DE3851023T2 - Kohlenstoffaserverstärkte Harz-Pultrusionsgegenstände und Verfahren zu ihrer Herstellung. - Google Patents

Kohlenstoffaserverstärkte Harz-Pultrusionsgegenstände und Verfahren zu ihrer Herstellung.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte, die durch Imprägnierung von Faserkabeln oder Rovings mit einem Harz, Verstrecken in einem Formwerkzeug, Formung zu einem Artikel, dessen Größe und Form vorher bestimmt wird, und anschließende Härtung hergestellt werden. Sie bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Produkte.
  • Die faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukte gemäß der vorliegenden Erfindung werden in Form von schmalen Rohren oder Profilen mit verschiedenen kreisförmigen oder nicht kreisförmigen Querschnittskonturen ausgeführt. Sie werden vorteilhaft als leichte, hochfeste und korrosionsbeständige Materialien verwendet, die axialen Zug- und Druckkräften standhalten und auch hohe seitliche Torsionsfestigkeiten aufweisen. Ihr Anwendungsgebiet ist groß, z. B. als Pfeiler, Säulen, Balken oder andere Rahmenstrukturelemente und Leitungen für Flüssigkeiten, die in der Bautechnik und bei Montagearbeiten verwendet werden, sowie als Rahmen und Maschinenteile für die Flugzeug-, Raumfahrt-, Kraftfahrzeug-, Schiffsbau-, Eisenbahn- und viele andere Industrien.
    • Allgemeiner Stand der Technik
  • Leichte, hochfeste Rohre und Profile mit kreisförmigen oder nicht kreisförmigen Konturen werden in den verschiedensten, obengenannten Gebieten benötigt. Für diese Anwendungen sind faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte in Form von Rohren und Profilen, insbesondere mit nicht kreisförmigen Querschnittskonturen, von wachsendem Interesse.
  • In herkömmlicher Weise, wie z. B. in US-A-3895896 offenbart, werden faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte durch Verstrecken axial angeordneter Rovings von mit Harz imprägnierten Verstärkungsfasern in die gewünschte Form in einem Formwerkzeug und anschließende Härtung der Form hergestellt. Solche faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukte weisen axiale Zug- und Druckfestigkeiten auf, sind aber bezüglich ihrer Seitenfestigkeiten fragwürdig, z. B. hinsichtlich der Torsions- und Biegefestigkeiten. Zur Lösung des Problems wurde die sogenannte Umwickelmethode vorgeschlagen, bei der Verstärkungsfasern spiralförmig um einen Dorn gewickelt und anschließend durch Verstrecken in einem Formwerkzeug in die gewünschte Form gebracht und zu dem endgültigen Pultrusionsprodukt gehärtet werden. Die durch Umwickeln hergestellten Produkte weisen höhere Seitenfestigkeiten auf, müssen aber hinsichtlich ihrer axialen Festigkeiten noch verbessert werden.
  • Um ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt mit einer nicht kreisförmigen Querschnittskontur zu erhalten, z. B. einen hohlen, quadratischen Artikel, war es bisher erforderlich, durch Pultrusion zuerst einen Artikel mit kreisförmigem Querschnitt zu formen und diesen dann zu bearbeiten, um die Kontur von kreisförmig in rechtwinklig zu verändern. Diese Herstellung ist äußerst schwierig, und die Faserdichte nimmt an den Kanten ab, was zu einer ungleichmäßigen Faserverteilung in der Matrix führt. Diese und andere Probleme haben die Herstellung von Produkten guter Qualität erschwert. Darüberhinaus war es unmöglich, nach der obenbeschriebenen Umwickelmethode faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte mit nicht kreisförmigen Querschnittskonturen herzustellen, z. B. in Form der Buchstaben L, H und I.
  • Die japanische Patentveröffentlichung 62-90234 offenbart faserverstärkte Verbundharzprodukte mit kreisförmigen und nicht kreisförmigen Querschnittskonturen, wobei jedes Produkt aus Rovings besteht, die in vorher bestimmter Größe und Form in Längsrichtung des Produktes, als normale Gewebe aus Kette und Schuß, schräglaufende Gewebe über den normalen Geweben an den Stellen, an denen Scherkräfte wirken können, und einer Endlosmatte, die die äußere Hülle des Produktes bildet, angeordnet sind.
  • Solche faserverstärkten Verbundharzprodukte besitzen höhere axiale Festigkeiten und Scherfestigkeiten gegen Durchbiegen, sind jedoch im Hinblick auf ihre Seitenfestigkeiten fragwürdig, weil verstärkende Fasern, die bei 90º und in einem bestimmten Winkel, bezogen auf die Längsachse des Produktes, gewickelt werden, nicht kontinuierlich sind.
  • Außerdem müssen bei den faserverstärkten Verbundharzprodukten die normalen Gewebe, schräglaufenden Gewebe und Endlosmatten vor der Pultrusion in die vorher festgelegte Größe und Form zurechtgeschnitten werden. Ferner ist es äußerst schwierig, die einzelnen Bahnen in einer bestimmten Lage entlang der Rovings anzuordnen, die in vorher festgelegter Größe und Form vorliegen, und die einzelnen Bahnen kontinuierlich in einem Formwerkzeug zu verstrekken, um so dem Bahnenlaminat die gewünschte Größe und Form zu geben.
  • In DE-A-3531721 wird die Formung eines hohlen Produktes aus mehreren Faserlagen offenbart, wobei die Fasern der einzelnen Schichten zur Produktachse geneigt sind.
  • Die in der vorliegenden Anmeldung genannten Erfinder haben zur Überwindung der Probleme des Standes der Technik eingehende Studien und Experimente durchgeführt. Als Ergebnis wurde nun gefunden, daß die Kombination einer axial orientierten Faserschicht, die aus axial angeordneten Verstärkungsfasern gebildet ist, mit einer spiral- Verstärkungsfasern (bezogen auf die Achse) gebildet ist, dem Produkt größere axiale und seitliche Festigkeiten verleiht als jeweils nur eine Schicht allein.
