EP3755833A1 - Fadenstruktur - Google Patents

Fadenstruktur

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EP3755833A1
EP3755833A1 EP19721187.3A EP19721187A EP3755833A1 EP 3755833 A1 EP3755833 A1 EP 3755833A1 EP 19721187 A EP19721187 A EP 19721187A EP 3755833 A1 EP3755833 A1 EP 3755833A1
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EP
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thread
thread structure
bundles
thermoplastic matrix
bundle
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EP19721187.3A
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Christoph Baumgart
Florian Neumann
Dirk Lange
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Delcotex Delius Techtex & Co KG GmbH
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Delcotex Delius Techtex & Co KG GmbH
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    • D03D15/40—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
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    • D03D15/50—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads
    • D03D15/587—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads adhesive; fusible
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    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/04—Heat-responsive characteristics
    • D10B2401/041—Heat-responsive characteristics thermoplastic; thermosetting
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    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs

Definitions

  • the present invention relates to a filament structure according to claim 1. Prepregs are well known.
  • DE 69003875T 2 discloses a prepreg consisting of warp thread
  • weft threads is made, wherein the weft threads extend obliquely to the direction of the warp thread. This structure is created for a particular wearer and is not changed anymore.
  • U.S. Patent No. 5,553,654 discloses a belt of reinforced construction.
  • the individual reinforcing elements have different directions of laying.
  • US 2005 / 0085147A 1 discloses a prepreg woven from bundles of fibers with gaps between the bundles filled by auxiliary yarns so that no openings are formed in the final product.
  • the object of the present invention is to produce such prepregs with an increased utility value in a simple manner, while ensuring that the composite structure uniformly stabilizes the final product over the entire areal configuration of the final product.
  • thermoplastic matrix is present in a volume which can flow into the intermediate spaces provided between the individual bundles of fibers in a subsequent pressing operation under the known parameters of pressure, temperature and time and in this way in this downstream pressing process for a uniform Laying the Einzelfädert in the final product ensures.
  • thermoplastic matrix present in the respective bundle of fibers that this thermoplastic matrix together with the under Pressure from each thread bundle outwardly flowing monofilament forms a thoroughly uniformly interspersed with individual threads in each direction composite body, which is also interspersed by the manufacturer provided excess of thermoplastic matrix over the entire longitudinal and transverse dimensions with the thermoplastic matrix.
  • the open lattice structure applies in all directions which lie transversely to the respective laying directions of the directionally parallel bundles of fibers.
  • the thread structure of the present invention can be made as a semi-finished, sandwich or lightweight board.
  • thermoplastic matrix it is essential in any case, the enforcement of the thermoplastic matrix through the entire bundle of filaments. This means that practically no air inclusions in the thermoplastic matrix are to be allowed, at least in the technically feasible range, so that the flow of the matrix in the downstream process can also lead to a full-volume matrix fraction in the end product.
  • a complementary thermoplastic material can also be processed without further ado, so that thanks to the invention a two-sided anchoring of this supplementary thermoplastic material as a result of penetration through the plastic matrix present in the original prepreg leads to improvement of the material characteristics.
  • the invention offers the additional advantage that in the second processing step, a lower pressure is sufficient to bring the thermoplastic materials together in Kapillarverbünd. This is achieved in particular by the elements already present in the original bundles of filaments impregnated with a thermoplastic matrix and therefore the existing in the final product filament structure must be contacted only in the microscopic range of the supplementary applied thermoplastics under a pressure that produces only the capillary composite.
  • thermoplastics used today have well-known kinematic state variables that can be adjusted so that it can come to a full volume impregnation of each thread bundle, so that later end products no longer have air pockets.
  • the invention shows that it can, hitherto unknown, also have constant grating values in the structure of the end product, so that reliable predictions with regard to the material characteristics can be made.
