DE3723681A1 - Bauteil auf velours-gewebebasis und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Bauteil auf velours-gewebebasis und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil auf Velours-
Gewebebasis, beispielsweise auf Basis eines Raschelplüschge
webes, mit mindestens einer ersten und einer zweiten Lage
und diese Lagen verbindenden Zwischenstegen.
Der Einsatz harzgehärteter Faserverbundstoffen hat ein wei
tes Anwendungsfeld gefunden, sei es in Form tragender Kon
struktionselemente oder aber zur Erfüllung von Dämmaufga
ben. Bei größtmöglicher Steifigkeit und Druckfestigkeit
wird für spezielle Fälle, wie beispielsweise die Flugtechnik
auch noch ein möglichst niedriges Gewicht angestrebt.
Durch die US-PS 34 81 427 ist es bekannt, ein textiles, also
webtechnisch erzeugbares Bauteil zu kammern. Dabei kommt
Fiberglas zur Anwendung. Die Kammerung erreicht man im
Hohlwebeverfahren; es liegen also verbindende Stege als
Wände vor. Das alles bringt beim Harzhärten gewisse Schwie
rigkeiten; der Gewebebau sackt zusammen, wenn nicht beson
dere Distanzmittel zur Abstützung eingesetzt werden. Man
schiebt daher Stützkerne ein. Letzteres führt aber zu einer
äußerst aufwendigen Fertigung.
Andererseits sind für sich Bindungsarten wie Schußsamt und
Kettsamt bekannt. Für besonders wirtschaftliche Fertigungs
verfahren wird gleich doppellagig gearbeitet; es entsteht
sogenannter Doppelsamt, bei welchen die Verbindungsstege
zwischen den lagenschaffenden Veloursfäden eine doppelte
Fachbildung machen. Die Länge der flottierenden Fäden ist
einstellbar, so daß größere oder kleinere Steglängen erzielt
werden. Auf einer Schneidbank erfolgt sodann der Mitten
schnitt der Polfäden.
In Kenntnis dieses Velours-Webverfahrens bzw. Raschelplüsch-
Webverfahrens hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe
gestellt, mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln und
sogar unter Verwendung vorhandener Maschinen ein leichtes,
trotzdem stabiles mehrlagiges, praktisch sandwichartig aufge
bautes Bauteil zu schaffen, welches die genannten Eigenschaf
ten optimal verkörpert.
Gelöst ist diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 8
angegebene Erfindung. Die Unteransprüche sind vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung.
Zufolge solcher Ausgestaltung ist ein gattungsgemäßes Bau
teil hoher Biege- und Druckfestigkeit erreicht, welches auch
im Hinblick auf den Faktor Gewicht gute Ergebnisse bringt.
Der Abstand zwischen den Lagen wird nicht mehr von gewebten
Abschnitten überbrückt, sondern von frei flottierenden Fä
den, die die Abstützung der Lagen zueinander übernehmen.
Zum Einsatz kommen hier technische Garne wie Aramidfaser,
Kohlefaser, Keramikfaser oder insbesondere Glasfaser bzw.
eine Mischung der genannten Fasern. Bedingt durch die Bin
dungsstruktur in Kombination mit den Eigenschaften solcher
Materialien, haben die stegbildenden Stützfäden das Bestre
ben, sich aufzustellen. Sie stemmen dabei aus sich heraus
die beiden Lagen voneinander ab. Hierdurch ergibt sich eine
im Webprozess erreichbare Struktur, die unbeschadet Umlenkun
gen in den Einbindungsbereichen toleriert. Die sogar kraft
speicherartige Rückstellkraft erspart jede Fremdabstützung;
vielmehr wurde gefunden, daß das Veloursgewebe bei ausgehär
teter Verharzung aus den vielen gleichmäßig verteilten ein
zelnen, freistehenden Zwischenstegen so stabile Beabstan
dungselemente schafft, daß sogar größte im Rahmen des Einsat
zes zu erwartende Belastungen aufgenommen werden können.