  • Weitere Studien und Experimente durch die hier genannten Erfinder zur Herstellung solcher faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukte durch die Umwickeltechnik, wobei als verstärkende Faser insbesondere Kohlenstoffaser verwendet wurde, zeigten noch ein anderes Problem. Besonders in dem Verfahrensschritt der Verstreckung eines ungehärteten, mit Kohlenstoffasern verstärkten Harzschichtlaminats bestehend aus axial orientierten und spiralförmigen, mit Kohlenstoffasern verstärkten Harzschichten in einem Formwerkzeug zu der gewünschten Größe und Form behindert die relative Bewegung der axial orientierten und spiralförmigen, mit Kohlenstoffasern verstärkten Harzschichten das Einfügen der spiralförmigen Kohlenstofffasern in regelmäßigen Abständen. Dadurch wird die Bildung eines mit Kohlenstoffasern verstärkten Harzschichtlaminats in der gewünschten Dicke und Konfiguration erschwert.
  • Zur Lösung dieses Problems haben die hier genannten Erfinder ihre Anstrengungen auf die Erforschung und Erprobung der Struktur und Herstellung von kohlenstoffaserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukten gerichtet. Als Ergebnis wurde nun gefunden, daß das obengenannte Problem gelöst wird, wenn entweder die axial orientierte, kohlenstoffaserverstärkte Harzschicht oder die spiralförmige, kohlenstoffaserverstärkte Harzschicht oder beide einen bestimmten Anteil einer der Kohlenstoffaser unähnlichen Faser enthält (enthalten), besonders einer unähnlichen Faser, die flauschig ist (in Form von wollähnlichen Rovings von Monofilamenten in ungeordneter Orientierung). Es wurde außerdem gefunden, daß die axialen und seitlichen Festigkeiten der so erhaltenen Pultrusionsprodukte praktisch unverändert bleiben. Dies ist vermutlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß der Einschluß einer unähnlichen Faser in eine Kohlenstoffaserschicht den Reibungswiderstand der Schicht ausreichend erhöht, um die relative Bewegung der Schicht und der darüber- oder darunterliegenden Schicht einzuschränken, wodurch jede unregelmäßige Bewegung des ungehärteten kohlenstoffaserverstärkten Harzschichtlaminats bei der Verstreckung im Formwerkzeug verhindert wird.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt bereit, das aus einer ersten Schicht (2) axial orientierter Verstärkungsfasern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Kohlenstoffasern sind und eine zweite Schicht (4) aus spiralförmig gewickelten, verstärkenden Kohlenstoffasern vorliegt, wobei zumindest in einer dieser Schichten 1 bis 20 Gewichtsprozent einer Faser enthalten sind, die der Kohlenstoffaser unähnlich ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts, das folgende Schritte umfaßt:
  • (a) Bereitstellung eines Dorns, der zumindest zum Teil einen kreisförmigen Querschnitt hat;
  • (b) Bildung einer ersten Kohlenstoffaserschicht in einer vorher bestimmten Dicke entweder durch axiale Anordnung harzgetränkter Fasern auf oder spiralförmiges Wickeln der Fasern um die kreisförmigen Querschnittskonturen des Dorns;
  • (c) Bildung einer zweiten Faserschicht vor Aushärtung der ersten Schicht durch Anordnung harzgetränkter Fasern über der ersten Faserschicht in einer Ausrichtung, die sich von der Ausrichtung der ersten Schicht unterscheidet;
  • (d) soweit erforderlich, Wiederholung der Schritte (b) und (c) beliebig oft, um ein ungehärtetes Faserschichtenlaminat bestehend aus axial orientierten und spiralförmigen Faserschichten zu bilden, und Verstrecken des Laminats in einem Formwerkzeug, um ihm die gewünschte Größe und Form zu geben; und
  • (e) danach Härtung des Faserschichtenlaminats, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Schicht Kohlenstoffasern sind, wobei zumindest eine der ersten beiden Schichten 1 bis 20 Gewichtsprozent einer Faser enthält, die der Kohlenstoffaser unähnlich ist.
  • Außerdem ist das Matrixharz für die Imprägnierung der Faser ein duroplastisches (warmhärtendes) Harz, z. B. ein Epoxid-, ungesättigtes Polyester-, Urethanacrylat-, Vinylester-, Phenol- oder Polyurethanharz, oder ein thermoplastisches Harz, z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12, PBT, PET, Polycarbonat, Polyacetal, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon, Polyethersulfid, Polyphenylenoxid, Noryl (Handelsname), Polypropylen oder Polyvinylchlorid.
  • Insbesondere enthält entweder die axial orientierte Faserschicht oder die spiralförmige Faserschicht oder enthalten beide möglichst 1 bis 20% einer Faser, die der Kohlenstoffaser unähnlich ist. Die unähnliche Faser soll möglichst eine flauschige sein, die in Form von Rovings aus Glas- oder Aramidfaser gebildet ist.
  • Einige Möglichkeiten der Durchführung der vorliegenden Erfindung sowohl als Verfahren als auch als Produkt werden im folgenden ausführlicher anhand von Beispielen und den dazugehörigen Zeichnungen beschrieben:
  • Die Abbildungen 1 bis 7 sind Querschnittansichten verschiedener Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts.
  • Abbildung 8 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Abbildung 9 ist ein Schaubild eines Dorns und eines Formwerkzeugs zur Herstellung des in den Abbildungen 1 und 2 dargestellten, faserverstärkten Verbundharz- Pultrusionsprodukts.
  • Abbildung 10 ist eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen, faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts, das mit der in Abbildung 8 dargestellten Vorrichtung hergestellt wurde.
  • Abbildung 11 ist ein Schaubild eines Dorns und eines Formwerkzeugs zur Herstellung des in Abbildung 3 gezeigten, faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts.
  • Abbildung 12 ist ein Schaubild eines in den Dorn eingepaßten Führungsteils, wie es bei der Herstellung des in Abbildung 3 gezeigten, faserverstärkten Verbundharz- Pultrusionsprodukts verwendet wird.
    • Ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele
  • Die Abbildungen 1 bis 7 zeigen faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte mit nicht kreisförmigen und kreisförmigen Querschnittskonturen in Ausführung der vorliegenden Erfindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte in Form von Hohlschläuchen mit rechtwinkligen Querschnittskonturen - wie in den Abbildungen 1 und 2 gezeigt - und anderen beliebigen Querschnitten bereitgestellt. Auch faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte mit bestimmten Querschnittskonturen, z. B. in Form von L-, H- und I-Profilen, wie in den Abbildungen 3, 4 und 5 dargestellt, sowie Hohlschläuche mit kreisförmigen Querschnittskonturen, wie in den Abbildungen 6 und 7 gezeigt, werden bereitgestellt.
  • Anhand der Abbildung 1 wird im folgenden ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das gemäß der Erfindung hergestellte Pultrusionsprodukt (1) besteht aus einer axial orientierten Faserschicht (2), die durch axiale Anordnung von Verstärkungsfasern gebildet wird, und einer spiralförmigen Faserschicht (4), die durch spiralförmiges Wickeln von Verstärkungsfasern in einem vorher festgelegten Winkel zur Achse gebildet wird. Die axial orientierte Faserschicht (2) sollte nach Möglichkeit die innere Schicht des Produktes bilden. Die spiralförmige Faserschicht (4) kann aber ebensogut dazu verwendet werden. Alternativ dazu können die axial orientierte Faserschicht (2) und die spiralförmige Faserschicht (4) jeweils als mehrere Schichten bereitgestellt werden, die durch Drehen übereinandergeschichtet werden, wie in Abbildung 2 dargestellt. In diesem Fall kann die äußerste Schicht, wie abgebildet, entweder eine axial orientierte Faserschicht (2) oder eine spiralförmige Faserschicht (4) sein, aber die innerste Schicht sollte möglichst eine weitere axial orientierte Faserschicht (2) sein. Durch Verwendung einer axial orientierten Faserschicht (2) als innerste Schicht ist ein störungsfreier Betrieb bei der kontinuierlichen Herstellung des Produktes möglich.
  • Der Wickelwinkel der Fasern in der spiralförmigen Faserschicht (4), bezogen auf die Achse, sowie Faserdichte, Schichtdicke und andere Faktoren der Faserschichten (2) und (4) können frei gewählt werden. Ein Wickelwinkel von z. B. 45º bis 80º und Faseranteile in den Faserschichten (2) und (4) von 50 bis 60 Volumenprozent sind geeignet.
  • Für die einzelnen Schichten (2 und 4) kann die Art der Verstärkungsfaser sowie des Matrixharzes frei gewählt werden. Die Verstärkungsfaser ist Kohlenstoff und die unähnliche Faser, wie z. B. Glas- oder Aramidfaser, wird in mindestens eine dieser Schichten, wie oben erwähnt, eingefügt.
  • Das Matrixharz für die Imprägnierung der Faser sollte nach Möglichkeit ein duroplastisches Harz sein, z. B. ein Epoxid-, ungesättigtes Polyester-, Urethanacrylat-, Vinylester-, Phenol- oder Polyurethanharz, oder ein thermoplastisches Harz, z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12, PBT, PET, Polycarbonat, Polyacetal, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon, Polyethersulfid, Polyphenylenoxid, Noryl (Handelsmarke), Polypropylen oder Polyvinylchlorid.
  • Obwohl als Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte in Form von Hohlschläuchen mit rechtwinkligem Querschnitt beschrieben werden, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Wie in den Abbildungen 3 bis 5 dargestellt, können z. B. auch Profile mit Querschnitten in L-, H- oder I-Form oder mit anderen Querschnittskonturen und, wie in den Abbildungen 6 und 7 gezeigt, rohrähnliche Pultrusionsprodukte mit kreisförmigen Querschnittskonturen hergestellt werden.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukten dargelegt.
  • Abbildung 8 zeigt eine typische Pultrusionsvorrichtung (10) zur Herstellung eines faserverstärkten Verbundharz- Pultrusionsprodukts (1) mit einer, wie oben angegebenen, nicht kreisförmigen Querschnittskontur. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie speziell die Abbildung 10 zeigt, wird ein fünflagiges, faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt (1) hergestellt, das von innen nach außen aus einer axial orientierten Faserschicht (2), einer spiralförmigen Faserschicht (4), einer axial orientierten Faserschicht (2), einer spiralförmigen Faserschicht (4) und einer axial orientierten Faserschicht (2) besteht.
  • In dieser Pultrusionsvorrichtung (10) gibt es mehrere Aufsteckgatter (14), auf denen die einzelnen Filamente oder Fasern der Verstärkungsfaser (12), die z. B. Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfasern sein können, aufgewickelt sind. Mehrere solcher Aufsteckgatter werden in Ständern (16a, 16b) in Rotation gehalten. Abgebildet sind drei Ständer (16) für die Aufsteckgatter. Ein Bündel Verstärkungsfasern (12a) aus dem ersten Ständer (16a) wird durch eine Führungsplatte (18) in eine Tauchwanne (20) geleitet, wo es mit dem Matrixharz getränkt wird. Das Bündel harzgetränkter Verstärkungsfasern (12a), von dem überschüssiges Harz abgestreift wurde, wird nun durch eine Führungsplatte (22) zum Umwickler (24) geleitet. Die Fasern werden axial angeordnet und in Längsrichtung auf einem Dorn (26) befestigt und bilden so die axial orientierte Faserschicht (2), die die innerste Schicht darstellt. Gleichzeitig laufen Verstärkungsfasern (24b) aus mehreren, an dem Umwickler (24) befestigten Aufsteckgattern (24a) ab. Sie werden in einem bestimmten Winkel zur Achse, z. B. 70º, auf die in Längsrichtung angeordnete, axial orientierte Faserschicht (2) gewickelt, wodurch eine spiralförmige Faserschicht (4) entsteht. Die Verstärkungsfasern aus den Aufsteckgattern (24a) sind nicht mit dem Matrixharz getränkt. Sie werden jedoch während des Aufwickelns auf den Dorn teilweise mit dem überschüssigen Matrixharz der darunterliegenden, axial orientierten Faserschicht sowie mit dem überschüssigen Harz der anschließend darübergewickelten, axial orientierten Faserschicht getränkt.
