DE60107057T2

DE60107057T2 - Wärmehärtende harzzusammensetzung einer radikalisch härtbaren harzmischung und kohlenstofffasern

Info

Publication number: DE60107057T2
Application number: DE2001607057
Authority: DE
Inventors: Klaas Hans VAN DIJK; Hubertus Gerardus JANSE; Hubertus Hans HORNMAN; Antonius Franciscus Maria Josephus Van Der Ploeg
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: EP1263867B1; ATE282063T1; US6743832B2; AU2001241283A1; US20050027061A1; WO2001066637A1; EP1263867A1; DE60107057D1; US20030166744A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wärmehärtende Harzzusammensetzung, enthaltend ein radikalisch härtbares Harzgemisch als Matrix, in dem 2D-statistisch verteilt diskontinuierliche Kohlenstofffasern sowie andere Additive vorhanden sind. Wärmehärtende Harzzusammensetzungen werden auch als Compounds bezeichnet. Solche Compounds können beispielsweise in Form von Platten hergestellt und verarbeitet werden und werden dann als Harzmatten bzw. Sheet Moulding Compounds (SMCs) bezeichnet. Masseherstellung bzw. Herstellung in Masse und Verarbeitung der Compounds ist auch möglich. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer wärmehärtenden Harzzusammensetzung sowie Verfahren für die Herstellung von 3D-gepreßten Gegenständen aus dieser wärmehärtenden Harzzusammensetzung und 3D-gepreßte Gegenstände, hergestellt aus einer wärmehärtenden Harz-zusammensetzung.
Wärmehärtende Harzzusammensetzungen, welche ein radikalisch härtbares Harzgemisch als Matrix, 2D-statistisch verteilt diskontinuierliche Kohlenstofffasern und andere Additive enthalten, sind in einem Artikel von N. Tsuchiyama, Progress in Science and Engineering of Composites, Proceedings of the ICCM-IV, Tokio, (1982), Vol. 1, 497–503, beschrieben. Diese Druckschrift betrifft wärmehärtende Harzzusammensetzungen, die hauptsächlich in SMCs verwendet werden. Die Harzzusammensetzung aus dem Artikel von N. Tsuchiyama wird durch Zufügen von 20–55 Vol.-% an zerschnittenen Kohlenstofffaserbündeln mit einem K-Wert zwischen 1–30 zu einem radikalisch härtbaren Harzgemisch, welches 100 Gew.-Teile eines Polyesterharzes, 1,5 Gew.-Teile an Magnesiumoxid und 1 Gew.-Teil an t-Butylperbenzoat enthält, erhalten. Gemäß dem Verfasser werden SMCs erhalten, die gute mechanische Eigenschaften zeigen, wenn der Volumenprozentgehalt der Kohlenstofffasern zwischen 40 und 45 beträgt, und der K-Wert der Kohlenstofffaser bündel 6 beträgt. Wenn zerschnittene Kohlenstofffaserbündel mit einem K-Wert von größer als 6 verwendet werden, werden Produkte mit viel schlechteren mechanischen Eigenschaften erhalten.
Mit dem K-Wert eines Faserbündels ist die Anzahl der in dem Faserbündel vorhandenen Filamente, geteilt durch einen Faktor von 1.000, gemeint.
Ein ernsthafter Nachteil der Harzzusammensetzungen im Stand der Technik ist, daß in der Herstellung von guten SMCs eine relativ große Anzahl an Faserbündeln nebeneinander (oder teilweise aufeinander) in eine Zerschneidevorrichtung eingeführt werden muß, um eine SMC mit einem ausreichend homogen verteilten und leicht benetzbaren Faserbett herzustellen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine wärmehärtbare Harzzusammensetzung bereitzustellen, welche ein radikalisch härtbares Harzgemisch als Matrix, 2D-statistisch verteilt diskontinuierliche Kohlenstofffasern und andere Additive enthält, welche nicht die vorstehend erwähnten Nachteile aufweist.
Die Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das radikalisch härtbare Harzgemisch aus:

(a) 50–100 Gew.-Teilen eines radikalisch härtbaren Harzes, das auch ein mit ihm copolymerisierbares freies Monomer enthält,
(b) 0–50 Gew.-Teilen einer schrumpfbeständigen Verbindung, die auch eine Menge an copolymerisierbarem freien Monomer enthalten kann, wobei sich die Gesamtmenge von (a) und (b) zu 100 addiert, besteht,

