DE3781579T2

DE3781579T2 - Gewebe, hergestellt aus einem mit geschmolzenem thermoplastischem material impraegnierten flachen kabel.

Info

Publication number: DE3781579T2
Application number: DE8787302977T
Authority: DE
Inventors: James Martin Batman; Edwin Keith Binnersley
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2007-04-07
Also published as: DE3781579D1; EP0242103B1; AU597348B2; IL82121A0; EP0242103A3; ES2035046T3; CA1306170C; AU7112087A; KR870010238A; TR26840A; KR940007101B1; EP0242103A2; JPS62276053A; BR8701550A; IL82121A; US4816327A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit Geweben und insbesondere mit Geweben, die aus einem flachen Band oder Kabel aus faserverstärktem Kunststoffmaterial gewebt sind.
Faserverstärkte Kunststoffgebilde werden seit vielen Jahren mit zunehmendem Erfolg auf Grund ihrer hohen Festigkeit, ihres geringen Gewichtes und ihrer leichten Herstellung im Vergleich zu Holz- oder Metallgebilden eingesetzt, welche sie ersetzen. Fasern, wie Glas, Kohlenstoff und Aramid sind als Verstärkungsmaterialien üblich, und wärmehärtbare Harze, wie Polyester, Phenol und Epoxy sind als polymere Matrixinaterialien geläufig.
Polymere Materialien, die mit Endlosfilamenten verstärkt sind, werden als Vorprodukte für hochbeanspruchte Teile, wie Weltraumbauteile, eingesetzt, bei welchen eine höchstmögliche Festigkeit bei geringstmöglichem Eigengewicht erforderlich ist. Die Ungleichmäßigkeit der Materialien, welche für derartige Teile eingesetzt werden, macht es erforderlich, daß die Teile überdimensioniert werden müssen, so daß die Schwächsten den Einsatzerfordernissen genügen. Gleichmäßigere Materialien für die Vorprodukte würden dazu führen, daß man Teile erhält, deren Eigenschaften geringeren Schwankungen unterworfen sind, und es würde hierdurch ermöglicht, daß derartige Teile hinsichtlich den Auslegungskriterien effizienter gestaltet werden könnten.
Das Weben, mit dem sich die vorliegende Erfindung befaßt, weist auf, daß ein Gewebe auf einer Webmaschine durch sich kreuzende Kett- und Schußfäden gebildet wird. Der Stand der Technik umfaßt viele Techniken zum Durchführen der Schußfäden durch die Kette. Üblicherweise werden die Schußfäden von einer stationären Spule mittels einer "Abnahme über das Ende der Spule" abgezogen, so daß sich eine Verdrehung beim Schuß ergibt.
Die DE-A-17 60 845 befaßt sich mit einer Vorrichtung zum Einführen von flachen Schußsträngen bei Webstühlen, bei der eine bewegliche Strangspeicherführung die genaue Länge des Schußstranges von einer sich kontinuierlich bewegenden Zufuhreinrichtung sammelt. Die DE-A-26 15 046 befaßt sich mit einem Verfahren zum Herstellen eines Gewebes aus im Querschnitt viereckförmigen Bändern, welche sich überlappen, bei dem Füllfäden von Füllspulen quer zu ihren Drehachsen abgezogen werden.
Wenn man ein derartiges, verstärktes Band in Satingewebe und im Gewebe mit Panamabindung und derartigen Webbedingungen webt, hat das Schußband leicht eine Verdrillung, welche während des Webvorganges gebildet wird. Eine derartige Verdrillung würde zu einer unerwünschten Ungleichmäßigkeit beim Gewebe führen. Daher ist die Herstellung von Geweben aus einem Band aus faserverstärktem Kunststoff ohne eine derartige Verdrillung äußerst erwünscht.
Die Erfindung gibt ein Verfahren zum Herstellen von Geweben aus flachen Kett- und Schuß-Bändern aus Endlosfilamenten, welche mit einem Polymeren imprägniert sind, auf einer angetriebenen Webmaschine, welche Kett- und Schußrichtungen hat, welches aufweist: verdrehungsloses Zuführen von Schußbändern von einer drehbaren Aufgabespule zur Webmaschine mit einer Zufuhreinrichtung mit variabler Geschwindigkeit, Einführen der Schußfäden in Schußrichtung durch ein Kettfach aus Kettbändern mittels eines angetriebenen, beweglichen Greifers, wobei die Aufgabeeinrichtung mit variabler Geschwindigkeit zur Bewegung des Greifers synchronisiert ist; und Spannen und Führen der Kett- und Schuß-Bänder, um die jeweiligen Kett- und Schußbänder derart zu halten, daß eine Linie parallel zur Oberfläche der jeweiligen Bänder und senkrecht zur Längsachse der jeweiligen Bänder sich in der Ebene des Gewebes über das gesamte Gewebe hinweg befindet, wobei die Kett- und Schußbänder Ränder haben, welche im wesentlichen über das gesamte Gewebe hinweg anstoßen, an.
