmaterial erreichen. Um eine etwas vollständigere Harztränkung der Fasern zu erreichen, wird in DE 10 2006 057 603 A1 optional ein Verpressen der hergestellten Prepregs unter Wärmezuführung vorgeschlagen. Allerdings führt die damit einhergehende Druckbeaufschlagung des Prepregs zu einer unerwünschten Vergrößerung des Faservolumengehaltes und damit zu einer überproportionalen Verminderung der Permeabilität des textilen Materials. Außerdem ist für die Imprägnierung durch Verpressen ein relativ hoher Druck und eine relativ große Dauer der Druckbeaufschlagung notwendig, weswegen die Gefahr der Beschädigung der Fasern des textilen Materials bis hin zum Faserbruch sowie eines unerwünschten Ausfließens von Harzmaterial aus dem textilen Material besteht. DE 10 2006 057 603 A1 describes a process for producing prepregs in which a textile material is exposed to particles comprising resin and the particles are melted at a heating station, for example a radiant heater, without hardening of the resin, so that a coating or impregnation of the textile material with resin material. Even by this type of coating or impregnation, only an incomplete impregnation of the textile material with the resin material can be achieved. In order to achieve a somewhat more complete resin impregnation of the fibers, DE 10 2006 057 603 A1 optionally proposes pressing the prepregs produced with heat supply. However, the associated pressurization of the prepreg leads to an undesirable increase in the fiber volume content and thus to a disproportionate reduction in the permeability of the textile material. In addition, for the impregnation by pressing a relatively high pressure and a relatively long duration of the pressurization is necessary, which is why the risk of damage to the fibers of the textile material to fiber breakage and an undesirable outflow of resin material from the textile material.
Aus der US 2009/0246468 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Prepregs bekannt, bei dem ein reaktiver Thermoplastvorläufer in Pulverform auf ein textiles Material aufgebracht und ein Teil der auf das textile Material aufgebrachten Partikel des reaktiven Thermoplastvorläufers in einem Konvektionsofen geschmolzen wird. Durch das Schmelzen der Partikel des reaktiven Thermoplastvorläufers verformen sich die Partikel zu Tröpfchen, die dadurch an das textile Material gebunden werden und teilweise in die Zwischenräume zwischen den Fasern des textilen Materials fließen. Das entstandene Prepreg weist eine zufällige Verteilung von zueinander beabstandeten Tröpfchen des reaktiven Thermoplastvorläufers auf, welche die Zwischenräume zwischen den Fasern des textilen Materials teil- weise ausfüllen. Auf diese Weise entsteht ein drapierbares Prepreg, welches nicht vollständig, sondern nur punktuell imprägniert ist. Zudem wird es in der US 2009/0246468 A1 vorgeschlagen, ein Prepreg nach dem Schmelzen der Partikel des reaktiven Thermoplastvorläufers mit einer Kombination aus Wärme und Druck zu beaufschlagen, um eine durchgehende Schicht des Thermoplastmaterials zu erhalten. Dabei wird der reaktive Thermoplastvorläufer polymerisiert. Die Druckbeaufschlagung des Prepregs führt jedoch zu einer unerwünschten Vergrößerung des Faservolumengehaltes und damit zu einer überproportionalen Verminderung der Permeabilität des textilen Materials. Ferner besteht aufgrund der Druckbeaufschlagung des textilen Materials die Gefahr einer Beschädigung der Fasern des textilen Materials und eines unerwünschten Ausfließens von Imprägniermaterial aus der textilen Faserstruktur. Weiterhin weisen die mit diesem Verfahren hergestellten Prepregs zusätzliche Schichten von Thermoplastmaterial oberhalb und unterhalb der textilen Faserstruktur auf, welche die Drapierbarkeit des Prepregs herabsetzen. Ein ähnliches Verfahren ist aus der WO 2005/084925 A1 bekannt, bei dem eine Presseinrichtung eingesetzt wird, um ein mit einem reaktiven Ausgangsmaterial imprägniertes Fasergebilde oder mehrere Lagen hiervon zu einem Fasergebilde zu verpressen, wobei das reaktive Ausgangsmaterial zu einer Kunststoffmatrix polymerisiert wird. US 2009/0246468 A1 discloses a process for the production of prepregs in which a reactive thermoplastic precursor in powder form is applied to a textile material and a part of the particles of the reactive thermoplastic precursor applied to the textile material is melted in a convection oven. By melting the particles of the reactive thermoplastic precursor, the particles deform to droplets which thereby become bound to the textile material and partially flow into the interstices between the fibers of the textile material. The resulting prepreg has a random distribution of spaced-apart droplets of the reactive thermoplastic precursor which partially sandwich the interstices between the fibers of the textile material. fill in wisely. In this way, a drapable prepreg, which is not completely, but only selectively impregnated. In addition, it is proposed in US 2009/0246468 A1 to apply a combination of heat and pressure to a prepreg after melting the particles of the reactive thermoplastic precursor in order to obtain a continuous layer of the thermoplastic material. In this case, the reactive thermoplastic precursor is polymerized. However, the pressurization of the prepreg leads to an undesirable increase in the fiber volume content and thus to a disproportionate reduction in the permeability of the textile material. Furthermore, due to the pressurization of the textile material, the risk of damage to the fibers of the textile material and an undesirable outflow of impregnating material from the textile fiber structure. Furthermore, the prepregs produced by this process have additional layers of thermoplastic material above and below the textile fiber structure, which reduce the drapability of the prepreg. A similar process is known from WO 2005/084925 A1, in which a pressing device is used to compress a fiber structure impregnated with a reactive starting material or several layers thereof into a fiber structure, wherein the reactive starting material is polymerized to form a plastic matrix.
Alle bekannten Verfahren zur Prepreg-Herstellung sind mithin nachteilhaft, weil diese entweder eine Vielzahl von Prozessschritten umfassen und daher sehr aufwendig und teuer sind, weil diese nicht zu einer ausreichend vollständigen und gleichmäßigen Imprägnierung der Faserstruktur führen, so dass in dem Prepreg bzw. Organoblech eine Vielzahl von Hohlräumen verbleibt, oder, weil bei diesen Druck angewendet werden muss, welcher zu einer Vergrößerung des Faservolumengehaltes führt und damit zu einer überproportionalen Verminderung der Permeabilität der Faserstruktur führt. Abgesehen davon eignen sich die mit den bekannten Verfahren hergestellten Prepregs nur bedingt zur Herstellung von mehrlagigen Hybridbauteilen, welche neben einem Organoblech ein damit verbundenes anderes Material, wie z.B. eine Metallschicht, aufweisen. Herkömm- licherweise wird zur Herstellung eines solchen Hybridbauteils ein der Form des Metallteils entsprechendes Bauteil aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt, das mit dem Metallteil zusammengefügt und mit diesem mittels eines Klebstoffs, der auf eines oder beide zu verklebenden Teile aufgebracht wird, unter Druck und ggf. Wärmezufuhr verklebt wird. Die so hergestellte Klebeverbindung zwischen dem faserverstärkten Bauteil und dem Metallteil weist jedoch eine relativ geringe Belastbarkeit und Beständigkeit auf und wird daher vielfach als unbefriedigend empfunden. All known processes for prepreg production are therefore disadvantageous because they either comprise a large number of process steps and are therefore very complicated and expensive because they do not lead to a sufficiently complete and uniform impregnation of the fiber structure, so that in the prepreg or organo sheet Variety of cavities remains, or because it must be applied at this pressure, which leads to an increase in the fiber volume content and thus leads to a disproportionate reduction in the permeability of the fiber structure. Apart from that, the prepregs produced by the known methods are only conditionally suitable for the production of multi-layered hybrid components which, in addition to an organic sheet, have a different material connected thereto, such as a metal layer. conventional Licherweise is produced for producing such a hybrid component corresponding to the shape of the metal part of a fiber-reinforced composite material, which is joined to the metal part and bonded thereto by means of an adhesive which is applied to one or both parts to be bonded under pressure and optionally heat becomes. However, the adhesive bond thus produced between the fiber-reinforced component and the metal part has a relatively low load capacity and durability and is therefore often perceived as unsatisfactory.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von vollständig und gleichmäßig imprägnierten Prepregs anzugeben, welches faserschonend und insbesondere ohne Druckbeaufschlagung des textilen Materials durchgeführt werden kann und welches zu Prepregs führt, die sich gut zu insbesondere mehrlagigen Organoblechen und Hybridbauteilen weiter verarbeiten lassen. Das Verfahren soll ferner mit geringem Zeit- und Kostenaufwand und insbesondere in kontinuierlicher Weise durchführbar sein und zu drapierbaren Prepregs führen, die insbesondere keine unerwünschten Schichten von Imprägniermaterial außerhalb der textilen Faserstruktur aufweisen, welche die Drapier- barkeit herabsetzen. Object of the present invention is therefore to provide a process for the preparation of fully and uniformly impregnated prepregs, which can be performed gentle to the fiber and in particular without pressurization of the textile material and which leads to prepregs that can be further processed well in particular multi-layered organo sheets and hybrid components , The method should also be feasible with little time and cost and in particular in a continuous manner and lead to drapable prepregs, which in particular have no undesirable layers of impregnating material outside the textile fiber structure, which reduce the Drapier- availability.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines textilen Materials, According to the invention, this object is achieved by a method for producing a prepreg, which comprises the following steps: a) provision of a textile material,
b) Aufbringen wenigstens eines wenigstens ein Monomer und/oder Oligomer enthaltenden reaktiven Thermoplastvorläufers und/oder reaktiven Duroplastvorläufers auf das textile Material,  b) applying at least one reactive thermoplastic precursor and / or reactive thermoset precursor comprising at least one monomer and / or oligomer to the textile material,
c) Imprägnieren des textilen Materials mit dem wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder Duroplastvorläufer, in dem der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer und/oder Duroplastvorläufer mittels Wärmebehandlung in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht wird, wobei die Aufheizrate bei der Wärmebehandlung so eingestellt ist, dass die Viskosität im schmelzflüssigen Zustand zumindest zeitweise im wesentlichen durch die Viskosität des nicht polymerisierten und/oder nicht vernetzten Anteils des wenigstens einen Monomers und/oder Oligomers im reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder Duroplastvorläufer bestimmt wird und wobei das Imprägnieren des textilen Materials mit dem wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer ohne äußere Druckbeaufschlagung erfolgt. c) impregnating the textile material with the at least one reactive thermoplastic precursor and / or thermoset precursor in which the at least one reactive thermoplastic precursor and / or thermoset precursor by heat treatment in a molten Condition is set, wherein the heating rate is set in the heat treatment, that the viscosity in the molten state at least temporarily substantially by the viscosity of the unpolymerized and / or uncrosslinked portion of the at least one monomer and / or oligomer in the reactive thermoplastic precursor and / or Duroplast precursor is determined and wherein the impregnation of the textile material with the at least one reactive thermoplastic precursor takes place without external pressure.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass durch schnelles Aufheizen des reaktiven Thermoplastvorläufers bzw. reaktiven Duroplastvorläufers dieser in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht werden kann, bei welchem zumindest unmittelbar nach Erreichen des schmelzflüssigen Zustande keine oder nur wenig Oligomere und/oder Monomere polymerisiert (im Falle des reaktiven Thermoplastvorläufers) bzw. polymerisiert und/oder vernetzt sind (im Falle des reaktiven Duroplastvorläufers) und somit die Viskosität des reaktiven Thermoplastvorläufers bzw. reaktiven Duroplastvorläufers im wesentlichen durch die Viskosität des nicht polymerisierten und/oder nicht vernetzten Anteils des wenigstens einen Monomers und/oder Oligomers im reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder Duroplastvorläufer bestimmt wird. Da die Viskosität des nicht polymerisierten und/oder nicht vernetzten Anteils eines Monomers und/oder Oligomers deutlich geringer ist als dessen Viskosität im vernetzten und/oder polymerisierten Zustand ist es ferner möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zum Imprägnierung des textilen Materials mit dem reaktiven Thermoplastvorläufer bzw. reaktiven Duroplastvorläufer ohne eine äußere Druckbeaufschlagung durchzuführen, d.h. erfindungsgemäß findet die Imprägnierung des textilen Materials mit dem reaktiven Thermoplastvorläufer bzw. reaktiven Duroplastvorläufer bei Atmosphärendruck statt. In the context of the invention it has been recognized that rapid heating of the reactive thermoplastic precursor or reactive thermoset precursor can bring it into a molten state in which at least immediately after reaching the molten state no or only a few oligomers and / or monomers polymerize (in the case of reactive thermoplastic precursor) or polymerized and / or crosslinked (in the case of the reactive Duroplastvorläufers) and thus the viscosity of the reactive thermoplastic precursor or reactive Duroplastvorläufers essentially by the viscosity of the unpolymerized and / or non-crosslinked portion of the at least one monomer and / or Oligomers in the reactive thermoplastic precursor and / or thermoset precursor is determined. Since the viscosity of the unpolymerized and / or uncrosslinked portion of a monomer and / or oligomer is significantly lower than its viscosity in the crosslinked and / or polymerized state, it is also possible, the inventive method for impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic precursor or reactive Duroplastvorläufer perform without an external pressurization, ie According to the invention, the impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic precursor or reactive thermoset precursor takes place at atmospheric pressure.