Auch ergibt sich eine hochgradige Schalldämm- bzw. Absorpti
onswirkung zufolge des hohen Hohlraumanteiles. Entsprechend
liegt eine auch heute durchaus wieder interessante hohe
Materialersparnis vor. Die trotzdem gegebene Flexibilität
des Bauteiles läßt eine relativ gute Verformbarkeit zu,
insbesondere wird eine leicht sphärische Krümmung des sand
wichartigen Körpers ohne Nachteil hingenommen. Als vorteil
haft in der Praxis erweist sich auch die weitere Gestaltungs
maßnahme dahingehend, daß die mittlere Länge der Zwischenste
ge größer ist als der Abstand zwischen den Lagen. Dadurch
erhalten die Zwischenstege eine mehr oder weniger steile
Schrägstellung, wobei es sich in Weiterbildung als vorteil
haft erweist, daß die Zwischenstege eingeregelt schräg ver
laufen. Dadurch wird eine über die Breitfläche einfließende
Belastung noch in eine gleichgerichtete Lagen-Verschiebekom
ponente umgesetzt. Das ist vor allem bei partiellen Hochbe
lastungen günstig, da der gesamte Körper dann in den Verfor
mungswiderstand einbezogen ist. Die entsprechende Einrege
lung, d.h. Gleichrichtung der Stege macht die Ausweichbewe
gung zudem bestimmbar. Ein weiteres Mittel zur Optimierung
der Flexibilität bei trotzdem hohem Standvermögen besteht
darin, daß ein Zwischensteg aus zwei schwach gedrillten Ein
zelstegen besteht. Hierdurch liegen gleichsam wendelförmig
gestaltete Federkörper vor, die aber zufolge der nur schwa
chen Drillung axial trotzdem hoch belastbar sind. Lediglich
bei Überbelastung tritt ein durch weiteres Verbiegen statt
findendes Ausweichen auf. Um diesen Effekt noch zu stei
gern, wird weiter vorgeschlagen, daß der Zwischensteg aus
8-förmig gedrillten Einzelstegen besteht. Selbst größere
Abstände zwischen den Lagen lassen sich ohne Stabilitätsein
buße günstigst dadurch überbrücken , daß die Einzelstege in
ihrem Überkreuzungsbereich miteinander verbunden sind. Es
liegt also auch hier keine webtechnische Verbindung vor,
sondern eine solche unter Nutzung des Bindeharzes. Auf
diese Weise wird die Gesamtlänge der Beabstandungselemente
in zwei in Abstützrichtung aneinander anschließende, jeweils
gleichwirkende Abfederungszonen unterteilt, wobei es sich in
diesem Zusammenhang zusätzlich als vorteilhaft erweist, daß
die Zwischenstege im Austrittsbereich der Lagen sockelartige
Übergangsbereiche aufweisen. Die einem sich zum Boden hin
verbreiternden Baumstumpf vergleichbaren Zonen vermeiden
jede Kerbwirkung. Vielmehr ist die rotationssymmetrische,
also ringförmige Übergangsecke stegabstützend ausgefüllt.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des beschriebe
nen Bauteiles durch Verharzen und nachfolgendes Aushärten
eines Gewebes, wobei nach dem Verharzen das Gewebe eine
Teilentfernung von Harz durch Auspressen vorgenommen wird,
besteht darin, daß, bei Verwendung eines Velours-Gewebes,
insbesondere Raschelplüschgewebes, welches aus einem techni
schen Garn wie Aramidfaser, Kohlefaser, Keramikfaser oder
insbesondere Glasfaser besteht, die Entfernung von Harz in
einem solchen Umfang erfolgt, daß die Rückstellkraft von
Zwischenstegen freigegeben wird. Unter Wegfall der Aus
preßkräfte stellen sich die harzbeschichteten Beabstandungs
elemente spontan wieder in ihre Ausgangsstellung zurück.
Nach dem Aushärten ist die Gesamtstruktur verfestigt. In
Fällen, in denen das Bauteil aus mehreren Gewebeabschnitten
zusammengesetzt werden soll, wird so verfahren, daß ein
Velours-Gewebeabschnitt im Verbindungsbereich gespalten und
der andere Velours-Gewebeabschnitt in die so geschaffene
Öffnung eingelegt wird. Liegt die Absicht oder Notwendig
keit vor, Ebenengleichheit auch in den Verbindungsbereichen
zu erlangen, so läßt sich hier der ohnehin zwischen den
Lagen vorhandene Beabstandungsraum nutzen, indem die über
griffene Lage wandungsversetzt um das Dickenmaß einer Lage
eingedrückt wird. Demzufolge kommt dem Beabstandungsraum
eine weitere vorteilhafte Funktion zu. Auch im Hinblick auf
das Verbinden selbst erweist es sich als günstig, daß die
übergreifenden Lagenabschnitte zufolge der abstehenden Zwi
schenstegstummel wie bürstenartige Körper in die Maschenfu
gen des Gewebes der darunterliegenden Wandungsabschnitte
eingreifen. Die Lagen sind so gleichsam "verriegelt".
