DE3750609T2

DE3750609T2 - Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffaserverstärkten thermoplastischen Harzgegenstandes.

Info

Publication number: DE3750609T2
Application number: DE3750609T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro C O Toho Rayon Endoh; Hiroyuki C O Toho Rayon Kosuda; Yasuhisa C O Toho Rayon Nagata
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1986-12-20
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2007-12-19
Also published as: EP0272648A3; US4897286A; EP0272648A2; DE3750609D1; EP0272648B1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit Kohlenstoffasern verstärkten thermoplastischen Harzprodukts (Prepregs), wobei das Verfahren beinhaltet, ein thermoplastisches Harz in einen Strang von Kohlenstoffasern einzubringen, und anschließend das thermoplastische Harz bis zum Schmelzen zu erhitzen, um ein Produkt (Prepreg) mit den Kohlenstoffasern zu bilden. Das mittels der vorliegenden Erfindung erhaltene Produkt stellt einen mit Kohlenstoffasern verstärkten Verbundstoff bereit, welcher eine verbesserte Schlagfestigkeit und andere wünschenswerte Eigenschaften aufweist. Dieser Verbundstoff wird bei Raumfahrtanwendungen und in anderen industriellen Feldern im allgemeinen extensiv eingesetzt.

Hintergrund der Erfindung

Da Kohlenstoffasern eine hohe spezifische Festigkeit und einen hohen spezifischen Elastizitätsmodul haben, werden sie in einer Anzahl von Harzmaterialien in der Form von langen oder kurzen Fäden verwendet, um faserverstärkte Verbundstoffe zu bilden. In Raumfahrtanwendungen, welche hohe mechanische Eigenschaft und eine hohe Wärmebeständigkeit erfordern, und in anderen allgemeinen industriellen Feldern sind wärmehärtbare Harze, wie ungesättigte Polyesterharze, Epoxidharze und Polyimidharze als Matrixharze verwendet worden. Da jedoch diese Matrixharze spröde und in ihrer Schlagfestigkeit minderwertig sind, ist eine Verbesserung hiervon, insbesondere für den Gebrauch in der Luftfahrt erforderlich gewesen.
Andere Probleme mit den konventionellen wärmehärtbaren Harzen sind, daß Prepregs, welche aus ihnen gemacht sind, wegen ihrer kurzen Lagerlebensdauer schwierig in gutem Zustand zu lagern sind, und daß solche Prepregs niedrige Herstellungsgeschwindigkeiten verursachen, weil sie lange Zeit brauchen um in eine gewünschte Gestalt geformt zu werden.
Im Vergleich zu Prepregs aus wärmehärtbaren Harzen, haben diejenigen aus thermoplastischen Harzen insofern eindeutige Vorteile, als sie zu Verbundstoffen mit verbesserter Schlagfestigkeit geformt, leicht in gutem Zustand gelagert und innerhalb kurzer Zeit in eine gewünschte Gestalt geformt werden können, was zu niedrigeren Formkosten beiträgt.
Üblicherweise angewandt e Verfahren zum Herstellen von Prepregs aus thermoplastischen Harzen schließen ein: (1) das Schmelzkleben eines Films aus thermoplastischen Harzen auf Kohlenstoffasern (beschrieben beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung (OPI) Nr. 29651/83); (2) das Eintauchen von Kohlenstoffasern in eine Lösung oder eine Emulsion von thermoplastischem Harz, das Trocknen der Faser und das Schmelzen des thermoplastischen Harzes (beschrieben beispielsweise im britischen Patent 1,424,168); und (3) das Führen von Kohlenstoffasern durch ein fluidisiertes Bett eines Harzpulvers, um das Harz auf die Fasern aufzubringen, und das Erhitzen des Harzes, um es zu schmelzen (beschrieben beispielsweise im US-Patent 3,742,106). Jedoch hat jedes dieser Verfahren Probleme. Beim ersten Verfahren können ihre mechanischen Charakteristika nicht ausreichend erzielt werden, da das Harz nicht in das Innere des Kohlenstoffaserstrangs eindringt. Das zweite Verfahren hat den Nachteil, daß die Harztypen und Lösungsmittel, die anwendbar sind, begrenzt sind, und daß eine lange Zeitdauer nötig ist, um das Lösungsmittel aus dem Harz heraus zu verdampfen, darüber hinaus gibt es auch ein solches Harz, für das es kein geeignetes Lösungsmittel gibt, welches verwendet werden könnte. Beim dritten Verfahren ist es schwierig, die Menge der Harzteilchen zu steuern, welche auf die Kohlenstoffasern aufgebracht werden sollen.
Die Erfinder führten Untersuchungen durch, um ein Verfahren zu entwickeln, mit dem ein Produkt aus kohlenstoffaserverstärktem, thermoplastischem Harz erzeugt werden kann, ohne daß man unter den oben genannten Problemen der Techniken gemäß dem Stand der Technik leiden muß.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines kohlenstoffaserverstärkten Produkts bereitzustellen. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Produkt aus einem Hochleistungsverbundstoff bereit zustellen.
Diese Aufgaben der vorliegenden Erfindung können mittels eines Verfahrens zur Herstellung eines Produkts aus kohlenstoffaserverstärktem, thermoplastischem Harz gelöst werden, welches einschließt, einen Glasfaserstrang in eine Suspension eines Pulvers aus thermoplastischem Harz in einer Flüssigkeit einzutauchen, um das thermoplastische Harz zwischen die Fäden, welche im Kohlenstoffaserstrang enthalten sind, zu bringen und das auf den Fasern abgeschiedene thermoplastische Harz zu erhitzen, um es zu schmelzen, und eine einheitliche Zusammensetzung mit Kohlenstoffasern zu bilden, wobei diese Flüssigkeit mindestens eine ist, die aus einem Alkohol, einem Keton und
- unter der Bedingung, daß die Flüssigkeit nicht ausschließlich aus einer halogenierten Kohlenwasserstoffverbindung besteht - einer halogenierten Kohlenwasserstoffverbindung ausgewählt ist.
Bevorzugt kann die Flüssigkeit darüber hinaus Wasser enthalten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, welche dazu benutzt werden kann, um das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die dazu benutzt werden kann, um die Harzteilchen beim Verfahren der vorliegenden Erfindung elektrophoretisch aufzubringen.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, die bei der vorliegenden Erfindung dazu benutzt werden kann, um eine Mehrstufenbehandlung durchzuführen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung dringt das Harz gleichmäßig zwischen alle Kunststoffasern ein. Das auf diese Weise hergestellte Produkt hat gute mechanische Eigenschaften oder, wenn das Produkt als ein Prepreg verwendet wird, stellt es ein kohlenstoffaserverstärktes Verbundmaterial zur Verfügung, welches gute mechanische Eigenschaften zeigt.
Kohlenstoffasern, welche bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, haben bevorzugt eine Festigkeit von mindestens 100 kg/mm² und einen Elastizitätsmodul von mindestens 10·10³ kg/mm². Brauchbare Kohlenstoffasern haben üblicherweise einen Durchmesser von 1 bis 20 um und bevorzugt von 4 bis 7 um. Bei der vorliegenden Erfindung können die Kohlenstoffasern in der Form eines Strangs, (welcher üblicherweise etwa 12.000 bis etwa 10.000.000 Fäden enthält), einer die Stränge enthaltenden Platte oder eines Gewebes vorliegen, welches die Stränge beinhaltet (im folgenden werden diese Ausführungsformen gemeinschaftlich als ein Strang bezeichnet).