Überraschenderweise ist nun eine Harzzusammensetzung erhalten worden, in welcher die Kohlenstofffasern gut imprägniert sind und vollständig 2D-statistisch und homogen durch die Harzzusammensetzung verteilt sind.
Eine 2D-statistische Verteilung von Faserbündeln bedeutet eine Verteilung, in welcher die Richtung des Faserbündels in der Ebene, in welcher die Faserbündel verteilt sind, keine Regelmäßigkeit zeigt.
Die zerschnittenen, gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel mit den vorstehend spezifizierten Schlichten und Bindemitteln zeigen ein ausgezeichnetes Fallverhalten. Als ein Ergebnis ist es nun sehr gut möglich, signifikant weniger Spulen als im Stand der Technik zu verwenden, um Verbindungen, beispielsweise SMCs, mit einer 2D-statistisch verteilten und homogenen und leicht benetzbaren Faserverteilung herzustellen. Dies ist besonders wichtig bei der Herstellung von breiten SMCs, beispielsweise breiter als 70 cm, welche wesentlich für die Herstellung von sehr großen gepreßten Gegenständen (z.B. Autodächer, etc.) mit einem Minimum an Bindenähten, durch die Verwendung von großen Einlageplatten, sind.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß Harzzusammensetzungen mit einer relativ geringen Dichte hergestellt werden können. Außerdem sind sie besonders geeignet zur EMI-Abschirmung, und Teile mit einer Klasse-A-Oberfläche können auch hergestellt werden.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß sie auch für Masseverarbeitung äußerst geeignet sind, beispielsweise durch Verarbeiten durch Extrusionspressen (auch als „Spritzgußpressen" oder „Transferformpressen" bezeichnet).
In dem radikalisch härtbaren Harzgemisch wird in der vorliegenden Erfindung ein radikalisch härtbares Harz (a) verwendet. Im allgemeinen sind Harze radikalisch härtbar, wenn sie eine Ungesättigtheit enthalten. Beispiele solcher Harze sind: Vinylesterharze, ungesättigte Polyesterharze und Hybridharze.
Geeignete Vinylesterharze, auch als Epoxy(meth)acrylate bekannt, welche in der Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Additionsprodukte von Polyepoxiden und ungesättigten Carbonsäuren, vorzugsweise Acrylsäure und Methacrylsäure. Geeignete Polyepoxide sind Epoxynovolakharze und insbesondere Polyepoxide auf Bisphenol-A-Basis. Eine ähnlich geeignete Klasse von Vinylesterharzen sind die Veresterungsprodukte von alkoxyliertem Bisphenol-A mit (Meth)acrylsäure. Beispiele von diesen sind die ATLAC^TM-Harze von DSM Composite Resins, Zwolle, Niederlande.
Geeignete ungesättigte Polyesterharze, welche in der Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Polyester, welche durch Reaktion von organischen Verbindungen, welche Carboxyl- und/oder Alkoholgruppen enthalten, erhalten werden. Mindestens eine der Ausgangsverbindungen enthält dann ungesättigte Verbindungen. Beispiele von diesen sind die PALATAL^TM-Harze von DSM Composite Resins.
Geeignete Hybridharze, welche in der Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Harze, welche ein Polyester-Urethan-Hybridnetzwerk durch Reagieren niedermolekularer Ausgangsverbindungen miteinander in situ bilden. Beispiele von diesen sind die DARON^TM-Harze von DSM Composite Resins.
Vorzugsweise werden in der vorliegenden Erfindung Vinylesterharze oder ungesättigte Polyesterharze verwendet.
Das freie Monomer, welches mit dem radikalisch härtbaren Harz in dem Harzgemisch copolymerisierbar ist, enthält eine oder mehrere Vinylgruppen und normalerweise weniger als 50 Kohlenstoffatome. Beispiele von geeigneten copolymerisierbaren freien Monomeren sind von dem vinylaromatischen-, Vinyl-ether-, Vinylester-, Acrylat- und/oder Allyltyp. Vorzugsweise ist das freie Monomer vinylaromatisch. Geeignete vinylaromatische Monomere sind beispielsweise Styrol, α-Methylstyrol, o-, m-, p-Methylstyrol, p-Chlorstyrol, t-Butylstyrol, Divinylbenzol, Bromstyrol, Vinylnaphthalin, α-Chlorstyrol und Divinylnaphthalin. Vorzugsweise wird Styrol verwendet.
Eine geeignete Menge an radikalisch härtbarem Harz und copolymerisierbarem freien Monomer ist in dem Harzgemisch gemäß der vorliegenden Erfindung normalerweise zwischen 50 und 100 Gew.-Teilen, bezogen auf die Gesamtmenge von (a) und (b), welche 100 Gew.-Teile ist. Es sollte jedoch erwähnt werden, daß in solchen Fällen, in denen die Menge von (a) näher an 100 und die von (b) näher an 0 ist, die Handhabung der radikalisch härtbaren Harzpasten dazu neigt, aufgrund niedriger Viskositätswerte schwieriger zu werden. In solchen Fällen, und insbesondere in Verbindung mit einer niedrigen Menge an Füllstoff (d.h. bei etwa bei 0–10 Gew.-Teilen bezogen auf die Gesamtmenge von (a) und (b)) werden, falls benötigt, andere Additive wie thixotrophe Mittel (Mittel zur Veränderung der Viskosität) oder andere Mengen an copolymerisierbarem freien Monomer (Styrol) verwendet, um die Viskosität des Harzgemisches an einen solchen geeigneten Wert anzupassen, daß im Fall von SMCs eine gute Benetzung des Faserbetts erhalten wird und die Harzzusammensetzung nach dem Verdicken gut verarbeitet werden kann.
Geeignete schrumpfbeständige Verbindungen (b) in der Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung sind thermoplastische Polymere wie beispielsweise Polyvinylacetat, Ethylenvinylacetat, Polystyrol, Polyacrylate, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat, gesättigte Polyester, Polyethylen, Polyurethan und Kautschuke auf Butadien- und Styrol-Basis. Solche schrumpfbeständigen Verbindungen sind auch als „low profile additives" (LPA) oder, in anderen Quellen, als „low shrink additives" (LSA) bekannt. Es ist auch möglich, eine Anzahl der vorstehend erwähnten Polymere in carboxylierter Form zu verwenden, beispielsweise als Copolymer mit ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren oder dem korrespondierenden Anhydrid. Vorzugsweise ist die schrumpfbeständige Verbindung ein thermoplastisches Polymer und/oder ein Styrol-Butadien-Kautschuk. Gemäß den allgemein akzeptierten Definitionen für LPAs und LSAs neigen diese Additive, wenn sie in low shrink (LS)- oder low profile (LP)-Zusammensetzungen verwendet werden, dazu, eine lineare Schrumpfung im Bereich von +0,1 bis 0% (für LS) bzw. im Bereich von 0 bis –0,12% (für LP) zu zeigen, wenn sie gehärtet werden. Negative Werte für die Schrumpfung zeigen, daß eine gewisse Ausdehnung während des Härtens stattfindet. Es ist weiterhin festzustellen, daß LP-Zusammensetzungen mit einer linearen Schrumpfung in dem Bereich von –0,06 bis –0,12% auch als Klasse-A-Zusammensetzungen bezeichnet werden.
Die verwendete schrumpfbeständige Verbindung und die Menge dieser schrumpfbeständigen Verbindung werden derart gewählt, daß die Wirkungen der Phasentrennung in der Harzzusammensetzung minimiert werden. Der Fachmann kann leicht und ohne übertriebenes Experimentieren eine solche geeignete schrumpfbeständige Verbindung und die Menge davon finden, welche für jedwede spezifische Anwendung verwendet werden kann.
Die Menge der schrumpfbeständigen Verbindung (b) in dem Harzgemisch gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt zwischen 0 und 50 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge von (a) und (b).
