DE10137040B4

DE10137040B4 - Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff

Info

Publication number: DE10137040B4
Application number: DE2001137040
Authority: DE
Inventors: Joachim Brandenburger; Gisela Gross; Berd Trompelt
Original assignee: Brandenburger Liner & Co GmbH; P-D Glasseiden Oschatz GmbH; P D Glasseiden GmbH Oschatz
Current assignee: Brandenburger Liner & Co GmbH; P-D Glasseiden Oschatz GmbH; P D Glasseiden GmbH Oschatz
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: DE10137040A1

Abstract

Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff bestehend aus wenigstens einer Schnittmatte ohne chemische Verfestigung, dadurch gekennzeichnet, dass – die endlichen Fasern der Schnittmatte in überwiegendem Maße orientiert in Kettrichtung vorliegen und – die maschenbildenden Fäden in den Grundbindungen Tuch, Satin, Samt, Atlas und deren kombinierten Legungen mit Trikot ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen verbesserten in Nähwirktechnik hergestellten Faserverbundwerkstoff sowie dessen Verwendung zur Herstellung von Schläuchen, insbesondere im Schlauchreliningverfahren sowie Verarbeitungsverfahren, bei denen eine hohe Verformung des Verstärkungsmaterials erfolgt.
Nähgewirkte Faserverbundwerkstoffe sind seit langem bekannt. Sie werden in den verschiedensten Laminierverfahren eingesetzt. Bekannte in Nähwirktechnik hergestellte Faserverbundwerkstoffe bestehen in Kett- und/oder Schußrichtung aus Fadensträngen (Rovings), die mit Flächengebilden (Vlies oder chemisch verfestigter Schnittmatte) kombiniert sind.
Desweiteren werden mit einem maschenbildenden Fadensystem Faserverbundwerkstoffe hergestellt, die aus einem oder mehreren Geweben oder Gelegen und einer Schnittmatte bestehen.
Beispielsweise wird eine aus Glasfasern gebildete Kombinationsbahn, die zusammengesetzt sein kann aus einer Grundbahn aus Filzmatte und weitere(n) Bahn(en) aus Gewebe, Gelege, Vlies und einer unidirektionalen Fadenlage aus Rovings in Kettrichtung, als textile Verstärkung für ein Verfahren zur Herstellung einer Innenauskleidung von Abwasserrohren in DE 38 19 657 C1 beschrieben. Die einzelnen Bahnen werden verbunden durch Kaschieren oder herkömmliche Nähwirktechnik, der Schlauch selbst entsteht durch Schäften der Randstreifen der Kombinationsbahn und Vernähen derselben.
Kennzeichnend für den Faserverbundwerkstoff in DE 38 19 657 C1 ist die Absicherung einer geeigneten Zugfestigkeit und einer geringen Dehnung der textilen Kombinationsbahn in Kettrichtung (axiale Richtung des zu bildenden Schlauches und des zu sanierenden Abwasserrohres), um die erforderliche Zugfestigkeit beim Einziehen des Schlauches in das Abwasserkanalrohr sicher zu stellen. Das in DE 38 19 657 C1 vorgestellte Verfahren erfordert eine vom Durchmesser des Abwasserrohres abhängige Breitenfertigung der textilen Struktur. Der beschriebene Faserverbundwerkstoff ist nicht geeignet für die Anwendung in Verfahren zur Herstellung von Glasfaserverbundwerkstoffen, in denen während der Herstellung derselben eine erhebliche Dehnung in Kettrichtung erforderlich ist.
Kennzeichnend für den hier vorliegenden erfindungsgemäßen nähgewirkten Faserverbundwerkstoff ist, daß er über eine hohe Dehnung in Kettrichtung der textilen Bahn verfügt und daß der erfindungsgemäße Faserverbundwerkstoff unabhängig vom Durchmesser des Abwasserrohres kontinuierlich gefertigt werden kann und somit für das Schlauchreling mit der Schlauchfertigung nach dem radialen Wickelverfahren besonders geeignet ist.
