DE29904191U1 - Kettfaden-Faserschicht - Google Patents
Kettfaden-FaserschichtInfo
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Description
Beschreibung - 1 -
Die Erfindung stellt eine Kettfaden-Faserschicht dar, bei der zugeführte, relativ dicke Faserbündel, z.B.
bei der Verarbeitung von Kohlenstoffasern mit einer Dicke von 24.000 bis 48.000 Einzelfilamenten,
ausgedünnt und breitgestreckt werden, sodaß eine relativ dünne Kettfaden-Faserschicht entsteht, die
anschließend mit einem Haftfadengitter vollflächig verbunden wird. Ein mehrschichtiger Aufbau ist
einsatzzweck-entsprechend auch unter Veränderung der Zuordnungswinkel möglich.
Sogenannte Unidirektional-Gelege, ( 'UD's), sind seit einigen Jahren für die Nutzung ihrer
herausragenden physikalischen Möglichkeiten bekannt und berühmt; sie sind jedoch auch durch
verschiedene Mängel gekennzeichnet, die die Erfindung gänzlich vermeidet. Umfangreiche Recherchen
nach dem Stand der Technik haben ergeben, daß die erfinderischen Merkmale bisher an keiner Stelle
vorgefunden wurden und damit neuheitsschädlich wären. Da es sich bei den vorliegenden Textilgebilden
ausschließlich um parallel ausgerichtete Kettfäden ohne Schußfäden handelt, wäre es richtiger, sie
anstatt als Unidirektional-Gelege oder Laminat mit Kettfaden-Faserschicht zu bezeichnen.
So stellt die EP 0 683 374 Al ein mehrschichtiges ballistisches Laminat aus unidirektional orientierten
Faserbündeln ohne Ausdünnung mit einem thermoplastischen Film als Verbindungsschicht dar. Es ist
kein Haftfadengitter benannt, ja es wird ausdrücklich auf Haftvermittler verzichtet.
Die Schrift US 5635288 beschreibt ein mehrschichtiges Composit aus unidirektional orientierten
Faserbündeln ebenfalls unter Verzicht auf Haftvermittler.
Die Schrift US 5547536 beschreibt ebenfalls eine ballistische Laminatsstruktur aus unidirektional
orientierten Faserbündeln; auch hier wird ein thermoplastischer Film vorgeschlagen. Während hier die
ganze Faserstruktur beheizt wird, verbindet der schmelzende Film die einzelnen Schichten.
Die Schrift US 4213812 beschreibt die Verbindung mehrerer Filmschichten zu einem Laminat ohne die
Verwendung von Haftvermittlern, allein nur durch Beheizung.
Die Schift US 4916000 beschreibt ein Composit, bestehend aus einer oder mehrerer Schichten eines
Netzwerkes aus hochzugfesten Filamenten unter Benennung verschiedener Beispiele als impactresistentes
Composit. Insbesondere sind hierbei die physikalischen Daten der verwendeten Fasern selbst
aufgezählt. Es wird kein Haftfadengitter verwendet
Ein Haftfadengitter ist bekannt aus EP 0768167 A2. Hier wird es verwendet für die punktuelle, also
nicht vollflächige Verklebung von jeweils 2 Faserschichten für deren Verbindung zu einem 45-Grad-Verstärkungsfaser-Gelege.
Die Aufgabenstellung und die Lösung sind anders, als bei der vorliegenden Erfindung, wo eine vollflächige Bindung im Hinblick auf den Einsatzzweck unerläßlich ist.
Dem aktuellen technischen Stand am Nächsten kommend, dürfte die EP 072453 sein. Hier handelt es
sich ebenfalls um ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Herstellung eines Geleges. Auch hier werden
Fasern in unidirektionaler Orientierung, unter Zurhilfenahme einer Trägerbahn, durch lose Haftfaden
verbunden. Die einzigen Gemeinsamkeiten mit der erfindungsgemäßen Kettfaden-Faserschicht sind die
ebenfalls unidirektionale Faserorientierung und die Ausdünnung der Ausgangsfaserbündel. Die
erheblichen Nachteile jedoch sind die sehr hohe Kosten verursachende diskontinuierliche Vorfertigung
der Trägerbahn mit den aufgesetzten Haftfäden sowie die insgesamt zu hohen Gesamt-Herstellungskosten,
wo in der Praxis selbstklebende Vliesstreifen in Abständen zunächst auf die Trägerbahn geklebt und später auf das lose Gelege übertragen werden. In der praktischen Anwendung
wirken sich die Nachteile sehr gravierend aus, da sich auf diese Weise, abgesehen von den zu hohen
Herstellungskosten, kein Gelege mit der dringend erforderlichen glatten Oberfläche herstellen läßt, da
die Einzelfilamente nicht unter der erforderlich gleichmäßigen Zugspannung gehalten werden können.
