DE60022957T2

DE60022957T2 - Verfahren zur Herstellung von hochbeanspruchten Verbundteilen

Info

Publication number: DE60022957T2
Application number: DE60022957T
Authority: DE
Inventors: Rober Meuwly; Henri Hinc; Herve Mousty; Marcel Tornare
Original assignee: Conception et Developpement Michelin SA
Current assignee: Conception et Developpement Michelin SA
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: EP1074369B1; JP2001088222A; JP4969717B2; DE60022957D1; ATE305847T1; EP1074369A1; US6875297B1; BR0003354A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Verbundteilen, insbesondere im Fall von Teilen mit komplizierter Formen. Sie bezieht sich vor allem auf Verbundteile, die sehr stark mechanisch beansprucht werden.
Ein Verfahren zur Herstellung von Verbundteilen besteht darin, eine Masse durch Formpressen unter hohen Drücken in eine Form zu bringen und anschließend vor dem Entformen die vollständige Polymerisation durchzuführen. Die Masse wurde zuvor hergestellt und enthält ein Gemisch aus einem Harz und kurzen Fasern. Dieses Verfahren findet auf Grund seiner Eignung für die Herstellung von Teilen mit komplizierter Form und seiner großen Produktivität weit verbreitete Anwendung. Das Formpressverfahren ist jedoch nicht mit der Verwendung von langen Verstärkungsfasern kompatibel. Aus diesem Grund kann es nicht in Betracht gezogen werden, die am stärksten mechanisch beanspruchten Teile durch dieses Verfahren herzustellen.
Es sind andere Techniken bekannt, die es ermöglichen, lange Verstärkungsfasern einzusetzen. Eine dieser Techniken wird als "Pultrusion" bezeichnet. Hierbei geht es darum, Fasern von unbegrenzter Länge abzuwickeln und in ein Bad eines Harzes zu tauchen, um für die Imprägnierung zu sorgen. Anschließend werden sie durch eine erhitzte Düse gezogen, dann durch einen erhitzten Behälter, worin die Polymerisation stattfindet. Auf diese Weise können kontinuierlich Produkte mit einem beliebigen Querschnitt, der durch die Form der Düse vorgegeben wird, gezogen werden. Es handelt sich jedoch immer um geradlinige Produkte. Eine weitere bekannte Technik ist das Wickelverfahren. Einheiten von vorimprägnierten Verstärkungsfasern werden auf einen beweglichen, in Rotation und Translation befindli chen Dorn gewickelt. Der hergestellte Gegenstand wird in einem Ofen polymerisiert. Man erhält Rohre, oder Teile mit großen Abmessungen, wie Behälter. Abgesehen von der Tatsache, dass die Vielfalt der Formen sehr eingeschränkt ist, ist es jedoch schwierig, die Fasern in der Tiefe der erzeugten Wand genau zu positionieren. Die Fasern neigen dazu, sich der Oberfläche des Dorns anzunähern. Es ist außerdem schwierig, einen konstanten Teil der Fasern über die gesamte Tiefe der Wand zu halten.
Es sind außerdem Techniken zur Formung von Teilen, die aus einem Verbundmaterial hergestellt werden, bekannt, bei denen insbesondere ein Vorformling eingesetzt wird, der selbst durch ein Formgebungsverfahren erhalten wurde, um das Anordnen der Verstärkungsfasern zu erleichtern. In dem Patent EP 0 655 319 und in GB-A-1522441 ist vorgeschlagen worden, einen Vorformling aus einem Harz zu stabilisieren, der Verstärkungsfasern enthält, indem er erhitzt wird, wodurch eine pastöse Konsistenz erhalten wird, deren Viskosität dennoch ein Formpressen zulässt. Anschließend wird der pastöse Vorformling entformt, wonach er in eine zweite Form gegeben wird, die eine höhere Temperatur aufweist, um das Formpressen des pastösen Vorformlings bei gleichzeitiger Durchführung der Polymerisation durchzuführen.
Das Problem einer derartigen Behandlung besteht jedoch darin, dass es schwierig ist, das Stadium zu beherrschen, in dem der Vorgang durchgeführt wird, der im Folgenden als "Präpolymerisation" bezeichnet wird (partielle anfängliche Polymerisation). Es muss nämlich eine Konsistenz erreicht werden, die so fest ist, dass die späteren Handgriffe keine zu starke Desorganisation in der Anordnung der Fasern verursachen. Je weiter die Präpolymerisation fortgeschritten ist und je besser die Fasern gehalten werden, desto schwieriger wird es selbstverständlich auch, die Form des Vorformlings bei der späteren Verformung zu ändern. Im übrigen ist es außerdem sehr schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, diesen Polymerisationsvorgang zu unterbrechen, der manchmal auf Grund des exothermen Verlaufs der Umsetzung sehr schnell ablaufen kann. In diesem Fall wird die Festigkeit des verstärkten Harzes schnell zu groß, was mit einer späteren Verformung nicht kompatibel ist.