Für spezielle Anwendungen, wie beispielsweise das Injektionsverfahren sind Faserverbundwerkstoffe im Einsatz, die als Kernlage ein aus synthetischen Fasern bestehendes Vlies ( EP 0 395 54 A1 ) oder Gestrick enthalten und mit Gewebe und Schnittmatte kombiniert sind. Als übliches maschenbildendes Verfahren zur mechanischen Verfestigung der Faserverbundwerkstoffe wird die Trikotbindung bzw. Trikot-Fransenbindung verwendet.
Der Nachteil dieser bekannten Faserverbundwerkstoffe ist, daß ihre Dehnung in Kettrichtung unzureichend ist, um bei Verfahren, die eine hohe Verformbarkeit in Kettrichtung erfordern, eingesetzt werden zu können. Dazu gehört auch das Schlauchreliningverfahren.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen in Nähwirktechnik hergestellten Faserverbundwerkstoff zu schaffen, dessen Dehnung in Kettrichtung wesentlich verbessert wird und der im Glasfaserkunststoff einen verbesserten E-Modul gewährleistet, wie bekannte nähgewirkte Faserverbundwerkstoffe.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben. Die Verwendung der Erfindung wird mit Anspruch 10 beansprucht.
In einem einstufigen Prozess wird aus einer Schnittmatte mit überwiegender Faserorientierung ein nähgewirkter Faserverbundwerkstoff hergestellt.
Vorteilhafterweise kann dieser nähgewirkte Faserverbundwerkstoff mit bekannten Flächengebilden, wie parallele und/oder sich kreuzende Fadenstränge (Rovings) dicht aneinanderliegend oder im Abstand voneinander, sowie Vliesen mit Endlosfäden oder Fasern in Wirrlage, Geweben, Gelegen oder Gestricken kombiniert werden.
Als Ausgangsmaterial wird hierfür Faserglas, wie E-CR-, C- oder E-Glas und/oder Naturfasern bzw. synthetische Fasern gewählt.
Die Maschen der Nähfäden, bekanntermaßen werden hierfür organische Fäden, wie Polyester und Polyamid eingesetzt, befinden sich vorteilhafterweise in ihrer Abbindungsart mit der linken Maschenseite auf der Seite der Schnittmatte.
Die Wahl des Materials zur Maschenbildung dient der Gewährleistung der Verträglichkeit mit dem verwendeten Harz.
Mit der Anordnung der linken Maschenseite auf der Seite der Schnittmatte wird gewährleistet, daß während der Harztränkung keine Fasern aus dem Faserverbundwerkstoff austreten können.
Es wurde gefunden, daß mit Anwendung der Tuch- und Tuch-Fransenbindung besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden. Besser als die bisher bei nähgewirkten Faserverbundstoffen verwendete Trikot- oder Fransenbindung oder deren Kombination, werden auch die Samt-, Atlas – und deren Kombination mit Trikot kombinierten Legungen gemäß der Erfindung vorgeschlagen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen nähgewirkten Faserverbundwerkstoffes ist weiterhin, dass seine Dehnung in Kettrichtung im Vergleich zu bekannten nähgewirkten Faserverbundwerkstoffen auf ca. 140% erhöht ist und er für die Verwendung bei Verfahren, wie beispielsweise die radiale Wickeltechnik als Vorstufe für das Schlauchreliningverfahren zur Sanierung von Abwasserkanälen sehr gut geeignet ist.
Der im Glasfaserkunststoff erzielbare E-Modul bei Verwendung des erfindungsgemäßen nähgewirkten Faserverbundwerkstoffes ist im Vergleich zu Glasfaserverbundwerkstoffen, die mit bekannten nähgewirkten Faserverbundwerkstoffen hergestellt wurden, um 20% erhöht.
Die Erfindung und die sich aus ihr ergebenden Vorteile sind mit Hilfe von Beispielen in nicht beschränkender Weise veranschaulicht.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffes nach Beispiel 1
2 zeigt eine Schnittlinie A-A in 1
3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffes nach Beispiel 2