Der Grund für die Nachteile ist das Fehlen einer vollflächigen Fixierung aller die Kettfaden-Faserschicht
bezw. das Gelege bildenden Filamente. Ein mehrschichtiger Aufbau ist ebenfalls nicht möglich, aber den
heutigen Erfordernissen entsprechend dringend erforderlich.
Die Erfindung und ihr Grundgedanke haben es sich deshalb zur Aufgabe gemacht, möglichst alle zuvor
beschriebenen Unzulänglichkeiten zu vermeiden und ein fortschrittliches, universell verwendbares und
kostengünstiges Produkt zu schaffen, das einen sehr großen Teil der Einsatzkriterien abdeckt. So wird
z.B. ein Textil geschaffen, das in der Lage ist, die physikalischen Möglichkeiten der verwendeten Fasern
infolge ihrer gleichgerichteten Orientierung, Ihrer streng parallelen, eine einzige Belastungsebene
bildende Faserschicht und ihrer exakten vollflächigen Fixierung aller Einzelfilamente zu fast 100 % zu
nutzen. Dieses ist mit keinem anderen bisher bekannten Textil möglich.
Durch die Verarbeitung von vorzugsweise Ausgangs-Faserbürideln mit 48.000 Einzelfilamenten aus
z.B. Kohlenstoffasem wird ein bisher nicht gekanntes Preis/Leistungsverhältnis erreicht. Mit keinem
anderen Verfahren ist es möglich, aus den genannten sehr preisgünstigen 48.000-Filamente-Kohlenstoff-Faserbündeln
in nur einem Arbeitsgang allein durch die Ausdünnung, Breitstreckung und vollflächige
Fixierung eine Kettfaden-Faserschicht mit z.B. einem Flächengewicht von 100 g/m2 zu erstellen.
Üblicherweise sind bei konventuellen Verfahren hierzu ca. 8-fach so teure 1.000-Filamente-Kohlenstoff-Faserbündel
erforderlich. Ein ähnlich günstiges Kosten/Nutzen-Verhältnis ergibt sich auch bei der
Aufbereitung von Ausgangs-Faserbündeln aus anderen Faserarten.
Tragflächen, Leitwerksbeplankungen, Kabinen, Rumpfschalen,
Triebwerksgondeln, Radome, Fahrwerksschächte im Flugzeugbau;
Bootsrümpfe, Surfboards, Snowboards, Skier und Sportgeräte allgemein;
LKW-Fahrerhäuser, Hauben, Deckel und andere Bauteile im Automobilbau:
Rotorblätter für Helikopter und Windgeneratoren;
ballistischer Schutz für Polizei und Militär als Personenschutz sowie für Fahrzeuge in der Hard- und
Softballisik.
Von einem Spulenbaum oder Schärgatter werden die unverdrehten Ausgangs-Faserbündel (9), die unter
Vorspannung gehalten werden, abgezogen und der Spannriegel-Vorrichtung (Fig.8) zugeführt. Mittels
der feststehenden Trommel (5) mit dem Reibbelag (5a) und der schwenkbaren und ebenfalls
feststehenden Trommel (6), mit Reibbelag (6a), wird unter Anpassung der jeweiligen
Umschlingungswinkel (5a und 6a) an die gewünschte Ausdünn- und Breitstreckwirkung erzielt. Durch
eine extrem glatte oder aber z.B. eine orangenhautähnliche Oberfläche der beiden feststehenden
Trommeln (5 und 6) bezw. im Bereich der Umschlingungswinkel (5a und 6a) angeordnet und die
Spannungsveränderung durch die variablen Zu- und Abfuhrwinkel, wird das Ausgangs-Faserbündel (9)
ausgedünnt und breitgestreckt, sodaß es als nicht fixierte Kettfaden-Faserschicht (2) mit dem
Haftfadengitter (1) durch Druckzuführung in Form von Zugspannung bei der Aufwicklung oder durch
Druckrollen verbunden werden kann . Bereits nach der Zusammenfuhrung der beiden Flächen (1) und
(10) ist auch ohne Druckzufuhrung das textile Gebilde (2) eigenstabil.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kettfaden-Faserschicht wird ein Haftfadengitter (1)
eingesetzt, je nach späterem Verwendungszweck, in verschiedenen erfinderischen Ausgestaltungen.