Die Menge des copolymerisierbaren freien Monomers in (a) und (b), bezogen auf die Gesamtmenge von (a) und (b), beträgt im allgemeinen weniger als 60 Gew.-%, insbesondere zwischen 20–50 Gew.-%. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es nicht kritisch, ob ein einzelnes copolymerisierbares freies Monomer oder ein Gemisch von copolymerisierbaren freien Monomeren verwendet wird. Die freien Monomere (oder Gemische von freien Monomeren), welche in (a) und (b) vorhanden sind, können unterschiedlich sein.
Kontinuierliche Kohlenstofffaserbündel, wie hierin verwendet, bedeuten Fasern mit einer Länge, welche viel größer als die Breite oder Dicke des Kohlenstofffaserbündels ist.
Gespaltene, kontinuierliche Kohlenstofffaserbündel im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeuten eine Anordnung einer Anzahl von (kontinuierlichen) Kohlenstofffilamenten. Der Fachmann gibt normalerweise die Anzahl der Filamente eines Faserbündels oder eines Paketes, welches durch Spalten eines solchen Bündels erhalten wird, durch einen K-Wert an, wobei jedes K 1.000 Filamente angibt. Das gespaltene, kontinuierliche Ausgangsbündel, welches hier verwendet wird, weist daher einen viel größeren Gesamt-K-Wert auf als der von jedem der Pakete von Kohlenstofffilamenten auf, welche nach Spalten erhalten werden. Jedes dieser Pakete von Kohlenstofffilamenten weist vorzugsweise einen K-Wert von zwischen 1 und 12 auf, vorzugsweise zwischen 3 und 12. Die K-Werte der Pakete von den in den gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündeln vorhandenen Kohlenstofffilamente können im allgemeinen um so viel wie 30–40% variieren. Die gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel weisen vorzugsweise einen K-Wert von ≥ 20, bevorzugter ≥ 40 im Gesamten auf.
In der Praxis war es bisher nicht möglich, geeignete Verbindungen, beispielsweise SMCs, auf Basis von Harzzusammensetzungen, welche Kohlenstofffaserbündel mit einem K-Wert von größer als 12 enthalten, herzustellen. Im allgemeinen ist dann die Verteilung der Kohlenstofffaserbündel, bei einer gegebenen Breite des SMCs und einer gegebenen Anzahl an Spulen, unzulänglich homogen und, wenn die Breite des SMC verringert wird – bei einer gleichen Anzahl an Spulen – um die Homogenität der Faserbeladung zu verbessern, werden SMCs erhalten, deren Faserbett selbst bei einer relativ geringen Faserbeladung so dick ist, daß eine angemessene Benetzung nicht möglich ist. Dem gleichen Problem begegnet man in anderen Ausführungsformen, in denen die Faserbeladung eines Harzgemisches über eine große Breite stattfinden muß, wenn beispielsweise Fasermaterial zu einem Harzgemisch in einem langen, engen Spalt zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen zugegeben wird. Die Länge des Spalts stimmt dann näherungsweise mit der Breite der Walzen überein.
Die Verwendung von gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündeln mit Schlichte und Bindemitteln, wie in der vorliegenden Erfindung spezifiziert (was zu einem geeigneten Fallverhalten nach Zerschneiden führt), erlaubt nun eine Verteilung der Kohlenstofffasern über einen breiten Bereich des Harzgemisches, wobei weniger Spulen verwendet werden, ohne Verschlechterung der Homogenität des Faserbettes, wenn SMCs hergestellt werden, oder ohne Verschlechterung der Ho mogenität der Faserbeladung, wenn Walzen verwendet werden.
Die Kohlenstofffasern in den gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündeln, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind mit einer Schlichte, die mindestens teilweise chemisch daran gebunden ist, und mit einem Bindemittel, dessen Löslichkeit bei Raumtemperatur in dem copolymerisierbaren freien Monomer mindestens 10 Gew.-% beträgt, versehen.
Weil die Schlichte mindestens teilweise an den Kohlenstofffasern durch eine chemische Reaktion verankert ist, kann sich dieser Teil der Schlichte in keinem Fall in dem copolymerisierbaren freien Monomer, welches vorhanden ist, lösen. Der Teil der Schlichte, welcher nicht chemisch an die Kohlenstofffasern gebunden ist, kann vollständig oder teilweise unlöslich in dem copolymerisierbaren freien Monomer sein. Als Regel wird nur ein beschränkter Teil, beispielsweise weniger als 30 Gew.-%, der Schlichte chemisch an die Kohlenstofffasern gebunden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Bindemittel verwendet, deren Löslichkeit bei Raumtemperatur in dem vorhandenen copolymerisierbaren freien Monomer mindestens 10 Gew.-% beträgt. Es ist für die verwendete Menge an Bindemitteln möglich, vollständig in dem freien Monomer gelöst zu sein. Für die Herstellung von Harzzusammensetzungen, welche für Anwendungen mit Klasse-A-Eigenschaften vorgesehen sind (sozusagen mit sehr guten Oberflächeneigenschaften), werden vorzugsweise Bindemittel verwendet, deren Löslichkeit in dem copolymerisierbaren freien Monomer 10–30 Gew.-% beträgt. Für die Herstellung von Harzzusammensetzungen, welche für Anwendungen in tragenden Teilen vorgesehen sind, wird vorzugsweise ein Bindemittel verwendet, dessen Löslichkeit in dem copolymerisierbaren freien Monomer mehr als 30 Gew.-% beträgt, bevorzugter insbesondere 50–75 Gew.-%. Die Menge der verwendeten Schlichte plus Bindemittel beträgt im allgemeinen zwischen 0,2 und 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Faser. Die Schlichte und das Bindemittel können ein und dieselbe Verbindung sein. In einem engeren Sinne wäre es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, lediglich die Menge der Schlichte, die chemisch an die Faserbündel als Schlichte gebunden ist, festzulegen; die Menge der Schlichte, die nicht chemisch an die Fa serbündel gebunden ist, kann daher tatsächlich auch als Bindemittel betrachtet werden. Diese Annahme ist bei den Prozentgehalten in Betracht gezogen worden, die in der vorliegenden Anmeldung angegeben sind.
Der Gewichtsprozentgehalt an Kohlenstofffasern, bezogen auf die Harzzusammensetzung, ist im allgemeinen 5–65 Gew.-%. Vorzugsweise ist der Gewichtsprozentgehalt der Kohlenstofffasern entweder zwischen 5 und 30 Gew.-% oder zwischen 40 und 60 Gew.-%, bevorzugter im Bereich von 45 bis 58 Gew.-%. Eine Faserbeladung unter 30 Gew.-% wird im allgemeinen verwendet, wenn Klasse-A-Eigenschaften erhalten werden sollen. Auf der anderen Seite wird eine Faserbeladung über 40 Gew.-% gewählt, wenn tragende Anwendungen beabsichtigt sind. Wenn SMCs eine Kombination verschiedener Beladungstypen einschließen (beispielsweise isotrope und eindirektionale Faserbeladung), dann kann die gesamte Faserbeladung zu einem begrenzten Ausmaß die vorstehend erwähnten Grenzen überschreiten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es dann möglich, einen Anteil der diskontinuierlichen Fasern durch kontinuierliche Fasern zu ersetzen.
Vorzugsweise weisen die zerschnittenen, gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel eine durchschnittliche Länge von zwischen 0,5 und 10 cm auf, vorzugsweise zwischen 1 und 5 cm auf.