4 zeigt eine Schnittlinie A-A in 3 Beispiel 1

Erfindungsgemäßes Erzeugnis 1:	Schnittmatte mit Fadenfeinheit: 30 tex
Figur 1	maschenbildendes Fadensystem: Polyester in Tuch-
	bindung
	Stichlänge: 5 mm Nähfeinheit: F 3,5
	Faserorientierung: 50% in Kettrichtung
	Gesamtflächenmasse: 450 g/m²
Vergleichserzeugnis 1:	Schnittmatte mit Fadenfeinheit: 30 tex
	maschenbildendes Fadensystem: Polyester in Trikot-
	bindung
	Stichlänge: 4 mm; Nähfeinheit: F7
	Faserorientierung: keine (Wirrlage)
	Gesamtflächenmasse: 450 g/m²

Beispiel 2

erfindungsgemäßes Erzeugnis 2:	Schnittmatte mit Fadenfeinheit: 30 tex
Figur 2	Schnittlänge: 50 mm
	Faserorientierung: 60% in Kettrichtung
	Fadenstränge in Schussrichtung
	Fadenfeinheit: 410 tex
	maschenbildendes Fadensystem: Polyester in Tuch-
	bindung
	Stichlänge: 5 mm Nähfeinheit: F 3,5
	Gesamtflächenmasse: 600 g/m²
Vergleichserzeugnis 2:	Schnittmatte mit Fadenfeinheit: 30 tex
	Schnittlänge: 50 mm
	Faserorientierung: keine (Wirrlage)
	Fadenstränge in Schussrichtung
	Fadenfeinheit: 410 tex
	maschenbildendes Fadensystem: Polyester in Trikot-
	bindung
	Stichlänge: 5 mm Nähfeinheit: F 3,5
	Gesamtflächenmasse: 600 g/m²

An den nähgewirkten Faserverbundstoffen wurde die Reißdehnung bei Höchstzugkraft nach DIN 53 857 Teil 2 bestimmt.

Prüfgeschwindigkeit: 300 mm/min

freie Einspannlänge: 200 mm

Prüfrichtung: Kettrichtung

Prüfmaschine: Tiratest 2410
Die Reißdehnung wird in nachfolgender Tabelle 1 dargestellt.

Bezeichnung Reißdehnung (%)

erfindungsgemäßes Erzeugnis 1 48

Vergleichserzeugnis 1 18

erfindungsgemäßes Erzeugnis 2 40

Vergleichserzeugnis 2 30
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse weisen gegenüber den Vergleichserzeugnissen eine verbesserte Reißdehnung auf. Sie liegt bei Höchstbruchkraft größer 140%
Der Biege-E-Modul am Glasfaserkunststoff wird in nachfolgender Tabelle 2 dargestellt.

Der Biegeversuch erfolgt nach DIN EN ISO 14125.

Bezeichnung	Biege-E-Modul (N/mm²)
erfindungsgemäßes Erzeugnis 1	9800 (Glasgehalt: 30,9%)
Vergleichserzeugnis 1	7918 (Glasgehalt 34%)
erfindungsgemäßes Erzeugnis 2	12500 (Glasgehalt: 45%)
Vergleichserzeugnis 2	9953 (Glasgehalt: 47%)

Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse weisen gegenüber den Vergleichserzeugnissen einen verbesserten Biege-E-Modul von mindestens 20% auf.

Claims

Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff bestehend aus wenigstens einer Schnittmatte ohne chemische Verfestigung, dadurch gekennzeichnet, dass – die endlichen Fasern der Schnittmatte in überwiegendem Maße orientiert in Kettrichtung vorliegen und – die maschenbildenden Fäden in den Grundbindungen Tuch, Satin, Samt, Atlas und deren kombinierten Legungen mit Trikot ausgebildet sind.
Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit weiteren Flächengebilden, wie parallele und/oder sich kreuzende Fadenstränge (Rovings) aneinanderliegend oder im Abstand voneinander oder Geweben, Gelegen, Vlies mit Fasern in Wirrlage oder einem Gestrick kombiniert ist.
Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die maschenbildenden Fäden sich in ihrer Abbindungsart mit der linken Maschenseite auf der Seite der Schnittmatte befinden
Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1, 2, oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Flächengebilde aus Faserglas und/oder Naturfasern und/oder synthetischen Fasern bestehen.
Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht 450 bis 1020 g/m², vorzugsweise 590 g/m² beträgt.
Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsgrad der Fasern der Schnittmatte 30 bis 80 Masse-%, vorzugsweise 50 Masse-% beträgt.
Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die maschenbildenden Fäden in Tuchbindung eine Stichlänge von 3 bis 6 mm, vorzugsweise 5 mm besitzen.
Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die maschenbildenden Fäden in Tuch-Fransenbindung eine Stichlänge von 3 bis 6 mm, vorzugsweise 5 mm besitzen.
Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlänge der endlichen Fasern der Schnittmatte 30 bis 200 mm (150), vorzugsweise 50 mm beträgt.
Verwendung des nähgewirkten Faserverbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 9 für Verarbeitungsverfahren, bei denen eine hohe Verformung des Verstärkungsmaterials erfolgt, insbesondere zur Herstellung von Schläuchen im Schlauchreliningverfahren und faserverstärkten Rohren.