Auch gibt die Erfindung ein mittels einer Maschine gewebtes Gewebe aus einem flachen Band aus mit Endlosfilamenten verstärktem polymerem Material, sowohl in Kett- als auch in Schußrichtungen, wobei die Kett- und Schuß-Bänder derart angeordnet sind, daß eine Linie parallel zur Oberfläche der jeweiligen Bänder und senkrecht zu der Längsachse sich in der Ebene des Gewebes über das gesamte Gewebe hinweg befindet, und wobei die Kett- und Schußbänder Ränder haben, welche im wesentlichen über das gesamte Gewebe hinweg anstossen, an.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Schußaufgabeeinrichtung, welche in Verbindung mit einer Webmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung eingesetzt wird.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht einer Spanneinrichtung von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines 8-Harnisch- Satingewebes, welches unter Einsatz des Verfahrens nach der Erfindung hergestellt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine Webmaschine, welche insgesamt mit 10 bezeichnet ist, mit einem Kettsatz von faserverstärkten Kunststoffbändern 14 gespeist, welche ohne Verdrillung auf einen drehbar angetriebenen Kettbaum 12 gewickelt sind. Die Bänder 14 verlaufen auf an sich bekannte Weise zu einem drehbar angetriebenen Gewebeaufnahmebaum 30, auf welchem das Gewebe 32 aufgewickelt wird. Ein flaches, faserverstärktes Kunststoffband 18, welches für die Schußrichtung des Gewebes eingesetzt wird, wird von einer sich drehenden Vorratsspule 19 mit Hilfe eines Paars von Quetschwalzen 20, 21 zu einer Sammelschleife abgezogen, und dann von der Schleife dem Greifer 28 der Webmaschine über Führungen 15, 17, Spanneinrichtungen 22, 23 und einer Aufgabeführungspositioniereinrichtung 24 zugeführt. Das Schußband 18 kreuzt sich dann unter Durchgang durch die Kettbänder 14 auf an sich bekannte Weise, um das Gewebe 32 zu bilden.
Die Quetschwalze 20 ist mittels eines Motors mit variabler Drehzahl angetrieben (Zero Max-Model M-2), welcher mit 25 bezeichnet ist, wobei der Antrieb über einen Riemen 27 erfolgt. Die Motordrehzahl wird eingestellt, um die Aufgabeeinrichtungen (Quetschwalzen 20, 21) mit der Bewegung des Greifers 28 zu synchronisieren.
Die Spanneinrichtungen (22, 23) weisen eine Mittelstütze 50 auf, welche an der Lade der Webmaschine 10a angebracht ist. Die Mittelstütze hat einen Schlitz 51, durch welchen das Band 18 geht. Zwei Spannscheiben 52, 53 werden durch die Stütze 50 positioniert, und die Scheibe 52 ist in Richtung auf die Scheibe 53 mittels einer Feder 55 vorbelastet, welche zwischen der Scheibe 52 und einer Anschlagmutter 50a an der Stütze 50 angeordnet ist.
Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 3 ist ein kleines Teil des Gewebes 30 nach der Erfindung schematisch in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, um zu verdeutlichen, was unter verdrillingsfreiem Kett- oder Schußband zu verstehen ist. Wie insbesondere gezeigt ist, ist eine Linie 40a parallel zur Oberfläche 41 des Schußbandes 18 und senkrecht zu der Längsachse 42 des Bandes gezogen. Wenn das Schußband über das gesamte Gewebe hinweg flach ist und ohne Verdrillung vorliegt, dann liegt die an einem beliebigen Punkt längs der Schußlage gezogene Linie 40a in der Ebene des Gewebes. Das Gleiche gilt für die Kettbänder 14 unter Verwendung einer Linie 40, welche senkrecht zur Längsachse 42a ist.