Andererseits weichen die entsprechend axial zusammengedrück
ten federstabartigen Stege ohne Bruch in Querrichtung fe
dernd aus. Das diesen Verbund sichernde Harz wirkt der
Tendenz einer Rückstellung in die ursprüngliche Länge entge
gen, so daß der Verbindungsbereich zwischen den beiden Gewe
beabschnitten auch optisch-visuell kaum wahrnehmbar ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines
zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Abschnitt des erfindungsgemäß ausgebildeten
Bauteils in perspektivischer Darstellung, stark
vergrößert,
Fig. 2 den Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 das Bauteil in Seitenansicht in Richtung A
gesehen, weitestgehend schematisiert,
Fig. 4 das Bauteil in Seitenansicht in Richtung B
gesehen, ebenfalls weitestgehend schematisiert und
Fig. 5 in Seitenansicht eine Verbindungszone zwischen
zwei Velour-Gewebeabschnitten eines Bauteils.
Das dargestellte Bauteil 1 wird auf einer Velourswebmaschi
ne erzeugt. Das entsprechende Veloursgewebe bzw. Raschel
plüschgewebe ist mehrlagig, beim Ausführungsbeispiel zwei
lagig. Eine erste, obere Lage trägt das Bezugszeichen 2;
eine zweite, untere Lage ist dagegen mit 3 bezeichnet.
Miteingewebte Stützfäden, welche Zwischenstege 4 bilden,
halten die beiden Lagen 2, 3 verbindend auf Abstand zueinan
der. Es liegt die ungespaltene Struktur einer Doppelsamt-
Einbindung vor.
Die Anzahl der Stützfäden ergibt sich aus der Schußdichte
der Lage 2 und 3, ferner der Stützfadenzahl, gemessen über
die Webbreite und schließlich aus der Rapportgröße der Bin
dung. Bei beispielsweise 2000 Fäden pro 1 m Webbreite, 12
Schuß/cm in der oberen Lage und der unteren Lage sowie 3/6
Schuß Bindung ergeben sich 800 000 Zwischenstege 4 zwischen
den beiden Lagen 2, 3.
Durch Verändern der Stegfadenzahl und Schußdichte sowie
Bindung, können mehrfach höhere oder auch niedrigere Zwi
schenstege 4 eingewebt werden. Die erforderliche Festigkeit
der oberen Lage 2 und der unteren Lage 3 und Biegefestigkeit
werden durch entsprechenden Materialeinsatz von Kette und
Schuß in den Decklagen erreicht. Natürlich ist die Steghöhe
variierbar und kann, der gewünschten Höhe entsprechend indi
viduell eingestellt werden.
Verarbeitet werden technische Garne wie Aramidfaser, Kohlefa
ser, Keramikfaser oder insbesondere Glasfaser.
Zufolge der solchen Hochleistungsfasern innewohnenden Rück
stellkraft und auch bedingt durch die Verbindungsstruktur
haben die die Zwischenstege 4 bildenden Stützfäden das Be
streben, sich nach dem Weben aufzurichten bzw. in belastungs
freiem Zustand zurückzustellen. Das führt zu einer paralle
len Beabstandung der Lagen 2 und 3. Der lichte Abstand x
zwischen den beiden Lagen 2 und 3 entspricht einem Vielfa
chen einer Lagendicke.
Die den Pohlfäden einer Velour-Doppelsamtbindung vergleichba
ren Zwischenstege 4 sind wie der ganze Bauteilkörper durch
aushärtendes Harz versteift, so daß die Zwischenstege 4 zwi
schen der ersten Lage 2 und der zweiten Lage 3 starre Beab
standungselemente bilden. Das Zurückstellen der Zwischenste
ge 4 in ihre aus Fig. 1 ersichtliche Endstellung geschieht
selbst nach dem völligen Zusammendrücken der Webstruktur.
Entsprechend entstehen auch beim Webprozeß zufolge der
notwendigen Umlenkungen keinerlei Beschädigungen, welcher
Tatbestand sich bei der Herstellung solcher Bauteile vorteil
haft nutzen läßt.
Wie den Fig. 1 und 3 entnehmbar, ist die mittlere Länge
der Zwischenstege 4 größer als der lichte Abstand x zwischen
den Lagen 2, 3. Die sie bildenden freien Stützfädenabschnit
te wechseln also nicht auf kürzestem Wege zwischen den bei
den benachbarten Lagen 2, 3. Es ergibt sich vielmehr, wie
aus Fig. 1 ersichtlich, eine leichte Neigungslage, gesehen
aus der Betrachtungsrichtung A in Fig. 1. Deutlicher geht
dies noch aus der schematischen Darstellung gemäß Fig. 3
hervor. Bezüglich aller Zwischenstege ist eine gleichgerich
tete Schrägung angewandt, so daß von einem eingeregelten
Schrägungsverlauf gesprochen werden kann.