Aufgrund der niedrigen Viskosität dringt die Schmelze des reaktiven Thermoplastbzw. Duroplastvorläufers bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tief in das textile Material ein und benetzt die Oberflächen der einzelnen Fasern überall gleichmä- ßig, wobei selbst kleine Zwischen- bzw. Hohlräume zwischen den einzelnen Fasern gleichmäßig ausgefüllt werden. Auf diese Weise wird eine durchgehende und gleichmäßige Imprägnierung des textilen Materials mit dem reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer erreicht. Due to the low viscosity penetrates the melt of the reactive Thermoplastbzw. Duroplastvorläufers in the process according to the invention deep in the textile material and wets the surfaces of the individual fibers everywhere gleichmä- ßig, even small intermediate or voids between the individual fibers are filled evenly. In this way, a continuous and uniform impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufer is achieved.
Dadurch, dass keine äußere Druckbeaufschlagung zur Imprägnierung angewendet wird, bleiben selbst kleine Zwischen- bzw. Hohlräume im textilen Material erhalten -was bei äußerer Druckbeaufschlagung nicht der Fall ist, da diese aufgrund der Druckbeaufschlagung verschlossen werden- und können mit der niederviskosen, d.h. dünnflüssigen Schmelze des reaktiven Thermoplastvorläufers bzw. Duroplastvorläufers gefüllt werden. The fact that no external pressurization is used for impregnation, even small Zwischen- or voids in the textile material obtained - which is not the case with external pressurization, since they are closed due to the application of pressure - and can with the low-viscosity, i. low-viscosity melt of the reactive thermoplastic precursor or Duroplastvorläufers are filled.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus faserschonend, und zwar insbesondere da die Erwärmung des auf das textile Material aufgebrachten reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers unter Atmosphärendruck ohne zusätzliche Druckbeaufschlagung des textilen Materials erfolgt. Der geschmolzene wenigstens eine reaktive Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer dringt dabei aufgrund der auf das Material einwirkenden gravitativen und kapillaren Kräfte in das textile Material ein und benetzt dessen Fasern so, dass eine vollständige und gleichmäßige Imprägnierung erreicht werden kann. The inventive method is also gentle on fibers, and in particular because the heating of the applied to the textile material reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers is carried out under atmospheric pressure without additional pressurization of the textile material. The molten at least one reactive thermoplastic or Duroplastvorläufer penetrates due to the material acting on the gravitational and capillary forces in the textile material and wets its fibers so that a complete and uniform impregnation can be achieved.
Vorzugsweise wird das Schmelzen in dem Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Erwärmen des wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufers und/oder wenigstens einen reaktiven Duroplastvorläufers mittels eines Strahlungsfelds erreicht. Dadurch wird eine besonders schnelle Übertragung von Wärme auf den reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer und infolge dessen ein gleichmäßiges und vollständiges Schmelzen des beispielsweise partikelförmigen reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers erreicht, so dass eine Schmelze mit einer über deren Volumen einheitlichen Viskosität erhalten wird, was für eine gleichmäßige und vor allem vollständige Imprägnierung des textilen Materials wesentlich ist. Als Strahlungsfeld wird in diesem Zusammenhang die Ge- samtheit der elektromagnetischen Strahlung bezeichnet, die in dem Strahlungsfeld enthalten ist. Alternativ dazu kann die Wärmebehandlung auch durch Beaufschlagung des reaktiven Thermoplasvorläufers bzw. Duroplastvorläufers mittels eines heißen Gases durchgeführt werden, wobei bspw. bei einem partikelförmigen reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer die Wärmebehandlung mittels eines Strahlungsfelds bevorzugt ist, da bei der Beaufschlagung mit einem heißen Gas abhängig vom Gasdruck die Partikel Verblasen oder davon geblasen werden können. Preferably, the melting in step c) of the method according to the invention is achieved by heating the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor by means of a radiation field. As a result, a particularly rapid transfer of heat to the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufer and as a result a uniform and complete melting of the particulate reactive thermoplastic or thermoset precursor is achieved so that a melt is obtained with a uniform viscosity over their volume, which is essential for a uniform and above all complete impregnation of the textile material. The radiation field in this context is the denotes the entirety of the electromagnetic radiation contained in the radiation field. Alternatively, the heat treatment can also be carried out by applying a hot gas to the reactive thermoplastic precursor or thermoset precursor, wherein, for example, in the case of a particulate reactive thermoplastic or thermoset precursor, the heat treatment by means of a radiation field is preferred since it is dependent on the application of a hot gas From the gas pressure the particles can be blown or blown off.
Nach einem weiteren Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Prepregs vorgesehen, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines textilen Materials, According to a further aspect of the invention, there is further provided a method for producing a prepreg which comprises the following steps: a) provision of a textile material,
b) Aufbringen wenigstens eines reaktiven Thermoplastvorläufers und/oder wenigstens eines reaktiven Duroplastvorläufers auf das textile Material und c) Imprägnieren des textilen Materials mit dem wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder wenigstens einen reaktiven Duroplastvorläufer durch Schmelzen des in dem Schritt b) auf das textile Material aufgebrachten wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufers und/oder wenigstens einen reaktiven Duroplastvorläufers, b) applying at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor to the textile material and c) impregnating the textile material with the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor by melting the in step b) onto the textile material applied at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive Duroplastvorläufers,
wobei das Schmelzen durch Erwärmen des wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufers und/oder wenigstens einen reaktiven Duroplastvorläufers mittels eines Strahlungsfeldes erfolgt. wherein the melting takes place by heating the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor by means of a radiation field.