  • Ein zweiter und dritter Aufsteckgatterständer (16b) liegen symmetrisch auf beiden Seiten des Ständers 16a und funktionieren in derselben Weise. In Abbildung 8 ist nur die Funktion des vorne, näher zum Betrachter liegenden Ständers (16b) detaillierter dargestellt. Die Darstellung der Funktion des Ständers (16b) im Hintergrund der Abbildung ist unvollständig. Der Teil 12c eines Bündels von Verstärkungsfasern (12b) aus dem vorderen Aufsteckgatterständer (16b) wird durch eine Führungsplatte (28) in eine Tränkwanne (30) geführt und dort mit dem Matrixharz imprägniert. Nach Abstreifen des überschüssigen Harzes wird das Bündel harzgetränkter Verstärkungsfasern (12c) durch Führungsplatten (32, 34) zu einem Umwickler (36) geleitet. Die harzgetränkten Verstärkungsfasern (12c) werden axial zum Dorn (26) geführt, der durch die Mitte der Umwickler (24, 36) verläuft und bereits zwei Schichten Verstärkungsfasern aufweist, und zwar eine axiale und eine spiralförmige. Sie werden in Längsrichtung auf den spiralförmigen Verstärkungsfasern (24b) angebracht und bilden so die zweite, axial orientierte Faserschicht (2) Gleichzeitig laufen Verstärkungsfasern (36b) aus mehreren, an dem Umwickler (36) angebrachten Aufsteckgattern (36a) ab. Sie werden in einem bestimmten Winkel zur Achse, z. B. 70º, auf die in Längsrichtung angeordnete, axial orientierte Faserschicht (2) gewickelt, wodurch eine spiralförmige Faserschicht (4) entsteht. Der Umwickler (36) rotiert in entgegengesetzter Richtung zum Umwickler (24), so daß die Wickelrichtung der durch den Umwickler (36) gebildeten, spiralförmigen Faserschicht (4) umgekehrt zu der durch den Umwickler (24) gebildeten, spiralförmigen Faserschicht (4) verläuft. Die Verstärkungsfasern der Aufsteckgatter (36a) sind nicht mit dem Matrixharz imprägniert. Sie werden jedoch während des Aufwickelns auf den Dorn teilweise mit dem überschüssigen Matrixharz der darunterliegenden, axial orientierten Faserschicht sowie mit dem überschüssigen Harz der anschließend in Längsrichtung darüber angeordneten, axial orientierten Faserschicht getränkt.
  • Über den spiralförmig gewickelten Verstärkungsfasern (36b) wird eine weitere, axial orientierte Faserschicht als äußerste Schicht aus dem Rest (12d) der Verstärkungsfasern (12b) vom vorderen Aufsteckgatterständer (16b) gebildet. Das Bündel verbleibender Fasern (12d) wird durch Führungsplatten (40, 42) in eine Tränkwanne (44) geleitet, in der es mit dem Matrixharz getränkt wird. Die harzimprägnierten Verstärkungsfasern (12d), von denen überschüssiges Harz abgestreift wurde, werden durch Führungsplatten (46, 48) geleitet und axial angeordnet, um so die äußerste Schicht zu bilden.
  • In der beschriebenen Weise wird auf dem Dorn (26) ein Faserschichtenlaminat (50) gebildet, das aus einer beliebigen Anzahl axial orientierter Faserschichten (2) und spiralförmiger Faserschichten (4) besteht.
  • Für die Verstärkungsfasern 12a, 12b, (12c, 12d) und 24b, 36b wird, wie bereits oben erwähnt, Kohlenstoffaser oder Kohlenstoffaser in Kombination mit einer unähnlichen Faser, z. B. Glas- oder Aramidfaser, verwendet. Die Harztränkwannen (20, 30, 44) enthalten eine Harzlösung, die aus einem geeigneten Matrixharz, ausgewählt aus der Gruppe duroplastischer Harze, z. B. Epoxid-, ungesättigtes Polyester-, Urethanacrylat-, Vinylester-, Phenol- und Polyurethanharz, oder thermoplastischer Harze, z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12, PBT, PET, Polycarbonat, Polyacetal, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon, Polyethersulfid, Polyphenylenoxid, Noryl (Handelsname), Polypropylen und Polyvinylchlorid, hergestellt wurde. Wenn nötig, wurde der Lösung ein Füllstoff, z. B. CaCO&sub3;, Glimmer, Al(OH)&sub3; oder Talkum, ein Additiv zur Verbesserung der Wärme- oder Wetterbeständigkeit, Farbstoff usw. zugesetzt.
  • Auf diese Weise wird auf dem Dorn (26) ein aus fünf Schichten bestehendes, faserverstärktes Harzschichtlaminat (50) gebildet, d. h. von der innersten zur äußersten Schicht aus einer axial orientierten Faserschicht (2), einer spiralförmigen Faserschicht (4), einer axialen Schicht (2), einer spiralförmigen Schicht (4) und einer axialen Schicht (2).
  • Der Dorn (26), der für die Herstellung eines faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts (1) in Form eines Hohlschlauchs mit rechtwinkliger Querschnittskontur verwendet wird, besteht, wie in Abbildung 9 dargestellt, aus einem Teil (26a) mit kreisförmiger Querschnittskontur und einem Teil (26b) mit nicht kreisförmiger Querschnittskontur, wobei aus dem kreisförmigen Teil (26a) allmählich ein nicht kreisförmiges Teil (26b) geformt wird. In diesem Fall sind der Umfang des kreisförmigen Teils (26a) und der des nicht kreisförmigen Teils (26b) gleich. Der größte Teil des Dorns (26) weist eine kreisförmige Querschnittskontur auf, und zwar vom kreisförmigen Ende bis zu den Umwicklern (24, 36) und weiter bis unmittelbar vor das Formwerkzeug (52). Das faserverstärkte Harzschichtlaminat (50), bestehend aus axial orientierten Faserschichten (2) und spiralförmigen Faserschichten (4), wird auf dem kreisförmigen Abschnitt (26a) des Dorns mit kreisförmiger Querschnittskontur gebildet.
