CARBON FIBRE-REINFORCED SYNTHETICS COMPOSITE MATERIAL AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION

Abstract: 1. A composite material produced from carbon fibres, which are not mutually anchored, and synthetic resin, characterised in that supplementarily a material which sinters, melts or slags in the vicinity of the temperature of combustion or gasification of the synthetic resin is added in an amount up to 10 percent by volume related to the synthetic resin.

Description: Verbundwerkstoff aus kohlefaserverstärktem Kunststoff Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunstharz und Verfahren zu deren Herstellung. Die Anwendung von Kohlenstoffasern zur Verstärkung von Kunstharz kommt der Forderung nach geringerem Gewicht bei gleicher oder noch höherer Tragkraft gegenüber konventionellen Werkstoffen besonders für den Luft- und Raumfahrzeugbau weitgehend nach. Die dabei auftretenden Probleme hinsichtlich der Gestaltung von zu fertigenden Bauteilen werden bereits weitgehend beherrscht, so dass der Anwendung von der konstruktiven Seite kaum mehr Hindernisse im Wege stehen. Es hat sich nun herausgestellt, dass Schwierigkeiten hinsichtlich des Brandverhaltens; dieser Verbundwerkstoffe bisher nicht befriedigend gelöst werde konnten. Bei einem Brand von Geräten, die Teile aus kohlefaserverstärktem Kunststoff aufweisen, verbrennt das Kunstharz bereits bei Temperaturen von - je nach Kunststoffart - etwa 400 bis 6000C vollständig, so dass nur noch die erst bei weit höheren Temperaturen verbrennenden Kohlenstoffasern nachbléiben. Durch die bei einem Brand, z,B. von Luftfahrzeugen, aufÇreten- den starken Luftturbulenzen werden die relativ leichten und sehr dünnen Kohlenstoffasern mitgerissen und über grosse Gebiet verteilt. Dabei gelangen die selbst leitfähigen Fasern auch in elektrische und elektronische Geräte und setzen diese dabei ausser Funktion. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Verbundwerkstoff aus kohlefaserverstärktem Kunststoff und ein Verfahren dafür zu schaffen, welches auch bei Temperaturen, bei denen die Kunstharzmatrix bereits vollständig verbrannt bzw. vergast ist, noch einen Zusammenhalt der Kohlenstoffasern gewährleistet. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verbundwerkstoff mit Merkmalen von Anspruch 1 und der Unteransprüche 2 bis 9. Als Zusatzmaterialien werden zweckmässig solche verwendet, die zum einen in bereits kleinen Zusätzen bei der Verbrennungstemperatur der Kunstharze genügende Mengen von Schlacken oder Agglomeraten bilden, um die Kohlenstoffasern weitgehend zu binden und am Wegfliegen zu hindern und die zum anderen nur eine geringe Einbusse an den guten Werkstoffeigenschaften des Verbundwerkstoffes bringen. In Betracht kommen dafür z.B. Pulver oder Fasern aus niedrigschmelzenden Gläsern und Metallen. Als Zusatzmaterial in Form von löslichen Verbindungen eignen sich z.B. metallorganische Verbindungen, die in Kunstharz oder dem Härter löslich sind. Bei Erhitzung durch einen Brand bilden die temperaturfesten Bestandteile der Verbindung eine, die'Kohlenstoffaser schützende Schlacke. Als weitere Pulver oder lösliche Verbindungen sind übliche, an sich bekannte Flammenschutzmittel einsetzbar, wie z.B. Borax oder andere Borverbindungen, deren Schmelzen die Fasern schüten oder schaumbildende Silikate, die durch Schaumbildung die Fasern verkleben. Die vorgenannten Zusatzmaterialien sind nur Beispiele von möglichen weiteren bekannten Stoffen. Das wesentliche der Erfindung besteht in der Anwendung aller dieser Stoffe zur Erfüllung der erfindungsgemässen Aufgabe, die Kohlenstoffasern während eines Brandes zu binden und am Wegfliegen zu hindern. Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen für den Einsatz von Zusatzmaterialien und deren Verhalten bei Hitzeeinwirlcungen noch weiter erläutert werden. Beispiel 1 soll Ein Verbundwerkstoff/aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Epoxidharz in Wickeltechnik hergestellt werden0 Dabei werden etwa 5-10 Volumenprozente Pulver aus einem niedrigschmelzenden Glas dem Harz hinzugesetzt und vermischt, Im Tränkbad aus diesem Gemisch werden die durchlaufenden Kohlenstoffrovings in üblicher Weise getränkt und zu dem Verbundwerkstoff verarbeitet. Beispiel 2 Zur Herstellung eines Faservlieses aus Kurzfasern werden etwa 90 ffi Kohlenstoffasern mit etwa 10{% Glasfasern gemischt und in üblicher Weise zu Faservliesen verarbeitet und dann mit einer Polyesterharzlösung getränkt. Beispiel 3 Zur Herstellung von Kohlenstoffaser-Prepregs wird einer Epoxidharz-Härterldsung eine Lösung von Ferrocen in Tetrahydrofuran zugesetzt. Die Fasern werden in üblicher Weise mit diesem Lösungsgemisch getränkt, getrocknet und weiter verarbeitet. Beispiel 4 Zur Herstellung eines Bauteils aus einem mit Kohlenstofffasern verstärkten Polyimidharz werden Kohle-Kurzfasern, Polyimidharzpulver und Natriumborat gemischt und dann in üblicher Weise gepresst und ausgehärtet.

Claims: Verbundwerkstoff aus kohlefaserverstärktem Kunststoff Paten tan sprüche 1. Verbundwerkstoff aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunstharz, g e k e n n z e i c h n e't durch den Zusa von Materialien, welche in der Nähe der Verbrennungsteir ratur des Kunstharzes sintern, schmelzen oder verschlac und dabei die Kohlenstoffasern zusammenhalten. 2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zusatzmaterial aus Pulver be steht. 3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zusatzmaterial aus löslicher Verbindungen besteht, die dem Kunstharz oder seinem Härter zugesetzt sind. 4, Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zusatzmaterial aus gerichteten oder ungerichteten anderen Fasern besteht. 5. Verbundwerkstoff nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zusatzmaterial aus Faserge webe, Faservliese oder sonstwie verbundenen Fasern be steht. 6. Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunstharz nach den Ansprü chen 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Zusatzmaterialien mit Kunstharz vermischt und dann die Kohlenstoffasern mit dem Gemisc etränkt werden. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gemisch aus Kunstharz und Zu- satzmaterial zur Herstellung von Kohlenstoffaser -Prepregs verwendet wird. 8o Verfahren !ur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus mit Kohlenstofwasern verstärktem Kunstharz nach den Ansprü chen 1 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die als Zusatzmaterial verwendeten Fasern bei der Her stellung durch Wickeltechnik zwischen die Kohlenstoffasern gewickelt der bei der Herstellung durch lIandlulinierver- fahren zwischen die Kohlenstoffasern eingebracht und in an sich benannter Weise mit Kunstharzmaterial, welches mit oder olme weitere Zusatzmaterialien versehen ist, getränkt werden 9. Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunstharz nach den An sprüchen 1 und 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass das Fasergewebe, Faservlies und die sonstwie ver bundenen Fasern als eine oder mehrere Lagen auf oder zwi- schen die Lagen aus Kohlenstoffasern angeordnet oder gewickelt werden.

Inventors: SIEGLING, HANS-FRIEDRICH
Applicants: MESSERSCHMITT-BOLKOW-BLOHM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1980
Main classification: C08K7
IPC codes: C08K7