Der diesbezügliche Schrägungswinkel Alpha beträgt ca. 60
Grad, bezogen auf die horizontale Auflagebasis des Bauteils
1.
Aus der Betrachtungsrichtung B in Fig. 1 ergibt sich dagegen
eine vertikale Ausrichtung (vergleiche Fig. 4) zur genannten
Basis.
Der Begriff "mittlere Länge" ist gewählt, weil die Zwischen
stege 4 jeweils aus schwach gedrillten Einzelstegen 4′, 4′′
bestehen, die echte Länge als größer ausfällt. Der schwach
wendelförmige Anstieg ergibt sich aus der perspektivischen
Darstellung, Fig. 1. Ein Einzelsteg wechselt, in Richtung
Pfeil B gesehen, von hinten nach vorne in Neigungsrichtung,
und zwar bezogen auf den lagenseitigen Austrittsbereich.
Der Zwischensteg 4 ist so zu einer 8 gedrillt (vergleichbar
einem um seine Längsachse um 180 Grad verdrehten Ovalring),
wobei die Einzelstege 4′, 4′′ in ihrem Überkreuzungsbereich 5
miteinander verbunden sind. Erreicht sind solche knoten
punktartigen Überkreuzungsbereiche 5 durch berührendes Auf
einanderliegen der die 8 bildenden Schleifenabschnitte der
Zwischenstege 4.
Im lagenseitigen Austrittsbereich und entsprechend natürlich
auch im Eintrittsbereich weisen die Zwischenstege 4 sockelar
tige Übergangsbereiche 6 auf, etwa überirdischen Wurzelansät
zen von Bäumen etc. vergleichbar. Das führt zu einem prak
tisch kegelstumpfartigen Übergang zwischen der Innenseite
der Lagen und den Beabstandungselementen. Die Kebelstumpf
basis entspricht dem Mehrfachen des Querschnitts eines Ein
zelsteges 4′ bzw. 4′′. Die in Fig. 1 oberseitig erkennbaren
Kreisfelder sollen den Lagen-Eintrittsbereich der Zwischen
stege 4 symbolisieren. Es liegt eine W-Einbindung zugrunde.
Der als 8 gestaltete Zwischensteg 4 schafft nach Bindung im
Überkreuzungsbereich 5 zwei tropfenförmige oder kettenglied
artige Abschnitte, deren Höhlung mit a, b bezeichnet ist, und
die je nach Nachbarschaftlage der Einzelstege 4′, 4′′, je
doch auch ganz oder teilweise mit Harz ausgefüllt sein kön
nen.
So oder auch bei Freistand der Einzelstege 4′, 4′′ ergibt
sich stets ein hochfester, säulenartiger, trotzdem eine
gewisse Flexibilität auch in Achsrichtung aufweisender Di
stanzkörper.
Partielle Belastungen an den Breitflächen des Bauteiles 1
bringen auch die im weiteren Umfeld liegenden Zwischenstege
in Beteiligung, da zufolge der leichten, überdies auch noch
gleichgerichteten Neigungslage eine gegenläufige Verschiebe
bewegung (Pfeile z, z′ in Fig. 1) der Lagen 2 und 3 auf
kommt. Neben dieser guten Lastverteilung wirkt sich auch
noch die beschriebene Gestalt der Zwischenstege 4 kräftever
zehrend aus.
Getränkt ist die erläuterte Gewebestruktur mit markerhältli
chem Harz plus Härter. Die überschüssige Harzmenge wird
abgequetscht oder ausgerollt, so daß die innere Struktur bis
auf die benetzten, stegbildenden Stützfäden und die beiden
getränkten Gewebelagen harzfrei ist. Die jeweils etwas
ortsversetzten Eintrittsbereiche der Einzelstege 4′, 4′′
führen zu einer Gleitbewegung an den Schenkelabschnitten bis
in die maximale Rückstellzone. Hierbei Wird genügend Harz
abstreifend mitgeschleppt, so daß die Überkreuzungsbereiche
5 gut harzgesättigt sind; es wird auf Fig. 2 verwiesen, aus
der eine solche Harzanhäufungszone erkennbar ist. Die ent
sprechende Evakuierung an Harz geschieht in einem Umfang,
daß die Rückstellkraft der Zwischenstege 4 freigegeben wird,
bis diese, wie schon angedeutet, ihre Grund- oder Endstel
lung erreichen. Nach dem Trockenprozeß ergeben sich ausge
härtete Bauteile von hoher Steifigkeit und Druckfestigkeit.