Daher ist es bislang bis auf Verbundteile mit einer ebenen Form oder in Form von Stäben oder in Form von geradlinigen Röhren oder bis auf andere einfache Formen nicht gelungen, lange Fasern exakt in der gewünschten Orientierung und in korrekt beherrschter Dichte über die gesamte Dicke des Teiles individuell anzuordnen. Es kann festgestellt werden, dass in dem oben erwähnten Patent die Fasern geschnitten werden, um ihre Verwendung zu erleichtern. Hieraus resultiert eine unvermeidbare Verschlechterung der Verstärkungswirkung. Unter "Fasern mit großer Länge" oder "langen Fasern" oder "Fasern mit unendlicher Länge" werden Fasern verstanden, deren Länge nur durch die Abmessungen des Teils oder zumindest durch die Abmessungen der Bestandteile des Teils, die verstärkt werden müssen, begrenzt wird, ohne dass diese Länge durch Einschränkungen begrenzt wird, die vom Anwendungsverfahren herrühren. Unter "individueller Anordnung" wird verstanden, dass von Garnen oder einfachen ebenen Gewebe ausgegangen wird und nicht von dreidimensionalen Geweben, die jedes Mal für ein einzelnes herzustellendes Teil spezifisch sind und die ebenfalls für große Probleme bei der Handhabung sorgen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, Verbundteile ohne Verschlechterung der für die ausgewählten Fasern maximal möglichen Verstärkungswirkung herzustellen, und das auf sehr verschiedene Formen anwendbar ist, insbesondere auf Formen mit sehr kleinem Krümmungsradius. Um komplizierteste Formen erzeugen zu können und um in bestimmten Fällen die Verbundstruktur mit anderen Materialien, wie Kautschuk, verbinden zu können, besteht eine andere Aufgabe darin, die Bestandteile des Verbundteils in eine offene Form, wie eine Form für Luftreifen, einbringen zu können, was in der Praxis die Injektionstechniken ausschließt. Die Erfindung zielt darauf ab, eine Herstellungstechnik vorzuschlagen, mit der die oben erwähnten Aufgaben gelöst werden und die für den maschinellen Betrieb und für die bei der industriellen Produktion gewünschten hohen Geschwindigkeiten geeignet ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbundteilen mit vorgegebener Dicke, die Verstärkungsfasern parallel zu mindestens einer bevorzugten Verstärkungsrichtung enthalten, wobei die Fasern in eine Matrix auf der Basis einer Zusammensetzung eingebettet sind, die ein durch eine ionisierende Strahlung härtbares Harz enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

• Anordnen der Verstärkungsfasern im wesentlichen parallel zu einer Ebene und Imprägnieren der Verstärkungsfasern mit der Zusammensetzung;
• Bestrahlen der Zusammensetzung, die die Fasern enthält, in einer Schicht mit einer Dicke, die kleiner als die vorgegebene Dicke ist, mit einer ionisierenden Strahlung, um das Harz teilweise zu polymerisieren, wobei die Bestrahlung mit der Strahlung beendet wird, nachdem der Kennwert D, der aus der Shore-Härte D des Vorverbundmaterials dividiert durch die Shore-Härte D des fertigen Verbundmaterials besteht, einen Wert von etwa 0,5 erreicht hat und bevor der Kennwert D einen Wert von etwa 0,7 erreicht hat, wodurch ein Vorverbundmaterial erhalten wird, in dem die Zusammensetzung in fester Phase vorliegt;
• Entnehmen von Stücken aus dem Vorverbundmaterial und Aufbringen dieser Stücke auf einen Träger, dessen Oberfläche eine nicht ebene Form aufweist, indem sie in einer Anzahl aufeinander gestapelt werden, die durch die vorgegebene Dicke festgelegt ist, und indem man die Stücke innig an die Form des Trägers anschmiegt, um so eine Stapelung von unter einer Spannung stehenden Stücken zu erzeugen;
• abschließende formgebende Behandlung der Stapelung unter einem geeigneten Druck und bei einer geeigneten Temperatur, um die Polymerisation des Harzes fortzusetzen und die verschiedenen Stücke aus dem Vorverbundmaterial fest miteinander zu verbinden.

Das Verfahren bezieht sich spezieller auf die Verwendung von Fasern mit unendlicher Länge. Man startet mit einem Garn, das im allgemeinen eine große Zahl (etwa Hundert) von Elementarfilamenten mit einem Durchmesser von einigen Mikrometern umfasst, wobei diese Filamente bis auf einige Überlappungen nebeneinander liegen und demnach im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Da es unmöglich ist, eine absolut perfekt parallele Anordnung der Filamente zu garantieren, soll durch den Ausdruck "im wesentlichen parallel zu einer Ebene" angezeigt werden, dass es sich nicht um ein Seil oder eine Litze handelt und dass die Filamente parallel angeordnet sind abgesehen von der möglichen geometrischen Präzision der Anordnung. Die bevorzugte Verstärkungsrichtung ist beispielsweise die Richtung, in der in dem herzustellenden Teil die Zugspannungen einwirken. Man kann aber auch von einem Band oder einem Gewebe ausgehen, das nicht nur parallel zueinander angeordnete Fasern, die als Kettfäden bezeichnet werden, die in der bevorzugten Richtung orientiert sind, sondern auch andere Fäden enthält, die beispielsweise Schussfäden bilden, unabhängig davon, wie groß ihre Dichte ist.
Der Schritt zur Imprägnierung der Fasern selbst ist nicht spezifisch für die vorliegende Erfindung, so dass der Fachmann leicht jedes ge eignete Verfahren auswählen kann, wobei die Imprägnierung dem Schritt, in dem die Fasern parallel zu einer Ebene angeordnet werden, vorausgehen kann oder auf diesen Schritt folgen kann. Die Anordnung der Fasern parallel zu einer Ebene hat zum Ziel, dass spätestens dann, wenn mit der Polymerisation des Harzes begonnen wird, die Verstärkungsfasern in geeigneter Weise geordnet sind, damit sie im fertigen Verbundteil die korrekte Anordnung haben, um den vollständigen Verstärkungseffekt liefern zu können.
Unter "Vorverbundmaterial" wird ein Material verstanden, dessen Harz präpolymerisiert wird, bis es ein festes Medium bildet (Stadium, das als Gelbildungsstadium bezeichnet wird, oder nach diesem Stadium), damit das Vorverbundmaterial eine so große Kohäsion aufweist, dass es in eine offene Form eingebracht werden kann trotz der mechanischen Beanspruchungen, die bei diesem Vorgehen auftreten, ohne dass ein "Heraustreten" von Fasern riskiert wird, durch das der Harzgehalt des Vorformlings in nicht beherrschbarer Weise abnehmen würde. Das Ziel bei der Präpolymerisation besteht demnach darin, einen minimalen Polymerisationgrad zu erreichen, der es ermöglicht, jedes Abfließen des Harzes bei einer späteren Behandlung des Harzes (also einer Behandlung des Verbundmaterials oder des Gegenstands, in dem es enthalten ist) unter Temperatureinwirkung oder sogar unter Druckeinwirkung zu verhindern. Das Ziel bei der Präpolymerisation besteht auch darin, einen minimalen Polymerisationsgrad zu erreichen, der es ermöglicht, die in dem Vorverbundmaterial enthaltenen Fasern beim Biegen des Vorverbundmaterials, wie es in dem Schritt stattfindet, in dem das Vorverbundmaterial auf einen Träger mit einer nicht ebenen Form aufgebracht wird, knickbeständig zu machen.
Die durch ionisierende Strahlung ausgelöste Polymerisation ermöglicht es nicht nur, dieses Stadium zu erreichen, sie ermöglicht es auch, den Polymerisationsvorgang zu stoppen, indem die Emission dieser Strahlung beendet wird. Demnach besteht ein weiteres Ziel bei der Präpolymerisation darin, nicht über einen maximalen Polymerisationsgrad hinauszugehen, bis zu dem das Verkleben des Vorverbundmaterials mit sich selbst oder auf Kautschuk möglich ist, was im Folgenden detailliert erklärt wird.
Die hier vorgeschlagene Präpolymerisation, kombiniert mit der Verwendung des Materials in einem Verfahren, in dem ein Schichtmaterial aus ausreichend dünnen Schichten aufgebaut wird, ermöglicht es, einen Block mit beliebiger Form und Dicke aufzubauen, verglichen mit einem monolithischen Material, das mit dem gleichen Harz und den gleichen Fasern in identischer Dichte hergestellt wird, das beispielsweise durch Pultrusion hergestellt wird.