  • Die so auf dem kreisförmigen Abschnitt des Dorns (26a) gebildete, faserverstärkte Harzschicht (50) wird dann auf den nicht kreisförmigen Teil oder, wie im vorliegenden Fall, auf den rechtwinkligen Teil (26b) des Dorns geführt und in dem Formwerkzeug (52) mit rechtwinkliger Querschnittskontur verstreckt. Nach der Formung im Formwerkzeug (52) zu einem Profil mit vorher festgelegten Abmessungen wird die faserverstärkte Harzschicht (50) bei Raumtemperatur oder mit Heizelementen (nicht abgebildet) zu einem faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukt (1) gehärtet. Eine Abzugvorrichtung (54) und ein Abschneider (56) befinden sich am Ende des Formwerkzeugs (52), um das faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukt (1) vom Dorn (26) abzuziehen und auf die vorher bestimmten Längen zu schneiden. Die Strukturen und Funktionen der Abzugvorrichtung (54) und des Abschneiders (56) sind dem Fachmann wohlbekannt, so daß hier keine ausführlichere Beschreibung erfolgt.
  • Mit der obenbeschriebenen Herstellungsmethode und Pultrusionsvorrichtung konnte ein rechtwinkliger, kohlenstofffaserverstärkter, hohler Harzschlauch mit einem Querschnitt von 20 · 20 mm und einer einheitlichen Wanddicke von 3,5 mm bei einer Geschwindigkeit von 1 m/Minute hergestellt werden, wobei die einzelnen, übereinandergelagerten Faserschichten der Reihe nach Dicken von 0,5, 1,0, 0,5, 1,0 und 0,5 mm aufwiesen.
  • Eine Kohlenstoffaser mit einem Filamentdurchmesser von 7 u und einer Festigkeit von 340 · 10&sup6; Pa (340 kgf/mm²) wurde als Verstärkungsfaser verwendet. Jede Harztränkwanne enthielt eine Harzlösung, die aus 100 Gewichtsprozent Epoxidharz als Matrixharz und 10 Gewichtsprozent Calciumcarbonat als Füllstoff hergestellt worden war und zum Imprägnieren der Kohlenstoffaser verwendet wurde.
  • Das nach dem obenbeschriebenen Verfahren hergestellte spiel 3 in Tabelle 1 aufgeführten Festigkeiten auf. Seine Überlegenheit gegenüber den in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 der Tabelle 1 aufgeführten, herkömmlichen Produkten ist deutlich. Tabelle 1 Torsionstestergebnisse Bruchbeanspruchung Scherfestigkeit Vergleichsbeispiel
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Verwendet wurde ein regelmäßiger, prismatischer Dorn in derselben Größe und Form wie der im obenbeschriebenen Verfahren gemäß Vergleichsbeispiel 3 verwendete, jedoch ohne Umwicklung.
    • Vergleichsbeispiel 2
  • Verwendet wurde ein regelmäßiger, prismatischer Dorn in derselben Größe und Form wie der im obenbeschriebenen Verfahren gemäß Vergleichsbeispiel 3 verwendete, jedoch ohne Umwicklung.
  • In Abbildung 11 ist beispielhaft eine Kombination eines Dorns (26) und eines Formwerkzeugs (52) für die Herstellung eines faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts (1) in Form eines Stabes mit L-förmigem Querschnitt, wie z. B. in Abbildung 3 gezeigt, dargestellt. Die Kontur des Dorns (26) ist so gestaltet, daß der kreisförmige Teil (26a) mit kreisförmiger Querschnittskontur allmählich zu einem nicht kreisförmigen Teil (26b) mit nicht kreisförmiger Querschnittskontur geformt wird. In diesem Fall sind der Umfang des kreisförmigen Teils (26a) und der des nicht kreisförmigen Teils (26b) gleich. Der größte Teil des Dorns (26) weist eine kreisförmige Querschnittskontur auf, und zwar vom kreisförmigen Ende bis zu den Umwicklern (24, 36) und weiter bis unmittelbar vor das Formwerkzeug (52). Das faserverstärkte Harzschichtlaminat (50), bestehend aus axial orientierten Faserschichten (2) und spiralförmigen Faserschichten (4), wird auf dem kreisförmigen Abschnitt (26a) des Dorns mit kreisförmiger Querschnittskontur gebildet. Die in dieser Weise auf dem kreisförmigen Abschnitt des Dorns (26a) gebildete, faserverstärkte Harzschicht (50) wird dann auf den nicht kreisförmigen bzw., wie im vorliegenden Fall, auf den L-förmigen Abschnitt (26b) des Dorns geführt und in dem Formwerkzeug (52) mit rechtwinkliger Querschnittskontur verstreckt. Die in Abbildung 12 dargestellte, faserverstärkte Harzschicht (50) wird mit Hilfe eines genau geformten Führungsteils (60) gegen die Vertiefung des Dorns (26b) gepreßt. Dadurch erhält sie eine Form, die dem Querschnittsprofil des Dornabschnitts (26b) entspricht. Das Formwerkzeug (52) wird mit einer Führungsnut (52a) in der gewünschten L-Form versehen. Die vom Dorn (26b) zugeführte Harzschicht (50) erhält hier die gewünschte Form.
  • Auf diese Weise erhalten Dorn (26) und Formwerkzeug (52) schon vorher die gewünschte Kontur, so daß ein nicht kreisförmiges, faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt (1) mit der gewünschten Querschnittskontur, z. B. nicht nur als L-Profil, sondern auch als H- oder I-Profil, oder als rechtwinkliges oder anderes Profil, kontinuierlich hergestellt werden kann.