Im Rahmen der Erfindung wurde demgemäß ferner erkannt, dass durch das Erwärmen und das Schmelzen des auf das textile Material aufgebrachten reaktiven Thermoplastvorläufers bzw. reaktiven Duroplastvorläufers in einem Strahlungsfeld eine gleichmäßige und insbesondere auch vollständige Imprägnierung des textilen Materials mit dem reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer erreicht werden kann, und zwar deshalb, weil ein reaktiver Thermoplastvorläufer aufgrund dessen beträchtlich niedrigeren Molekulargewichts als dem eines Thermoplasts bzw. Du- roplasts und im Falle eines reaktiven Duroplastvorläufers aufgrund seiner fehlenden Vernetzung eine viel niedrigere Schmelzviskosität als ein Thermoplast bzw. Duroplast aufweist. Insbesondere weist ein reaktiver Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer unmittelbar nach dem Erreichen seiner Schmelztemperatur eine extrem niedrige Viskosität von beispielsweise etwa 20 mPa's auf, welche erst bei länger andauernder Wärmebehandlung des reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers aufgrund der dann einsetzenden Polymerisation des Thermoplastvorläufers bzw. der Polymerisation und Vernetzung des Duroplastvorläufers ansteigt. Zudem basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass der auf das textile Material aufgebrachte reaktive Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer durch Erwärmen mittels eines Strahlungsfelds in kürzester Zeit auf seine Schmelztemperatur gebracht wird. Dabei erfolgt eine homogene Erwärmung des reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers, die dazu führt, dass das bestrahlte reaktive Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufermaterial praktisch überall gleichzeitig seine Schmelztemperatur erreicht, so dass eine über den betrachteten Bereich im Wesentlichen homogene Schmelze des reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers mit einer gleichmäßigen, überall sehr niedrigen Viskosität hergestellt wird. Aufgrund ihrer gleichmäßig niedrigen Viskosität dringt die Schmelze des reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tief in das textile Material ein und benetzt die Oberflächen der einzelnen Fasern überall gleichmäßig, wobei selbst kleine Zwischen- bzw. Hohlräume zwischen den einzelnen Fasern gleichmäßig ausgefüllt werden. Auf diese Weise wird eine durchgehende und gleichmäßige Imprägnierung des textilen Materials mit dem reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer erreicht. In the context of the invention, it was accordingly further recognized that heating and melting of the reactive thermoplastic precursor or reactive thermoset precursor applied to the textile material in a radiation field achieves a uniform and, in particular, complete impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic or thermoset precursor This is because a reactive thermoplastic precursor, because of its considerably lower molecular weight than that of a thermoplastic or roplasts and in the case of a reactive Duroplastvorläufers due to its lack of crosslinking has a much lower melt viscosity than a thermoplastic or thermoset. In particular, a reactive thermoplastic or Duroplastvorläufer immediately after reaching its melting temperature on an extremely low viscosity of, for example, about 20 mPa 's , which only after prolonged heat treatment of the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers due to the then beginning polymerization of the thermoplastic precursor or the polymerization and crosslinking of the thermoset precursor increases. In addition, the present invention is based on the fact that the reactive thermoplastic or thermoset precursor applied to the textile material is brought to its melting temperature by heating by means of a radiation field in the shortest possible time. Homogeneous heating of the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers, which causes the irradiated reactive thermoplastic or Duroplastvorläufermaterial almost everywhere simultaneously reaches its melting temperature, so that over the considered range substantially homogeneous melt of the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers is produced with a uniform, everywhere very low viscosity. Due to its uniformly low viscosity, the melt of the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers penetrates deep into the textile material in the process of the invention and wets the surfaces of the individual fibers everywhere evenly, even small intermediate or voids between the individual fibers are filled evenly , In this way, a continuous and uniform impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufer is achieved.
Unter einem reaktiven Thermoplastvorläufer wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Zusammensetzung verstanden, die wenigstens ein Monomer und/oder wenigstens ein Oligomer sowie wenigstens einen Katalysator umfasst und aus welcher durch Aushärten ein Thermoplast hergestellt werden kann, und zwar durch Polymerisation des reaktiven Thermoplastvorläufers. Der reaktive Thermoplastvorläufer kann somit eine Mischung enthalten, die i) wenigstens ein Monomer und wenigstens einen Katalysator umfasst oder ii) wenigstens ein Oligomer und wenigstens einen Katalysator umfasst oder iii) wenigstens ein Monomer, wenigstens einOligomer und wenigstens einen Katalysator umfasst. In the context of the present invention, a reactive thermoplastic precursor is understood as meaning a composition which comprises at least one monomer and / or at least one oligomer and at least one catalyst and from which a thermoplastic can be produced by curing, by polymerization of the reactive thermoplastic precursor. The reactive thermoplastic precursor may thus contain a mixture that i) at least one monomer and at least one catalyst, or ii) at least one oligomer and at least one catalyst, or iii) at least one monomer, at least one oligomer and at least one catalyst.
Analog dazu bezeichnet reaktiver Duroplastvorläufer eine Zusammensetzung, die wenigstens ein Monomer und/oder wenigstens ein Oligomer sowie wenigstens einen Katalysator umfasst und welche durch Polymerisation und/oder Vernetzung zu einem Duroplast ausgehärtet werden kann. Der reaktive Duroplastvorläufer kann somit eine Mischung enthalten, die Similarly, reactive thermoset precursor refers to a composition comprising at least one monomer and / or at least one oligomer and at least one catalyst and which can be cured by polymerization and / or crosslinking to form a thermoset. The reactive thermoset precursor may thus contain a mixture that
i) wenigstens ein Monomer und wenigstens einen Katalysator umfasst oder ii) wenigstens ein Oligomer und wenigstens einen Katalysator umfasst oder iii) wenigstens ein Monomer, wenigstens einOligomer und wenigstens einen Katalysator umfasst. i) at least one monomer and at least one catalyst, or ii) at least one oligomer and at least one catalyst, or iii) at least one monomer, at least one oligomer and at least one catalyst.
Als Oligomer wird dabei ein Molekül bezeichnet, das zwischen 2 und weniger als 100 strukturell gleiche Wiederholungseinheiten enthält. Hingegen wird als Polymer ein Molekül bezeichnet, welches wenigstens 100 strukturell gleiche Wiederholungseinheiten enthält. An oligomer is a molecule which contains between 2 and less than 100 structurally identical repeat units. By contrast, the term "polymer" denotes a molecule which contains at least 100 structurally identical repeat units.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und beziehen sich auf beide erfindungsgemäßen Verfahrensaspekte. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the subclaims and relate to both inventive aspects of the method.
Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn das Strahlungsfeld ein Infrarotstrahlungsfeld, ein Ultraviolettstrahlungsfeld, ein Strahlungsfeld aus sichtbaren Lichtstrahlen oder ein Strahlungsfeld aus zwei oder mehr der vorgenannten Strahlungen ist. Dabei ist die Verwendung eines Infrarot-Strahlungsfelds, das von einem Infrarot-Heizstrahler erzeugt wird, besonders bevorzugt, da auf diese Weise eine besonders schnelle und energieeffiziente Erwärmung des Vorläufers erreicht wird. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor Beginn der Wärmebehandlung in Schritts c) das wenigstens eine Monomer und/oder das wenigstens eine Oligomer des reaktiven Thermoplastvorläufers nicht polymerisiert vorliegt oder nur ein geringer Teil des wenigstens eine Monomers und/oder das wenigstens eine Oligomers des reaktiven Thermoplastvorläufers polymerisiert vorliegt. In particular, good results are obtained when the radiation field is an infrared radiation field, an ultraviolet radiation field, a radiation field of visible light rays or a radiation field of two or more of the aforementioned radiations. In this case, the use of an infrared radiation field, which is generated by an infrared radiant heater, particularly preferred, since in this way a particularly rapid and energy-efficient heating of the precursor is achieved. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that prior to the beginning of the heat treatment in step c) the at least one monomer and / or the at least one oligomer of the reactive thermoplastic precursor is present unpolymerized or only a small portion of the at least one monomer and / or the at least one Oligomers of the reactive thermoplastic precursor polymerized.
Im Fall des reaktiven Duroplastvorläufers ist gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass vor Beginn der Wärmebehandlung in Schritts c) das wenigstens eine Monomer und/oder das wenigstens eine Oligomer des reaktiven reaktiven Duroplastvorläufers nicht polymerisiert und/oder vernetzt vorliegt oder nur ein geringer Teil des wenigstens eine Monomers und/oder das wenigstens eine Oligomers des reaktiven Duroplastvorläufers polymerisiert und/oder vernetzt vorliegt. In the case of the reactive Duroplastvorläufers is provided according to this advantageous embodiment of the invention that before starting the heat treatment in step c) the at least one monomer and / or the at least one oligomer of the reactive reactive Duroplastvorläufers not polymerized and / or crosslinked or only a small part the at least one monomer and / or the at least one oligomer of the reactive thermoset precursor is polymerized and / or crosslinked.
In diesem Fall wird sichergestellt, dass bei Erreichen der Schmelztemperatur des reaktiven Thermoplastvorläufers und/oder reaktiven Duroplastvorläufers gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren, die Viskosität der Schmelze vollständig oder nahezu vollständig durch die Viskosität der Monomere und/oder Oligomere im reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder reaktiven Duroplastvorläufer bestimmt wird. In this case it is ensured that when the melting temperature of the reactive thermoplastic precursor and / or reactive thermoset precursor according to the inventive method, the viscosity of the melt is determined completely or almost completely by the viscosity of the monomers and / or oligomers in the reactive thermoplastic precursor and / or reactive Duroplastvorläufer becomes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer unmittelbar bei dem Schmelzen und während des Schritts c) nicht oder allenfalls unvollständig polymerisiert und/oder wird der wenigstens eine reaktive Duroplastvorläufer unmittelbar bei dem Schmelzen und während des Schritts c) nicht oder allenfalls unvollständig polymerisiert und/oder vernetzt. Dadurch wird es verhindert, dass die Viskosität der Schmelze infolge der Polymerisation auf einen zu hohen Wert ansteigt, bevor eine gleichmäßige und vollständige Imprägnierung des textilen Materials erfolgt ist. Bevorzugt wird durch die Prozessführung sichergestellt, dass die Viskosität des geschmolzenen reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder reaktiven Duroplastvorläufers während des Imprägniervorgangs einen Wert von maximal 1 .000 mPa's, bevorzugt maximal 500 mPa's , besonders bevorzugt maximal 100 mPa's und ganz besonders bevorzugt 50mPA"s hat. According to a further preferred embodiment of the present invention, the at least one reactive thermoplastic precursor is not or at least incompletely polymerized immediately during the melting and during step c) and / or the at least one reactive thermoset precursor immediately or during the melting and during step c) at most incompletely polymerized and / or crosslinked. As a result, the viscosity of the melt is prevented from rising too high as a result of the polymerization, before a uniform and complete impregnation of the textile material takes place is. It is preferably ensured by the process control that the viscosity of the molten reactive thermoplastic precursor and / or reactive Duroplastvorläufers during the impregnation process has a value of at most 1, 000 mPa ' s, preferably at most 500 mPa ' s, more preferably at most 100 mPa ' s and very particularly preferably 50MPa "s.
Um eine besonders schnelle Erwärmung des reaktiven Thermoplastvorläufers und/oder des wenigstens einen reaktiven Duroplastvorläufers zu erreichen, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Aufheizrate bei der Wärmebehadlung bevorzugt so eingestellt, dass der auf das textile Material aufgebrachte -und bspw. in das Strahlungsfeld eingebrachtereaktive Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer binnen höchstens 100 Sekunden, bevorzugt binnen höchstens 60 Sekunden, besonders bevorzugt binnen höchstens 30 Sekunden und höchst bevorzugt binnen höchstens 20 Sekunden in den schmelzflüssigen Zustand gebracht wird. In order to achieve a particularly rapid heating of the reactive thermoplastic precursor and / or the at least one reactive Duroplastvorläufers, the heating rate in the heat treatment is preferably adjusted according to a further preferred embodiment of the present invention, that applied to the textile material - and, for example, in the Radiation field introduced reactive thermoplastic or Duroplastvorläufer within a maximum of 100 seconds, preferably within not more than 60 seconds, more preferably within at most 30 seconds, and most preferably within a maximum of 20 seconds is brought into the molten state.