BEISPIEL

Acht Gewebe wurden unter Verwendung einer IWER-Greiferwebmaschine der Serie 1500 erstellt. Jedes Gewebe ist aus Kett- und Schußbändern gewebt und hat eine Gewebestruktur, welche detailliert in Tabelle I angegeben ist. Die Bänder haben Nenndicken von 5 bis 12 mils (0,13 bis 0,30 mm) und eine Breite von etwa 3/16" (4,8 mm) und weisen Verstärkungsfasern wie Kohlenstoff, Kevlar* und Glas imprägniert mit wärmehärtbarem Harz auf. Der speziell hierbei eingesetzte Harz war ein Copolyamid aus Hexamethylendiamin, Bis(para-aminocyclohexyl)methan, Isopthalsäure und Terephthalsäure, wie dies in der Europäischen Patentanmeldung No. 87300376.8 (Veröffentlichungsnummer: 0 229 731 ) angegeben ist. TABELLE I Beispiel Nr. Gewebetyp Faserverstärkung Eintrag/in Gewicht Oz/yd²(g/m²) Kett Schuß Panamabindung Harnischsatin Graphit Kevlar Glas
Ein 8-Harnischsatingewebe gemäß dem vorstehend genannten Beispiel G wurde zu einem Verbundstoff dadurch verarbeitet, daß 8 Lagen des Gewebes in einem Infrarotofen zwischen zwei Glasschichten auf eine Temperatur von 370ºC erwärmt wurden, welche zuvor mit Fre Kate 33 beschichtet waren. Die Lagen wurden dann auf die Oberseite einer halbkugelförmigen Form mit 6-Inch (15,2 cm) gelegt, und die Lage wurde am Umfang festgeklemmt. Die Formungsbedingungen waren 150ºC bei einem Druck von 30 Tonnen (3211 kPa) während etwa 10 Minuten. Die Form wurde dann auf 110ºC unter Druck gekühlt und geöffnet.
Eine Reihe von Platten, welche aus Lagen des 8-Harnischsatingewebes gemäß Beispiel G ausgebildet waren, wurden erstellt, wie dies detailliert in Tabelle II angegeben ist. TABELLE II Anzahl Lagen Größe der Lage Orientierung Laminatdicke Verfestigungsbedingungen* Temp. Druck (kPa) Zeit * gekühlt unter Druck
Das Gewebe, welches aus Bändern besteht, deren Oberflächen parallel zur Ebene des Gewebes über das Gewebe hinweg ohne Verdrillung bleiben, wenn sie zu Verbundstoffen wie Laminaten oder Formteilen durch Wärmebehandlungsverfahren verarbeitet werden, hat eine Anpassungsfähigkeit und Gleichmässigkeit.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Geweben (32) aus flachen Kett- (14) und Schuß- (18) Bändern aus Endlosfilamenten, welche mit einem Polymeren imprägniert sind, auf einer angetriebenen Webmaschine (10), welche Kett- und Schußrichtungen hat, welches aufweist: verdrehungsloses Zuführen von Schußbändern (18) von einer drehbaren Aufgabespule (19) zur Webmaschine mit einer Zufuhreinrichtung (25) mit variabler Geschwindigkeit, Einführen der Schußfäden (18) in Schußrichtung durch ein Kettfach aus Kettbändern (14) mittels eines angetriebenen, beweglichen Greifers (28), wobei die Aufgabeeinrichtung (25) mit variabler Geschwindigkeit zur Bewegung des Greifers (28) synchronisiert ist; und Spannen und Führen der Kett- (14) und Schuß- (18) Bänder, um die jeweiligen Kett- und Schußbänder derart zu halten, daß eine Linie (40, 40a) parallel zur Oberfläche der jeweiligen Bänder und senkrecht zur Längsachse der jeweiligen Bänder sich in der Ebene des Gewebes (32) über das gesamte Gewebe hinweg befindet, wobei die Kett- und Schußbänder (14, 18) Ränder haben, welche im wesentlichen über das gesamte Gewebe hinweg anstoßen.

2. Mittels einer Maschine gewebtes Gewebe (32) aus einem flachen Band (14, 18) aus mit Endlosfilamenten verstärktem polymerem Material sowohl in Kett- als auch in Schußrichtungen, wobei die Kett- (14) und Schuß- (18) Bänder derart angeordnet sind, daß eine Linie (40, 40a) parallel zur Oberfläche der jeweiligen Bänder und senkrecht zu der Längsachse sich in der Ebene des Gewebes (32) über das gesamte Gewebe hinweg befindet, und wobei die Kett- und Schußbänder (14, 18) Ränder haben, welche im wesentlichen über das gesamte Gewebe hinweg anstoßen.