Um eine bessere Haftung am Harz bereitzustellen, werden die Fasern bevorzugt einer geeigneten Oberflächenbehandlung unterzogen. Beispiele der Oberflächenbehandlung schließen eine Oxidationsbehandlung mittels Elektrolyse (beschrieben beispielsweise im US-Patent 4,401,533) oder mit einer Säure, wie Salpetersäure oder Chromsäure (beschrieben beispielsweise in der japanischen Patentpublikation Nr. 27,000/72), ein.
Bei der vorliegenden Erfindung können entweder kristalline oder nichtkristalline Harze verwendet werden. Das Harz hat bevorzugt einen. Schmelzpunkt oder eine Glasübergangstemperatur von nicht weniger von 150ºC. Beispiele von thermoplastischen Harzen schließen Polysulfone, Polyethersulfone, Polyetherketone, Polyetheretherketone, aromatische Polyamide, aromatische Polyester, Polycarbonate (beispielsweise aromatische Polycarbonate), Polyetherimide, Polyarylenoxide, Polyamid, Polyethylenterephthalat, Polyphenylensulfid, Polyamidimid, Polyarylat und thermoplastische Polymide ein.
Zwei oder mehr dieser thermoplastischen Harze können als Mischungen mit gewünschten Mengenverhältnissen verwendet werden. Indem zwei oder mehr Harze in der richtigen Weise für die Benutzung in Kombination ausgewählt werden, können hervorragende Formungsfähigkeit und physikalische Eigenschaften erhalten werden.
Ein Harz mit einer höheren Schmelzviskosität kann mit einem Harz zusammengemischt werden, welches eine niedrigere Schmelzviskosität hat, um seine Fließcharakteristik zu verbessern, und dies führt zu der Möglichkeit der Herstellung eines Verbundstoffs, welcher eine hohe Leistung bei wenigen Defekten unter einem vergleichsweise niedrigen Formdruck bringt. Deshalb kann die vorliegende Erfindung Verbundstoffmaterialien bereitstellen, welche zufriedenstellende mechanische Eigenschaften haben.
Thermoplastische Harze müssen in einer Pulverform vorliegen. Um eine gute Haftung an den Kunststoffasern sicherzustellen, haben die Harzteilchen bevorzugt eine durchschnittliche Größe von nicht mehr als 50 um, wobei der Wert von 10 um und darunter besonders bevorzugt wird. Im Hinblick auf die Handhabung haben die Teilchen bevorzugt eine durchschnittliche Größe von nicht weniger als 1 um.
Die Flüssigkeit (oder das Dispersionsmedium), die benutzt wird, um eine Suspension des Harzpulvers herzustellen, wird ausgewählt aus Alkoholen, Ketonen, halogenierten Kohlenwasserstoffverbindungen (aber nicht allein), und Mischungen hiervon. Die Flüssigkeit kann auch Wasser als zusätzlichen Bestandteil enthalten.
Ein geeigneter Flüssigkeitstyp sollte ausgewählt werden unter Berücksichtigung des Typs und der Menge des verwendeten Harzes. Alkohol und Ketone werden bevorzugt, weil die Imprägnierung mit dem Harz selbst dann, wenn die Harzkonzentration in der Dispersion niedrig ist, leicht durchgeführt werden kann. In Wasser ist das Ausbreitvermögen (die Trennung der Fasern voneinander, um das Eindringen des Harzes in den Strang zu erleichtern) der Kohlenstoffasern nicht leicht. Beispielsweise werden Ketone vom Standpunkt des Eindringens des Harzes in einen Kohlenstoffaserstrang bevorzugt als Dispersionsmedium für ein Polyetheretherketon eingesetzt.
Um die richtige Steuerung des Harzgehalts im Endprodukt (Prepreg) sicherzustellen, wird die Konzentration des thermoplastischen Harzes in der Suspension [thermoplastisches Harz·100/(Dispersionsmedium + thermoplastisches Harz)] in vorteilhafter Weise so eingestellt, daß sie innerhalb des Bereichs von 1 bis 50 (nach Gewicht) und noch bevorzugter von 1 bis 30% und am bevorzugtesten von 5 bis 15% liegt.
Die Kohlenstoffasern können entweder chargenweise oder kontinuierlich in die Harzsuspension eingetaucht werden, wobei Walzen verwendet werden. Der kontinuierliche Betrieb wird bevorzugt, um sicherzustellen, daß ein wirkungsvoll tiefes Eindringen des Harzes in den Faserstrang sichergestellt ist.
Die Harzsuspension kann irgendeine Temperatur innerhalb des Bereichs haben, in dem die Bildung einer einheitlichen Dispersion von Harzpartikeln sichergestellt ist. Während dieser Bereich vom Typ und der Konzentration des verwendeten Harzes abhängt, wird der Bereich von 5 bis 50ºC, üblicherweise bevorzugt von 5 bis 30ºC und noch bevorzugter von 15 bis 25ºC, angewandt. Die Dauer des Eintauchens in die Harzlösung muß entsprechend der Menge des Harzes, die in den Faserstrang eingebracht werden soll, und mit der Spannung und dem Strom, sofern Gleichstrom verwendet wird, variiert werden. Üblicherweise werden die Kunststoffasern 5 bis 180 Sekunden lang in die Harzlösung eingetaucht. Die Länge des Bads für die Suspension ist üblicherweise mindestens 30 cm.
Während der Imprägnierung wird der Faserstrang unter eine Spannung einer solchen Stärke gesetzt, daß sie den Faserstrang stramm hält, ohne auf einen Wert nachzulassen, jenseits dessen die Fasern fusselig werden.
Die Menge der Harzpartikel, die auf den Kohlenstoffasern der so behandelten Faserstränge abgeschieden werden, liegt zwischen 10 und 70 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der so behandelten Fasern), aber vom Standpunkt der Prepreg- Fabrikation werden die Harzteilchen auf den Fasern bevorzugt in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% abgeschieden.
Der so behandelte Kohlenstoffaserstrang wird üblicherweise bei einer Temperatur getrocknet, welche niedriger liegt als die, bei welcher das Harz reagiert oder sich zersetzt. Üblicherweise wird die Trocknung 1 bis 20 Minuten lang bei 80 bis 200ºC durchgeführt.
Der Faserstrang, an welchem die Harzteilchen haften, wird anschließend über oder zwischen Walzen geführt, die auf eine Temperatur erhitzt sind, welche nicht niedriger als der Glasübergangspunkt oder der Schmelzpunkt des Harzes liegt. Alternativ kann der Strang durch Spalte geführt werden, die von einer solch heißen Atmosphäre umgeben sind. Durch diese Behandlung schmilzt das Harz und bildet eine einheitliche Zusammensetzung mit den Fasern, um ein Produkt oder ein Prepreg aus kohlenstoffaserverstärktem, thermoplastischem Harz zu bilden. Das Produkt der vorliegenden Erfindung kann wiederholtem plastischen Bearbeiten unter Anwendung von Druck und Hitze auf das Produkt unterworfen werden. Eine Vielzahl solcher Produkte kann ausgelegt, erhitzt und unter Druck geformt werden, wobei üblicherweise eine Form verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Teilchen des thermoplastischen Harzes wirkungsvoll zwischen die Fasern gebracht, so daß ein Faserstrang bereitgestellt wird, in welchem die Kohlenstoffasern gleichmäßig mit dem Harz imprägniert sind. Als Ergebnis hiervon bringt das durch nachfolgendes Schmelzen des Harzes erzeugte Produkt ein höheres Maß von Gleichförmigkeit des Harzniederschlags und gewährleistet eine gute Haftung zwischen den Fasern und dem Harz. Deshalb kann, wenn das Produkt als ein Prepreg verwendet wird, ein Verbundstoff erhalten werden, welcher hervorragende mechanische Eigenschaften hat.
Ein ungeschlichteter Kohlenstoffaserstrang hat die Neigung, daß er sich unter äußerer Kraftanwendung übermäßig spreizt und die Fäden sich leicht voneinander trennen, und folglich ist es schwierig, während des Betriebs damit umzugehen. Während der Herstellung eines Produkts (Prepreg) entsteht wegen eines häufigen Brechens der Fäden eine große Menge Fusseln, was zu einer niedrigen Herstellgeschwindigkeit führt; und das schließlich erhaltene Produkt ist fusselig, so daß der Erhalt eines Produkts mit einem ausgezeichneten Aussehen und hoher Qualität nicht garantiert werden kann.