In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer während des Schritts c) auf eine Temperatur erwärmt wird, die zwischen 0 °C und 250 °C, bevorzugt zwischen 10 °C und 100 °C und besonders bevorzugt zwischen 20 °C und 50°C oberhalb seiner Schmelztemperatur liegt. In a further development of the inventive concept it is proposed that the at least one reactive thermoplastic precursor be heated during step c) to a temperature between 0 ° C and 250 ° C, preferably between 10 ° C and 100 ° C and more preferably between 20 ° C and 50 ° C above its melting temperature.
Insgesamt kann der reaktive Thermoplastvorläufer und/oder wenigstens eine reaktive Duroplastvorläufer in dem Strahlungsfeld für eine Zeitdauer zwischen 1 und 200 Sekunden, bevorzugt zwischen 5 und 60 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen 15 und 45 Sekunden auf oder über seine Schmelztemperatur erwärmt werden. Nach der Erwärmung kann der wenigstens eine reaktive Thermoplastbzw. Duroplastvorläufer auf eine Temperatur unterhalb seiner Schmelztemperatur abgekühlt werden. Prinzipiell kann aber auch gleich im Anschluss an die Imprägnierung eine Polymerisation des reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers mittels einer weiteren Wärmebehandlung desselben durchgeführt werden. Wie dargelegt wird mit den erfindungsgemäßen Verfahren eine gleichmäßige und zugleich vollständige Imprägnierung des textilen Materials mit dem reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer erreicht. Darunter wird gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere verstanden, dass bei dem Imprägnieren wenigstens 60 %, bevorzugt wenigstens 80 %, besonders bevorzugt wenigstens 90 %, insbesondere bevorzugt wenigstens 95 %, ganz besonders bevorzugt wenigstens 98 % und höchst bevorzugt alle der zwischen den Fasern innerhalb der Bündel des textilen Materials vorliegenden Zwischenräume bzw. Hohlräume mit dem wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder wenigstens einen reaktiven Duroplastvorläufer ausgefüllt werden. Die zwischen den Faserbündeln vorliegenden Hohlräume sind abhängig von der Auftragsmenge des reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers gefüllt, teilweise gefüllt bzw. komplett ungefüllt. Eine derart vollständige Imprägnierung führt zu vorteilhaften mechanischen Eigenschaften des resultierenden Prepregs mit einer hervorragenden Belastbarkeit, Flexibilität und Drapierbarkeit. Overall, the reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive Duroplastvorläufer in the radiation field for a period of time between 1 and 200 seconds, preferably between 5 and 60 seconds and more preferably between 15 and 45 seconds are heated to or above its melting temperature. After heating, the at least one reactive Thermoplastbzw. Thermoset precursors are cooled to a temperature below its melting temperature. In principle, however, a polymerization of the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers same by means of a further heat treatment of the same can be carried out immediately after the impregnation. As stated, a uniform and at the same time complete impregnation of the textile material with the reactive thermoplastic or thermoset precursor is achieved with the inventive method. By the present invention is meant in particular that in the impregnation at least 60%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, most preferably at least 98% and most preferably all of the between the fibers within the Bundles of textile material present spaces or cavities with the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive Duroplastvorläufer be filled. The cavities present between the fiber bundles are filled, partially filled or completely unfilled, depending on the application quantity of the reactive thermoplastic or thermoset precursor. Such a complete impregnation leads to advantageous mechanical properties of the resulting prepreg with excellent load capacity, flexibility and drapability.
Als Zwischen- bzw. Hohlräume des textilen Materials soll hier die Summe aller Volumina innerhalb der Faserbündel bezeichnet werden, die zwischen den das textile Material ausbildenden Fasern vorliegen, also die Hohlräume ausgenommen etwaiger in den Fasern selbst vorliegender Hohlräume. Weiter können die Zwischen- bzw. Hohlräume auch Bereiche betreffen, die außerhalb der Faserbündel jedoch zwischen benachbarten Faserbündeln ausgebildet sind. As intermediate or cavities of the textile material is here the sum of all volumes within the fiber bundles are referred to, which are present between the fibers forming the textile material, so the cavities except any present in the fibers themselves cavities. Furthermore, the intermediate or cavities can also relate to regions which are formed outside the fiber bundles, however, between adjacent fiber bundles.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer zusätzlich zu dem Katalysator und dem wenigstens einen Monomer und/oder Oligomer wenigstens einen Aktivator. According to a further advantageous embodiment of the present invention, the at least one reactive thermoplastic precursor contains at least one activator in addition to the catalyst and the at least one monomer and / or oligomer.
Konkrete Beispiele für geeignete reaktive Thermoplastvorläufer schließen Vorläufer für einen Thermoplasten ein, welcher aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Polyestern, Polyolefinen, Polyamiden, Polystyrolen, Polyvinylchloriden, Poly- acrylnitrilen, Polyacrylaten, Polycarbonaten, Polyetherketonen, Polyethersulfonen, Polysulfonen, Polyimiden, Polyvinylacetalen, Acrylnitril-Butadien-Styrolen und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Thermoplasten besteht. Diese Vorläufer können so ausgewählt werden, dass diese durch eine anionische Polymerisation, durch eine kationische Polymerisation, durch eine radikalische Polymerisation, durch eine Polykondensation, durch eine Polyaddition oder durch eine beliebige andere Polymerisationsart zu dem Thermoplasten aushärten. Specific examples of suitable reactive thermoplastic precursors include precursors for a thermoplastic selected from the group consisting of from polyesters, polyolefins, polyamides, polystyrenes, polyvinyl chlorides, polyacrylonitriles, polyacrylates, polycarbonates, polyether ketones, polyethersulfones, polysulfones, polyimides, polyvinyl acetals, acrylonitrile-butadiene styrenes and any mixtures of two or more of the aforementioned thermoplastics. These precursors can be selected to cure into the thermoplastic by anionic polymerization, cationic polymerization, free-radical polymerization, polycondensation, polyaddition, or any other type of polymerization.
Besonders gute Ergebnisse werden beispielsweise erzielt, wenn der Thermoplastvorläufer ε-Caprolactam, also einen Polyamidvorläufer, und/oder zyklisches Buty- lenterephthalat (CBT), also einen Vorläufer für Polybutylenterephthalat (PBT), enthält. Als Katalysator kann in dem letztgenannten Fall beispielsweise Butylchlor- zinndihydroxid eingesetzt werden. Für ε-Caprolactam kann als Aktivator blockiertes Diisocyanat in Caprolactam eingesetzt werden. In letztgenanntem System kann Natrium-Caprolactam in Caprolactam als Katalysator dienen. Particularly good results are achieved, for example, if the thermoplastic precursor contains ε-caprolactam, ie a polyamide precursor, and / or cyclic butylene terephthalate (CBT), ie a precursor for polybutylene terephthalate (PBT). For example, butylchlorotin dihydroxide may be used as the catalyst in the latter case. For ε-caprolactam it is possible to use blocked diisocyanate in caprolactam as the activator. In the latter system, sodium caprolactam can act as a catalyst in caprolactam.
Sofern in dem Schritt c) wenigstens ein reaktiver Duroplastvorläufer eingesetzt wird, enthält dieser zusätzlich zu dem Katalysator und dem wenigstens einen Monomer und/oder Oligomer bevorzugt wenigstens einen Vernetzer. If at least one reactive thermoset precursor is used in step c), this preferably contains at least one crosslinker in addition to the catalyst and the at least one monomer and / or oligomer.
Konkrete Beispiele für geeignete reaktive Duroplastvorläufer schließen Vorläufer für einen Duroplasten ein, welcher aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Phenoplasten, duroplastischen Polyurethanen, Epoxiden, duroplastischen Polyestern, Vinylestern und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Duroplasten besteht. Concrete examples of suitable reactive thermoset precursors include precursors for a thermoset selected from the group consisting of phenolic resins, thermoset polyurethanes, epoxies, thermoset polyesters, vinyl esters, and any mixtures of two or more of the aforementioned thermosets.
Phenoplaste sind duroplastische Kunststoffe auf der Basis von durch Polykondensation hergestelltem Phenolharz, weswegen sich als Phenoplastvorläufer beispielsweise Mischungen aus einem Phenol, einem Aldehyd und einer Säure oder Base als Katalysator eignen. Hingegen handelt es sich bei duroplastischen Polyurethanen um vernetzte, Urethangruppen enthaltende Polymere, welche in vorteilhafter Weise durch eine Polyadditionsreaktion aus Polyolen und Polyisocyanaten synthetisiert werden können, wobei das Polyol und/oder das Polyisocyanat trifunktionell oder höherfunktionell ist. Ein entsprechender Duroplastvorläufer enthält somit beispielsweise ein Polyol, ein trifunktionelles Polyisocyanat und einen Katalysator, wie beispielsweise ein Amin oder eine metallorganische Verbindung. Epoxidharze können beispielsweise durch katalytische Polymerisation von Epoxiden oder durch Umsetzung von Epoxiden mit Diolen hergestellt werden, so dass ein entsprechender Epoxidharzvorläufer beispielsweise ein Epoxid, wie Epi- chlorhydrin, ein Diol, wie Bisphenol A, und einen Katalysator enthält. Hingegen handelt es sich bei duroplastischen Polyestern um vernetzte, Estergruppen enthaltende Polymere, so dass als Vorläufer für duroplastische Polyester beispielsweise eine Mischung aus einem Alkohol, einer Carbonsäure und einem Katalysator eingesetzt wird, wobei der Alkohol und/oder die Carbonsäure trifunktionell oder höherfunktionell ist. Vinylester schließlich werden beispielsweise durch die Veresterung von Epoxidharzen mit Acrylsäure oder Methacrylsäure hergestellt. Phenoplasts are thermosetting plastics based on phenolic resin produced by polycondensation, which is why, for example, mixtures of a phenol, an aldehyde and an acid or phenol precursor Base are suitable as a catalyst. On the other hand, thermosetting polyurethanes are crosslinked polymers containing urethane groups, which can be advantageously synthesized by a polyaddition reaction from polyols and polyisocyanates, the polyol and / or the polyisocyanate being trifunctional or higher functional. A corresponding thermoset precursor thus contains, for example, a polyol, a trifunctional polyisocyanate and a catalyst, such as an amine or an organometallic compound. Epoxy resins can be prepared, for example, by catalytic polymerization of epoxides or by reacting epoxides with diols so that a corresponding epoxy resin precursor contains, for example, an epoxide such as epichlorohydrin, a diol such as bisphenol A, and a catalyst. On the other hand, thermosetting polyesters are crosslinked polymers containing ester groups, so that, for example, a mixture of an alcohol, a carboxylic acid and a catalyst is used as precursor for thermosetting polyesters, where the alcohol and / or the carboxylic acid is trifunctional or higher functional. Finally, vinyl esters are prepared, for example, by the esterification of epoxy resins with acrylic acid or methacrylic acid.