Es wird vorgeschlagen, als geeignete ionisierende Strahlung eine Strahlung aus dem Spektralbereich von 300 bis 450 nm oder einen Strahl aus beschleunigten Elektronen zu verwenden.
Man stellt beispielsweise ein Vorverbundmaterial in Form eines Bandes mit einer Dicke von etwa 0,1 mm her (beliebige Breite, die vor allem in Abhängigkeit von dem herzustellenden Teil gewählt wird), und das aus Stücken aus diesem Band aufgebaute Teil besitzt die gleichen Eigenschaften wie ein Monolith, d.h. ein Teil mit einer einfachen Form, das nicht aus einer Schichtstruktur durch Übereinanderlagern dünner Schichten besteht. Anders ausgedrückt wird keine Verschlechterung der Eigenschaften beobachtet, die auf das gewählte Harz und vor allem auf die gewählte Verstärkungsfaser zurückzuführen sind. Es wird hervorgehoben, dass im Zusammenhang mit dem Verstärkungseffekt, den das herzustellende Verbundteil zeigen soll, bei der Stapelung nichts die gekreuzte Anordnung der Fasern von Stück zu Stück verbietet. Es handelt sich hierbei um einen die Ges taltung des Verbundteiles betreffenden Parameter, auf den im Folgenden nicht mehr eingegangen wird, der jedoch vom erfindungsgemäßen Gegenstand eingeschlossen wird.
Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform werden beim Aufbringen der Stücke auf den Träger Kräfte auf die Stücke aus dem Vorverbundmaterial ausgeübt, um sie dazu zu zwingen, sich innig an die Form des Trägers zu schmiegen. Die Oberfläche des Trägers, gegen die die Stücke bei der Stapelung gedrückt werden, ist vorzugsweise ausziehbar bzw. ausfahrbar; es ist dann leichter, die Stücke innig an die Oberfläche anzuschmiegen. Die Verformungskräfte, die auf die Stücke aus dem Vorverbundmaterial einwirken, werden vorzugsweise bis zum Beginn des Schrittes, in dem die Wärmebehandlung durchgeführt wird, beibehalten.
Der erreichte Präpolymerisationszustand, der auf Grund der Durchführung der Präpolymerisation mit einer ionisierenden Strahlung perfekt beherrscht wird, und die Unterteilung in mehrere Schichten geringer Dicke ermöglichen es, gleichzeitig ziemlich kleine Krümmungsradien einzustellen, ohne dass daraus beträchtliche Restspannungen im Inneren jedes Stückes resultieren, ohne dass es zu einem Knicken vom Fasern bei der Stapelung kommt und ohne dass hieraus Schwankungen der Verteilung der Fasern im Querschnitt der Stapelung resultieren, insbesondere Schwankungen in Richtung der Dicke der Stapelung. Die elastische Rückstellkraft der so hergestellten Stapelungen in Richtung einer Konfiguration, in der die inneren Spannungen Null wären, ist relativ gering, wodurch es ziemlich leicht fällt, die erzeugte Verformung mechanisch beizubehalten oder einzufrieren, ohne die späteren Schritte zur Herstellung des fertigen Verbundteiles zu stören.
Die Tatsache, dass der Beginn der Polymerisation des Harzes in einer Schicht mit einer Dicke durchgeführt wird, die sehr weit unter der Dicke des fertigen Verbundteiles liegt, erleichtert die Verformungen, die weiter oben beschrieben worden sind. Unter Berücksichtigung des minimalen Krümmungsradius "r" des Verbundteiles wird der Beginn der Polymerisation vorteilhaft mit einer Schicht mit einer Dicke "e" durchgeführt, die so gewählt ist, dass "e" kleiner als "r" dividiert durch 20 ist. Um die provisorische Beibehaltung des verformten Zustands zu erleichtern, bevor das weitere Verfahren zu einem endgültigen Einfrieren der Struktur des Endprodukts führt, wird der Beginn der Polymerisation vorzugsweise und insbesondere mit Schichten mit einer Dicke "e" durchgeführt, die so gewählt ist, dass "e" kleiner als "r" dividiert durch 150 ist.
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe der folgenden beigefügten Figuren beschrieben:
1 ist ein Schema, das einen Ausschnitt aus einer Anlage zeigt, in der ein erster Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird;
2 ist ein Schema, das einen späteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, das zur Herstellung eines Verbundteiles verwendet wird;
3 ist ein Schema, das den Schritt veranschaulicht, der sich an den in 2 dargestellten Schritt anschließt;
4 ist ein Schema, das einen späteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, das zur Herstellung eines laminierten Teiles verwendet wird, das sowohl ein Verbundteil als auch Kautschuk enthält;
5 ist ein Schema, das den Schritt veranschaulicht, der auf den in 4 dargestellten Schritt folgt.
In 1 sieht man eine Spule 10, auf die ein Garn 11 gewickelt ist, das im dargestellten Beispiel aus Glasfasern besteht. Daran anschließend ist schematisch eine Imprägniervorrichtung 20 dargestellt, die einen Vorratsbehälter 21 umfasst, der eine Zusammensetzung auf der Basis eines härtbaren Harzes und einen Photoinitiator enthält, der für die Strahlung geeignet ist, mit der die Zusammensetzung später behandelt wird. Die Imprägniervorrichtung 20 umfasst eine Imprägnierkammer 22. Aus dieser Kammer tritt ein vorimprägniertes Produkt 12 aus, das in eine Vorrichtung zur Präpolymerisation 30 geführt wird, in der das vorimprägnierte Produkt 12 mit einer ionisierenden Strahlung präpolymerisiert wird, wobei die Behandlung unter Ausschluss von Sauerstoff durchgeführt wird. Die Wellenlänge der Strahlung 31, der die Zusammensetzung ausgesetzt wird, liegt typischerweise unter 450 nm, vorzugsweise im Bereich von 300 bis 450 nm. Man kann beispielsweise eine Ultraviolettlampe verwenden. Rollen 40 fördern das erhaltene Vorverbundmaterial 13 in Richtung des Pfeils F. Schließlich können aus dem kontinuierlich hergestellten Vorverbundmaterial mit einer Schneidvorrichtung 50 Stücke 14 zugeschnitten werden, die der folgenden Beschreibung entsprechend verwendet werden.
Es folgt der Verfahrensschritt, in dem die Stücke 14 aus dem Vorverbundmaterial weiterverarbeitet werden. In 2 sieht man einen Träger 61, dessen Form die Herstellung eines "C-förmigen" Gegenstands ermöglicht (beispielsweise einer C-förmigen Feder). Die Stücke 14 aus dem Vorverbundmaterial werden so verformt (siehe die Pfeile D in 2), dass sie sich an die Form des Trägers 61 schmiegen. Die Stücke werden so auf dem Träger 61 angeordnet, dass die Fasern parallel zur Ebene der 2 liegen und C-förmig von einem Ende des Gegenstands zum anderen reichen.