Wenn ein Faserstrang, in welchem die individuellen Fasern mittels eines Schlichtemittels (Bündelungsmittel) zusammengehalten werden, anstelle eines ungeschlichteten Faserstrangs verwendet wird, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht effektiv so durchgeführt werden, daß ein Produkt mit hohen Qualitäten erhalten wird, weil das Schlichtemittel verhindert, daß der Faserstrang sich ausreichend ausbreitet, um ein wirkungsvolles Eindringen der Teilchen eines thermoplastischen Harzes in den Faserstrang zu erlauben. Deshalb sind Verbundstoffmaterialien, welche aus so einem Produkt, d. h. aus Prepregs, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden sollen, gebildet sind, unbefriedigend in ihrer mechanischen Charakteristik und scheitern dabei, die den verstärkenden Fasern und dem Harz innewohnenden Eigenschaften voll auszunutzen.
Um solche Probleme zu vermeiden, wird es bevorzugt, einen Strang zu verwenden, welcher mit einem Schlichtemittel behandelt worden ist, und ein Lösungsmittel als ein Dispersionsmedium zu verwenden, welches das Schlichtemittel in der Dispersion auflöst, so daß die Imprägnierung mit den Harzpartikeln nicht erschwert wird.
Beispiele von Schlichtemitteln schließen ein Epoxidharz ein, welches üblicherweise eingesetzt wird, wie es beispielsweise in den US-Patenten 4,420,512 und 4,474,906 offenbart ist. Wenn es erwünscht ist, können ein lösliches Polyamid, Polyvinylpyrrolidon oder Polyvinylalkohol als Schlichtemittel verwendet werden. Das Schlichtemittel wird üblicherweise in einer Menge von 0,5 bis 5,0 Gew.-% und bevorzugt von 0,5 bis 2,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das kombinierte Gewicht der Kohlenstoffasern und des Schlichtemittels, eingesetzt.
Das Dispersionsmedium, welches dazu benutzt wird, um eine Suspension des Harzpulvers für die Behandlung des Kohlenstoffaserstrangs zuzubereiten, auf dem sich ein Schlichtemittel befindet, sollte die Fähigkeit haben, das Schlichtemittel wegzulösen. Ein geeignetes Dispersionsmedium ist ein Alkohol, ein Keton, eine halogenierte Kohlenwasserstoffverbindung (aber nicht allein) oder eine Mischung hiervon. Beispielhafte Alkohole schließen Ethanol und Methylcellosolve ein; beispielhafte Ketone schließen Acetone und Methylethylketon ein; beispielhafte Halogenverbindungen sind Methylenchlorid und Dichlorethan.
Der Typ des Mediums, das die Fähigkeit hat, das Schlichtemittel aufzulösen, und die Menge hiervon werden entsprechend dem Typ und der Menge des verwendeten Schlichtemittels und entsprechend der Temperatur des Bads mit der Harzlösung ausgewählt. Das Medium sollte das darin dispergierte thermoplastische Harzpulver nicht zum Quellen bringen oder auflösen.
Um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu verstärken, kann das Pulver eines thermoplastischen Harzes mittels Elektrophorese, d. h. durch Anwendung eines Gleichstroms zwischen der Suspension und den in die Suspension eingetauchten Kohlenstoffasern, auf die Kohlenstoffasern aufgebracht werden und diese imprägnieren. Um ein tiefes Eindringen des Harzes in den Faserstrang sicherzustellen, wird bevorzugt, daß ein angewandter Gleichstrom nur zwischen der Lacksuspension und dem Faserstrang fließt.
Die Konzentration des Harzes in der Suspension kann auch mit der Spannung und dem angewandten Strom und mit der Harzmenge, welche auf die Fasern aufgebracht werden soll, variieren. Die oben beschriebenen Konzentrationsbereiche können hierbei auch angewandt werden.
Der elektrische Strom muß ein Gleichstrom sein, und der Faserstrang kann als Anode oder als Kathode verwendet werden, wobei die Elektrode in der Suspension die entgegengesetzte Polarität hat. Wenn ein polarisierendes thermoplastisches Harz verwendet wird, wird es bevorzugt, den Faserstrang als Anode und die Elektrode in der Suspension als Kathode einzusetzen, um das Harz gleichförmig auf den Fasern aufzubringen.
Die angelegte Spannung variiert mit dem elektrischen Widerstand der Kohlenstoffasern und der Suspension, in welche sie eintauchen, aber im allgemeinen wird eine Spannung von mindestens 1 Volt angelegt. Der angewandte Strom hat bevorzugt eine Stromdichte von mindestens 1 Milliampere pro Quadratmeter des Oberflächenbereichs der Fäden, welche den Kohlenstoffstrang bilden, und welche im Bad innerhalb von einem Meter von der Zuführungsseite gelegen sind. Ein besonders bevorzugter Bereich liegt zwischen 0,01 und 5 Ampere pro Quadratmeter.
Die vorliegende Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Faserstrang, 2 ist ein eine Harzsuspension enthaltendes Bad, und 3 bis 9 bezeichnen jeweils eine Walze. Die Bezugszeichen 10, 11 und 12 bezeichnen die Harzsuspension, einen Trockner bzw. Preßwalzen.
Der Faserstrang 1 wird von einer Spule abgewickelt und in das Bad 2 durch die Führungsrollen 3 und 4 eingeführt. Das Bad 2 ist mit einer Harzsuspension 10 gefüllt, welche Teilchen von mindestens einem thermoplastischen Harz enthält, dessen Konzentration auf einen festgelegten Wert eingestellt ist. Der Faserstrang 1 wird in die Harzsuspension eingetaucht, so daß die Harzpartikel in den Strang eingebracht werden.
Der Faserstrang mit dem zwischen einzelnen Fasern eingebrachten Harz wird aus dem Bad 2 herausgenommen, mit dem Trockner 11 getrocknet und durch die Preßwalzen 12 geleitet, so daß das Harz schmilzt oder weich wird und thermisch in den Strang eingebracht wird, um ein Kohlenstoffasern enthaltendes Produkt bereitzustellen.
Ein Beispiel einer Vorrichtung, welche bei der vorliegenden Erfindung dazu benutzt wird, um thermoplastisches Harz elektrophoretisch aufzubringen, ist in Fig. 2 gezeigt, in welcher das Bezugszeichen 21 einen Faserstrang bezeichnet, 22 ist ein elektrisch isoliertes Behandlungsbad, 23 ist eine Elektrode, welche die Form einer Platte, eines Stabs oder eines Netzes aus einem metallischen Material (beispielsweise Kupfer) oder einem Kohlenstoffmaterial hat, und 24, 25, 26 und 27 sind Walzen. Jede der Walzen 24 und 27 dient als eine drehbare Elektrode für die Stromübertragung, welche aus einem leitfähigen Material, wie einem Metall oder einem Kohlenstoffmaterial hergestellt ist. Die Walzen 25 und 26 sind elektrisch isolierte drehbare Führungswalzen. Mit 28 und 29 sind eine Zuführwalze bzw. eine Aufnehmwalze bezeichnet. Das Bezugszeichen 30 ist eine Harzsuspension, 31 ist ein Trockner, und 32 ist eine Einheit von Preßwalzen. Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, welche bei der Durchführung einer Mehrstufenbehandlung verwendet werden kann. Die Bezugszeichen bezeichnen dasselbe wie diejenigen in Fig. 2. Bei der Durchführung einer Mehrstufenbehandlung kann ein einzelnen Behandlungsbad verwendet werden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, es können aber auch zwei oder mehr Bäder benutzt werden.
Mehrstufenbehandlungen sind besonders effektiv, um Teilchen gleichförmig und schnell auf die Kohlenstoffasern aufzubringen.
Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt für den Zweck, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung weiter zu veranschaulichen, sollen aber in keiner Weise als eine Begrenzung genommen werden.