Vorzugsweise wird das separat vorgefertigte Fadengitter (1), bestehend aus den Längsfaden (Ib) und
den Verbindungs-Querfäden (la) mit einem die Innenfläche bezw. die Zwischenräume ausfüllenden
flüssigen Haftvermittler (3) auf der Basis eines Acrylsäureester-Copolymerisates oder dergleichen als
kaltklebende Substanz mittels eines Auftragsrakels, einer Auftragswalze oder mittels Spritzdüsen
imprägniert. Für den späteren Einsatz bei Faser-Verbundwerkstoffen genügt eine Benetzung der Längsund
Querfaden (la und Ib), die u.a. dadurch erreicht wird, daß zunächst die Zwischenräume ausgefüllt
werden. Danach wird ein Teil der Zwischenräume durch Blasdüsen im Mittenbereich von dem
Haftvermittler (3) befreit.
Will man die Haftwirkung zwischen dem Haftfadengitter (1) und den ausgedünnten Ausgangs-Faserbündeln
(10) verstärken, um auch feinste Filamentbestandteile bezw. deren Fragmente für z.B.
ballistische Anwendungen zu binden, so empfiehlt sich eine zusätzliche Film- oder Folienklebeschicht
(4) selbstklebend bezw. auf Hotmekbasis (Fig.3). Wichtig ist bei allen Ausgestaltungen, daß die
ausgedünnten und dadurch breitgestreckten Faserbündel (10, Fig. 10) absolut vollflächig und
unverschiebbar mit dem Haftfadengitter (1, Fig.l) verbunden sind..
In den Zeichnungen sind die verschiedenen Ausfuhrungsbeispiele dargestellt,
es zeigen:
Fig. 1
Fig. 1
1. ein Haftfadengitter,
la. die Querfäden,
Ib. die Längsfaden
la. die Querfäden,
Ib. die Längsfaden
ein Haftfadengitter im Querschnitt mit
3. dem Haftvermittler in den Zwischenräumen der Quer- und Längsfäden
ein Haftfadengitter ohne Haftvermittler in den Zwischenräumen! mit
4. einer Film- oder Folien-Klebeschicht
ein Haftfadengitter im Querschnitt mit einer damit verbundenen Film- oder Folien-Klebeschicht
ein werteres Haftfadengitter mit trockenen oder geringfügig benetzten Einzelfaden
• · • ·
das vorherige Haftfadengitter im Querschnitt
zeigt die fertige, erfindungsgemäße Kettfaden-Faserschicht mit
1. Haftfadengitter, entsprechend (3) dem Haftvermittler in den Zwischenräumen zwischen
den Querfaden (la) und den Längsfäden (Ib)
2. die Draufsicht (2) auf die Oberseite der fertigen Kettfaden-Faserschicht
zeigt die Spannriegel-Vorrichtung mit
5. der oberen feststehenden Umlenk- und Spanntrommel,
5a. dem Oberflächenbelag, auswechselbar, alternativ blank oder gerauht,
6. der unteren feststehenden Umlenk- und Spanntrommel, schwenkbar,
6a. dem Oberflächenbelag wie 5a,
8. den beidseitigen Haltearmen für für die Umlenk- und Spanntrommeln,
9. das Ausgangs-Faserbündel vor der Ausdünnung
10. die verarbeitungsfertige Kettfaden-Faserschicht nach der Ausdünnung und Breitstreckung
Fig. 9
9. die noch runden und unbearbeiteten Ausgangs-Faserbündel, parallel aneinanderliegend
10. die ausgedünnte und breitgestreckte Faserschicht vor der vollflächigen Fixierung durch das
Haftfadengitter (1)
Claims (14)
1. Kettfaden-Faserschicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Schichten aus
breitgestreckten und mechanisch ausgedünnten, parallel orientierten Faserbündeln auf
mindestens einer Seite mittels eines &ngr; &ogr; 1 1 f 1 ä c h i g wirkenden, den größten Teil aller
Einzelfilamente bindenden Haftfadengitters verbunden ist.
2. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Haftfadengitter
vor dem Aufbringen auf die Kettfaden-Faserschicht mit einem permanent wirkenden und
filmbildenden Haftvermittler auf der Basis von Acrylsäureester-Copolymerisat kalt klebenden
oder auf Hotmeltbasis aus Polyurethan, Phenol, Epoxid oder einem entsprechenden anderen
Polymerisat bestehenden Haftvermittler imprägniert ist.
3. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der permanent
wirksame Haftvermittler in flüssigem Zustand durch im Abstand zueinander angeordneten
Diagonal- und Längsfäden, die das Haftfadengitter bilden, zwecks Erhöhung der Verbindungsfestigkeit der Einzelschichten untereinander derart verstärkt ist, daß der
Querschnitt des Haftfadengitters und die Füllung durch den flüssigen Haftvermittler die gleiche
Stärke haben und die Zwischenräume zwischen den Diagonal- und Längsfäden ausgefüllt sind.
4. Kettfaden- Faserschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler
nur die Diagonal- und Längsfaden benetzt und auf diesen, das Haftfadengitter bildenden Fäden,
eine separate, vorgefertigte Film- oder Folienschicht abgelegt ist.
5. Kettfaden- Faserschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler
nur die Diagonal- und Längsfäden benetzt.
6. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schichtbildenden
Kettfaden aus Kunstfasern auf der Basis von aromatischem Polyaramid, ultrahochmolekularem
Poyethylen, Polyester, &Egr;-Glas, R- oder S-Glas, hochmodulem Vinyl, Carbon oder polymerisierten
Flüssigkristallfasern parallel und stufenlos aneinanderliegen.
Flüssigkristallfasern parallel und stufenlos aneinanderliegen.
7. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schichtbildenden
Kettfäden aus Fasern auf der Basis von Sisal, Hanf, Kokos, Flachs, Bambus oder anderen
Naturfasern bestehen.
8. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1 oder einem der danach folgenden
Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht einer einzelnen Kettfaden-Faserschicht
zwischen 30 und 600 g/m2 beträgt.
9. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schichtbildenden
Kettfaden vor der Ausdünnung als wesentlich dickere Ausgangs-Faserbündel über einen Kamm zur Einhaltung der Abstände zugeführt und mittels einer im Wirkungsgrad durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Umschlingungswinkels, nach Bedarf, wirkenden Spannriegel-Vorrichtung ausgedünnt und dadurch breitgestreckt werden.
Kettfaden vor der Ausdünnung als wesentlich dickere Ausgangs-Faserbündel über einen Kamm zur Einhaltung der Abstände zugeführt und mittels einer im Wirkungsgrad durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Umschlingungswinkels, nach Bedarf, wirkenden Spannriegel-Vorrichtung ausgedünnt und dadurch breitgestreckt werden.
10. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Ausdünnung der Ausgangs-Faserbündel jeweils Gesamtstärken von 12.000, 24.000, 48.000
Einzelfilamente oder größer beispielsweise aus Kohlenstoffasern verwendet werden.
11. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1 und einem der danach folgenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das permanent wirkende Haftfadengitter aus Fäden auf der Basis
von Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyvinyl, Polyacryl, Polyethylen, PTFE., Zellwolle,
Glas, Carbon oder dergleichen besteht.
12. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1 und einem der folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das mit film- bildendem Haftvermittler versehene Haftfadengitter eine
Reißdehnung von mindestens 20 % hat.
13. Kettfaden-Faserschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung
der Kettfaden-Faserschicht mit dem Haftfadengitter lediglich mechanischer Druck angewandt
wird.
14. Kettfaden-Faserschicht nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Faserschichten in beliebigen Winkelzuordnungen mechanisch oder manuell
aufeinandergelegt werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29904191U DE29904191U1 (de) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | Kettfaden-Faserschicht |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29904191U DE29904191U1 (de) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | Kettfaden-Faserschicht |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29904191U1 true DE29904191U1 (de) | 1999-05-27 |
Family
ID=8070513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29904191U Expired - Lifetime DE29904191U1 (de) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | Kettfaden-Faserschicht |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29904191U1 (de) |
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1999
- 1999-03-09 DE DE29904191U patent/DE29904191U1/de not_active Expired - Lifetime
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