Das Ausmaß der Präpolymerisation muss so hoch sein, dass die Stücke 14 auf dem gewünschten Träger gestapelt werden können, ohne dass die Fasern 11, die sich auf der Innenseite der Krümmung des verformten Stücks 14 befinden, knicken und dass vermieden wird, dass die Zusammensetzung auf Harzbasis bei der Verformung und auch bei einer späteren Wärmebehandlung unter Druck aus dem Vorverbundmaterial austritt. Das Ausmaß der Präpolymerisation muss jedoch so gering sein, dass die Fortsetzung der Polymerisation einer Stapelung von mehreren Stücken aus diesem Vorverbundmaterial unter der gleichzeitigen Einwirkung von Temperatur und Druck zur Ausbildung von Bindungen über die Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Stücken aus dem Vorverbundmaterials hinweg führt, damit ein Gegenstand aus einem Verbundmaterial erhalten wird, der mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, insbesondere bei Biege- und Scherbeanspruchung, ausgestattet ist.
Es wird vorgeschlagen, das Ausmaß der Präpolymerisation experimentell mit Hilfe einer Analyse der Shore-Härte D des Vorverbundmaterials zu kontrollieren. Die weiter unten angegebenen Werte der Shore-Härte wurden mit einem Shore-D-Härteprüfer gemessen, der in der NF-Norm T 46-052 beschrieben wird. Das Bestrahlen mit einer ionisierenden Strahlung wird vorzugsweise z.B. beendet, nachdem die Shore-Härte D des Vorverbundmaterials einen Wert oberhalb von 45 erreicht hat und bevor die Shore-Härte D des Vorverbundmaterials größer als 65 ist, wenn für das fertige Verbundmaterial eine Shore-Härte D von etwa 90 bis 95 angestrebt wird. Allgemeiner wird vorgeschlagen, das der Schritt der Bestrahlung mit einer ionisierenden Strahlung beendet wird, nachdem der Kennwert D, der aus der Shore-Härte D des Vorverbundmaterials dividiert durch die Shore-Härte D des fertigen Verbundmaterials besteht, einen Wert von etwa 0,5 erreicht hat und bevor der Kennwert D einen Wert von etwa 0,7 erreicht.
Das Ausmaß der Präpolymerisation kann auch mit Hilfe einer Analyse der Glasübergangstemperatur T_g der Zusammensetzung des Vorverbundmaterials experimentell kontrolliert werden. Es wird eine in der Praxis gut bewährte Regel vorgeschlagen, nach der, unter Berücksichtigung des Kennwertes T = T_gf – T_gpr, wobei T_gpr die Glasübergangstemperatur der Zusammensetzung des Vorverbundmaterials ist und T_gf die Glasüberganstemperatur der Zusammensetzung des fertigen Verbundmaterials ist, die Bestrahlung mit einer ionisierenden Strahlung beendet wird, nachdem der Kennwert T unter 120°C gesunken ist und bevor dieser Kennwert T unter 30°C fällt. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem die Glasübergangstemperatur T_g der Zusammensetzung des fertigen Verbundmaterials etwa 160°C beträgt, die Bestrahlung mit einer ionisierenden Strahlung beendet, nachdem die Glasübergangstemperatur T_g der Zusammensetzung des Vorverbundmaterials einen Wert von etwa 40°C erreicht hat und bevor die Glasübergangstemperatur T_g der Zusammensetzung des Vorverbundmaterials einen Wert von etwa 130°C erreicht.
Im übrigen kann festgestellt werden, dass das Ausmaß der Präpolymerisation des Vorverbundmaterials so groß ist, dass man sich jenseits des Punkts befindet, bei dem das Harz in ein Gel übergeht. Das gewünschte Ausmaß der Präpolymerisation wird erreicht, indem beispielsweise die Zeit der Behandlung mit ionisierender Strahlung angepasst wird (Abspulgeschwindigkeit, die durch die Rollen 40 bestimmt wird, Länge der Präpolymerisationsvorrichtung 30).
Um das Vorverbundmaterial an die Form der Oberfläche des Trägers 61 anzuschmiegen, kann man die folgenden Möglichkeiten in Betracht ziehen. Entweder werden die Stücke 14 aus dem Vorverbundmaterial einzeln gestapelt und verformt (siehe die Pfeile D in 2), um sie jeweils nacheinander an die Form des Trägers 61 anzu schmiegen, oder die Stücke 14 aus dem Vorverbundmaterial werden in Gruppen von mehreren Stücken 14 oder alle zusammen gestapelt und verformt, um sie gemeinsam an die Form des Trägers 61 anzuschmiegen.
In allen Fällen empfiehlt es sich, obwohl die Elastizität der Stücke 14 ziemlich gering ist, alles Nötige zu tun, damit die Stapelung der Stücke aus dem Vorverbundmaterial C-förmig bleibt, mindestens in dem Umfang, dass die folgenden Schritte durchgeführt werden können. Die verschiedenen Stücke 14 der Stapelung können provisorisch miteinander verbunden werden, indem mindestens teilweise eine Schicht 15 dieser Zusammensetzung eingefügt wird, beispielsweise an den Enden des C's und auf der Oberfläche mindestens eines der aufeinander zu haltenden Stücke, wie dies in 2 gezeigt wird. Es genügt, die Schicht 15 mindestens teilweise einer ionisierenden Strahlung, beispielsweise einer Ultraviolettstrahlung oder sichtbarem Licht, auszusetzen, sogar durch Stücke 14 hindurch, wie dies schematisch in 2 dargestellt ist, um das Harz der Schicht 15 mindestens teilweise zu polymerisieren. Solange die oben beschriebene Verbindung zwischen benachbarten Stücken nicht erzeugt wird, oder allgemeiner solange man egal auf welche Weise nicht das Notwendige dafür unternommen hat, dass die Stücke von selbst in der erzwungenen Form bleiben, müssen sie selbstverständlich durch Anwendung der geeigneten Kräfte von außen in dieser Form gehalten werden.