Für Komponenten mit sehr feinen Rippen und Wulsten kann es beispielsweise für die durchschnittliche Längenverteilung der zerschnittenen, gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel vorteilhaft sein, mindestens zwei getrennte Maxima aufzuweisen. Eine Verteilung mit zwei Maxima ist auch als bimodale Verteilung bekannt.
Eine durchschnittliche Länge der zerschnittenen, gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel mit mindestens zwei getrennten Maxima in der Längenverteilung kann beispielsweise durch Mischen (von mindestens zwei) Chargen von kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündeln erhalten werden, welche zu unterschiedlichen Durchschnittslängen zerschnitten worden sind. Solche unterschiedlichen Durchschnittslängen von zerschnittenen Kohlenstofffaserbündeln können beispielsweise durch Ver wendung von mindestens zwei oder mehr Zerschneidevorrichtungen erhalten werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch eine einzelne Zerschneidevorrichtung zu diesem Zwecke verwendet werden, vorausgesetzt, daß mindestens einige der Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Schneideblätter in ihr unterschiedlich sind.
Mit einer Zerschneidevorrichtung ist auch eine Anordnung von zwei Walzen gemeint, die gegenläufig walzen bzw. laufen, und von denen eine Walze mit Schneideblättern in festen oder ausgewählten Abständen (gleich oder unterschiedlich) voneinander ausgestattet ist und von denen die andere (Gummi)walze gegen die mit Klingen ausgestattete Walze drückt.
Als eine Regel werden in der Herstellung von SMCs die zerschnittenen Kohlenstofffaserbündel in die Harzmatrix eingeführt, indem diesen gestattet wird, auf einer SMC-Fertigungsstraße direkt von einer oder mehreren Zerschneidevorrichtungen auf die Oberfläche des (einer ersten Schicht des) Harzgemisches zu fallen und diese mit dem gleichen Harzgemisch zu bedecken, wonach die Harzzusammensetzung zwischen Abstandswalzen (Verdichtungseinheit) zur Imprägnierung geführt wird.
Es ist auch möglich, die zerschnittenen Faserbündel zu einem Harzgemisch in den Spalt zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen zuzugeben. Die nach dem Passieren der Walzen entfernte Harzzusammensetzung kann zur guten Imprägnierung des Fasermaterials in der Form einer Platte in eine Verdichtungseinheit einer SMC-Fertigungsstraße beschickt werden oder in Masseform („bulk form") in eine Mischvorrichtung eingespeist werden. Wenn Mischen in einer Mischvorrichtung, beispielsweise in einer Knetmaschine oder einem Extruder stattfindet, sollte das Mischen derart kontrolliert werden, daß die durchschnittliche Länge der zerschnittenen Kohlenstofffaserbündel nicht kürzer als 0,5 cm ist. Noch ratsamer ist eine durchschnittliche Länge der zerschnittenen Kohlenstofffaserbündel von nicht kürzer als 2 cm.
Der Fachmann kann leicht feststellen, welcher Gewichtsprozentgehalt an Kohlenstofffaser, abhängig von der gewählten Durchschnittslänge der Kohlenstofffaser und dem gewählten Harzgemisch, das beste Ergebnis ergibt.
Im allgemeinen sind höchstens 75 Gew.-% an Füllstoff in der Harzzusammensetzung vorhanden. In besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, geringere Füllstoffgehalte zu verwenden, beispielsweise weniger als 40 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 20 Gew.-% und noch bevorzugter weniger als 5 Gew.-%. In einer besonderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden weniger als 0,1 Gew.-% an Füllstoff verwendet, noch bevorzugter weniger als 0,01 Gew.-%. Im Prinzip braucht überhaupt kein Füllstoff vorhanden zu sein. Bei Masseverarbeitung ist die Viskosität des Harzgemisches weniger kritisch und der Fachmann macht, als eine Regel, weniger Verwendung von den vorstehend erwähnten Additiven.
Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Calciumcarbonat, Kaolin, Schwerspat, Dolomit, Brechquarz, Brechschiefer, Talk, Aluminiumtrihydrat, Glasperlen, Ruß und Sand. Füllstoffe mit einer sehr geringen Dichte können auch verwendet werden, z.B. Hohlglasperlen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Füllstoffe nicht so zu verstehen, daß sie Färbemittel, Katalysatoren, Beschleuniger, Trennmittel, Initiatoren und Inhibitoren einschließen, welche naheliegenderweise auch in der Harzzusammensetzung vorliegen werden.
Als eine Regel enthält die Harzzusammensetzung auch einen Verdicker, sicherlich in dem Fall der Herstellung von SMCs und auch oft, wenn Masseverarbeitung stattfindet. Solche Verdicker sind dem Fachmann bekannt und umfassen beispielsweise ein Oxid und Hydroxid von den Metallen der Gruppen I, II und III des Periodensystems. Beispiele von geeigneten Verdickern sind Oxid und Hydroxid von Magnesium, Lithium und/oder Calcium.
Vorzugsweise wird Magnesiumoxid verwendet. Die Menge an Magnesiumoxid, die gemäß der vorliegenden Erfindung zugegeben wird, ist vorzugsweise größer als 1,5 Gew.-Teile bezogen auf das Harzgemisch. Verdicken kann ebenfalls durch eine Reaktion des Harzes mit (Di)isocyanat-Verbindungen, welche in dem Harzgemisch vor handen sind, erreicht werden. Dies ist besonders geeignet, wenn Vinylesterharze und Hybridharze verdickt werden.
Geeignete thixotrophe Mittel sind Aerosile, kolloidales Silica, stark reaktive Kieselsäuren, Bentonite, Calciumstearat und hydrierte Öle, beispielsweise Rizinusöl.
Die Mengen der verwendeten Katalysatoren, Beschleuniger, Trennmittel, Initiatoren und Inhibitoren und von Verdickern und jedweden thixotrophen Mitteln sind jene, welche üblicherweise für radikalisch härtbare Harze verwendet werden. Im allgemeinen machen sie einen Anteil von etwa 5 bis 20 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Teile, des radikalisch härtbaren Harzgemisches aus (d.h. die Summe von (a) und (b)). Als eine Regel beträgt die Anzahl der Gewichtsteile von (Di)Isocyanat-Verbindung(en) zwischen 10 und 45 Teile, bezogen auf 100 Teile, des radikalisch härtbaren Harzgemisches, wenn Isocyanat-Verdickung verwendet wird. Die Menge der anderen Additive bleibt in diesem Fall die gleiche. Als eine Regel wird dann eine geringe Menge eines Wasserfängers, beispielsweise Baylithpulver, oder ein anderes Molekularsieb, zugegeben. Der Fachmann kann dies leicht bestimmen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, neben den gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündeln andere verstärkende Materialien zu der Harzzusammensetzung zuzugeben. Geeignete verstärkende Materialien sind beispielsweise zerkleinerte Lamellarmaterialien, wie beispielsweise Glimmer, oder andere Fasern natürlichen oder synthetischen Ursprungs, beispielsweise Aramidfasern, Polypropylenfasern, Polyethylenterephthalat (PET-P)-Fasern, Glasfasern, etc. Falls benötigt, können diese zusätzlichen Fasern auch eindirektional in der Herstellung von SMCs zugegeben werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren für die Herstellung von einer wärmehärtenden Harzzusammensetzung, in welchem gespaltene, kontinuierliche Kohlenstofffaserbündel in einer Zerschneidevorrichtung zerschnitten werden, wobei die Kohlenstofffaserbündel vor dem Zerschneiden mit einer Schlichte, die mindestens teilweise chemisch daran gebunden ist, und mit einem Bindemittel versehen werden und zu einem radikalisch härtbaren Harzgemisch hinzugegeben werden, das aus:

(a) 50–100 Gew.-Teilen eines radikalisch härtbaren Harzes, das auch ein mit ihm copolymerisierbares freies Monomer enthält,
(b) 0–50 Gew.-Teilen einer schrumpfbeständigen Verbindung, die auch eine Menge an copolymerisierbarem freien Monomer enthalten kann, wobei sich die Gesamtmenge von (a) und (b) zu 100 addiert,

1) diesen entweder gestattet wird, auf einer SMC-Fertigungsstraße auf das Harzgemisch zu fallen, und diese mit dem gleichen Harzgemisch bedeckt werden, oder
2) diese in einem Spalt zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen zu dem Harzgemisch gegeben werden, gefolgt von einem Imprägnierungsschritt in einer Verdichtungseinheit oder in einer Mischvorrichtung.

Der Imprägnierungsschritt in einer Mischvorrichtung wird insbesondere in der Herstellung der Compounds in Masseform verwendet.
Die gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel werden vorzugsweise in die Zerschneidevorrichtung, wenige Zentimeter entfernt, eingeführt.
Die in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Pakete von kontinuierlichen Kohlenstofffaserfilamenten weisen einen K-Wert von zwischen 1 und 12, vorzugsweise zwischen 3 und 12, auf und werden durch Spalten von ungespaltenen kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündeln mit einem K-Wert von vorzugs weise ≥ 20, erhalten.
Die dadurch erhaltene Harzzusammensetzung ist zur Verwendung in der Herstellung von 3D-gepreßten Gegenständen geeignet. Diese gepreßten Gegenstände haben im allgemeinen eine Dicke von mindestens 1 mm. Die gepreßten Gegenstände haben außergewöhnlich gute mechanische Eigenschaften, gute Wärmebeständigkeit, ausgezeichnete Dimensionsstabilität bei hohen Temperaturen und günstige Ermüdungseigenschaften. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind diese guten mechanischen und anderen Eigenschaften mit einem niedrigen Gewicht gekoppelt. Verglichen mit Glas-SMCs für tragende Anwendungen können Gewichtsreduktionen von bis zu 50–65% erreicht werden. Auch sind die Kohlenstofffasern in besonderen Bereichen des 3D-gepreßten Gegenstandes wie Rippen und Wulsten homogen verteilt. Es wurde festgestellt, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gut für die Herstellung gepreßter Gegenstände mit Klasse-A-Oberflächeneigenschaften mit hohen Konzentrationen an Füllstoff (beispielsweise 60 bis 75 Gew.-% bezogen auf die Harzzusammensetzung) und an schrumpfbeständiger Verbindung (beispielsweise 30 bis 40 Gew.-% des Harzgemisches) geeignet ist. In solchen Fällen wird vorzugsweise ein Bindemittel in den gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündeln, von denen weniger als 30 Gew.-% in dem vorhandenen copolymerisierbaren, freien Monomer gelöst sind, verwendet, und eine Faserbeladung von unter 30 Gew.-% wird verwendet.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die Verwendung von härtbaren Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung (oder hergestellt durch ein Verfahren davon) zur Herstellung gepreßter Gegenstände.
Die gepreßten Artikel gemäß der vorliegenden Erfindung können auch als Gehäuse für elektronische Geräte mit adäquater EMI-Abschirmung verwendet werden. Zusätzlich können die gepreßten Gegenstände als Karosseriebleche für Autos, als innere und/oder äußere Schale für Verbundplatten und als (halb)tragende Teile in Autos oder anderen Fahrzeugen verwendet werden.
JP-A-8-311242 beschreibt elektrisch leitfähige, wärmehärtbare Harzzusammensetzungen (SMCs, verstärkt mit kurzen – 0,1 bis 1 cm – Fasern), welche hauptsächlich als Gehäuse für elektronische Geräte mit EMI-Abschirmung verwendet werden.
Die Harzzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung stellen eine gleiche oder sogar bessere EMI-Abschirmung als die in JP-A-8-311242 beschriebenen Produkte bereit, bei einer viel geringeren Kohlenstofffaserbeladung.
Die vorliegende Erfindung wird nun durch einige Beispiele illustriert, ohne jedoch durch die in den Beispielen gezeigten Zusammensetzungen eingeschränkt zu werden.
Beispiel I