  • the invention basically has holes defined by longitudinal and transverse dimensions in all embodiments, which are located between the individual bundles of filaments, at least before the filament bundles are pressed under the parameters of temperature, pressure and time in a further processing step, such a filament structure can also be used be defined by their grid values.
  • Grid values are those characteristics which define the size of the recesses between the filament bundles, for example the X - or Y values in a Cartesian coordinate system. In the case of multidirectionally laid thread bundles, this applies accordingly.
  • the production of the thread structure as a roller conveyor offers manufacturing technology the lowest cost per unit length and in particular the ability to prepare the roller conveyor in the form of blanks for further processing.
  • Fig. 1 shows the basic principle of the invention
  • Fig. 4 one in more than two parallel
  • the figures show a thread structure 1 with mutually directional parallel thread sets 2,3,4; 2 ', 3', 4 ';
  • the invention also applies to, for example, unidirectional thread bundles, in which only transversely to the direction of the laid thread bundles significant distances in the sense of the invention exist.
  • Unidirectional thread bundles could be fixed in this case by occasional transverse auxiliary threads to each other.
  • a downstream process for example by injection molding or forming, can be used to produce highly varied components for all sorts of industrial applications.
  • the filament bundles are 2,3,4; 2 ', 3', 4 '; 2 '*, 3' ', 4' 'of the thermoplastic matrix 6 completely penetrated.
  • Each thread bundle consists of a multiplicity of shown individual threads 5 which are embedded in the full-volume thermoplastic matrix.
  • thermoplastic matrix present in each bundle of fibers connects the pairs of intersecting filament bundles at the connection points of the fabric / fabric. stable in relation to each other so that semi-finished products made of the thread structure can be cut to any desired size to match the end product.
  • the bundles of fibers have the same width and the same thickness in each direction.
  • the fabric or scrim constructions have a thread spacing of more than 2 mm and, depending on the requirement profile for the end product, be arranged at right angles and / or biaxially and / or multiaxially in different directions.
  • each thread bundle has multilayered individual filaments 5, which are distributed more or less uniformly in the bundle of filaments and are enclosed by the thermoplastic matrix flush and full volume.
  • the filament bundles have a width 9 and a height 10, so that in each bundle of filaments as many layers of filaments can be accommodated and so much thermoplastic matrix can surround these filaments that when pressing the filament structure under the known parameters pressure, temperature and time the original ones rametern pressure, temperature and time, the originally existing distances 7, 8 between the individual filament bundles are filled by flowing the monofilaments 5 in the adjacent originally released distances 7.8.
  • thermoplastic matrix at least in the originally released distances 7,8 with entrainment may displace the embedded in it individual filaments 5, so that in the end a three-dimensionally shaped end product arises with evenly embedded individual filaments coming from the original bundles of filaments.
  • FIG. 6 shows the presentation of the thread structure according to the invention as a roller conveyor 12, which can serve for example for the production of blanks 13, which can be processed after appropriate 3-D deformation as an end product, here for example as a can lid 14th
  • the thread structure can also be produced in the form of a presentation in carbon look in order to be able to serve appropriate customer groups if necessary.
  • the invention has also made the surprising finding that not only thermoplastic materials alone can be used, but also thermosetting plastics.
  • thermosetting plastics of only small thickness since they remain elastic when cured, provided that they have a small thickness.
  • the invention also relates to a method for producing the thread structure according to the invention, which has been found to be advantageous.
  • This intermediate structure is then so abundantly charged with a liquefied plastic, which may be both thermoplastic and thermoplastic, that after the application of excess plastic must be removed.
  • a liquefied plastic which may be both thermoplastic and thermoplastic, that after the application of excess plastic must be removed.
  • each individual bundle of fibers forms a composite material for itself with a plastic matrix which is virtually free of air inclusions and in this way gives the thread structure in each main direction of the laid bundles of fibers considerable strength properties.
  • the undesired excess quantities are removed mechanically or aerodynamically from the intermediate structure by suitable measures. This can be done for example via roller pairs or cross-flow. Thereafter, at least once the mandatory holes between the individual filament bundles are free.