Als Variante zur provisorischen festen Verbindung der verschiedenen Stücke 14 durch Photoinitiation kann in Betracht gezogen werden, die Stapelung einer Formgebung unter einem geeigneten Druck und bei einer geeigneten Temperatur (von beispielsweise etwa 130°C) zu unterziehen, um die Polymerisation des Harzes mindestens teilweise durchzuführen, bevor andere gegebenenfalls vorgesehene Zwischenschritten und bevor die abschließende Formgebung durchgeführt werden. Gemäß einer anderen Variante kann in Betracht gezogen werden, die verschiedenen Stücke 14 der Stapelung provisorisch fest miteinander zu verbinden, indem eine provisorische Halteschicht, die im wesentlichen eine Zusammensetzung von hoher Viskosität enthält, eingefügt wird. Es wird schließlich noch darauf hingewiesen, dass diese verschiedenen Methoden auch begleitend verwendet werden können.
3 stellt den abschließenden Schritt schematisch dar. Eine Gegenform 62 wird auf dem Träger 61, der mit einer Stapelung 16 von Stücken 14 aus dem Vorverbundmaterial überzogen ist, angeordnet. Es wird eine abschließende Formgebung unter Druck, beispielsweise einem Druck von etwa 10 bar, durchgeführt. Die Temperatur während der Pressformung liegt vorzugsweise oberhalb der Glasübergangstemperatur T_g der Zusammensetzung des Vorverbundmaterials. Beispielsweise liegt eine geeignete Behandlungstemperatur bei mindestens etwa 150°C. Die Eigenschaften des fertigen Materials werden nicht ausschließlich und sogar nicht einmal hauptsächlich durch die Präpolymerisation bedingt. Sie sind zum großen Teil auch das Ergebnis der Wärmebehandlung während dieses abschließenden Formgebungsschrittes, die eine hervorragende Verklebung der zuvor aufeinander gestapelten Stücke gewährleistet.
Auf Grund der Tatsache, dass die Steuerung des Präpolymerisationsgrades nicht auf thermischem Weg erfolgt, ist es möglich, die Viskosität der Zusammensetzung während des Schrittes, in dem die Fasern imprägniert werden, durch eine leichte Anhebung der Temperatur der Zusammensetzung einzustellen. Man kann beispielsweise bis auf eine Temperatur von etwa 80°C erwärmen, ohne dass dies mehr als nur einen leichten Effekt auf die Stabilität des Harzes hat. Dies erlaubt eine bessere Imprägnierung der Fasern. Man hat demnach einen Parameter zur Steuerung des Imprägnierschrittes zur Verfü gung, der unabhängig von den Parametern in den späteren Schritten des Verfahrens ist.
Hinsichtlich der geeigneten Harze wird zur Veranschaulichung erwähnt, dass das Harz aus der Gruppe ausgewählt werden kann, die aus den Vinylesterharzen und den ungesättigten Polyesterharzen besteht, oder es kann ein Epoxidharz sein. Hinsichtlich der Verstärkungsfasern wird darauf hingewiesen, dass diese ausgewählt werden können unter den organischen Fasern, wie den hochfesten Polyacrylfasern und den Fasern aus oxidiertem Polyacrylnitril, den hochfesten Polyvinylalkoholfasern, den Fasern aus aromatischem Polyamid und den Polyamidimidfasern und den Polyimidfasern, den Chlorfasern, den hochfesten Polyesterfasern und den Fasern aus aromatischem Polyester, den hochfesten Polyethylenfasern, den hochfesten Polypropylenfasern, den Cellulosenfasern und den Reyonfasern und den hochfesten Viskosefasern, den Polyphenylenbenzobisoxazolfasern, den Polyethylennaphthenatfasern, oder sie können ausgewählt werden unter den anorganischen Fasern, wie den Glasfasern, den Carbonfasern, den Kieselsäurefasern, den Keramikfasern (Aluminiumoxid, Aluminosilicat, Borsiliciumaluminat). Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise unidirektionale Fasern parallel zu der mindestens einen bevorzugten Verstärkungsrichtung verwendet, die während der Imprägnierung mit der Zusammensetzung im wesentlichen parallel angeordnet sind.
Die folgende Tabelle gibt vergleichende Ergebnisse für verschiedene Proben 1 bis 5 an, die mit Hilfe verschiedener Harze hergestellt wurden. Die hergestellten Proben sind Parallelepipedblöcke mit einer Dicke von 2 mm.
In allen Beispielen (Vergleiche und Proben) handelt es sich bei den Verstärkungsfasern um Glasfasern des angegebenen Typs. In der Spalte "Herstellung" bedeutet "direkte Formgebung", dass ein äquivalenter Monolith ohne jegliche Schichtbildung hergestellt wurde; zueinander parallele Fasern sind regelmäßig in der Harzmatrix verteilt. Alle Proben wurden einer abschließenden Formgebung mit Wärmebehandlung unter Druck unterzogen. Der Vergleich 1 wurde mit einem vorimprägnierten Produkt von unidirektionalen Fasern hergestellt, das im Handel unter der Bezeichnung Prepreg Vicotex erhältlich ist (Referenznummer BE M10/29,5%/25 × 2400 – Glasfaserband P122 EPOXY 60 mm), das aus unidirektionalen Fasern besteht, die in ein Epoxidharz eingebettet sind, hergestellt von Hexcel Composites S. A. Der Vergleich 2 enthält Filamente, die im Handel unter der Bezeichnung PPG 2001 300 tex erhältlich sind, die in ein Harz eingebettet sind, das im Handel unter der Bezeichnung Atlac 590 erhältlich ist. Der Vergleich 3 wird durch Stapeln von 10 Stücken aus einem Vorverbundmaterial erhalten, wobei das Vorverbundmaterial auf thermischem Weg präpolymerisiert worden ist. Es enthält die gleichen Glasfasern eingebettet in das gleiche Harz wie der Vergleich 2.
In allen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen enthält die Zusammensetzung einen Photoinitiator zum Initiieren der Polymerisation, und die Strahlung liegt im Bereich der Ultraviolettstrahlung und des sichtbaren Lichts. In diesem Fall wird vorzugsweise eine Glasfaser verwendet.
Alle erfindungsgemäßen Proben werden durch Stapeln von 10 Stücken aus einem Vorverbundmaterial mit einer Dicke von 0,2 mm hergestellt, die durch zwei Nylonfolien von 50 μm geschützt werden. Das Vorverbundmaterial wurde durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung und sichtbarem Licht (UV-Röhre Philips TLK 40W/03), die in einem Abstand von 180 mm von dem Stück angeordnet war, während der angegebenen Zahl von Sekunden präpolymerisiert. Das Vorverbundmaterial erweist sich als so transparent für Strahlung, dass die Präpolymerisation sehr homogen erfolgt und dass der provisorische Halt, wie oben angegeben, für den die Behandlung mit Strahlung durch ein bereits präpolymerisiertes Stück durchgeführt wird, effizient ist.