Beispiele 1 und 2

Die Pulver der in der Tabelle 1 gezeigten thermoplastischen Harze wurde jedes für sich in einer flüssigen Mischung aus Ethanol und Aceton (10 : 1 in Gewichtsteilen) dispergiert, um Suspensionen zu bereiten, welche die in der Tabelle 1 gezeigte Harzkonzentration haben. Jede der Suspensionen wurde in ein Bad gegeben, welches die in der Fig. 1 gezeigte Ausgestaltung hatte. Eine Platte, die eine Breite von 23 cm hatte und 40 Kunststoffaserstränge beinhaltete (Zugfestigkeit: 420 kg/mm²; Elastizitätsmodul: 24.500 kg/mm²; Durchmesser = 7 um; 12.000 Fäden pro Strang; ungeschlichtet; das Blatt ist aus 22.500 Fäden pro cm gebildet), wurde durch das Bad geführt.
Die Harze wurden zwischen die individuellen Fasern eingebracht, indem diese in das Bad während der in der Tabelle 1 angegebenen Dauer eingetaucht wurden. Anschließend wurden die Fasern bei 150ºC 10 Minuten lang getrocknet und thermisch imprägniert, indem sie durch Preßwalzen geführt wurden, welche auf den in der Tabelle 1 angegebenen Temperaturen gehalten wurden und welche auf den mit dem Harz imprägnierten Faserstrang einen Druck von 1 kg/cm² ausübten, wodurch einheitliche Prepregs aus thermoplastischem Harz hergestellt wurden, das mit einheitlich ausgerichteten Kohlenstoffasern verstärkt war.
Jedes der Prepregs hatte ein Fasergewicht (Flächengewicht) von 150 g/m² und einen Harzgehalt von 34 Gew.-%. Jedes Prepreg wurde in Segmente einer in ASTM definierten Größe geschnitten. Zwanzig solcher Segmente wurden in der Weise laminiert, daß sie bezüglich der Richtung der Kohlenstoffasern einheitlich ausgerichtet waren, in eine Form gelegt und unter den in der Tabelle 1 angegebenen Bedingungen geformt, um eine flache Platte zu erzeugen. Die Volumfraktionen der Fasern in den so hergestellten Platten sind in der Tabelle 3 gezeigt. Teststücke wurden von jeder Platte abgeschnitten, und ihre Biegungscharakteristik (ASTM D-790) und ihre zwischenlaminare Scherfestigkeit (ILSS) (ASTM D-2344) bei 0 (bezüglich der Faserrichtung) wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt.