Grundsätzlich kann der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer und/oder wenigstens eine reaktive Duroplastvorläufer in jeder beliebigen Form auf das tex- tile Material aufgebracht werden, wie beispielsweise in der Form eines Pulvers, eines Granulats oder einer Folie. In principle, the at least one reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive thermoset precursor can be applied in any desired form to the textile material, for example in the form of a powder, a granulate or a film.
Die erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt als kontinuierliche Verfahren durchgeführt. Vorzugsweise wird das textile Material als Endlosmaterial bereitgestellt. Beispielsweise wird das textile Material in der Form einer zweidimensionalen Bahn oder eines zweidimensionalen Bandes bereitgestellt. Die Bereitstellung des textilen Materials kann durch Abwickeln des textilen Materials von einer Rolle erfolgen. Bei Verwendung eines bahn- oder bandförmigen textilen Materials wird bspw. das Strahlungsfeld bzw. das heiße Gas zweckmäßiger Weise auf eine Flachseite oder beide Flachseiten des textilen Materials gerichtet. Beispielsweise kann die Fördergeschwindigkeit des textilen Materials während des Verfahrens zwischen 0,5 m/Min. und 100 m/Min., bevorzugt zwischen 1 m/Min. und 6 m/Min. betragen. The processes according to the invention are preferably carried out as continuous processes. Preferably, the textile material is provided as a continuous material. For example, the textile material is provided in the form of a two-dimensional web or a two-dimensional belt. The provision of the textile material can be done by unwinding the textile material from a roll. When using a web or belt-shaped textile material, for example, the radiation field or the hot gas is expediently directed to a flat side or both flat sides of the textile material. For example, the conveying speed of the textile material during the process between 0.5 m / min. and 100 m / min, preferably between 1 m / min. and 6 m / min. be.
Vorzugsweise umfasst das textile Material zumindest eines, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Rovings, unidirektionalen (UD) Schichten, Geweben, Gewirken, Gestricken, Geflechten, Gelegen, Vliesen, Filzen und beliebigen Kombinationen von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien besteht. Preferably, the textile material comprises at least one selected from the group consisting of rovings, unidirectional (UD) layers, woven, knitted, crocheted, braided, laid, nonwoven, felted and any combination of two or more of the foregoing materials.
Bevorzugt umfasst das textile Material ein Gewebe, welches besonders bevorzugt durch Rovings ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass jeder Roving zwischen 100 und 50.000, bevorzugt zwischen 1 .000 und 24.000, besonders bevorzugt zwischen 3.000 und 12.000 Fasern und ganz besonders bevorzugt etwa 6.000 Fasern aufweist. Preferably, the textile material comprises a fabric, which is particularly preferably formed by rovings. In this embodiment, it is preferred that each roving has between 100 and 50,000, preferably between 1, 000 and 24,000, more preferably between 3,000 and 12,000 fibers, and most preferably about 6,000 fibers.
Insbesondere bei dieser Ausführungsform weist das textile Material bevorzugt ein Faserflächengewicht zwischen 200 und 600 g/m2, besonders bevorzugt zwischen 300 und 500 g/m2 und ganz besonders bevorzugt zwischen 350 und 450 g/m2 auf. In particular, in this embodiment, the textile material preferably has a fiber surface weight of between 200 and 600 g / m 2 , more preferably between 300 and 500 g / m 2 and most preferably between 350 and 450 g / m 2 .
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das textile Material ein Gelege, welches zwischen 1 .000 und 1 .000.000, bevorzugt zwischen 10.000 und 100.000, besonders bevorzugt zwischen 20.000 und 80.000 und höchst bevorzugt etwa 50.000 Fasern aufweist. According to another preferred embodiment of the present invention, the textile material comprises a scrim having between 1, 000 and 1, 000,000, preferably between 10,000 and 100,000, more preferably between 20,000 and 80,000 and most preferably about 50,000 fibers.
Insbesondere bei dieser Ausführungsform weist das textile Material bevorzugt ein Faserflächengewicht zwischen 10 und 2000 g/m2, besonders bevorzugt zwischen 50 und 1500 g/m2 und ganz besonders bevorzugt zwischen 200 und 800 g/m2 und höchst bevorzugt etwa 600 g/m2 auf. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass das textile Material Carbonfasern aufweist, wobei es bevorzugt ist, dass das textile Material wenigstens zu 50 %, bevorzugt wenigstens zu 80 %, besonders bevorzugt wenigstens zu 90 % und höchst bevorzugt vollständig aus Carbonfasern besteht. In particular, in this embodiment, the textile material preferably has a fiber area weight between 10 and 2000 g / m 2 , more preferably between 50 and 1500 g / m 2 and most preferably between 200 and 800 g / m 2 and most preferably about 600 g / m 2 on. In a further development of the inventive concept, it is proposed that the textile material comprises carbon fibers, wherein it is preferred that the textile material consists of at least 50%, preferably at least 80%, more preferably at least 90% and most preferably entirely of carbon fibers.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das in dem Verfahrensschritt a) bereitgestellte textile Material vor dem Aufbringen des wenigstens einen reaktiven Thermoplast- oder Duroplastvorläufers gemäß dem Verfahrensschritt b) einem Trocknungsschritt unterzogen. Ein solcher Trocknungsschritt kann zum Beispiel eine Wärmebehandlung des textilen Materials umfassen, welche beispielswiese in einem Strahlungsfeld, insbesondere in einem IR-Strahlungsfeld, durchgeführt wird. Durch eine solche (Vor)trocknung des textilen Materials wird es verhindert, dass etwaige in dem textilen Material enthaltene Feuchtigkeit den Katalysator des wenigstens einen reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers blockiert und somit zu einer vollständigen Polymerisation des Vorläufers führt. According to a further advantageous embodiment of the invention, the textile material provided in method step a) is subjected to a drying step before the application of the at least one reactive thermoplastic or thermoset precursor according to method step b). Such a drying step may comprise, for example, a heat treatment of the textile material, which is carried out, for example, in a radiation field, in particular in an IR radiation field. Such (pre) drying of the textile material prevents any moisture contained in the textile material from blocking the catalyst of the at least one reactive thermoplastic or thermoset precursor and thus leading to complete polymerization of the precursor.
Zu demselben Zweck wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, vor der Durchführung des Verfahrensschritts b) den reaktiven Thermo- last- bzw. Duroplastvorläufer vorzutrocknen, bevor dieser auf das textile Material aufgebracht wird. Der reaktive Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer kann dazu beispielsweise außerhalb der Anlage vorgetrocknet werden und dann in dem vorgetrocknetem Zustand aus einer luftdicht verschlossenen Verpackung, insbesondere aus einem luftdicht verschlossenen Gebinde, entnommen werden, bevor er auf das textile Material aufgebracht wird. For the same purpose, it is proposed in a further development of the inventive idea to pre-dry the reactive thermal load or thermoset precursor prior to carrying out the method step b) before it is applied to the textile material. For this purpose, the reactive thermoplastic or thermoset precursor can be pre-dried for example outside the plant and then removed in the pre-dried state from an airtight packaging, in particular from an airtight container, before it is applied to the textile material.
Alternativ oder zusätzlich ist es zu diesem Zweck auch möglich, eine zum Aufbringen des reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers vorgesehene Einrichtung, beispielsweise einen Streugutbehälter, wie einen Pulverstreuer, zu inertisie- ren, beispielsweise durch Überlagerung desselben mit einem Edelgas wie zum Beispiel Argon. Die auf das textile Material aufzubringende Menge des wenigstens einen reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers wird bevorzugt so angepasst, dass eine vollständige Imprägnierung des textilen Materials erreicht wird, ohne dass sich auf dem textilen Material Schichten des Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers ausbilden. Grundsätzlich kann auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine größere Menge an reaktivem Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufermaterial auf das textile Material aufgebracht werden, als dies zur vollständigen Imprägnierung des textilen Materials mindestens notwendig ist. Aufgrund der niedrigen Viskosität der Schmelze des reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers fließt das überschüssige Material des reaktiven Thermoplastbzw. Duroplastvorläufers in dem Schritt c) aufgrund der Gravitationskraft durch das textile Material hindurch und tropft auf der Unterseite des textilen Materials von selbst ab, so dass eine vollständige Imprägnierung erreicht wird, ohne dass sich an der Oberseite und/oder der Unterseite des textilen Materials eine unerwünschte Schicht des wenigstens einen reaktiven Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufers ausbildet. Alternatively or additionally, for this purpose it is also possible to inertise a device provided for applying the reactive thermoplastic or thermoset precursor, for example a grit container, such as a powder spreader, for example by superimposing it with a noble gas such as, for example, argon. The applied to the textile material amount of at least one reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers is preferably adjusted so that a complete impregnation of the textile material is achieved without forming on the textile material layers of the thermoplastic or Duroplastvorläufers. In principle, even in this preferred embodiment of the present invention, a larger amount of reactive thermoplastic or thermoset precursor material can be applied to the textile material than is at least necessary for the complete impregnation of the textile material. Due to the low viscosity of the melt of the reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers flows the excess material of the reactive Thermoplastbzw. Duroplastvorläufers in step c) due to the gravitational force through the textile material and drips on the underside of the textile material from itself, so that a complete impregnation is achieved without causing an undesirable at the top and / or bottom of the textile material Layer of at least one reactive thermoplastic or Duroplastvorläufers forms.
