DE3205920A1

DE3205920A1 - Poroese lage aus faserverstaerktem kunststoff sowie verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3205920A1
Application number: DE19823205920
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Yachiyo Chiba Hasegawa
Original assignee: Hasegawa Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Hasegawa Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1981-03-20
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1982-11-18
Also published as: GB2096652A; JPS57156241A; FR2502198A1; JPS6038264B2; US4388365A; FR2502198B1; CH646372A5; DE3205920C2; GB2096652B

Description

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Poröse Lage aus faserverstärktem Kunststoff sowie Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine poröse Lage aus faserverstärktem Kunststoff sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Sie betrifft insbesondere eine Lage aus faserverstärktem Kunststoff mit zahlreichen Poren, die dadurch gebildet wird, dass man ein Gewebe mit einem wärmehärtbaren Harz tränkt und dieses aushärtet.

Lagen aus faserverstärktem Kunststoff dienen als Kernmaterial für die Verstärkung von verschiedenen Kunststofformteilen. Z.B. wird bei der Herstellung von Kunststoffskiern eine Lage aus faserverstärktem Kunststoff als Kern verwendet, um die Festigkeit von schäumbarem Polyurethan zu erhöhen.

Als Kern für schäumbare Harze verwendete Lagen aus faserverstärktem Kunststoff sollten zahlreiche Perforationen aufweisen, damit nicht die Blasenbildung des Harzes verhindert wird. Zu diesem Zweck wurden bei herkömmlichen Lagen aus faserverstärktem Kunststoff eine Vielzahl von Poren durch Stanzen oder Bohren eingebracht, bevor diese Lagen weiterverarbeitet werden. Diese an den Lagen aus faserverstärktem Kunststoff vorzunehmenden Arbeiten erhöhen jedoch die Fertigungskosten erheblich und schwächen auch die Verstärkungseigenschaft, da die Verstärkungsfasern hierbei durchschnitten werden.

Bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Lage aus faserverstärktem Kunststoff mit verwebten Verstärkungsfasern. Bei diesem Verfahren wird das Gewebe selbst grob mit einer verringerten Anzahl an Kett- und/oder Schussfäden verwebt und mit einem Harz getränkt und anschliessend ausgehärtet. Da bei diesem Verfahren die Anzahl an Kett- und/oder Schussfäden, die das Gewebe bilden, verringert ist, ist es schwierig, die Verstärkungseigenschaft der Lage aus faserverstärktem Kunststoff zu erhöhen.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das sog. "Rasterverweben" von Glasfasern. Bei diesem Verfahren werden Glasrovings und feine gedrehte Glasfäden abwechselnd in Kettrichtung angeordnet, wobei durch die Gruppe aus feinen gedrehten Fäden und Rovings ein Schussfaden läuft. Bei diesem Verfahren wird jeder Faden ohne Anlegung einer besonderen Spannung verwebt. Die feinen gedrehten Fäden sind dünner als die Rovings und haben eine hohe Elastizität wegen ihrer Verdrehung, so dass, wenn an beiden eine gewisse Spannung angelegt wird, die Rovings fast gerade werden, während die feinen gedrehten Fäden durch den Schussfaden gebogen werden und damit einen bogenförmigen Verlauf oberhalb und unterhalb der Rovings annehmen. Folglich wirkt der Schussfaden eher im Sinne eines Zusammendrückens der Rovings, wobei diese eine bilaterale Streckung erfahren, da sie nicht gedreht sind, so dass sich zwischen den gedrehten Fäden und den Rovings keine Öffnungen (Poren) bilden.

Ein Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung von einer Lage aus faserverstärktem Kunststoff sowie ein Verfahren zu deren Herstellung, die über ihrer gesamten Ober-

fläche eine Vielzahl von Poren aufweist, die gleichzeitig mit der Bildung der Lage entstehen, so dass kein weiterer Arbeitsschritt, z.B. in Form eines Ausstanzens oder Bohrens , an der Lage vorgenommen werden braucht. 5

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einer Lage aus faserverstärktem Kunststoff sowie ein Verfahren zu d^^en Herstellung, die über ihrer gesamten Oberfläche zahlreiche Poren aufweist, ohne dass hierdurch eine nennenswerte Verringerung der Anzahl an miteinander verknüpften Kett- und Schussfäden, die das Gewebe bilden, verbunden ist.