Die Harze der Vergleiche 2 und 3 und aller Proben sind durchweg Vinylesterharze (Epoxy Vinyl Ester Resins). Der Lieferant des Harzes ATLAC 590 ist DSM – BASF Structural Resins. Nebenbei wird darauf hingewiesen, dass in Abwandlung dessen, was im vorherigen Absatz gesagt wurde, die Viskosität der Zusammensetzung eingestellt werden kann, indem ein mit dem Harz copolymerisierbares Monomer zu der Zusammensetzung gegeben wird und indem sein Anteil variiert wird. Beispielsweise handelt es sich bei dem Monomer, dessen Anteil variiert wird, um Styrol. Bei dem Photoinitiator handelt es sich um Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphospinoxid (Photoinitiator Irgacure 819). Ashland Chemical ist der Lieferant des Harzes "Heltron 970". UCB Chemicals ist der Lieferant der Harze "RD903" und "RD904". Dow ist der Lieferant des Harzes "Derakane 470-36S".
Das Harz ATLAC 590 ist ein Epoxidharz, das mit einer ungesättigten Monocarbonsäure ungesättigt gemacht wird (siehe die folgende Formulierung). Dieses Harz enthält:

– ein Harz auf der Basis von Bisphenol A, wobei die Bisphenol A-Einheit in den eckigen Klammern steht:
– ein Novolakharz, das in den eckigen Klammern steht:
– ein Monomer, dessen Anteil die Viskosität beeinflusst, nämlich Styrol:

Die folgende Tabelle veranschaulicht die mechanischen Eigenschaften
Die Vergleiche 1 und 2 veranschaulichen die beste Leistungsfähigkeit, die mit einem korrekt hergestellten Monolithen erzielt werden kann. Die mechanische Leistungsfähigkeit der Proben wird durch den Wert des Young-Moduls, durch die maximale Bruchspannung der Probe im Biegeversuch (AFNOR-Norm T57-302) und die maximale Bruchspannung bei Scherbeanspruchung (AFNOR-Norm T57-303) veranschaulicht, wobei es insbesondere die letzte Eigenschaft ermöglicht, die Qualität der festen Verbindung zwischen den Schichten des Vergleichs 3 und der erfindungsgemäßen Probe deutlich nachzuweisen. Man beobachtet eine merkliche Verschlechterung der Eigenschaften beim Vergleich 3, vor allem eine beträchtliche Verschlechte rung der maximalen Bruchspannung bei Scherbeanspruchung. Umgekehrt ermöglicht es die Erfindung, im wesentlichen die Eigenschaften des Vergleichs einzustellen, bei dem es sich um einen unmittelbar vergleichbaren Monolithen handelt. Die mechanischen Eigenschaften des Materials stimmen überein, unabhängig davon, ob die Stücke aus dem Vorverbundmaterial verformt oder nicht verformt worden sind.
Die folgende Tabelle veranschaulicht die partielle Polymerisationsbehandlung. Sie gibt eine qualitative Beschreibung des erhaltenen Vorverbundmaterials, das für verschiedene Werte der Dauer der Behandlung mit Ultraviolettstrahlung erhalten wird. Die betreffenden Proben enthalten Glasfasern PPG 300 tex in einem Anteil von 70 Gew.-%, die in ein Harz Atlac 590 mit 2% Photoinitiator Irgacure 819 eingebettet sind. Das Vorverbundmaterial wird als Schicht mit einer Dicke von 0,25 mm und einer Breite von 30 mm hergestellt, wobei die Glasfasern unidirektional sind. Die Schicht wird auf ihrer Oberfläche durch eine Nylonfolie mit einer Dicke von 50 μm für die Bestrahlung geschützt. Die Bestrahlung erfolgt mit zwei UV-Röhren Philips TLK 40W/03, die in einem Abstand von 180 mm von der zu behandelnden Schicht angeordnet sind. Anschließend wird eine Stapelung aus 15 Stücken des Vorverbundmaterials mit einer Breite von 30 mm erzeugt. Die Knickbeständigkeit wird durch manuelles Aufwickeln einer Probe, die in Richtung der Fasern orientiert ist, auf einen Zylinder mit einem Radius von 30 mm ermittelt. Die Beständigkeit wird bei einem Druck von 30 bar und bei einer Temperatur von 110°C ermittelt. Die Shore-Härte D wird gemäß der bereits angegebenen Norm gemessen.
Man sieht, dass ab einer Behandlungszeit von mehr als 25 s zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden. Der Bestrahlungsschritt ist vorzugsweise auf den Zeitraum begrenzt, der erforderlich ist, bis die passende Shore-Härte D erreicht worden ist, wobei der Leser auf die bereits gemachten Erklärungen verwiesen wird.
Die Erfindung ermöglicht es, ein Zwischenprodukt herzustellen, das im wesentlichen aus einem Vorverbundmaterial besteht, das in einer großen Länge und mit einer Dicke unter 0,3 mm hergestellt wird, das Verstärkungsfasern parallel zu mindestens einer bevorzugten Verstärkungsrichtung enthält, wobei die Fasern in eine Matrix auf der Basis einer Zusammensetzung eingebettet sind, die ein durch eine ionisierende Strahlung härtbares Harz enthält, wobei die Glasübergangstemperatur T_g der Matrix im Bereich von 40 bis 130°C liegt und wobei die Shore-Härte D dieses Vorverbundmaterials im Bereich von 50 bis 65 liegt, das mit einer für Ultraviolettstrahlung und sichtbares Licht undurchlässigen Schutzfolie überzogen ist. Auf Grund der Schutzfolie kann dieses Zwischenprodukt gelagert werden, ohne dass der Präpolymerisationsgrad wesentlich zunimmt. Es kann an einem anderen Ort verwendet werden und gemäß den Angaben des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden.
Nach einem weiteren besonderen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum festen Verbinden eines Verbundmaterials mit Kautschuk. Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, ein Laminat zu erzeugen, dessen Verbundteile innig und fest mit Kautschuk verbunden sind. Hierfür wird vorzugsweise eine Schicht aus einem Resorcin-Formaldehyd-Latex-Klebstoff (RFL) auf die Oberfläche jedes Stückes aufgebracht, das dafür vorgesehen ist, eine Kautschukschicht aufzunehmen, wobei die RFL-Klebstoffschicht getrocknet wird, ohne dass eine Temperatur oberhalb von 100°C erreicht wird, d.h. ohne Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur, bevor die Kautschukschicht aufgebracht wird. Bei der abschließenden Formgebung erhält man eine gute feste Verbindung der Stücke aus dem Vorverbundmaterial untereinander und zwischen den Teilen aus dem Verbundmaterial und dem Kautschuk.