Die mit einem der erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung eines reaktiven Thermoplastvorläufers hergestellte Prepregs eignen sich hervorragend für die Weiterverarbeitung zu Organoblechen, mehrlagigen Organoblechen oder Hybridbauteilen. Insbesondere können die erfindungsgemäßen Verfahren so durchgeführt werden und werden die erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt so durchgeführt, dass bei der Imprägnierung gar keine oder zumindest nur eine geringfügige Polymerisation des reaktiven Thermoplastvorläufers erfolgt und der reaktive Thermoplastvorläufer somit in einem späteren, nach dem Imprägnieren durchgeführten Wärmebehandlungsschritt polymerisiert werden kann. Dadurch wird praktisch ein selbstklebendes Prepreg geschaffen, welches mit einem weiteren Bauteil eine besonders feste Verbindung eingehen kann, wenn der imprägnierte Polymervorläufer des Prepreg polymerisiert wird. Zum Beispiel können mehrere gemäß der Erfindung hergestellte Prepregs miteinander verbunden werden, indem die Prepregs zusammengefügt und durch Wärmebehandlung zumindest teilweise polymerisiert werden. Da dabei auch Moleküle verschiedener Prepregs miteinander polymerisiert werden, wird eine besonders feste stoffschlüssige Verbindung zwischen den Prepregs erreicht, die insbesondere eine besonders hohe Scherfestigkeit aufweist. Gleichermaßen kann ein erfindungsgemäß hergestelltes Prepreg mit einem weiteren Bauteil aus einem anderen Material, beispielsweise einem Metallbauteil, zu einem Hybridbauteil zusammengefügt werden, indem das Prepreg und das Bauteil in Kontakt miteinander gebracht werden und das Prepreg einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Auch hier kann durch eine in dem Grenzbereich zwischen dem Prepreg und dem weiteren Bauteil stattfindende Polymerisation des reaktiven Thermoplastvorläufers eine besonders feste Verbindung gewährleistet werden. The prepregs produced by one of the processes according to the invention using a reactive thermoplastic precursor are outstandingly suitable for further processing into organo sheets, multilayer organic sheets or hybrid components. In particular, the processes according to the invention can be carried out in this way and the processes according to the invention are preferably carried out in such a way that no or at least only slight polymerization of the reactive thermoplastic precursor takes place during the impregnation and the reactive thermoplastic precursor can thus be polymerized in a subsequent heat treatment step carried out after the impregnation , As a result, a self-adhesive prepreg is practically created, which can form a particularly strong connection with another component when the impregnated polymer precursor of the prepreg is polymerized. For example, a plurality of prepregs made according to the invention may be joined together by using the Prepregs joined together and at least partially polymerized by heat treatment. Since also molecules of different prepregs are polymerized with each other, a particularly strong cohesive connection between the prepregs is achieved, which in particular has a particularly high shear strength. Likewise, a prepreg made according to the present invention may be assembled with a further member made of another material such as a metal member into a hybrid member by bringing the prepreg and the member into contact with each other and subjecting the prepreg to a heat treatment. Again, a particularly firm connection can be ensured by taking place in the boundary region between the prepreg and the further component polymerization of the reactive thermoplastic precursor.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Prepreg, das nach dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist. Die hier in Bezug auf die Verfahren beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen und Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Prepreg. Das erfindungsgemäße Prepreg ist besonders gleichmäßig und vollständig mit dem Thermoplastbzw. Duroplastvorläufer imprägniert und weist hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Ferner zeichnet sich das Prepreg durch eine besonders gute Verar- beitbarkeit zu Organoblechen und Hybridbauteilen aus. Insbesondere stellt die Imprägnierung des Prepregs eine selbstklebende Funktionalität des Prepregs bereit, indem die Imprägnierung durch Erwärmung polymerisiert und dabei mit anderen Materialien besonders wirksam verklebt werden kann. Another object of the present invention is a prepreg, which is obtainable by the inventive method described above. The advantageous embodiments and advantages described herein in relation to the methods apply correspondingly to the prepreg according to the invention. The prepreg according to the invention is particularly uniform and complete with the Thermoplastbzw. Duroplast precursor impregnated and has excellent mechanical properties. Furthermore, the prepreg is characterized by a particularly good processability to organo sheets and hybrid components. In particular, the impregnation of the prepreg provides a self-adhesive functionality of the prepreg by the impregnation can be polymerized by heating and thereby bonded particularly effectively with other materials.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in dem Prepreg wenigstens 60 %, bevorzugt wenigstens 80 %, insbesondere bevorzugt wenigstens 90 %, besonders bevorzugt wenigstens 95 %, ganz besonders bevorzugt wenigstens 98 % und höchst bevorzugt alle der zwischen den Fasern des textilen Materials vorliegenden Zwischenräume mit dem wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder wenigstens einen reaktiven Duroplastvorläufer ausgefüllt. According to a preferred embodiment of the present invention, at least 60%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, most preferably at least 98%, and most preferably all of those present between the fibers of the textile material are present in the prepreg Interspaces with the at least one filled reactive thermoplastic precursor and / or at least one reactive Duroplastvorläufer.
Das erfindungsgemäße Prepreg eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Organoblechs oder eines Hybridbauteils. The prepreg according to the invention is particularly suitable for producing an organic sheet or a hybrid component.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Organoblechs, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: A further subject of the present invention is a process for the production of an organic sheet comprising the following steps:
Herstellen eines Prepregs durch eines der erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem wenigstens ein reaktiver Thermoplastvorläufer eingesetzt wird, und Polymerisieren des in dem in dem vorherigen Schritt hergestellten Prepreg enthaltenen Thermoplastvorläufers zu dem entsprechenden Thermoplast.  Producing a prepreg by any one of the methods of the present invention using at least one reactive thermoplastic precursor; and polymerizing the thermoplastic precursor contained in the prepreg produced in the previous step into the corresponding thermoplastic.
Durch das Aushärten bzw. Polymerisieren des reaktiven Thermoplastvorläufers wird ein Organoblech mit einer thermoplastischen Matrix geschaffen, welche die Fasern des textilen Materials umgibt und dabei die zwischen den Fasern vorliegenden Zwischenräume besonders gleichmäßig und vollständig ausfüllt. Somit wird ein Organoblech mit hervorragenden mechanischen und chemischen Eigenschaften geschaffen. Zur Herstellung eines Organoblechs auf diese Weise sind alle diejenigen nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Prepregs geeignet, bei deren Herstellung ein reaktiver Thermoplastvorläufer verwendet wird. By curing or polymerizing the reactive thermoplastic precursor, an organic sheet with a thermoplastic matrix is created, which surrounds the fibers of the textile material and thereby particularly uniformly and completely fills the intermediate spaces between the fibers. Thus, an organic sheet is created with excellent mechanical and chemical properties. In order to produce an organic sheet in this manner, all those prepregs produced by a process according to the invention are suitable, in the production of which a reactive thermoplastic precursor is used.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Polymerisation, dass das hergestellte Prepreg einer Wärmebehandlung unterzogen wird. According to an advantageous embodiment of the present invention, the polymerization comprises subjecting the produced prepreg to a heat treatment.
Vor und/oder während der Polymerisation kann das bereitgestellte Prepreg mit einem weiteren Prepreg, welches insbesondere auch nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein kann, in Kontakt gebracht werden und beide Prepregs können miteinander verbunden werden. Durch die in dem Berührungs- bereich stattfindende Polymerisation wird eine besonders feste stoffschlüssige Verbindung zwischen den Prepregs hergestellt, wodurch ein mechanisch besonders belastbares mehrlagiges Organoblech hergestellt werden kann. Die beiden Prepregs können während der Polymerisation aufeinander gepresst werden. Before and / or during the polymerization, the prepreg provided can be brought into contact with a further prepreg, which may in particular also be produced by one of the processes according to the invention, and both prepregs can be joined together. Through the area taking place polymerization, a particularly strong cohesive connection between the prepregs is produced, whereby a mechanically particularly resilient multilayer organic sheet can be produced. The two prepregs can be pressed together during the polymerization.
Prinzipiell können auch mehrere bereits vorab polymerisierte Organobleche nachträglich durch Verkleben und/oder Verpressen miteinander verbunden werden, um ein mehrlagiges Organoblech herzustellen. In principle, several already pre-polymerized organic sheets can be subsequently joined together by gluing and / or pressing to produce a multi-layered organic sheet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren zur Herstellung eines Organoblechs als kontinuierliches Verfahren durchgeführt. According to a further advantageous embodiment, the process for producing an organic sheet is carried out as a continuous process.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein mit dem zuvor beschrieben Verfahren erhältliches Organoblech. Furthermore, the present invention relates to an organic sheet obtainable by the method described above.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils, das einen faserverstärkten Werkstoff und ein weiteres Bauteil umfasst, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: A further subject of the present invention is a method for producing a hybrid component which comprises a fiber-reinforced material and a further component which comprises the following steps:
- Bereitstellen eines Bauteils, Providing a component,
- Bereitstellen eines insbesondere durch eines der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer umfassenden Prepregs,  Providing a prepreg comprising in particular at least one reactive thermoplastic precursor produced by one of the methods according to the invention,
- Kontaktieren des Bauteils und des Prepregs und  - Contacting the component and the prepreg and
- Polymerisieren des in dem in dem vorherigen Schritt hergestellten Prepreg enthaltenen Thermoplastvorläufers zu dem entsprechenden Thermoplast.  Polymerizing the thermoplastic precursor contained in the prepreg prepared in the previous step to the corresponding thermoplastic.
Während der Polymerisation können das Prepreg und das Bauteil gegeneinander gepresst werden. Das Prepreg und/oder das Bauteil können während der Polymerisation erwärmt werden. Das Bauteil kann in diesem Zusammenhang bei- spielsweise einen metallischen Werkstoff umfassen oder aus einem metallischen Werkstoff sein. During the polymerization, the prepreg and the component can be pressed against each other. The prepreg and / or the component can be heated during the polymerization. The component can contribute in this context For example, comprise a metallic material or be of a metallic material.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein mit dem zuvor beschrieben Verfahren erhältliches Hybridbauteil. Finally, the present invention relates to a hybrid component obtainable by the method described above.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen: Hereinafter, the present invention will be described purely by way of example with reference to advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung Fig. 1 shows a plant for carrying out a method for production
eines Prepregs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,  a prepreg according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung Fig. 2 shows a plant for carrying out a method for production
eines Prepregs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,  a prepreg according to another embodiment of the present invention,
Fig. 3 eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung Fig. 3 shows a plant for carrying out a method for production
eines Organoblechs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und  an organic sheet according to an embodiment of the present invention and
Fig. 4 eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung 4 shows a plant for carrying out a method for the production
eines Organoblechs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.  an organic sheet according to another embodiment of the present invention.