  • the lattice structure prepared in this way can be subjected without contact, for example by infrared heating or the like in an oven or under an infrared radiator, so that subsequently the dried finished lattice structure Product, the thread structure according to the invention, can be rolled up, so as to become role presentation.
  • thermosetting plastic on the thread structure allows a high flexibility, without risk of breakage, although it is a thermosetting plastic.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fadenstruktur mit zueinander richtungsparallel verlegten Fadenbündeln, aus Einzelfäden zusammengesetzt und sich gegenseitig kreuzend unter Bildung von Abständen zwischen den Fadenbündeln, von denen jedes einzelne nach Art eines Verbundwerkstoffs volumenfüllend mit einer Thermoplastmatrix versehen ist.

Description

Fadenstruktur
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fadenstruktur nach Anspruch 1. Prepregs sind allgemein bekannt.
Die DE 69003875T 2 offenbart einen Prepreg, der aus Kettfaden und
Schussfäden besteht, wobei die Schussfaden schräg zur Richtung der Kettfaden verlaufen. Diese Struktur wird für einen bestimmten Träger erstellt und nicht mehr geändert.
Die US PS 5,53 6,554 offenbart einen Riemen mit verstärktem Aufbau. Die einzelnen Verstärkungselemente weisen unterschiedliche Richtungen der Verlegung auf.
Die US 2005/0085147A 1 offenbart einen Prepreg , gewebt aus Bündeln von Fasern mit Lücken zwischen den Bündeln, die durch Hilfsgarne ausgefullt sind, damit keine Öffnungen in dem Endprodukt entstehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, derartige Prepregs mit einem erhöhten Gebrauchswert auf einfache Weise herzustellen, wobei sichergestellt sein soll, dass die Verbundstruktur das Endprodukt über die gesamte flächige Gestaltung des Endprodukts gleichmäßig stabilisiert.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die Merkmale des Hauptanspruchs.
Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine derartige Fadenstruktur auf einfachste Weise herstellbar ist, praktisch als ein Rohgewebe, in offener Form, welches bereits a priori eine dimensionsstabile Struktur aufweist, denn die Thermoplastmatrix in den einzelnen Fadenbündeln stabilisiert nicht nur die Fadenbündel, sondern auch die gesamte Fadenstruktur.
Es kommt wesentlich drauf an, dass die Thermoplastmatrix in einem Volumen vorliegt, welches in einem nachfolgenden Pressvorgang unter den bekannten Einflussgrößen Druck, Temperatur und Zeit in die zwischen den einzelnen Fadenbündeln herstellungsseitig vorgesehenen Zwischenräume hineinfließen kann und auf diese weise in diesem nachgelagerten Pressvorgang für eine gleichmäßige Verlegung der Einzelfädert im Endprodukt sorgt.
Es ist also wesentlicher Gedanke der Erfindung, zwischen den einzelnen verlegten FadenbUndeln, die jeweils richtungsparallel verlaufen und zwischen sich in der Querrichtung Abstände bilden, die Abstände so groß zu bestimmen im Hinblick auf die im jeweiligen Fadenbündel vorhandene Thermoplastmatrix, dass diese Thermoplastmatrix zusammen mit den unter Druck aus jedem Fadenbündel nach außen fließenden Einzelfaden einen durch und durch gleichmäßig mit Einzelfäden in jeder Richtung durchsetzten Verbundkörper bildet, der darüber hinaus durch den herstellerseitig vorgesehenen Überschuss an Thermoplastmatrix auch über die gesamte Längs- und Querabmessung mit der Thermoplastmatrix durchsetzt ist.
Hier liegt ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, denn die Erfindung hat erkannt, dass der Fließvorgang der Einzelfäden in die ursprünglich vorhandenen freien Bereiche zwischen den Fadenbündeln in jeder Richtung praktisch homogene Werkstoffeigenschaften hervorruft, so dass auch entsprechende Werkstoffkennwerte wie Zugfestigkeit etc. gewährleistet werden können.
Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass die Dimensionierung der Fadenbündel, also deren Querschnittsabmessungen und der dazugehörigen freigelassenen Stellen zwischen den Fadenbündeln leicht auf das jeweilige Endprodukt abgesti mt werden können.
Die offene Gitterstruktur gilt natürlich in allen Rich- tungen, die quer zu den jeweiligen Verlegerichtungen der richtungsparallelen Fadenbündel liegen .
Die Fadenstruktur nach vorliegender Erfindung kann als Halbzeug, Sandwich oder Leichtbauplatte hergestellt werden.
Wesentlich ist in jedem Falle die Durchsetzung der Thermoplastmatrix durch das gesamte Fadenbündel. Das bedeutet, dass praktisch keinerlei Lufteinschlüsse in der Thermo- plastmatrix zugelassen sein sollen, zumindest im technisch machbaren Bereich nicht, so dass die Strömung der Matrix im nachgelagerten Verfahren auch zu einem vollvolumigen Matrixanteil im Endprodukt führen kann.
Im nachgelagerten Prozess kann auch ohne weiteres ein ergänzender Thermoplastwerkstoff zur Bearbeitung kommen, so dass Dank der Erfindung auch eine beidseitige Verankerung dieses ergänzenden Thermoplastwerkstoffs infolge des Durchgriffs durch die im ursprünglichen Prepreg vorhandene Kunst- stoffmatrix zur Verbesserung der Werkstoffkennwerte führt.
Empfehlenswert ist natürlich die Verwendung von Kunststoffen, die mit den ursprünglichen Kunststoff der Prepregs kompatibel sind. Insoweit bietet die Erfindung den zusätzlichen Vorteil , dass im zweiten Verarbeitungsschritt auch ein geringerer Druck ausreicht, um die thermoplastischen Kunststoffe miteinander in Kapillarverbünd zu bringen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die in den ursprünglichen Fadenbündeln bereits vorhandenen Elemente mit einer thermoplastischen Matrix durchtränkt sind und deshalb die im Endprodukt vorhandene Fadenstruktur lediglich nur noch im mikroskopischen Bereich von den ergänzend aufgebrachten Thermoplasten kontaktiert werden muss unter einem Druck, der lediglich noch den Kapillarverbund herstellt.
Dabei kommt auch der Injektionstechnik zur Injektion von thermoplastischem Material in die ursprünglich vorhandenen Fadenbündel Aufmerksamkeit zu.
Die heute verwendeten thermoplastischen Kunststoffe haben allseits bekannte kinematische Zustandsgrößen, die so eingestellt werden können, dass es zu einer vollvolumigen Durchtränkung jedes einzelnen Fadenbündels kommen kann, so dass spätere Endprodukte keine Lufteinschlüsse mehr besitzen.
Damit zeigt die Erfindung, dass sie, bislang unbekannt, in der Struktur des Endprodukts auch konstante Gitterwerte aufweisen kann, so dass zuverlässige Voraussagen hinsichtlich der Werkstoffkennwerte getroffen werden können.
Da die Erfindung grundsätzlich in allen Ausführungsformen durch Längs- und Querabmessungen definierte Löcher auf- weist, die sich zwischen den einzelnen Fadenbündeln befinden, zumindest bevor in einem weiteren Bearbeitungsschritt die Fadenbündel unter den Einflussgrößen Temperatur, Druck und Zeit verpresst werden, kann eine derartige Fadenstruktur auch über ihre Gitterwerte definiert werden.
Gitterwerte sind diejenigen Kenngrößen, welche die Größe der Ausnehmungen zwischen den Fadenbündeln definieren, in einem kartesischen Koordinatensystem zum Beispiel die X - o- der Y - Werte . Im Falle multidirektional verlegter Fadenbündel gilt dies entsprechend .