Zur Lösung dieser Ziele wird auf die Patentansprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

einen in der erfindungsgemässen Weise gewebten Verstärkungsgrundkörper,

eine Ansicht längs der Linie II-II in Fig. 1 mit Darstellung einer Art von Kettfäden (Rovings), die bei Anlegen einer Spannung an die andere Art von Kettfaden (gedrehten Fäden) eine in Vertikalrichtung verdickte dreidimensionale Konfiguration annehmen,

Fig. 3 Ansichten längs der Linie iii-iil in Fig. 1,

wobei Fig. 3(1) die Rovings im lose von den ■ Schussfäden umschlungenen Zustand und Fig. 3(2) die Rovings im fest von den Schussfäden umschlungenen Zustand zeigen, so dass die Rovings eine abgerundete Form annehmen.

20	Fig.	1
	Fig.	2
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Fig. 1 zeigt einen Verstärkungsgrundkörper 10 in Gestalt eines Gewebes von einer erfindungsgemässen Lage aus faserverstärktem Kunststoff in'einem Zustand, bei dem an eine Art von Kettfäden, nämlich den gedrehten Fäden 12", eine Spannung angelegt ist. Da die erfindungsgemässe Lage aus faserverstärktem Kunststoff durch Imprägnierung des in Fig. i gezeigten gewebten Verstärkungsgrundkörpers 10, der aus den Kettfaden 12, 12* und den Schussfäden 14 besteht, mit einem wärmehärtbaren Harz und dessen Aushärtung entsteht, entspricht die äussere Gestalt dieser Lage im wesentlichen dem gewebten Verstärkungsgrundkörper 10 nach Fig. 1. Aus diesem Grund wurde hier auf eine gesonderte Darstellung der Lage aus verstärktem Kunsstoff verzichtet.

Der gewebte Verstärkungsgrundkörper 10 umfasst die Kettfäden 12, 12' und die Schussfäden 14. Bei den Kettfaden 12 handelt es sich um Rovings aus hochzugfesten Fasern, wie Glas-, Kohlenstoff- oder KEVLAR-Fasern (unter dem Begriff Roving versteht man lange ungedrehte Fasern, die zu einem Bündel zusammengelegt sind, doch umfasst er hier auch leicht gedrehte Fasern). Bei den anderen Kettfäden 12' handelt es sich entweder um Fäden aus einer gedrehten hochzugfesten Faser der vorgenannten Art oder um irgendwelche geeigneten Metallfäden. Für die Erfindung braucht den Schussfäden 14 keine besondere Beachtung geschenkt zu werden, so dass diese aus einer Vielzahl von Fadenarten ausgewählt werden können.

Fig. 1 zeigt einen Verstärkungsgrundkörper 10, bei dem die eine Art von Kettfaden, nämlich die Rovings 12, und die andere Art von Kettfäden, nämlich die gedrehten Fäden oder Metallfäden 12' (nachfolgend als gedrehte Fäden bezeichnet) abwechselnd angeordnet sind. Es versteht sich

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jedoch, dass auch andere Anordnungen in Gestalt von geeigneten Kombinationen aus einer Vielzahl von Rovings 12 und einer Vielzahl von gedrehten Fäden 12' vorgesehen werden können. Auch können die Schussfäden 14 Kombinationen von unterschiedlichen Fadenarten darstellen.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an die gedrehten Fädei. ¹2' des in der vorbeschriebenen Weise aufgebauten Verstärkungsgrundkörpers 10 eine Zugspannung T angelegt wird und der Verstärkungsgrundkörper 10 in diesem Zustand imprägniert und ausgehärtet wird.

Wenn die Zugspannung T an den gedrehten Fäden 12¹ anliegt, erfahren diese eine "Verstreckung" gegenüber den Rovings

12. Infolge davon gelangen die Rovings in eine nach oben und nach unten gekrümmt verlaufende Konfiguration, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Folglich wird durch das Anlegen der Spannung an die gedrehten Fäden 12' das Gewebe bzw. der Verstärkungsgrundkörper 10 in Vertikalrichtung (in Dickenrichtung) gegenüber dem Zustand vergrössert, der bei fehlender Einwirkung der Zugspannung T auf die gedrehten Fäden 12' vorliegt, so dass die ebene Konfiguration des Verstärkungsgrundkörpers 10 zu einer gewissen dreidimensionalen wird. Dieser Vorgang, d.h. die dreidimensionale Ausbildung des Verstärkungsgrundkörpers, ist der erste wichtige Grund dafür, dass im Gewebe bzw. Verstärkungsgrundkörper 10 (Fig. 1) zahlreiche Poren 16 ausgebildet werden. \

Andererseits geben, wenn die Zugspannung T an den gedrehten Fäden 12' anliegt, die Schussfäden 14, die die gedrehten Fäden 12' kreuzen, letzteren in Querschnittsrichtung nach. Dies führt gleichzeitig zu einem Verbiegen und starkem Verspannen der Schussfäden 14.