Es wurde ein Harzgemisch auf Vinylesterbasis (Atlac XP 810, DSM Composite Resins, Zwolle, Niederlande) mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Atlac XP 810	:70 Teile
Palapreg H814	:30 Teile LPA von DSM Composite Resins
Calciumcarbonat	:5 Teile (Füllstoff)
Trigonox C	:1,5 Teile eines Initiators von AKZO Nobel
p-Benzochinon (PBQ)	:0,4 Teile (einer 10%igen Lösung)
Zn-Stearat	:5 Teile
MgO	:2,8 Teile (Verdicker)

Die Menge des Harzgemisches wurde in 2 Teile aufgeteilt und unter Verwendung eines Rakelmessers unter Bildung eines Harzfilms auf 2 Polyethylen/Polyamid-Trägerfilmen verteilt.
Die gespaltenen kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel mit einem Styrol-löslichen Bindemittel (K-Wert 80, gespalten in 10 Pakete von durchschnittlich 8K) von 14 Spulen wurden in eine Zerschneidevorrichtung eingeführt, wobei sie 4 cm entfernt über der Grundharzschicht angeordnet waren. Die Kohlenstofffaserbündel wurden mit rotierenden Klingen in Pakete von Filamenten, welche annäherungsweise 2,5 cm lang waren, geschnitten.
Auf der Grundharzschicht wurde ein 2D-statistisch verteiltes und homogenes Faserbett mit einer Breite von 50 cm erhalten. Danach wurde die zweite Harzschicht auf das Faserbett aufgetragen; anschließend wurde das Fasermaterial mit dem Harzgemisch in einer Verdichtungseinheit imprägniert. Die dadurch erhaltene plattenförmige Harzzusammensetzung wurde anschließend aufgerollt. Eine Kohlenstofffaserbeladung von 52 Gew.-% wurde erreicht. Eine gute Benetzung der 8K-Pakete mit dem Harzgemisch war eindeutig bis zu den einzelnen Filamenten erkennbar.
Verdicken des erhaltenen Compounds trat in 10 Tagen auf, danach wurde die Harzzusammensetzung in eine flache Platte, unter Verwendung einer Formbedeckung („mould coverage") von 40%, gepreßt. Eine homogene schwarzfarbige Platte war das Ergebnis.
Testexemplare wurden von der erhaltenen flachen Platte abgeschnitten, und diese wurden anschließend einer Biegeprüfung und einem ILSS-Test unterzogen.
Ergebnis der Biegeprüfung (ISO 178):
Biegemodul 33 GPa
Biegefestigkeit 500 MPa
Ergebnisse des ILSS-Tests (ASTM 2344):
68 MPa
Die Dichte des erhaltenen Materials war 1,39 g/cm³.
Beispiel II (EMI-Abschirmung)
Unter Verwendung des gleichen Harzgemisches wie in Beispiel I und der gleichen gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel wurde ein Compound hergestellt, welches 25 Gew.-% an Kohlenstofffasern mit einer Länge von annäherungsweise 2,5 cm enthielt.
Nach dem Verdicken für 12 Tage wurde eine Anzahl flacher Platten mit einer Formbedeckung von 40% und mit den folgenden Dicken gepreßt: 1,4 mm, 2,8 mm und 5,8 mm.
Die Abschirmeffizienz wurde in Übereinstimmung mit ASTM 4935 in dem Frequenzbereich zwischen 30 MHz und 1 GHz gemessen.
Die Abschirmkurven haben ein flaches Profil über einen breiten Frequenzbereich. Eine Zahl charakteristischer Werte dieser Kurven ist in der Tabelle gezeigt.
Tabelle 1: EMI-Abschirmung als eine Funktion der Frequenz für verschiedene Plattendicken.
Vergleichsbeispiel A
Unter Verwendung des Harzgemisches von Beispiel I wurden Kohlenstofffaserbündel von 14 Spulen mit einem ungespaltenen 24K-Kohlenstofffaserbündel auf eine Länge von etwa 2,5 cm über dem Bodenharzbett geschnitten.
Die Faserbündel wurden wie in Beispiel I in einem Abstand von 4 cm angeordnet. Anstelle eines homogenen Faserbettes über eine Breite von 50 cm wurden nun eher 14 „Wulste" eines Fasermaterials erhalten, zwischen denen es Bereiche gab, in denen kaum jedwede Faserbündel gefunden wurden. Eine Kohlenstofffaserbeladung von 48 Gew.-% wurde erreicht. Um solche Bereiche zu vermeiden, mußte der Abstand zwischen den Bündeln der Zerschneidevorrichtung verringert werden. Nur wenn die Bündel in einem Abstand von 1,5 cm voneinander angeordnet waren, konnte eine homogene Faserverteilung erreicht werden (die Breite des erhaltenen SMCs war dann etwa 20 cm).
Es wurde jedoch festgestellt, daß die Imprägnierung dieses 20 cm breiten Faserbettes nicht gut möglich war, was sich aus dem hohen Anteil an trockenen Faserbündeln, welche immer noch nach der Verdichtungseinheit vorhanden waren, ergab.
Vergleichsbeispiel B
Unter Verwendung des Harzgemisches aus Beispiel I wurden gespaltene, kontinuierliche Kohlenstofffaserbündel mit einem nicht-Styrol-löslichen Bindemittel (48K, aufgespalten in 7 Pakete von durchschnittlich 7K) von 14 Spulen auf eine Länge von etwa 2,5 cm geschnitten.
Unter identischen Bedingungen wie jenen in Beispiel I wurde so ein 50 cm breites CSMC mit einer Kohlenstofffaserbeladung von 52 Gew.-% hergestellt.
Nachdem das Compound für 10 Tage verdickte, wurde unter Verwendung einer Formbedeckung von 40% eine flache Platte gepreßt, von der eine Anzahl an Teststäben für eine Biegeprüfung ab- bzw. ausgeschnitten wurde. Auf der Oberfläche der flachen Platte (und der Teststäbe) waren eindeutig Bereiche sichtbar, in denen kaum jedwede Kohlenstofffasern (hellgelb in der Farbe) waren. Als ein Ergebnis war die Stärke des Materials relativ gering.
Die Ergebnisse der Biegeprüfung gemäß ISO 178 waren:

Biegefestigkeit 200 MPa ± 40 MPa

Biegemodul: 31 GPa.
Der ILSS (ASTM 2344) war 59 MPa.
Beispiel III

Ein Harzgemisch auf Maleatharzbasis (Palapreg 0423-N-2, DSM Composite Resins) wurde mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:

Palapreg 0423-N-2	:64 Teile
Neulon LP40A	:33 Teile Polyvinylacetat LPA von Union Carbide Chemicals
Coathylen HA 1681	:3 Teile Polyethylen von Plast Labor S
Styrol	:3 Teile
BYK W 996	:2 Teile Benetzungsmittel von BYK Chemie
Calciumcarbonat	:190 Teile (Füllstoff)
Trigonox C	:1,6 Teile Initiator von AKZO Nobel
Trigonox 21 LS	:0,2 Teile Initiator von AKZO Nobel
p-Benzochinon (PBQ)	:0,35 Teile (einer 10%igen Lösung)
Ca-Stearat	:5 Teile
MgO	:2,7 Teile (Verdicker)

Die Menge des Harzgemisches wurde in zwei Teile aufgeteilt und unter Verwendung eines Rakelmessers unter Bildung eines 30 cm breiten Harzfilmes auf zwei Kalanderwalzen ausgebreitet.
Die gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel mit einem Styrol-löslichen Bindemittel (K-Wert 80, aufgespalten in 10 Pakete von durchschnittlich 8K) von 8 Spulen wurden in die Zerschneidevorrichtung über den Kalanderspalt eingeführt, wobei sie 4 cm voneinander entfernt angeordnet wurden. Die Kohlenstofffaserbündel wurden mit rotierenden Messern in Filamentpakete von etwa 2,5 cm Länge geschnitten.
Die zerschnittenen Fasern fielen statistisch verteilt auf die Harzschichten auf den Walzen, danach wurde das Fasermaterial zusammen mit dem Harzgemisch durch den Spalt zwischen den zwei Walzen geführt und mit dem Harzgemisch imprägniert.
Die so erhaltene Harzzusammensetzung in Masse wurde von den Walzen durch Abkratzer entfernt und gepackt.
Eine Kohlenstofffaserbeladung von 17 Gew.-% wurde erreicht. Eine gute Benetzung der 8K-Pakete mit dem Harzgemisch war bis zu den einzelnen Filamenten eindeutig sichtbar.
Verdicken des erhaltenen Compounds trat in 7 Tagen auf, danach wurde die Harzzusammensetzung in eine flache Platte gepreßt. Eine homogene dunkelgrau farbige Platte war das Ergebnis.
Von der erhaltenen flachen Platte wurden Testexemplare geschnitten, welche anschließend einer Biegeprüfung unterzogen wurden.
Ergebnisse der Biegeprüfung (ISO 178):
Biegemodul 20 GPa
Biegefestigkeit 200 MPa
Die Dichte des erhaltenen Materials war 1,79g/cm³.
Vergleichsbeispiel C
Unter Verwendung des Harzgemisches aus Beispiel III wurden Kohlenstofffaserbündel von 8 Spulen mit einem nicht-gespaltenen 24K-Kohlenstofffaserbündel nun über dem Kalander auf eine Länge von etwa 2,5 cm geschnitten. Der Abstand zwischen den Faserbündeln betrug 4 cm, wie in Beispiel III. Anstelle einer homogenen Faserverteilung über eine Breite von 30 cm wurden nun eher 8 „Streifen" von Fasermaterial erhalten, zwischen denen es Bereiche gab, in denen kaum jedwede Faserbündel gefunden wurden. Eine Kohlenstofffaserbeladung von 16 Gew.-% wurde erreicht. Um die Bildung von solchen Bereichen mit und ohne Faserbündel zu erreichen, mußte der Abstand zwischen den Bündeln in der Zerschneidevorrichtung verringert werden. Wenn der Bündelabstand kleiner als 1,5 cm war, konnte eine homogenere Faserverteilung erreicht werden, allerdings wurde festgestellt, daß die Imprägnierung der Fasern nicht so gut möglich war, was sich aus dem großen Anteil an trockenen Faserbündeln, die immer noch in dem Massecompound vorhanden waren, ergab.
Beispiel IV

Beispiel I wurde ohne jedwedes vorhandenes LPA wiederholt. Das verwendete Harzgemisch wies die folgende Zusammensetzung auf:

Atlac XP 810	:100 Teile
Calciumcarbonat	:5 Teile (Füllstoff)
Trigonox C	:2,1 Teile eines Initiators von AKZO Nobel
p-Benzochinon (PBQ)	:0,6 Teile (einer 10%igen Lösung)
Zn-Stearat	:5 Teile
MgO	:4 Teile (Verdicker)

Das gleiche Mischvorgehen und die gleichen gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel wie in Beispiel I wurden verwendet.
Eine Kohlenstofffaserbeladung von 52 Gew.-% wurde erreicht. Eine gute Benetzung der 8K-Pakete mit dem Harzgemisch war bis zu den einzelnen Filamenten eindeutig sichtbar.
Verdicken der erhaltenen Verbindung trat in 10 Tagen auf, danach wurde die Harzzusammensetzung unter Verwendung einer Formbedeckung von 40% in eine flache Platte gepreßt. Eine homogene schwarz-farbige Platte war das Ergebnis.
Testexemplare wurden aus der erhaltenen flachen Platte geschnitten, und diese wurden anschließend einer Biegeprüfung und einem ILSS-Test unterzogen.
Ergebnisse der Biegeprüfung (ISO 178):
Biegemodul 33 GPa
Biegefestigkeit 530 MPa
Ergebnisse des ILSS-Tests (ASTM 2344):
68 MPa