Von besonderem Vorteil ist neben der Verankerung im Kapillarverbund auch eventuell eine Möglichkeit zur chemischen Verankerung der nachträglich verwendeten Thermoplastkunststoffe und die bereits erwähnte Möglichkeit zur Veränderung der Fadengeometrie im Hinblick auf die Struktur des Endpro dukts .
Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Es können lediglich zwei sich vorzugsweise senkrecht kreuzende Richtungen für die Fadenbündel vorgesehen sein .
Je nach Anforderung an das Endprodukt kann es auch vorteilhaft sein, mehr als zwei Richtungen vorzusehen. Hierfür werden Ausführungsbeispiele gegeben .
Von wesentlicher Bedeutung ist aber in jedem Fall, dass in jedem Fadenbündel mindestens so viele Lagen an Einzelfäden vorgesehen sind, und soviel Thermoplastmatrix, dass die in der ursprünglichen Fadenstruktur vorhandenen Seitenabstände zwischen den Fadenbündeln durch Fließen der Einzelfäden in die benachbarten ursprünglich freigelassenen Seiten abstände aufgefüllt werden.
Die Herstellung der Fadenstruktur als Rollenbahn bietet fertigungstechnisch die geringsten Kosten pro Längeneinheit und insbesondere auch die Möglichkeit, die Rollenbahn in Form von Zuschnitten zur Weiterverarbeitung vorzubereiten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig· 1 das Grundprinzip der Erfindung;
Fig.2 eine dreidimensionale Ansicht der
Erfindung, hier in Form eines Gewebes;
Fig.3 eine vergrößerte Ansicht eines
Fadenbündels;
Fig . 4 eine in mehr als zwei parallelen
Richtungen verlegte Anordnung von
Fadenbündeln ;
Fig.5 schematische Darstellung des Fließvorgangs ;
Fig.6 Aufmachung der Fadenstruktur,
Zuschnitt, Endprodukt.
Sofern im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung für alle Figuren.
Die Figuren zeigen eine Fadenstruktur 1 mit zueinander Richtungsparallel verlegten Fadenbündeln 2,3,4; 2', 3', 4';
Wesentlich ist, dass zwischen den jeweils parallel verlegten Fadenbündeln in einer Richtung quer dazu Abstände bestehen, in denen sich keinerlei Material befindet, und dies jeweils quer zu allen Verlegerichtungen, in denen die jeweiligen Fadenbündel verlegt sind.
Es handelt sich um ein offenes Gewebe, allerdings ist auch durchaus ein Gelege möglich oder eine andere Form des jeweils flächigen Endprodukts der Fadenstruktur ohne Beschränkung der Erfindung hierauf.
Insoweit gilt die Erfindung auch für zum Beispiel uni- direktional verlegte Fadenbündel, bei denen lediglich quer zur Richtung der verlegten Fadenbündel signifikante Abstände im Sinne der Erfindung bestehen.
Unidirektional verlegte Fadenbündel könnten in diesem Falle durch gelegentlich quer verlaufende Hilfsfäden zueinander fixiert werden.
Aus diesem Produkt der Fadenstruktur lassen sich durch einen nachgelagerten Prozess, zum Beispiel durch Spritzgießen oder Umformungen unterschiedlichst aufbereitete Bauteile für aile möglichen industriellen Anwendungen fertigen.
Wesentlich ist insoweit, dass die Fadenstruktur vollständig und gleichmäßig mit einer thermoplastischen Matrix formschlüssig durchtränkt ist und dass sich die Fadenbündel relativ zueinander nicht mehr bewegen können nachdem die Fadenstruktur entsprechend vorkonsolidiert wurde. Vorkonsolidierung in diesem Sinne heißt, dass eine Dimensionsstabilität der Gitterstruktur mit den darin befindlichen Öffnungen erzielt werden muss.
Dies ist durch an sich bekannte Herstellverfahren wie Herstellung eines Geleges, eines Gewebes oder dergleichen Stand der Technik.