  • Bisher war es für die Herstellung eines faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts mit nicht kreisförmiger Querschnittskontur, z. B. eines hohlen, quadratischen Artikels, erforderlich, zunächst durch Pultrusion einen Artikel mit kreisförmigem Querschnitt zu formen und diesem dann, wie oben beschrieben, eine rechtwinklige Kontur zu geben. Diese Art der Herstellung ist äußerst kompliziert, und die Faserdichte ist an den Kanten geringer als an den übrigen Stellen, was zu einer ungleichmäßigen Faserverteilung in der Matrix führt. Diese und andere Probleme machten die Herstellung von Produkten guter Qualität schwierig. Außerdem war es mit dem Umwicklungsverfahren des Standes der Technik unmöglich, faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte mit nicht kreisförmiger Querschnittskontur, z. B. als L-, H- oder I-Profil, herzustellen. Bei Anwendung des im folgenden beanspruchten Verfahrens weisen Produkte mit nicht kreisförmigen Konturen dieselben hohen Festigkeiten wie kreisförmige Produkte auf, die einzelnen Faserschichten bleiben gleichmäßig dick und auch die Faserverteilung an den Kanten ist gleichmäßig.
  • Für die Herstellung von Produkten mit kreisförmigen Querschnittskonturen werden anstelle der in den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Dorne beliebige Dorne mit den gewünschten Durchmessern verwendet. Abgesehen von dieser Ausnahme können zur Herstellung kreisförmiger Produkte dieselbe Vorrichtung und Methode verwendet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält entweder die axial orientierte Faserschicht, d. h. die axial orientierte, kohlenstoffaserverstärkte Harzschicht, oder die spiralförmige Faserschicht, d. h. die spiralförmige, kohlenstoffaserverstärkte Harzschicht, oder enthalten beide eine der Kohlenstoffaser unähnliche Faser, z. B. eine Glas- oder Aramidfaser, in Form von Rovings, und zwar in Mengen von 1 bis 20, vorzugsweise 4 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gesamtfaseranteil in der (den) einzelnen Schicht(en). Liegt der Anteil unähnlicher Faser unter 1%, macht sich der vorteilhafte Effekt nicht besonders bemerkbar, und ein Gehalt von über 20% verursacht Festigkeitsprobleme.
  • Untersuchungen und Versuche der hier genannten Erfinder haben ergeben, daß die unähnlichen Faserrovings nach Möglichkeit wollähnliche Monofilamente in ungeordnet er Orientierung sein sollten. Tests haben z. B. gezeigt, daß die Spinnrovings aus Glasfaser, die von der Pilkington Company in England unter dem Handelsnamen '2400TEX' hergestellt werden, und ähnliche Produkte zu guten Ergebnissen führen.
  • Die unähnliche Faser kann entweder in der axial orientierten, kohlenstoffaserverstärkten Harzschicht (2) oder der spiralförmigen, kohlenstoffaserverstärkten Harzschicht (4) oder beiden enthalten sein. Wenn mehrere Schichten, z. B. die axial orientierten Kohlenstoffaser- Harzschichten (2) und eine spiralförmige Kohlenstoffaser- Harzschicht (4), wie die in Abbildung 2 dargestellte, durch Umschlagen übereinandergelegt werden, kann mindestens eine der zwei axial orientierten Kohlenstoffaser- Harzschichten (2), die die spiralförmige Harzschicht (4) umschließen, die unähnliche Faser enthalten. Bei einem Produkt mit einer wie in Abbildung 10 dargestellten Struktur können beide Faser-Harzschichten (2), die die innerste und äußerste Schicht bilden, die unähnliche Faser enthalten.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können nicht nur kohlenstoffaserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte, klassifiziert als Hohlschläuche mit rechtwinkligen Querschnitten, hergestellt werden, sondern auch, wie in den Abbildungen 3 bis 5 dargestellt, Profile mit L-, H- oder I-förmigen Querschnitten und anderen Querschnittskonturen sowie, wie die Abbildungen 6 und 7 zeigen, rohrähnliche Pultrusionsprodukte mit kreisförmigen Querschnittskonturen.
  • Die kohlenstoffaserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukte gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können ebenso mit der Pultrusionsvorrichtung (10) zur Herstellung des mit Bezugnahme auf Abbildung 8 beschriebenen, kohlenstoffaserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts (1) hergestellt werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthalten alle oder enthält eins der Kohlenstoffaserbündel 12a, 12b (12c, 12d), die die axial orientierten, kohlenstoffaserverstärkten Harzschichten bilden, vorzugsweise die Kohlenstoffaserbündel 12c und 12d, eine unähnliche Faser in Form der bereits definierten, vorzugsweise wollähnliche Spinnrovings aus Glas- oder Aramidfasern.
  • Die Harztränkwannen (20, 30, 44) enthalten eine Harzlösung, die aus einem geeigneten Matrixharz, ausgewählt aus der Gruppe duroplastischer Harze, z. B. Epoxid-, ungesättigtes Polyester-, Urethanacrylat-, Vinylester-, Phenol- und Polyurethanharz, und thermoplastischer Harze, z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12, PBT, PET, Polycarbonat, Polyacetal, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon, Polyethersulfid, Polyphenylenoxid, Noryl (Handelsname), Polypropylen und Polyvinylchlorid, hergestellt wurde. Wenn nötig, wurde der Lösung ein Füllstoff, z. B. CaCO&sub3;, Glimmer, Al(OH)&sub3; oder Talkum, ein Additiv zur Verbesserung der Wärme- oder Wetterbeständigkeit, Farbstoff usw. zugesetzt.
  • In derselben Weise wie oben beschrieben wird auf dem Dorn (26) ein kohlenstoffaserverstärktes Harzschichtlaminat (50) bestehend aus fünf Schichten gebildet, d. h. von der innersten zur äußersten Schicht aus einer axial orientierten, kohlenstoffaserverstärkten Harzschicht (2), einer spiralförmigen, kohlenstoffaserverstärkten Harzschicht (4), einer axialen Schicht (2), einer spiralförmigen Schicht (4) und einer axialen Schicht (2).