Fig. 3 zeigt die im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Zustände. Fig. 3(1) betrifft dabei die Lagebeziehung zwischen den Schussfäden 14 und den Rovings 12, wenn an den gedrehten Fäden 12' keine Spannung T anliegt. Da hierbei die Rovings 12 nur lose von den Schussfäden 14 umschlungen sind, befinden sich die Rovings in einem flachen und schlaffen Zustand (vgl. Breite W,). Wenn dagegen gemäss Fig. 3(2) an die gedrehten Fäden 12' die Spannung T angelegt wird,verbiegen sich, wie vorbeschrieben, die Schussfäden 14 und werden diese gleichzeitig kräftig angezogen, so dass die Rovings 12 durch die Schussfäden 14 beidseitig unter Druck gesetzt werden und eine runde Form annehmen. Es versteht sich, dass die Breite W_ der Rovings 12 in diesem runden Zustand kleiner als die Breite W₁ in Fig. 3(1) ist. Folglich werden die öffnungen zwischen benachbarten Rovings 12 vergrössert. Dies ist der zweite Grund dafür, dass in dem Gewebe bzw. Verstärkungsgrundkörper zahlreiche Poren 16 gebildet werden.

Wie beschrieben, erfahren erfindungsgemäss durch das Anlegen der Zugspannung T an die gedrehten Fäden 12' die Rovings eine Verbiegung nach oben und nach unten, verbunden mit einer Dickenzunahme, so dass eine etwa dreidimensionale Konfiguration entsteht. Ferner werden die Rovings 12, die sich typisch in einem schlaffen Zustand befinden, durch die Schussfäden 14 gerundet. Durch diese beiden Vorgänge entstehen zahlreiche Poren 16 in dem Gewebe. Wenn daher das Gewebe in diesem Zustand mit dem wärmehärtbaren Harz getränkt und dieses Harz ausgehärtet wird, entsteht eine Lage aus faserverstärktem Kunststoff mit zahlreichen Poren 16. Erfindungsgemäss kann daher eine Lage aus faserverstärktem Kunststoff mit zahlreichen Poren 16 in einfacher Weise hergestellt werden, ohne dass

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Stanz- oder Bohrarbeiten erforderlich sind, die die Verstärkungseigenschaft herabsetzen.

Wenn die, wie vorbeschrieben, gebildete Lage aus faserverstärktem Kunststoff zur Verstärkung eines Teils

(z.B. der Deck- oder Gleitplatte von einem Ski) verwendet wird, indem man die Lage zuvor punktweise fixiert, lässt sich der ^erstellungsprozess für Skier aus geschäumtem Urethan vereinfachen.
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Claims

POHLMANN & SCHMIDT

Patentanwälte

Dr. Horst Schmidt cDipi.-ing.) Eckart Pohlmann

Zugelassene Vertreter

beim Europäischen Patentamt

8000 München 40 Siegfriedstrasse 8 Telefon C089) 3916 Telex 5 213 260 pspa d

DE 385 Sch/ht.

HASEGAWA CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD., Yachiyo-shi, Japan

PATENTANSPRÜCHE

1J. Poröse Lage aus faserverstärktem Kunststoff mit Ln Kettrichtung verlaufenden Rovings und gedrehten Fäden oder Metallfäden, gekennzeichnet durch einen gewebten Verstärkungsgrundkörper (10), bei dem die Rovings (12) bogenförmig oberhalb und unterhalb von Schussfäden (14) verlaufen und von den Schussfäden so umschlungen sind, dass die Rovings eine abgerundete Form annehmen, und der mit einem wärmehärtbaren Harz getränkt und ausgehärtet ist. 10
2. Verfahren zum Herstellen einer porösen Lage

aus faserverstärktem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet , dass an die gedrehten Fäden oder Metallfäden von einem gewebten Verstärkungsgrundkörper mit einer Gruppe von Kettfäden, die sich aus Rovings und den gedrehten Fäden oder Metallfäden zusammensetzen, und Schussfäden eine Spannung angelegt wird, so dass zwischen den Rovings und gedrehten Fäden oder Metallfäden Öffnungen gebildet werden, und der Verstärkungsgrundkörper in diesem Zustand mit einem wärmehärtbaren Harz getränkt und ausgehärtet wird.
3. Ski aus einem geschäumten Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet , dass er als Verstärkungselement wenigstens eine Lage aus faserverstärktem Kunststoff gemäss Anspruch 1 aufweist.