Wie insbesondere Fig.3 zeigt, sind die Fadenbündel 2,3,4; 2', 3' ,4'; 2'*, 3'', 4'' von der Thermoplastmatrix 6 vollständig durchsetzt.
Jedes Fadenbündel besteht aus einer Vielzahl gezeigter Einzelfäden 5, die in die vollvolumige Thermoplastmatrix eingebettet sind.
Dabei verbindet die in jedem Fadenbündel vorhandene Thermoplastmatrix an den Verbindungsstellen des Gewebes/Geleges die paarweise sich kreuzenden Fadenbündel dimen- sionsstabil miteinander, so dass sich aus der Fadenstruktur gefertigte Halbzeuge passgenau auf das jeweilige Endprodukt hin bezogen beliebig zuschneiden lassen.
Dies bietet den Vorteil , dass es für den Endanwender leicht möglich ist, dass Halbzeug als Zuschnitt zielgenau im Endprodukt zu positionieren, ohne dass sich die Grundstruk tur des Geleges/Gewebes in der Weiterverarbeitung verändert.
Zur Erzielung eines homogenen Verlegebildes der jeweiligen Fadenbündel im Endprodukt wird vorgeschlagen, dass die Fadenbündel in jeder Richtung gleiche Breite und gleiche Dicke aufweisen.
Vorgeschlagen wird für ein Ausführungsbeispiel, dass die Gewebe- bzw. Gelegekonstruktionen einen Fadenabstand von mehr als 2 mm aufweisen und je nach Anforderungsprofil für das Endprodukt rechtwinklig und/oder in verschiedenen Richtungen biaxial und/oder multiaxial angeordnet werden.
Das ist allerdings keine Beschränkung der Erfindung. Insofern sind alle technisch sinnvollen GitterStrukturen mit entsprechenden Längs - und Querabmessungen der Abstände zwi schen den Fadenbündeln von dem Patentanspruch mit erfasst.
Wie insbesondere Fig.3 auch zeigt, weist jedes Faden bündel mehrlagig angeordnete Einzelfäden 5 auf , die sich mehr oder weniger gleichmäßig im Fadenbündel verteilen und von der Thermoplastmatrix bündig und vollvolumig umschlossen werden .
Aus diesem Grunde besitzen die Fadenbündel eine Breite 9 und eine Höhe 10, so dass in jedem Fadenbündel so viele Lagen an Einzelfäden untergebracht werden können und so viel Thermoplastmatrix diese Einzelfäden umschließen kann, dass bei Pressen der Fadenstruktur unter den bekannten Parametern Druck, Temperatur und Zeit die ursprünglich vorhandenen rametern Druck, Temperatur und Zeit die ursprünglich vorhandenen Abstände 7 , 8 zwischen den einzelnen Fadenbündeln durch Fließen der Einzelfäden 5 in die benachbarten ursprünglich freigelassenen Abstände 7,8 aufgefüllt werden.
Es ist bei diesem Vorgang wesentlich, dass im Prozess der Nachbearbeitung zur Herstellung des Endprodukts 14 so viel Druck, Temperatur und Zeit auf die ursprünglich vorhandene Struktur ausgeübt wird, dass die vorhandene Thermo- plastmatrix sich zumindest in die ursprünglich freigelassenen Abstände 7,8 unter Mitnahme der in ihr eingebetteten Einzelfäden 5 verdrücken kann, so dass im Endeffekt ein dreidimensional geformtes Endprodukt entsteht mit gleichmäßig eingelagerten Einzelfäden aus den ursprünglichen Faden- bündeln stammend.
Ergänzend hierzu zeigt die Fig.6 die Aufmachung der erfindungsgemäßen Fadenstruktur als Rollenbahn 12 , die beispielsweise zur Herstellung von Zuschnitten 13 dienen kann, die nach entsprechender 3-D Verformung als Endprodukt verarbeitet werden können, hier zum Beispiel als Dosendeckel 14.