Claims

SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz, enthaltend ein radikalisch härtbares Harzgemisch als Matrix, in dem 2D-statistisch verteilt diskontinuierliche Kohlenstofffasern und andere Additive vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das radikalisch härtbare Harzgemisch aus: (a) 50–100 Gew.-Teilen eines radikalisch härtbaren Harzes, das auch ein mit ihm copolymerisierbares freies Monomer enthält, (b) 0–50 Gew.-Teilen einer schrumpfbeständigen Verbindung, die auch eine Menge an copolymerisierbarem freien Monomer enthalten kann, wobei sich die Gesamtmenge von (a) und (b) zu 100 aufaddiert, besteht, und daß die diskontinuierlich verteilten Kohlenstofffasern durch Zerschneiden gespaltener, kontinuierlicher Kohlenstofffaserbündel erhältlich sind, wobei die Kohlenstofffaserbündel mit einer Schlichte, die mindestens teilweise chemisch daran gebunden ist, und mit einem Bindemittel, dessen Löslichkeit bei Raumtemperatur in dem copolymisierbaren freien Monomer, das in dem radikalisch härtbaren Harzgemisch vorhanden ist, mindestens 10 Gew.-% beträgt, versehen sind, wobei die Schlichte und das Bindemittel die gleiche Komponente sein kann oder unterschiedliche Komponenten sein können, und daß der Gewichtsprozentgehalt von Kohlenstofffasern, bezogen auf die Harzzusammensetzung, zwischen 5 und 65 Gew.-% liegt, und daß gegebenenfalls auch ein Füllstoff in der Harzzusammensetzung vorhanden ist.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierlich verteilten Kohlenstofffasern durch Zer schneiden gespaltener, kontinuierlicher Kohlenstofffaserbündel mit einem K-Wert von ≥ 20, vorzugsweise ≥ 40, insgesamt, erhältlich sind, und aus Paketen von Kohlenstofffilamenten aufgebaut sind, die jeweils einen K-Wert von zwischen 1 und 12, vorzugsweise zwischen 3 und 12, aufweisen.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach den Ansprüchen 1–2, dadurch gekennzeichnet, daß das radikalisch härtbare Harz ein Vinylesterharz oder ein ungesättigtes Polyesterharz ist.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das copolymerisierbare freie Monomer Styrol ist.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß die schrumpfbeständige Verbindung aus thermoplastischen Polymeren und/oder Styrol-Butadien-Kautschuken ausgewählt ist.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsprozentgehalt von Kohlenstofffasern, bezogen auf die Harzzusammensetzung, entweder zwischen 5 und 30 Gew.-% oder zwischen 40 und 60 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 45 und 58 Gew.-%, liegt.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Länge der zerschnittenen, gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel zwischen 0,5 und 10 cm, vorzugsweise zwischen 1 und 5 cm, liegt.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Länge der zerschnittenen, gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel nicht kürzer als 2 cm ist.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der durchschnittlichen Längenverteilung der zerschnittenen, gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel mindestens zwei Maxima in der Längenverteilung vorhanden sind.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Füllstoff höchstens 75 Gew.-%, bezogen auf die Harzzusammensetzung, beträgt.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als 5 Gew.-%, insbesondere weniger als 0,1 Gew.-% und am meisten bevorzugt weniger als 0,01 Gew.-% Füllstoff in der Harzzusammensetzung vorhanden ist.
SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichte und das Bindemittel ein und dieselbe Verbindung sind.
Verfahren zur Herstellung eines SMC-Gegenstands mit wärmehärtendem Harz, enthaltend ein radikalisch härtbares Harzgemisch als Matrix, in dem 2D-statistisch verteilt diskontinuierliche Kohlenstofffasern und andere Additive vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß gespaltene, kontinuierliche Kohlenstofffaserbündel in einer Zerschneidevorrichtung zerschnitten werden, um Pakete von Kohlenstofffilamenten zu bilden, wobei die Kohlenstofffaserbündel vor dem Zerschneiden mit einer Schlichte, die mindestens teilweise chemisch daran gebunden ist, und mit einem Bindemittel, das die gleiche Komponente wie die Schlichte oder davon verschieden sein kann, versehen werden und zu einem radikalisch härtbaren Harzgemisch hinzugegeben werden, das aus: (a) 50–100 Gew.-Teilen eines radikalisch härtbaren Harzes, das auch ein mit ihm copolymerisierbares freies Monomer enthält, (b) 0–50 Gew.-Teilen einer schrumpfbeständigen Verbindung, die auch eine Menge an copolymerisierbarem freien Monomer enthalten kann, wobei sich die Gesamtmenge von (a) und (b) zu 100 addiert, und gegebenenfalls einer Menge an Füllstoff besteht, wobei die Löslichkeit des Bindemittels bei Raumtemperatur in dem vorhandenen copolymerisierbaren freien Monomer mindestens 10 Gew.-% beträgt, und die zerschnittenen, gespaltenen, kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündel dadurch 2D-statistisch und darin homogen verteilt sind, daß 1) diesen entweder gestattet wird, auf einer SMC-Fertigungsstraße auf das Harzgemisch zu fallen und diese mit dem gleichen Harzgemisch bedeckt werden, oder 2) diese in einem Spalt zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen zu dem Harzgemisch gegeben werden, gefolgt von einem Imprägnierungsschritt in einer Verdichtungseinheit oder in einer Mischvorrichtung.
Verfahren zur Herstellung eines SMC-Gegenstands mit wärmehärtendem Harz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Pakete von kontinuierlichen Kohlenstofffilamenten jeweils einen K-Wert von zwischen 1 und 12, vorzugsweise zwischen 3 und 12, aufweisen und durch Spalten von ungespaltenen kontinuierlichen Kohlenstofffaserbündeln mit einem K-Wert von ≥ 20, vorzugsweise ≥ 40, insgesamt, erhalten werden.
Verfahren zur Herstellung von 3D-Formgegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß bei deren Herstellung ein SMC-Gegenstand mit wärmehärtendem Harz, wie in einem der Ansprüche 1–12 beschrieben, verwendet wird.