Beispiele 3 bis 6

Die Pulver der in der Tabelle 1 gezeigten thermoplastischen Harze wurden, jedes für sich, in einer flüssigen Mischung aus Ethanol und Aceton (10 : 1 in Gewichtsteilen) dispergiert, um Suspensionen zu bereiten, deren Harzkonzentrationen in der Tabelle 1 gezeigt sind. Jede der Suspensionen wurde in ein Bad eingebracht, welches die in Fig. 2 gezeigte Ausgestaltung hatte. Anschließend wurde dieselbe Platte, wie sie in den Beispielen 1 und 2 definiert ist, durch das Bad geführt. In diesen Beispielen wurde ein Gleichstrom durch das Bad geleitet, wobei die Kohlenstoffasern als eine Anode und die Elektrode 3 als eine Kathode 3 benutzt wurden, damit die Harze fest auf der Platte aus Kohlenstoffasern aufgebracht wurden. Die angewandte Eintauchdauer, die angewandte Spannung und die angewandte Stromdichte sind in der Tabelle 1 gezeigt. Anschließend wurden die Fasern bei 150ºC 10 Minuten lang getrocknet, und das Harz wurde thermisch eingebracht, indem die Fasern durch die Preßwalzen geführt wurden, wobei auf den mit dem Harz imprägnierten Faserstrang ein Druck von 1 kg/cm² ausgeübt wurde, wodurch einheitliche Prepregs aus thermoplastischen Harzen erzeugt wurden, die mit einheitlich ausgerichteten Kohlenstoffasern verstärkt waren.
Jedes der Prepregs hatte ein Fasergewicht von 150 g/m² und einen Harzgehalt von 35 Gew.-%.
In derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2 wurden die Teststücke erhalten, und ihre Biegecharakteristik und ihre ILSS gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt.

Vergleichsbeispiel 1

Das in der Tabelle 1 gezeigte Pulver aus thermoplastischem Harz wurde in ein Bad eingebracht, welches die in Fig. 1 gezeigte Ausgestaltung hatte. Das Pulver war nicht in irgendeinem Dispersionsmedium, wie Alkohol, suspendiert und blieb trocken. Danach wurde eine Kohlenstoffaserplatte, wie sie in den Beispielen 1 und 2 definiert ist, in derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2 durch das Bad geleitet. Nachdem die Harzpartikel an den Kohlenstoffaserbündeln hafteten, wurden die Fasern mit dem Harz thermisch imprägniert, indem sie durch Preßwalzen geführt wurden, welche auf der in der Tabelle 1 angegebenen Temperatur gehalten wurden, wobei auf den mit dem Harz imprägnierten Strang ein Druck von 1 kg/cm² ausgeübt wurde, um so ein einheitliches Prepreg aus thermoplastischen Harz herzustellen, welches durch einheitlich ausgerichtete Kohlenstoffasern verstärkt war. Dieses Prepreg hatte eine Faserdichte von 150 g/m² und einen durchschnittlichen Harzgehalt von 35 Gew.-%.
In derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2 wurden die Teststücke erhalten, und ihre Biegecharakteristik und ihre ILSS gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt.

Vergleichsbeispiele 2 und 3

Filme aus den in der Tabelle 2 identifizierten Harzen wurden mittels Thermokompression auf Kohlenstoffaserplatten derselben Art, wie sie in den Beispielen 1 und 2 definiert sind, aufgebracht. Die Kombinationen wurden durch Preßwalzen geführt, um eine thermische Imprägnierung unter den in der Tabelle 2 gezeigten Bedingungen zu bewirken. In derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2 wurden Teststücke erhalten, und unter den in der Tabelle 2 gezeigten Bedingungen wurden ihre Biegecharakteristik und ihre ILSS in derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2 gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt. Die lediglich durch Heißschmelzen von Harzfilmen erzeugten Prepregs waren schlecht mit den Harzen imprägniert, und die Verbundstoffe, welche aus diesen Prepregs geformt worden waren, zeigten eine geringere Leistungsfähigkeit, als diejenigen, welche in den Beispielen 1 bis 6 hergestellt worden waren. Tabelle 1 Thermoplastisches Harzpulver Teilchengröße des Harzens (um) Harzkonzentration in der Suspension (Gew.-%) Spannung (V) Imprägnierbehandlung Strom Behandlungsdauer Temperatur der Preßwalzen Variatioeffizient im Harzgehalt Temperatur Bedingungen beim Formen Druck Dauer Beispiel Nylon 121 (Ato Chimie) Polyether-etherketon (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) Tabelle 2 Thermoplastischer Harzfilm Temperatur bei der thermischen Imprägnierung mit Preßwalzen Bedingungen beim Formen Temperatur Druck Dauer Vergleichsbeispiel Nylon 12 (Ato Chimie) Polyetheretherketon (Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) *1, *3: Polyetheretherketon
Tg: 143ºC Fp: 334ºC (Tg: Glasübergangstemperatur)
*2: Polyethersulfon
Tg: 225ºC Tabelle 3 Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Nr. Biegefestigkeit (kg/mm²) Elastizitätsmodul
(Anmerkung:) Alle Messungen wurden bei 23ºC durchgeführt.

Beispiele 7 bis 16

Die Pulver von zwei oder mehr der thermoplastischen Harze, welche in der Tabelle 4-A gezeigt sind, wurden mit den auch in der Tabelle 4-A gezeigten Konzentrationen gemischt, und die erhaltenen Mischungen wurden in den in der Tabelle 4-B genannten Dispersionsmedien dispergiert. Mittels dieser Vorgehensweisen wurden Harzsuspensionen bereitet.
Unter Verwendung dieser Suspensionen wurden in derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2 Prepregs erhalten.
Jedes der Prepregs hatte ein Fasergewicht von 150 g/m² und einen Harzgehalt von 34 Gew.-%.
Der Zustand der Dispersion der Harzmatrix in den Prepregs wurde mittels eines Mikroskops untersucht, und es wurde gefunden, daß die Harze einheitlich zusammengemischt waren.
In derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2 wurden Teststücke erhalten. Die Volumfraktionen der Fasern in den so hergestellten Platten sind in der Tabelle 4-B aufgeführt.
Von jeder Platte wurden Teststücke abgeschnitten, und ihre Charpy-Schlagfestigkeit und ihre ILSS gemessen (gemessen in derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2). Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt, aus denen man ersehen kann, daß die Platten, welche unter Verwendung einer Harzmischung erhalten worden waren, bessere Eigenschaften bereitstellen, als diejenigen, welche unter Verwendung nur eines Harzes erhalten worden waren.