Die Erfindung erstreckt sich demnach auch auf ein Material, in dem mindestens zwischen einige Schichten eine Schicht 17 aus einer Zusammensetzung auf der Basis eines mit Schwefel vulkanisierbaren Elastomers eingefügt ist. Vorteilhaft ist zwischen mindestens einigen dieser Schichten und der Schicht aus der Zusammensetzung auf der Basis eines mit Schwefel vulkanisierbaren Elastomers eine Schicht aus einem Resorcin-Formaldehyd-Latex-Klebstoff (RFL) eingefügt.
4 zeigt den Träger 61, der zunächst mit zwei Stücken 14 aus dem Vorverbundmaterial überzogen wurde, die gestapelt und verformt sind und die provisorisch durch eine Schicht 15 aus der mit Ultraviolettstrahlung präpolymerisierten Zusammensetzung zusammengehalten werden. Die beiden so aufgebrachten und vorstabilisierten Schichten bleiben selbständig C-förmig. Eine Schicht 17 aus einer Zusammensetzung auf der Basis von Rohkautschuk wird anschließend auf das zweite Stück 14 aufgebracht. Selbstverständlich kann sich die Zusammensetzung auf Kautschukbasis ohne große Schwierigkeiten an die Form, die die ersten Schichten aus dem Vorverbundmaterial eingenommen haben, anschmiegen. Anschließend kann mit der Stapelung von Stücken 14 aus dem Vorverbundmaterial fortgefahren werden, unter provisorischer Beibehaltung des verformten Zustands. Selbstverständlich können alle Mittel verwendet werden, die für 2 beschrieben worden sind.
Der Schritt der abschließenden Formgebung, der in 5 veranschaulicht wird, ermöglicht gleichzeitig ein gutes Verkleben der Stücke 14 untereinander, die Vulkanisation des Kautschuks, die vollständige Polymerisation des Harzes und die feste Verbindung des Kautschuks mit dem Harz. Eine Gegenform 63 wird auf den Träger 61 aufgebracht, der mit einer Stapelung 18 aus Stücken 14 aus dem Vorverbundmaterial mit eingefügter Schicht 17 aus Kautschuk überzogen ist. Man führt eine abschließende Formgebung mit Wärmebehandlung unter Druckeinwirkung durch.
Die Verwendung eines nicht polymerisierten RFL-Klebstoffs, der auf diese Stücke aus dem Vorverbundmaterial aufgetragen wird, ermöglicht es, nicht auf spezielle Elastomere zurückgreifen zu müssen, um den Kautschuk auf das Verbundmaterial zu kleben.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Verbundteilen mit vorgegebener Dicke, die Verstärkungsfasern (11) parallel zu mindestens einer bevorzugten Verstärkungsrichtung enthalten, wobei die Fasern in eine Matrix auf der Basis einer Zusammensetzung eingebettet sind, die ein durch eine ionisierende Strahlung härtbares Harz enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: • Anordnen der Verstärkungsfasern im wesentlichen parallel zu einer Ebene und Imprägnieren der Verstärkungsfasern mit der Zusammensetzung; • Bestrahlen der Zusammensetzung, die die Fasern enthält, in einer Schicht mit einer Dicke, die kleiner als die vorgegebene Dicke ist, mit einer ionisierenden Strahlung (31), um das Harz teilweise zu polymerisieren, wobei die Bestrahlung mit der Strahlung beendet wird, nachdem der Kennwert D, der aus der Shore-Härte D des Vorverbundmaterials dividiert durch die Shore-Härte D des fertigen Verbundmaterials besteht, einen Wert von etwa 0,5 erreicht hat und bevor der Kennwert D einen Wert von etwa 0,7 erreicht hat, wodurch ein Vorverbundmaterial erhalten wird, in dem die Zusammensetzung in fester Phase vorliegt; • Entnehmen von Stücken (14) aus dem Vorverbundmaterial und Aufbringen dieser Stücke auf einen Träger (61), dessen Oberfläche eine nicht ebene Form aufweist, indem sie in einer Anzahl aufeinander gestapelt werden, die durch die vorgegebene Dicke festgelegt ist, und indem man die Stücke innig an die Form des Trägers anschmiegt, um so eine Stapelung von unter einer Spannung stehenden Stücken zu erzeugen; • abschließende formgebende Behandlung der Stapelung unter einem geeigneten Druck und bei einer geeigneten Tempera tur, um die Polymerisation des Harzes fortzusetzen und die verschiedenen Stücke aus dem Vorverbundmaterial fest miteinander zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Trägers ausziehbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem unter Berücksichtigung eines minimalen Krümmungsradius "r" des Verbundteils der Beginn der Polymerisation in einer Schicht mit einer Dicke "e" durchgeführt wird, die so ist, dass "e" kleiner als r/20 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem unter Berücksichtigung eines minimalen Krümmungsradius "r" des Verbundteils der Beginn der Polymerisation in einer Schicht mit einer Dicke "e" durchgeführt wird, die so ist, dass "e" kleiner als r/150 ist
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stücke (14) aus dem Vorverbundmaterial individuell gestapelt und verformt werden, um sie nacheinander an die Form des Trägers anzuschmiegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stücke (14) aus dem Vorverbundmaterial in Gruppen aus mehreren Stücken gestapelt und verformt werden, um sie gemeinsam an die Form des Trägers anzuschmiegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Temperatur bei der Formgebung unter Druck im abschließenden Form gebungsschritt oberhalb der Glasübergangstemperatur T_g der Zusammensetzung des Vorverbundmaterials liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bestrahlen mit einer ionisierenden Strahlen beendet wird, nachdem der Kennwert T = T_gf – T_gpr, wobei T_gpr die Glasübergangstemperatur der Zusammensetzung des Vorverbundmaterials ist und T_gf die Glasübergangstemperatur der Zusammensetzung des fertigen Verbundmaterials ist, unter 120°C gesunken ist und bevor der Kennwert T unter 30°C gesunken ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schritt, in dem die Zusammensetzung einer ionisierenden Strahlung ausgesetzt wird, unter Ausschluss von Sauerstoff durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei beim Aufbringen der Stücke (14) auf den Träger (61) von außen Kräfte auf die Stücke aus dem Vorverbundmaterial ausgeübt werden, um die Stücke dazu zu bringen, sich innig an die Form des Trägers anzuschmiegen, und wobei die von außen einwirkenden Kräfte mindestens bis zum Beginn des Wärmebehandlungsschrittes aufrecht erhalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die verschiedenen Stücke der Stapelung provisorisch fest miteinander verbunden werden, indem eine Schicht (15) aus dieser Zusammensetzung mindestens teilweise eingefügt wird und indem die eingefügte Schicht mindestens teilweise einer ionisierenden Strahlung ausgesetzt wird, um das Harz dieser eingefügten Schicht in ein Präpolymer zu überführen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die verschiedenen Stücke der Stapelung provisorisch miteinander verbunden werden, indem die Stapelung einer Vorverformung unter einem geeigneten Druck und bei einer