Die Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Prepregs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Als textiles Material 10 wird ein Köper 2/2 Carbonfasergewebe verwendet, welches aus in Kette und Schuss miteinander verwebten Rovings mit jeweils etwa 6.000 Einzelfilamenten besteht. Das textile Material 10 mit einem Faserflächengewicht von 400 g/m2 wird von einem Abwickler 12 abgerollt, wobei auf das textile Material 10 mittels eines Pulverstreuers 14 ein reaktiver Thermoplastvorläufer aufgebracht wird. Als reaktiver Thermoplastvorläufer wird CBT 160® in Form eines Pulvers 15 verwendet, das von der Firma Cyclics Europe GmbH, Schwarzheide, Deutschland kommerziell vertrieben wird. Der reaktive Thermoplastvorläufer wird in einer Menge von 284 g/m2 auf das textile Material 10 aufgebracht. Fig. 1 shows a plant for carrying out a process for producing a prepreg according to an embodiment of the invention. As a textile material 10, a twill 2/2 carbon fiber fabric is used, which consists of woven in warp and weft rovings each with about 6,000 individual filaments. The textile material 10 having a fiber surface weight of 400 g / m 2 is unrolled from an unwinder 12, wherein on the textile material 10 by means of a powder spreader 14, a reactive thermoplastic precursor is applied. As a reactive thermoplastic precursor CBT 160 ® is used in the form of a powder 15, which is sold commercially by the company Cyclics Europe GmbH, Schwarzheide, Germany. The reactive thermoplastic precursor is applied to the textile material 10 in an amount of 284 g / m 2 .
Der Pulverstreuer 14 umfasst einen trichterförmigen Behälter 16, in dem das Pulver des reaktiven Thermoplasten enthalten ist, sowie eine rotierende Fördereinheit 18 und eine Streueinheit 20. The powder spreader 14 comprises a funnel-shaped container 16, in which the powder of the reactive thermoplastic is contained, as well as a rotating delivery unit 18 and a scattering unit 20.
Nach dem Pulverstreuer 14 wird das textile Material 10 unter einem Infrarot-Heizstrahler 22 durchgeführt, der ein Strahlungsfeld 24 aus mittelwelligen Infrarotstrahlen erzeugt, mit denen das textile Material 10 und das aufgebrachte reaktive Thermoplastvorläuferpulver 15 bestrahlt werden. Durch die Bestrahlung wird der reaktive Thermoplastvorläufer innerhalb von 30 Sekunden auf eine Temperatur von 260 °C gebracht, wodurch der reaktive Thermoplastvorläufer schmilzt und seine Viskosität auf etwa 20 mPa's absinkt. Die durch das Strahlungsfeld 24 zugeführte Energie dringt dabei tief in den reaktiven Thermoplastvorläufer ein und bewirkt in kurzer Zeit eine homogene Aufschmelzung des reaktiven Thermoplastvorläufers. Die niedrig-viskose reaktive Thermoplastvorläuferschmelze dringt aufgrund der auf den reaktiven Thermoplastvorläufer einwirkenden gravitativen und kapillaren Kräfte tief in das textile Material 10 ein und imprägniert das textile Material 10 gleichmäßig und vor allem vollständig. Dabei wird der reaktive Thermoplastvorläufer gar nicht oder nur teilweise polymerisiert. After the powder spreader 14, the textile material 10 is performed under an infrared radiant heater 22, which generates a radiation field 24 of medium-wave infrared rays, with which the textile material 10 and the applied reactive thermoplastic precursor powder 15 are irradiated. By the irradiation of the reactive thermoplastic precursor is brought within 30 seconds to a temperature of 260 ° C, whereby the reactive thermoplastic precursor melts and lowers its viscosity to about 20 mPa 's. The energy supplied by the radiation field 24 penetrates deep into the reactive thermoplastic precursor and causes in a short time a homogeneous melting of the reactive thermoplastic precursor. The low viscosity reactive thermoplastic precursor melt deeply penetrates into the textile material 10 due to the gravitational and capillary forces acting on the reactive thermoplastic precursor, and impregnates the textile material 10 evenly and above all completely. In this case, the reactive thermoplastic precursor is not or only partially polymerized.
Das so entstandene Prepreg wird anschließend auf einen Aufwickler 26 mit einem Innendurchmesser von etwa 15 cm aufgewickelt. Das in der Fig. 1 veranschaulichte Verfahren ist als kontinuierliches Endlosverfahren realisiert, wobei das textile Material 10 über den Abwickler 12 kontinuierlich mit einer Fördergeschwindigkeit von 4 m/Min. zugeführt wird. Das aufgerollte Prepreg kann in der Folge zu einem sechslagigen laminaren Or- ganoblech verpresst und dabei polymerisiert werden, wobei das Verpressen bei einer Temperatur von 260 °C, einem Pressdruck von 5 N/cm2 und innerhalb einer Zeitdauer von 8 Minuten abgeschlossen werden kann. The resulting prepreg is then wound onto a rewinder 26 having an inner diameter of about 15 cm. The illustrated in Fig. 1 method is realized as a continuous continuous process, wherein the textile material 10 via the unwinder 12 continuously with a conveying speed of 4 m / min. is supplied. The rolled-up prepreg can be subsequently pressed into a six-layered laminar organo sheet and thereby polymerized, wherein the pressing can be completed at a temperature of 260 ° C, a pressing pressure of 5 N / cm 2 and within a period of 8 minutes.
In der Fig. 2 ist eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Prepregs nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform des Verfahrens unterscheidet sich von dem in Fig. 1 veranschaulichten Verfahren dadurch, dass das textile Material 10, in Förderrichtung gesehen, stromaufwärts des Aufbringens des Pulvers 15 mittels eines durch einen Vorheizstrahler 28 erzeugten Strahlungsfeldes 29 erwärmt und dadurch vorgetrocknet wird. FIG. 2 shows a plant for carrying out a process for producing a prepreg according to a further embodiment of the present invention. This embodiment of the method differs from the method illustrated in FIG. 1 in that the textile material 10, viewed in the conveying direction, is heated upstream of the application of the powder 15 by means of a radiation field 29 generated by a preheating radiator 28 and predried thereby.
In der Fig. 3 ist eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Organoblechs gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dem in dieser Anlage durchgeführten Verfahren wird wie in dem in der Fig. 2 veranschaulichten Verfahren ein Prepreg hergestellt, welches allerdings im Unterschied zu dem in der Fig. 2 veranschaulichten Verfahren in Förderrichtung hinter dem IR-Heizstrahler 22 einem Umluftofen 30 zugeführt wird, in welchem das textile Material 10 mit seiner Imprägnierung über eine Zeitdauer von 6 Minuten auf eine Temperatur von 260 °C erhitzt und bei dieser gehalten wird, wodurch der imprägnierte Thermoplastvorläufer CBT zu dem Thermoplasten Polybutylenterephthalat (PBT) polymerisiert. In dem entstandenen Organoblech sind die Zwischenräume zwischen den einzelnen Fasern des textilen Materials 10 praktisch vollständig von der durch die Polymerisation hergestellten thermoplastischen Matrix ausgefüllt, so dass ein Organoblech mit hervorragenden mechanischen und chemischen Eigenschaften geschaffen wird. FIG. 3 shows a plant for carrying out a process for producing an organic sheet according to another embodiment of the present invention. In the process carried out in this plant, as in the method illustrated in FIG. 2, a prepreg is produced, which, however, in contrast to the method illustrated in FIG. 2, is fed behind the IR radiant heater 22 in the conveying direction to a convection oven 30 wherein the textile material 10 is heated and maintained at a temperature of 260 ° C with its impregnation over a period of 6 minutes, whereby the impregnated thermoplastic precursor CBT polymerized to the thermoplastic polybutylene terephthalate (PBT). In the resulting organic sheet, the interstices between the individual fibers of the textile material 10 are almost completely filled by the thermoplastic matrix produced by the polymerization, so that an organic sheet having excellent mechanical and chemical properties is provided.
Die Fig. 4 zeigt eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Organoblechs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit der ein Verfahren durchgeführt werden kann, welches sich von dem in der Fig. 3 veranschaulichten Verfahren dadurch unterscheidet, dass zur Polymerisation des reaktiven Thermoplastvorläufers anstelle des in Fig. 3 gezeigten Umluftofens 30 ein von einem weiteren IR-Heizstrahler 32 erzeugtes weiteres IR- Strahlungsfeld 34 verwendet wird. FIG. 4 shows a plant for carrying out a process for producing an organic sheet according to a further embodiment of the present invention Invention, with which a method can be carried out, which differs from the method illustrated in FIG. 3 in that for the polymerization of the reactive thermoplastic precursor instead of the convection oven 30 shown in FIG. 3, a further IR generated by another IR radiant heater 32 - Radiation field 34 is used.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 textiles Material 10 textile material
12 Abwickler  12 unwinders
14 Pulverstreuer  14 powder spreaders
15 Pulver  15 powders
16 Behälter  16 containers
18 Fördereinheit  18 conveyor unit
20 Streueinheit  20 scattering unit
22 Heizstrahler  22 radiant heaters
24 Strahlungsfeld  24 radiation field
26 Aufwickler  26 rewinder
28 Vorheizstrahler  28 preheater
29 Vorstrahlungsfeld  29 pre-radiation field
30 Umluftofen  30 convection oven
32 Heizstrahler  32 radiant heaters
34 Strahlungsfeld  34 radiation field

Claims

Patentansprüche: claims:
Verfahren zur Herstellung eines Prepregs, umfassend die nachfolgenden Schritte: Process for producing a prepreg, comprising the following steps:
a) Bereitstellen eines textilen Materials (10), a) providing a textile material (10),
b) Aufbringen wenigstens eines wenigstens ein Monomer und/oder Oligomer enthaltenden reaktiven Thermoplastvorläufers und/oder reaktiven Duroplastvorläufers auf das textile Material (10), b) applying at least one reactive thermoplastic precursor and / or reactive thermoset precursor comprising at least one monomer and / or oligomer to the textile material (10),
c) Imprägnieren des textilen Materials (10) mit dem wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder Duroplastvorläufer, in dem der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer und/oder Duroplastvorläufer mittels Wärmebehandlung in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht wird, wobei die Aufheizrate bei der Wärmebehandlung so eingestellt ist, dass die Viskosität im schmelzflüssigen Zustand zumindest zeitweise im wesentlichen durch die Viskosität des nicht polymerisierten und/oder nicht vernetzten Anteils des wenigstens einen Monomers und/oder Oligomers im reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder Duroplastvorläufer bestimmt wird und wobei das Imprägnieren des textilen Materials mit dem wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer ohne äußere Druckeinwirkung erfolgt. c) impregnating the textile material (10) with the at least one reactive thermoplastic precursor and / or thermoset precursor in which the at least one reactive thermoplastic precursor and / or thermoset precursor is brought into a molten state by means of heat treatment, the heating rate during the heat treatment being adjusted that the viscosity in the molten state is at least temporarily determined essentially by the viscosity of the unpolymerized and / or uncrosslinked portion of the at least one monomer and / or oligomer in the reactive thermoplastic precursor and / or thermoset precursor and wherein the impregnation of the textile material with the at least one reactive thermoplastic precursor occurs without external pressure.