Vergleichsbeispiel 4

Zwei Lackfilme wurden so laminiert, daß dieselbe Zusammensetzung bereitgestellt wurde, wie die in Beispiel 7 verwendete, und auf eine Platte, wie sie in den Beispielen 1 und 2 definiert worden ist, mittels Thermokompression aufgebracht. Die Kohlenstoffaserplatte wurde thermisch imprägniert, indem sie unter den in der Tabelle 4-B gezeigten Bedingungen durch Preßwalzen geführt wurde, um ein einheitlich ausgerichtetes Prepreg zum Formen zu erzeugen.
Die mikroskopische Untersuchung zeigte, daß die Harzmatrix aus einer ungleichmäßigen Harzmischung bestand.
In derselben Weise wie in den Beispielen 1 und 2 wurden Teststücke von jedem der Prepregs bereitet, und ihre Charpy-Schlagfestigkeit und ihre ILSS wurden in derselben Weise wie oben gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4-B gezeigt. Das nur durch Heißschmelzen von Harzfilmen hergestellte Prepreg war schlecht mit den Harzen imprägniert, und der aus diesem Zwischenprodukt geformte Verbundstoff zeigte eine niedrigere Leistungsfähigkeit als die in den Beispielen 7 und 8 hergestellten.

Vergleichsbeispiel 5

Die Pulver der in der Tabelle 4 gezeigten thermoplastischen Harze, welche dieselbe Zusammensetzung, wie die in Beispiel 7 verwendete, bereitstellten, wurden in ein Bad eingebracht, das die in Fig. 1 gezeigte Ausgestaltung hatte. Die Pulver wurden in keinem Dispersionsmedium, wie Aceton, suspendiert und blieben trocken. Danach wurde eine Platte aus 40 Kohlenstoffaserbündeln, welche dieselbe Charakteristik wie die in den Beispielen 7 und 8 verwendeten hatten, durch das Bad geleitet. Nachdem die Harzpartikel an Kohlenstoffasersträngen hafteten, wurden die Fasern mit den Harzen thermisch imprägniert, indem sie durch auf der in Tabelle 4 angegebenen Temperatur gehaltene Preßwalzen geführt wurden, um so ein Prepreg zu erzeugen.
Dieses Prepreg hatte ein Fasergewicht von 150 g/m² und einen durchschnittlichen Harzgehalt von 35 Gew.-%.
Die mikroskopische Untersuchung zeigte, daß die Harzmatrix in diesem Prepreg aus einer einheitlichen Harzmischung bestand. Jedoch war dieses Zwischenprodukt wegen der schlechten Imprägnierung der Kohlenstoffasern mit den Harzen als Prepreg eines faserverstärkten Verbundstoffs nicht befriedigend.
Wie in den Beispielen 1 und 2 wurde das Prepreg in Segmente einer festgelegten Größe geschnitten. Zwanzig dieser Segmente wurden aufeinander laminiert, in eine Form gelegt und unter den in der Tabelle 4 gezeigten Bedingungen geformt, um so eine flache Platte herzustellen.
Wie oben wurden Teststücke von der Platte abgeschnitten, und ihre Charpy-Schlagfestigkeit und ihre ILSS gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt. Wegen der ungenügenden Imprägnierung der Fasern mit den Harzen zeigte der aus diesem Prepreg geformte Verbundstoff eine niedrigere Leistungsfähigkeit als die in den Beispielen 7 und 8 hergestellten.

Vergleichsbeispiel 6

Ein Versuch wurde gemacht, um ein Prepreg für das Formen eines kohlenstoffaserverstärkten Harzverbundstoffs herzustellen, indem eine Lösung von thermoplastischen Harzen verwendet wurde, welche so ausgewählt waren, um dieselbe Zusammensetzung bereit zustellen, wie sie in Beispiel 7 verwendet worden war. Jedoch war kein Lösungsmittel verfügbar, das fähig war, die ausgewählten thermoplastischen Harze vollständig aufzulösen, und es konnte kein zufriedenstellendes Prepreg erhalten werden. Tabelle 4-A Beispiele Harzformulierung Polyetheretherketon Polyethersulfon Polyetherimid Polysulfon Polyetherketon Polyphenylensulfid Polyamidimid Nylon Polycarbonat Polyimid Polyarylat Tabelle 4-A Beispiele Vergleichsbeispiele Harzformulierung Polyetheretherketon Polyethersulfon Polyetherimid Polysulfon Polyetherketon Polyphenylensulfid Polyamidimid Nylon Polycarbonat Polyimid Polyarylat Tabelle 4-B Beispiele Herstellung von Prepregs für das Formen Prozeß Dispersion Aceton Aceton/Ethanol MEK/Ethanol Wasser Harzkonzentration in der Suspension (Gew.-%) Temperatur für das Erhitzen, um einheitliche Zusammensetzung herzustellen (ºC) Qualität Mischung der Harze in der Matrix einheitlich Verbundstoffformung Formtemperatur (ºC) Formdruck (kg/cm²) Eigenschaften des Verbundstoffs Schlagfestigkeit (ohne hochkante Kerbe gemessen) (kg/mm²) Tabelle 4-B Beispiele Vergleichsbeispiele Herstelung von Prepregs für das Formen Prozeß Dispersion MEK Aceton Methanol Harzkonzenration in der Suspension (Gew.-%) Temperatur für das Erhitzen, um einheitliche Zusammensetzung herzustelen Qualität gut Mischung einheitlich konnte nicht hergestellt werden Verbundstoffformung Formtemperatur Formdruck Eigenschaften des Verbuindstoffs Schlagfestigkeit (ohne) hochkante Kerbe gemessen) (kg/mm²)
Anmerkung 1: Die Anteile der Harze sind in Form von Gewichtsprozent ausgedrückt.
Anmerkung 2: Die durchschnittliche Teilchengröße für jedes thermoplastische Harz ist in Klammern angegeben.
Anmerkung 3: Die Bezugszahlen, die den jeweiligen Prozessen für die Herstellung von Prepregs zugeordnet sind, haben folgende Bedeutungen: (1) Verfahren, welches eine Harzsuspension verwendet; (2) Verfahren, welches Harzfilme verwendet; (3) Verfahren, welches ein Bett von Harzpulver verwendet; (4) Verfahren, welches eine Lösung von Harzen verwendet.
Anmerkung 4: MEK bedeutet Methylethylketon.