Die gute Verformbarkeit des Velourgewebes bzw. Raschelplüsch
gewebe läßt auch die Herstellung leicht sphärisch gekrümmter
Bauteile zu.
Durch lokales und unterschiedliches Zusammendrücken der
getränkten Gewebe lassen sich ferner verschiedene Bauteil
stärken aus einem Gewebe realisieren.
Der verwirklichte sandwichartige Aufbau wirkt zufolge einer
einzigen zusammenhängenden Struktur jeder Delaminierungsten
denz, etwa im Sinne eines Ablösens einer Lage, entgegen.
Im Falle größerer, die Webbreite überschreitender Bauteile
wird ein solches Bauteil 1 aus mehreren Gewebeabschnitten
1′, 1′′ zusammengesetzt. Hierzu wird der eine Velour-
Gewebeabschnitt 1′ im Verbindungsbereich zum andern Velour-
Gewebeabschnitt 1′′ gespalten. Diese Maßnahme geht aus der
schematischen Darstellung in Fig. 5 hervor. Der Spalt ist
dort mit 7 bezeichnet und wird durch einen Mittenschnitt
entsprechend der gewünschten Überlappungstiefe erzeugt. Die
korrespondierende Randzone des anschließenden Gewebeab
schnitts 1′′ setzt man in die so geschaffene Öffnung ein.
Unter Beibehaltung einer gleichbleibenden Gesamtdicke des
Bauteiles 1 werden die verbindungsbereichsnahen Randlagen in
Richtung des Abstandsraumes zusammengedrückt. Es folgt dann
das beschriebene Tränken mittels Harz sowie Ausquetschen.
Das Gewebe stellt sich in der erläuterten Weise zurück.
Durch rückenseitige Abstützung im Verbindungsbereich V kann
die entsprechende Rückstellung begrenzt werden, so daß eine
durchgehend gleiche Dicke des Bauteiles 1 vorliegt. Die
stärker abgeplattete Randzone verschwindet im sowieso vorhan
denen Abstandsraum. Die durch Spaltschnitt freistehenden
bürstenartigen Stegstoppeln vergraben sich verankernd in der
Außenseite des überlappten Randes des Gewebeabschnitts
1′′. Letzteres führt zu einem innigen haltbaren Verbund.
Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung
dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch
soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht
sind.
Claims (9)
1. Bauteil auf Velours-Gewebebasis, beispielsweise auf
Basis eines Raschelplüschgewebes, mit mindestens einer er
sten und einer zweiten Lage und diese Lagen verbindenden
Zwischenstegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Veloursgewe
be aus einem technischen Garn wie Aramidfaser, Kohlefaser,
Keramikfaser oder insbesondere Glasfaser besteht, und daß
das Velourgewebe ausgehärtet verharzt ist, wobei die Zwi
schenstege (4) starre Beabstandungselemente der ersten Lage
(2) und zweiten Lage (3) bilden.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
mittlere Länge der Zwischenstege (4) größer ist als der
Abstand (x) zwischen den Lagen (2, 3).
3. Bauteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstege (4)
eingeregelt geschrägt verlaufen.
4. Bauteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß ein Zwischensteg (4) aus zwei schwach gedrillten
Einzelstegen (4′, 4′′) besteht.
5. Bauteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischensteg (4)
aus 8-förmig verdrillten Einzelstegen (4′, 4′′) besteht.
6. Bauteil nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Einzelstege (4′, 4′′) in ihrem Überkreuzungsbe
reich (5) miteinander verbunden sind.
7. Bauteil nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstege (4)
im Austrittsbereich der Lagen (2, 3) sockelartige Übergangsbe
reiche (6) aufweisen.
8. Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles nach einem der
Ansprüche 1 bis 7 durch Verharzen und nachfolgendes Aushär
ten eines Gewebes, wobei nach dem Verharzen des Gewebes eine
Teilentfernung von Harz durch Auspressen vorgenommen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Veloursgewe
bes, insbesondere Raschelplüschgewebes, welches Zwischenste
ge als starre Beabstandungselemente zwischen der ersten und
zweiten Lage bildet, die Entfernung von Harz in einem sol
chen Umfang erfolgt, daß die Rückstellkraft von Zwischenste
gen (4) freigegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bauteil aus mehre
ren Gewebeabschnitten zusammengesetzt wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Velours-Gewebeabschnitt (1′) im Verbin
dungsbereich (V) gespalten und der andere Velours-Gewebeab
schnitt (1′′) in die so beschaffene Öffnung eingelegt wird.
Priority Applications (15)
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---|---|---|---|
DE19873723681 DE3723681A1 (de) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | Bauteil auf velours-gewebebasis und verfahren zu seiner herstellung |
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