  • Die so auf dem kreisförmigen Abschnitt des Dorns (26a) gebildete, kohlenstoffaserverstärkte Harzschicht (50) wird dann auf den nicht kreisförmigen Abschnitt bzw., wie in diesem Fall, auf den rechtwinkligen Abschnitt (26b) des Dorns geführt und in dem Formwerkzeug (52) mit rechtwinkliger Querschnittskontur wie oben erwähnt verstreckt.
  • In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel führen die Filamente der unähnlichen Faser, die in eine bestimmte, axial orientierte, kohlenstoffaserverstärkte Harzschicht (2) oder Schichten (2) des kohlenstoffaserverstärkten Harzschichtlaminats (50) eingearbeitet werden, zu einem erhöhten Reibungswiderstand zwischen den Fasern und der spiralförmigen, kohlenstoffaserverstärkten Faserschicht (4), wodurch die Faser in vorteilhafter Weise in die spiralförmige, kohlenstoffaserverstärkte Faserschicht (4) gestanzt werden kann. Dadurch werden Formbarkeit und Eigenschaft des Produktes verbessert. Durch das Einarbeiten der Filamente der unähnlichen Faser in das Laminat (50) wird nämlich die Möglichkeit der Zerstörung oder Verformung der spiralförmigen, kohlenstoffaserverstärkten Harzschicht bei Einführung des kohlenstoffaserverstärkten Harzschichtlaminats (50) in das Formwerkzeug (52) ausgeschlossen, was die Herstellung einer bestimmten Form erschweren würde, wie dies bei Verwendung eines herkömmlichen, kohlenstoffaserverstärkten Harzschichtlaminats (50) ohne die Filamente der unähnlichen Faser der Fall ist. Es besteht keine Gefahr, daß die Faser bricht oder die Orientierung gestört wird, wodurch sich die physikalischen Eigenschaften des Produktes verschlechtern würden. Selbstverständlich ist es alternativ möglich, die unähnliche Faser der spiralförmigen, kohlenstoffaserverstärkten Harzschicht (4) zuzumischen, anstatt oder sowie der (den) axial orientierten Schicht(en) (2).
  • Die so äußerst vorteilhaft in einem Formwerkzeug (52) zu einem Profil mit vorher bestimmten Abmessungen verstreckte, faserverstärkte Harzschicht (50) wird mit Heizelementen (nicht abgebildet) zu einem kohlenstoffaserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukt (1) gehärtet. Das kohlenstoffaserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukt (1) wird vom Dorn (26) abgezogen und auf die vorher bestimmten Längen geschnitten.
  • Mit der obenbeschriebenen Herstellungsmethode und Pultrusionsvorrichtung konnte ein rechtwinkliger, kohlenstofffaserverstärkter, hohler Harzschlauch mit einem Querschnitt von 20 · 20 mm und einer einheitlichen Wanddicke von 2,5 mm bei einer Geschwindigkeit von 1 m/Minute hergestellt werden, wobei die einzelnen, kohlenstoffaserverstärkten Harzschichten jeweils eine Dicke von 0,5 mm aufwiesen.
  • Als Kohlenstoffaser wurde eine Faser mit einem Filamentdurchmesser von 7 u und einer Festigkeit von 340 · 10&sup6; Pa (340 kgf/mm²) verwendet. Jede Harztränkwanne enthielt eine Harzlösung, die aus 100 Gewichtsprozent Epoxidharz als Matrixharz und 10 Gewichtsprozent Calciumcarbonat als Füllstoff hergestellt worden war und zum Imprägnieren der Kohlenstoffaser verwendet wurde. Als unähnliche Faser wurden die obenerwähnten Glasfaser-Spinnrovings in alle axial orientierten, kohlenstoffaserverstärkten Schichten (2) in Mengen von 5%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schichten (2), gemischt.
  • Das nach dem obenbeschriebenen Verfahren hergestellte Pultrusionsprodukt (1) wies die in Tabelle 2 aufgeführten Festigkeiten auf. Die Überlegenheit des Produktes (1) gegenüber herkömmlichen Produkten ist offensichtlich. Tabelle 2 Torsionstestergebnisse Bruchbeanspruchung Scherfestigkeit Vorliegende Erfindung
  • Für die Herstellung von Produkten mit kreisförmigen Querschnittskonturen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können anstelle der in den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Dorne beliebige Dorne mit den gewünschten Durchmessern verwendet werden. Abgesehen von dieser Ausnahme können zur Herstellung der kreisförmigen Produkte dieselbe Vorrichtung und Methode verwendet werden.
  • In dem vorgenannten, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wurde die unähnliche Faser in die axial orientierten, kohlenstoffaserverstärkten Harzschichten gemischt. Weitere Versuche zeigten, daß die unähnliche Faser nicht nur in den axial orientierten, kohlenstoffaserverstärkten Harzschichten, sondern auch in den spiralförmigen, kohlenstoffaserverstärkten Harzschichten oder wahlweise in einer dieser Schichten enthalten sein kann, ohne daß sich Bruchbeanspruchung und Scherfestigkeit verändern.
    • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Wie oben beschrieben, weisen die erfindungsgemäßen, faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukte gegenüber herkömmlichen Produkten verbesserte axiale und seitliche Festigkeiten auf. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die vorteilhafte Herstellung solcher faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukte in sehr einfacher und kontinuierlicher Weise.
  • Ferner war es bisher nicht möglich, faserverstärkte Verbundharz-Pultrusionsprodukte mit nicht kreisförmigen Querschnittskonturen, z. B. als L-, H- oder I-Profile, durch ein Umwickelverfahren herzustellen. Gemäß der vorliegenden Erfindung erreichen die Produkte mit nicht kreisförmigen Konturen dieselben hohen Festigkeiten wie kreisförmige Produkte, wobei die einzelnen Faserschichten eine gleichmäßige Dicke,und Faserverteilung an den Kanten aufweisen.