Beispiele 17 und 18 und Vergleichsbeispiele 7 bis 14

Das Pulver eines Polyetheretherketonharzes, das dasselbe war wie in Beispiel 2 (Teilchengröße: 5 um), wurde auf Kohlenstoffasern mittels der fünf in der Tabelle 5 aufgeführten Verfahren aufgebracht. Bei jedem dieser Verfahren wurden die Kohlenstoffaserstränge, welche dieselben wie die in Beispiel 1 verwendeten waren, entweder in der Abwesenheit eines Schlichtemittels oder nachdem die Fasern mit einem Schlichtemittel auf Epoxidharzbasis (ein Epoxidharz vom Bisphenol A-Typ) in einer Beladung von 1,0 Gew.-% zusammengehalten wurden. Die Menge von Fusseln beim Imprägnierprozeß und die Anzahl von Störfällen (die Stillstandzeiten des Betriebsvorgangs), die sich während des Betriebsvorgangs ereigneten, bei dem das Prepreg hergestellt wurde, sind in der Tabelle 5 gezeigt. Man sieht klar aus den in der Tabelle 5 gezeigten Ergebnissen, daß die auf dem Prepreg gebildeten Fusseln und die Anzahl von Störfällen, welche sich während des Betriebsvorgangs in den Beispielen 17 und 18 ereigneten, viel geringer war, als diejenigen bei den Vergleichsbeispielen 7 bis 14. Darüber hinaus kann beim Vergleich der bei den Beispielen 17 und 18 erzielten Ergebnisse gesehen werden, daß, wenn der mit einem Schlichtemittel behandelte Kohlenstoffaserstrang bei der vorliegenden Erfindung benutzt wurde, die erhaltenen Ergebnisse besser waren, als diejenigen des Kohlenstoffaserstrangs, der nicht mit einem Schlichtemittel behandelt worden war.

Beispiel 19

Die Pulver eines Polyetheretherketonharzes, welches dasselbe war wie das in Beispiel 2 benutzte, und ein Polyamidimidpulver, welches dasselbe war wie das in Beispiel 10 benutzte, wurden in den in der Tabelle 6 gezeigten Dispersionsmedien suspendiert, und die Konzentrationen der Harze in den entstehenden Suspensionen wurden auf die Werte eingestellt, die auch in der Tabelle 6 gezeigt sind.
Nachdem jede der Suspensionen in ein Bad eingebracht worden war, welches die in Fig. 1 gezeigte Ausgestaltung hatte, wurde eine Platte (wie in Beispiel 1 definiert), deren Kohlenstoffaserstrang mit einem Schlichtemittel auf Epoxidharzbasis (Epoxidharz vom Bisphenol A-Typ) geschlichtet war, durch das Bad (25ºC) geleitet.
Nachdem festgelegte Mengen der Harzpartikel auf der Platte von Kohlenstoffasern aufgebracht waren, wurde der Strang bei 150ºC 10 Minuten lang getrocknet und thermisch imprägniert, indem er durch Preßwalzen (1 kg/cm²) geleitet wurde, die auf in der Tabelle 6 angegebenen Temperaturen gehalten wurden, wobei einheitliche Prepregs aus thermoplastischem Harz erzeugt wurden, welches mit einheitlich ausgerichteten Kohlenstoffasern verstärkt war.
Jedes der Prepregs hatte ein Fasergewicht von 150 g/m² und einen Harzgehalt von 34%. Jedes der unter den in Tabelle 6 gezeigten Bedingungen erhaltene Prepreg wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 in Segmente von Teststücken geschnitten. Die Volumfraktionen der Fasern in den so hergestellten Stücke sind in der Tabelle 7 gezeigt. Die Teststücke wurden dem Messen der Biegecharakteristik und der zwischenlaminaren Scherfestigkeit unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 15 und 16

Filme der in der Tabelle 6 gezeigten Harze wurden in derselben Weise wie in Beispiel 19 mittels Thermokompression auf die Platten aufgebracht. Die Kombinationen wurden durch Preßwalzen (1 kg/cm²) geleitet, um eine thermische Imprägnierung unter den in der Tabelle 6 gezeigten Bedingungen zu bewirken. Die Teststücke wurden unter den in der Tabelle 6 gezeigten Bedingungen erhalten, und ihre Biegecharakteristik und ihre ILSS wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 gezeigt. Die Prepregs, die nur durch das Schmelzen von Harzfilmen erzeugt worden waren, waren schlecht mit den Harzen imprägniert, und die aus diesen Prepregs geformten Verbundstoffe zeigten eine geringere Leistungsfähigkeit als diejenigen, welche in den Beispielen 19 und 20 erzeugt worden waren.