geeigneten Temperatur unterzogen wird, um die Polymerisation des Harzes mindestens teilweise durchzuführen, vor anderen gegebenenfalls durchzuführenden Zwischenschritten und vor der abschließenden Formgebung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die verschiedenen Stücke der Stapelung provisorisch miteinander verbunden werden, indem eine provisorische Halteschicht eingefügt wird, die im wesentlichen eine Zusammensetzung von hoher Viskosität enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Viskosität der Zusammensetzung während des Schrittes, in dem die Fasern imprägniert werden, durch eine Erhöhung der Temperatur der Zusammensetzung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Harz aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus den Vinylesterharzen und den ungesättigten Polyesterharzen besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Harz ein Epoxidharz ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Zusammensetzung ein mit dem Harz copolymerisierbares Monomer enthält und die Viskosität der Zusammensetzung eingestellt wird, indem der Anteil des Monomers variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei es sich bei dem Monomer um Styrol handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Zusammensetzung einen Photoinitiator zum Initiieren der Polymerisation enthält und die Strahlung (31) aus dem Spektralbereich stammt, der die Ultraviolettstrahlung und das sichtbare Licht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Zusammensetzung einen Photoinitiator zum Initiieren der Polymerisation enthält, bei dem es sich um Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid handelt und die Strahlung (31) in dem Spektrum liegt, das ultraviolettes Licht und sichtbares Licht umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Verstärkungsfasern (11) aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus den hochfesten Polyacrylfasern, den Fasern aus oxidiertem Polyacrylnitril, den hochfesten Polyvinylalkoholfasern, den Fasern aus aromatischem Polyamid, den Polyamidimidfasern, den Polyimidfasern, den Chlorfasern, den hochfesten Polyesterfasern, den Fasern aus aromatischem Polyester, den hochfesten Polyethylenfasern, den hochfesten Polypropylenfasern, den Cellulosenfasern, den Reyonfasern, den hochfesten Viskosefasern, den Polyphenylenbenzobisoxazolfasern, den Polyethylennaphthenatfasern, den Glasfasern, den Carbonfasern, den Kieselsäurefasern, den Keramikfasern besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, bei dem eine Glasfaser verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei eine Schicht (17) aus einer Zusammensetzung auf der Basis eines mit Schwefel vulkanisierbaren Elastomers zwischen einigen Stücken aus dem Vorverbundmaterial eingefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei auf die Oberfläche jedes Stücks, das dafür vorgesehen ist, eine Schicht aus einer Zusammensetzung auf der Basis eines mit Schwefel vulkanisierbaren Elastomers aufzunehmen, eine Schicht aus einem Resorcin-Formaldehyd-Latex-Klebstoff (RFL) aufgebracht wird, wobei die Schicht aus dem RFL-Klebstoff getrocknet wird, ohne dass eine Temperatur oberhalb von 100°C erreicht wird, bevor die Schicht aus der Zusammensetzung auf der Basis eines mit Schwefel vulkanisierbaren Elastomers aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, wobei der Schritt der abschließenden Formgebung gleichzeitig die feste Verbindung der Schichten der Stapelung, die Vulkanisation der Zusammensetzung auf der Basis des mit Schwefel vulkanisierbaren Elastomers, die vollständige Polymerisation des Harzes und die feste Verbindung der Zusammensetzung auf der Basis des mit Schwefel vulkanisierbaren Elastomers mit dem Harz ermöglicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, für das unidirektionale Fasern parallel zu der mindestens einen bevorzugten Verstärkungsrichtung verwendet werden, die während der Imprägnierung mit dieser Zusammensetzung im wesentlichen parallel angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei der Schritt, der darin besteht, die Zusammensetzung der Strahlung auszu setzen, um ein Vorverbundmaterial zu erhalten, durchgeführt wird, bis ein minimales Ausmaß der Polymerisation erreicht wird, das es ermöglicht, dem Vorverbundmaterial eine Beständigkeit gegen das Knicken seiner Fasern bei einer Verbiegung zu geben, wie sie durch den Schritt hervorgerufen wird, in dem das Vorverbundmaterial auf einen Träger mit nicht ebener Form aufgebracht wird, und wobei dieser Schritt so beendet wird, dass ein maximales Ausmaß der Polymerisation nicht überschritten wird, wodurch das Verkleben des Vorverbundmaterials mit sich selbst ermöglicht wird.
Vorverbundmaterial, das in großer Länge und in einer Dicke von weniger als 0,3 Millimeter hergestellt wird, das Verstärkungsfasern parallel zu mindestens einer bevorzugten Verstärkungsrichtung enthält, wobei die Fasern in eine Matrix auf der Basis einer Zusammensetzung eingebettet sind, die ein durch eine ionisierende Strahlung härtbares Harz enthält, wobei die Glasübergangstemperatur T_g der Matrix im Bereich von 40 bis 130°C liegt und wobei die Shore-Härte D dieses Vorverbundmaterials im Bereich von 50 bis 65 liegt, das mit einer Schutzfolie überzogen ist, die für Ultraviolettstrahlung und sichtbares Licht undurchlässig ist.
Vorverbundmaterial nach Anspruch 28, wobei das Harz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Vinylesternharzen und den ungesättigten Polyesterharzen besteht.
Vorverbundmaterial nach Anspruch 28, wobei das Harz ein Epoxidharz ist.
Vorverbundmaterial nach Anspruch 29, wobei die Zusammensetzung ein mit dem Harz copolymerisierbares Monomer enthält.
Vorverbundmaterial nach Anspruch 31, wobei es sich bei dem Monomer um Styrol handelt.
Vorverbundmaterial nach einem der Ansprüche 28 bis 32, wobei die Zusammensetzung einen Photoinitiator zum Initiieren der Polymerisation enthält und die Strahlung (31) in dem Spektralbereich liegt, der die Ultraviolettstrahlung und das sichtbare Licht umfasst, und wobei der Überzug für Ultraviolettstrahlung und sichtbares Licht undurchlässig ist.
Vorverbundmaterial nach Anspruch 29, wobei die Zusammensetzung einen Photoinitiator zum Initiieren der Polymerisation enthält, bei dem es sich um Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid handelt, und die Strahlung (31) in dem Spektralbereich liegt, der die Ultraviolettstrahlung und das sichtbare Licht umfasst.
Vorverbundmaterial nach einem der Ansprüche 28 bis 34, wobei die Verstärkungsfasern (11) aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus den Glasfasern und den Carbonfasern besteht.
Vorverbundmaterial nach einem der Ansprüche 28 bis 35, wobei die Verstärkungsfasern (11) unidirektionale Fasern sind.