  • Darüberhinaus trat bei der Herstellung solcher faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukte durch das Umwickelverfahren bei Verwendung von Kohlenstoffaser, insbesondere als Verstärkungsfaser, ein weiteres Problem auf. Besonders in dem Verfahrensschritt des Verstreckens eines ungehärteten, kohlenstoffaserverstärkten Harzschichtlaminats, bestehend aus axial orientierten und spiralförmigen, kohlenstoffaserverstärkten Harz schichten, in einem Formwerkzeug zwecks Erzielung einer gewünschten Größe und Form, behinderte die relative Bewegung der axial orientierten und spiralförmigen, kohlenstoffaserverstärkten Harzschichten das Einfügen der spiralförmigen Kohlenstoffasern in regelmäßigen Abständen. Dadurch wurde die Bildung eines kohlenstoffaserverstärkten Harzschichtlaminats in der gewünschten Dicke und Konfiguration erschwert.
  • Die vorliegende Erfindung hat das obengenannte Problem gelöst, indem entweder die axial orientierte, kohlenstoffaserverstärkte Harzschicht oder die spiralförmige, kohlenstoffaserverstärkte Harzschicht oder beide einen bestimmten Anteil einer Faser enthält (enthalten), die der Kohlenstoffaser unähnlich ist, insbesondere eine unähnliche, flauschige Faser. Die vorliegende Erfindung stellt auch Produkte mit axialen und seitlichen Festigkeiten bereit.

Claims (11)

1. Ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt bestehend aus einer ersten Schicht (2) von axial orientierten Verstärkungsfasern gekennzeichnet dadurch, daß die Fasern Kohlenstoffasern sind und dadurch, daß eine zweite Schicht (4) von spiral gewundenen verstärkenden Kohlenstoffasern bereitgestellt ist, wobei zumindest in einer der Schichten zwischen 1 Gewichtsprozent und 20 Gewichtsprozent einer Faser enthalten sind, die der Kohlenstoffaser unähnlich ist.
2. Ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt nach Patentanspruch 1, in welchem die unähnliche Faser Glasfaser oder Aramidfaser in der Form von Rovings aus Monofilamenten willkürlicher Orientierung ist.
3. Ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt nach Patentanspruch 1 oder 2, das eine Vielzahl von axial orientierten Faserschichten und eine Vielzahl von spiralen Faserschichten aufweist, wobei jedes Paar von benachbarten Schichten jeweils aus einer axial orientierten Schicht und einer spiral orientierten Schicht besteht.
4. Ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, worin die innerste Schicht des Produkts eine axial orientierte Faserschicht ist.
5. Ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, worin die Querschnittskontur des Produkts, wenn senkrecht zur Achse geschnitten, entweder kreisförmig oder nicht-kreisförmig und im letzteren Fall z. B. rechtwinkelig oder L-, H-, I- buchstabenförmig ist.
6. Ein faserverstärktes Verbundharz-Pultrusionsprodukt nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, worin das Matrixharz, mit welchem die Fasern durchtränkt sind, ein hitzehärtendes Harz wie ein Epoxid-, ungesättigtes Polyester-, Urethanacrylat-, Vinylester-, Phenol- oder Polyurethan-Harz oder ein thermoplastisches Harz wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12, PBT, PET, Polycarbonat, Polyacetal, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon, Polyethersulfid, Polyphenylenoxid, Polypropylen, oder Polyvinylchlorid ist.
7. Ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Verbundharz-Pultrusionsprodukts, bestehend aus den Schritten:
(a) Bereitstellung eines Dorns (Mandrel), der zumindest zum Teil einen kreisförmigen Querschnitt hat;
(b) Ausbildung einer ersten Kohlenstoffaserschicht mit einer vorherbestimmten Dicke entweder durch axiale Anordnung harzdurchtränkter Fasern oder spirales Aufwickeln der Fasern um die kreisförmigen Querschnittskonturen des Dornes.
(c) Ausbildung einer zweiten Faserschicht durch Anordnung harzdurchtränkter Fasern über die erste Faserschicht in einer Ausrichtung, welche verschieden von der Ausrichtung der ersten Schicht vor dem Aushärten der ersten Schicht ist;
(d) soweit erforderlich unter Wiederholung der Schritte (b) und (c), so oft wie gewünscht, um ein ungehärtetes Faserschichtenlaminat, bestehend aus axial orientierten und spiralen Faserschichten zu bilden, und Verstrecken des Laminats in einer Preßform, um ihm die gewünschte Größe und Form zu geben, und
(e) danach Härten des Faserschichtenlaminats, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der zweiten Schicht Kohlenstoffasern sind, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Schichten 1 bis 20 Gewichtsprozent der Faser enthält, die der Kohlenstoffaser unähnlich ist.
8. Ein Verfahren nach Patentanspruch 7, worin der Dorn einen kreisförmigen Querschnittsflächenanteil vorherbestimmter Länge und einen nicht-kreisförmigen Querschnittsflächenanteil angrenzend an den kreisförmigen Anteil und graduell übergehend in eine vorherbestimmte Querschnittskontur aufweist, wobei das Verfahren weiterhin darin besteht, daß das Laminat des Schritts (d) auf den nicht-kreisförmigen Querschnittsflächenanteil des Dornes geführt wird, bevor dieses Laminat in der Preßform verstreckt wird, um ihm die erwünschte Größe und Form zu geben.
9. Ein Verfahren nach Patentanspruch 7 oder 8, worin die erste Faserschicht eine axial orientierte Faserschicht ist.
10. Ein Verfahren nach Patentanspruch 7, 8 oder 9, worin das Matrixharz ein hitzehärtendes Harz wie ein Epoxid-, ungesättigtes Polyester-, Urethanacrylat-, Vinylester-, Phenol- oder Polyurethan-Harz oder ein thermoplastisches Harz wie Nylon 6; Nylon 66, Nylon 12, PBT, PET, Polycarbonat, Polyacetal, Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon, Polyethersulfid, Polyphenylenoxid, Polypropylen, oder Polyvinylchlorid ist.
11. Ein Verfahren nach einem der Patentansprüche 7 bis 10, worin die unähnliche Faser beispielsweise Glasfaser oder Aramidfaser ist und vorzugsweise in der Form von Rovings, beispielsweise wollähnlichen Rovings aus Monofilamenten willkürlicher Orientierung vorliegt.
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