Vergleichsbeispiele 17 bis 20

Die Pulver eines Polyetheretherketon (dasselbe, wie das in Beispiel 2 benutzte; Teilchengröße: 5 um) wurde auf Platten abgeschieden, welche dieselben waren, wie die in Beispiel 1 benutzten (ungeschlichtet mit einem Schlichtemittel). Die angewandten Abscheidungsverfahren waren die ersten vier der in Tabelle 5 beschriebenen Verfahren. Die Kohlenstoffaserplatten wurden dann thermisch imprägniert, indem sie durch Preßwalzen (1 kg/cm²) geleitet wurden, welche auf der in der Tabelle 6 angegebenen Temperatur gehalten wurden, um so einheitliche Prepregs aus thermoplastischen Harzen zu erzeugen, welche mit einheitlich ausgerichteten Kohlenstoffasern verstärkt waren,.
Jedes der so erzeugten Prepregs hatte ein Fasergewicht von 150 g/m² und einen Harzgehalt von 35 Gew.-%. Jedes Prepreg wurde in Segmente einer festgelegten Größe zerschnitten. Teststücke wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 unter den in der Tabelle 6 gezeigten Bedingungen erzeugt. Die Volumfraktionen der Fasern in den so hergestellten Platten sind in der Tabelle 7 gezeigt. Die Teststücke wurden dem Messen der Biegecharakteristik und der zwischenlaminaren Scherfestigkeit wie in Beispiel 1 unterworfen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 zusammengefaßt. Tabelle 5 Verfahren zum Aufbringen von Harzteilchen Schlichtemittel Reibunslosigkeit des Prepreg-Herstellvorgangs Schlichtemittel Fussel-Wert Anzahl der Störfälle pro Stunde Faserstrang durch Bett mit Harzpulver führen Vergleichsbeispiel Faserstrang mit vibrierendem Harzpulver in Kontakt bringen Faserstrang mit elektrisch geladenem Harzpulver besprühen Harzpulver unter Gasstrom fluidisieren und mit Faserstang in Kontakt bringen Faserstrang die Suspension von Harzpulver in einer Eintauchen *Der "Fussel-Wert" bezeichnet die Fusselmenge auf den Führungen. Tabelle 6 Beispiel Vergleichsbeispiel Schlichtemittel Thermoplastisches Harzpulver Teilchengröße Harzsuspension Dispersionsmedium Harzkonzentration Temperatur der Preßwalzen Bedingungen beim Formen Temperatur Druck Dauer Reibungslosigkeit des Prepreg-Herstellungsvorgangs Fusseln Anzahl der Störfälle nicht vorhanden Polyetheretherketon Aceton heiß geschmolzener Harzfilm wie in Vergleichsbeispiel Tabelle 7 Beispiel Vergleichsbeispiel Biegeelastizität Elastizitätsmodul aus Biegeversuch Volumfraktion der Fasern Aussehen des Prepreg
Anmerkung:
Das Aussehen eines Prepregs wurde mit "A" bewertet, wenn es frei von irgendwelchen Fusseln war, mit "B" bewertet, wenn es sehr wenige Fusseln mit kurzen Fäden aufwies, und mit "C" bewertet, wenn es die Fusseln in einem solchen Ausmaß aufwies, daß das Aussehen des Prepregs beeinträchtigt wurde.

Claims

1. Ein Prozeß zum Herstellen eines Erzeugnisses aus kohlenstoffaserverstärktem thermoplastischem Harz, welcher einschließt das Eintauchen eines Kohlenstoffaserstrangs in eine Dispersion eines Pulvers eines thermoplastischen Harzes in einer Flüssigkeit, um das thermoplastische Harz zwischen die Fäden, welche im Kohlenstoffaserstrang enthalten sind, einzubringen, und das Erhitzen des auf den Fasern abgeschiedenen thermoplastischen Harzes, um es zu schmelzen und eine einheitliche Zusammensetzung mit Kohlenstoffasern zu bilden, wobei die genannte Flüssigkeit mindestens eine ist, die aus einem Alkohol, einem Keton und - unter dem Vorbehalt, daß die Flüssigkeit nicht ausschließlich aus einer halogenierten Kohlenwasserstoffverbindung besteht

- einer halogenierten Kohlenwasserstoffverbindung ausgewählt ist.

2. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin die Kohlenstoffasern in der Form eines Strangs, einer Stränge enthaltenden Platte oder eines Stränge enthaltenden Gewebes in die Suspension eingetaucht werden.

3. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin die Kohlenstoffasern eine Festigkeit von mindestens 100 kg/mm² und einen Elastizitätsmodul von mindestens 10·10³ kg/mm² haben.

4. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin die Kohlenstoffasern einen Durchmesser von 1 bis 20 um haben.

5. Ein Prozeß gemäß Anspruch 2, worin der Strang 12.000 bis 10.000.000 Fäden enthält.

6. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin das thermoplastische Harz ein Harz ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Polysulfonen, Polyethersulfonen, Polyetherketonen, Polyetheretherketonen, aromatischen Polyamiden, aromatischen Polyestern, Polycarbonaten, Polyetherimiden, Polyarylenoxiden, Polyamid, Polyethylenterephthalat, Polyphenylensulfid, Polyamidimid, Polyallylat und thermoplastischen Polyimiden besteht.

7. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin das thermoplastische Harz eine Mischung aus mindestens zwei verschiedenen thermoplastischen Harzen ist.

8. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin das Pulver des thermoplastischen Harzes Partikel mit einer Größe von nicht mehr als 50 um enthält.

9. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin die Menge des thermoplastischen Harzes in der Suspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension, zwischen 1 und 50 Gew.-% liegt.

10. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin die genannte Flüssigkeit aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche aus Methanol, Ethanol, Aceton, Methylethylketon, Methylenchlorid, Dichlorethan, Methylcellosolve, einer Mischung aus Aceton und Ethanol oder Methylethylketon, einer Mischung aus Methylethylketon, Ethanol und Wasser, einer Mischung aus Methylethylketon und Methanol besteht.

11. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin die Menge der Harzpartikel, welche auf den Kohlenstoffasern aufgebracht sind, bezogen auf die so behandelten Kohlenstoffasern, zwischen 10 und 70 Gew.-% liegt.

12. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin die Kohlenstoffaser mit einem Schlichtemittel behandelt werden, und die Flüssigkeit, welche verwendet wird, um die Suspension herzustellen, eine Lösung für das Schlichtemittel ist.

13. Ein Prozeß gemäß Anspruch 12, worin die Menge des Schlichtemittels auf den Kohlenstoffasern, bezogen auf das vereinigte Gewicht der Kohlenstoffasern und des Schlichtemittels, zwischen 0,5 und 5,0 Gew.-% liegt.

14. Ein Prozeß gemäß Anspruch 12, worin das genannte Schlichtemittel ein Mittel ist, welches ausgewählt wird aus der Gruppe, welche aus einem Epoxidharz, einem lösbaren Polyamid, einem Polyvinylpyrrolidon und einem Polyvinylalkohol besteht.

15. Ein Prozeß gemäß Anspruch 1, worin das Pulver eingebracht und auf die Kohlenstoffasern aufgebracht wird, indem man einen Gleichstrom zwischen der Suspension und den Kohlenstoffasern in der Suspension fließen läßt.

16. Ein Prozeß gemäß irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin die genannte Flüssigkeit zusätzlich Wasser enthält.

17. Ein Prozeß gemäß irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin die Fasern vor dem Schritt des Eintauchens in die Suspension einer Oberflächenbehandlung durch Oxidation mittels Elektrolyse oder mittels einer Säure unterzogen werden.