Verfahren nach Anspruch 1 , Method according to claim 1,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass By doing so, that is
die Monomere und/oder Oligomere des reaktiven Thermoplastvorläufers vor Beginn der Wärmebehandlung in Schritts c) nicht oder nahezu nicht poly- merisiert vorliegen. the monomers and / or oligomers of the reactive thermoplastic precursor are present in step c) before the beginning of the heat treatment, or they are not present in an almost completely polymerized state.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Viskosität des geschmolzenen reaktiven Thermoplastvorläufer und/oder reaktiven Duroplastvorläufers während des Imprägniervorgangs einen Wert von maximal 1.000 mPa's, bevorzugt maximal 500 mPa's , besonders bevorzugt maximal 100 mPa's und ganz besonders bevorzugt 50mPAs hat. the viscosity of the molten reactive thermoplastic precursor and / or reactive Duroplastvorläufers during the impregnation process has a value of at most 1,000 mPa ' s, preferably at most 500 mPa ' s, more preferably at most 100 mPa ' s and most preferably 50mPAs.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 4. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der reaktive Thermoplast- bzw. Duroplastvorläufer in Schritt c) binnen höchstens 100 Sekunden, bevorzugt binnen höchstens 60 Sekunden, besonders bevorzugt binnen höchstens 30 Sekunden und höchst bevorzugt binnen höchstens 20 Sekunden in den schmelzflüssigen Zustand gebracht wird.  the reactive thermoplastic or thermoset precursor in step c) is brought into the molten state within at most 100 seconds, preferably within at most 60 seconds, more preferably within at most 30 seconds and most preferably within at most 20 seconds.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 5. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer für eine Zeitdauer zwischen 1 und 200 Sekunden, bevorzugt zwischen 5 und 60 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen 15 und 45 Sekunden in dem schmelzflüssigen Zustand gehalten werden.  the at least one reactive thermoplastic precursor is maintained in the molten state for a period of between 1 and 200 seconds, preferably between 5 and 60 seconds and more preferably between 15 and 45 seconds.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 6. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Wärmebehandlung mittels eines Strahlungsfelds (24) erfolgt.  the heat treatment by means of a radiation field (24) takes place.
7. Verfahren nach Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsfeld (24) ein Infrarotstrahlungsfeld, ein Ultraviolettstrahlungs- feld, ein Strahlungsfeld aus sichtbaren Lichtstrahlen oder ein Strahlungsfeld aus zwei oder mehr der vorgenannten Strahlungen eingesetzt wird. characterized in that an infrared radiation field, an ultraviolet radiation field, a radiation field of visible light beams or a radiation field of two or more of the aforementioned radiations is used as the radiation field (24).
8. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 8. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Wärmebehandlung mittels eines heißen Gases erfolgt.  the heat treatment is carried out by means of a hot gas.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 9. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer in dem Schritt c) nicht oder zumindest nicht vollständig polymerisiert wird.  the at least one reactive thermoplastic precursor in step c) is not or at least not completely polymerized.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 10. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
bei dem Imprägnieren wenigstens 60 %, bevorzugt wenigstens 80 %, besonders bevorzugt wenigstens 90 %, insbesondere bevorzugt wenigstens 95 %, ganz besonders bevorzugt wenigstens 98 % und höchst bevorzugt alle der zwischen den Fasern des textilen Materials (10) vorliegenden Öffnungen und/oder Hohlräume mit dem wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer ausgefüllt werden.  in the impregnation at least 60%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, more preferably at least 95%, most preferably at least 98% and most preferably all of the openings and / or cavities present between the fibers of the textile material (10) be filled with the at least one reactive thermoplastic precursor.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 11. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der wenigstens eine reaktive Thermoplastvorläufer zusätzlich wenigstens einen Aktivator enthält.  the at least one reactive thermoplastic precursor additionally contains at least one activator.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 12. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplastvorläufer ε-Caprolactam und/oder zyklisches Butylen- terephthalat enthält. characterized in that the thermoplastic precursor contains ε-caprolactam and / or cyclic butylene terephthalate.
13. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, 13. The method according to at least one of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass  By doing so, that is
das Verfahren als kontinuierliches Verfahren durchgeführt wird.  the process is carried out as a continuous process.
14. Prepreg erhältlich durch ein Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche. 14. Prepreg obtainable by a process according to at least one of the preceding claims.
15. Verwendung eines Prepreg nach Anspruch 14 zur Herstellung eines Organoblechs oder eines Hybridbauteils. 15. Use of a prepreg according to claim 14 for the preparation of an organic sheet or a hybrid component.
16. Verfahren zur Herstellung eines Organoblechs, welches die nachfolgenden Schritte umfasst: 16. A process for producing an organic sheet comprising the following steps:
Herstellen eines Prepregs durch ein Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem wenigstens ein reaktiver Thermoplastvorläufer eingesetzt wird, und  Production of a prepreg by a process according to at least one of claims 1 to 13, in which at least one reactive thermoplastic precursor is used, and
Polymerisieren des in dem in dem vorherigen Schritt hergestellten Prepreg enthaltenen Thermoplastvorläufers zu dem entsprechenden Thermoplast.  Polymerizing the thermoplastic precursor contained in the prepreg prepared in the previous step to the corresponding thermoplastic.
17. Organoblech erhältlich durch ein Verfahren nach Anspruch16. 17. An organic sheet obtainable by a method according to claim 16.
18. Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils, wobei das Verfahren umfasst, 18. A method of making a hybrid component, the method comprising
Bereitstellen eines Bauteils,  Providing a component,
Bereitstellen eines insbesondere durch ein Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellten wenigstens einen reaktiven Thermoplastvorläufer umfassenden Prepregs, Kontaktieren des Bauteils und des Prepregs und Providing a prepreg, in particular comprising at least one reactive thermoplastic precursor produced by a process according to at least one of claims 1 to 13, Contacting the component and the prepreg and
Polymerisieren des in dem in dem vorherigen Schritt bereitgestellten Polymerizing the one provided in the previous step
Prepreg enthaltenen Thermoplastvorläufers zu dem entsprechendenPrepreg contained thermoplastic precursor to the corresponding
Thermoplast. Thermoplastic.
19. Verfahren nach Anspruch 18, 19. The method according to claim 18,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
während dem Polymerisieren eine Erwärmung des Bauteils und/oder des Prepregs erfolgt.  During the polymerization, a heating of the component and / or the prepreg takes place.
20. Hybridbauteil erhältlich durch ein Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 18 und 19. Hybrid component obtainable by a method according to at least one of claims 18 and 19.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2813538A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-17 Johns Manville Fiber-reinforced composite articles and methods of making them
WO2019087141A1 (en) * 2017-11-06 2019-05-09 Bcomp Sa Composite product comprising a treillis and a polymer

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4372800A (en) * 1980-01-08 1983-02-08 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Continuous process for producing reinforced resin laminates
WO1995016814A1 (en) * 1993-12-13 1995-06-22 Electrostatic Technology, Inc. Powder coating method for producing a composite web
DE19734417C1 (en) 1997-08-08 1998-12-24 Inst Verbundwerkstoffe Gmbh Continuous production of prepregs from sized carbon fibre reinforcement
WO2005084925A1 (en) 2004-03-04 2005-09-15 Alcan Technology & Management Ltd. Method for processing cyclic oligomers to thermoplastic pbt plastics
DE102006057603A1 (en) 2006-11-27 2008-06-05 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Production of resin-coated or -impregnated fiber articles comprises charging article, charging resin-containing particles, applying them to fibers and heat-fixing particles to them
DE102007012608A1 (en) 2007-03-13 2008-10-02 Eads Deutschland Gmbh Method for producing preform for fiber composite structure suitable for power flows, involves providing flat fiber bands and cutting fiber band pieces from spread-out fiber band
US20090246468A1 (en) 2008-03-30 2009-10-01 Iq Tec Switzerland Gmbh Apparatus and method for making reactive polymer pre-pregs

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4372800A (en) * 1980-01-08 1983-02-08 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Continuous process for producing reinforced resin laminates
WO1995016814A1 (en) * 1993-12-13 1995-06-22 Electrostatic Technology, Inc. Powder coating method for producing a composite web
DE19734417C1 (en) 1997-08-08 1998-12-24 Inst Verbundwerkstoffe Gmbh Continuous production of prepregs from sized carbon fibre reinforcement
WO2005084925A1 (en) 2004-03-04 2005-09-15 Alcan Technology & Management Ltd. Method for processing cyclic oligomers to thermoplastic pbt plastics
DE102006057603A1 (en) 2006-11-27 2008-06-05 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Production of resin-coated or -impregnated fiber articles comprises charging article, charging resin-containing particles, applying them to fibers and heat-fixing particles to them
DE102007012608A1 (en) 2007-03-13 2008-10-02 Eads Deutschland Gmbh Method for producing preform for fiber composite structure suitable for power flows, involves providing flat fiber bands and cutting fiber band pieces from spread-out fiber band
US20090246468A1 (en) 2008-03-30 2009-10-01 Iq Tec Switzerland Gmbh Apparatus and method for making reactive polymer pre-pregs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2813538A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-17 Johns Manville Fiber-reinforced composite articles and methods of making them
WO2019087141A1 (en) * 2017-11-06 2019-05-09 Bcomp Sa Composite product comprising a treillis and a polymer

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