Weiterhin soll ausdrücklich erwähnt sein, dass die Fadenstruktur auch in Form einer Aufmachung in Carbon- Look herstellbar ist, um ggf. entsprechende Kundenkreise bedienen zu können.
Die Erfindung hat ferner die überraschende Feststellung ermöglicht, dass nicht nur allein thermoplastische Kunst- Stoffe Verwendung finden können, sondern auch duroplastische Kunststoffe.
Dies zeigte sich insbesondere bei duroplastischen Kunststoffen von lediglich geringer Dicke, da diese - ent- sprechend geringe Dickenabmessung vorausgesetzt- beim Aushärten elastisch bleiben.
Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fadenstruktur, welches sich als vorteilhaft herausgestellt hat.
Bei diesem Verfahren, welches für alle bereits genannten Ausführungsbeispiele gilt, wird zunächst einmal eine Zwischenstruktur eines flächigen Gebildes, wie zum Beispiel ein Gewebe oder ein Gelege erzeugt, wobei die Fadenbündel der anschließend gewünschten Fadenstruktur entsprechend verlegt werden sollen.
Diese Zwischenstruktur wird dann mit einem verflüssigten Kunststoff, der sowohl thermoplastisch als auch du- roplastisch sein kann, so reichlich beaufschlagt, dass nach der Beaufschlagung der überschüssige Kunststoff entfernt werden muss .
Dabei wird dieser überschüssige Kunststoff jedoch le- diglich soweit entfernt, dass jedes Fadenbündel von verbleibendem Kunststoff volumenfüllend satt durchsetzt bleibt.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass jedes einzelne Fadenbündel einen Verbundwerkstoff für sich bildet mit einer Kunststoffmatrix, die praktisch frei von Lufteinschlüssen ist und auf diese Weise der Fadenstruktur in jeder Hauptrichtung der verlegten Fadenbündel erhebliche Festigkeitseigenschaften gibt. Noch während die ursprünglich verflüssigten Kunststoffe flüssig sind, werden die unerwünschten Zuvielmengen durch geeignete Maßnahmen mechanisch oder aerodynamisch von der Zwischenstruktur entfernt. Dies kann zum Beispiel über Rollenpaare oder Querblasströme erfolgen. Danach sind zumindest einmal die zwingend vorgesehenen Löcher zwischen den einzelnen Fadenbündeln frei. Sollte der ursprünglich verflüssige Kunststoff noch nicht abgetrocknet sein, wird empfohlen, die so vorbereitete Gitterstruktur einer anschließenden Trocknung zu unterziehen, dies kann berührungslos, zum Beispiel durch Infrarotheizung oder dergleichen in einem Ofen oder unter einem Inf- rarotstrahler erfolgen, so dass anschließend das getrocknete fertige Produkt, die erfindungsgemäße Fadenstruktur, aufgerollt werden kann, um so zur Rollenaufmachung zu werden.
Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, dass auch eine mit duroplastischem Kunststoff durchsetzte Fadenstruktur auf- rollbar ist.
Die geringe Dicke des duroplastischem Kunststoffs auf der Fadenstruktur lässt eine hohe Biegsamkeit zu, ohne dass Bruchgefahr besteht, obwohl es ein duroplastischer Kunststoff ist.
Bezugszeichenliste
1 Fadens truktur
2 Fadenbündel , horizontal
3 Fadenbündel
4 Fadenbündel·
2' Fadenbündel, vertikal
3' Fadenbündel, vertikal
4' Fadenbündel, vertikal
2 ' ' Fadenbündel , diagonal
3'' Fadenbündel, diagonal
4'' Fadenbündel, diagonal
5 Einzelfaden
6 Thermoplastmatrix
7 Abstand zwischen 2,3,4
8 Abstand zwischen 2', 3', 4'
9 Breite
10 Dicke
11 Fließvorgang
12 Rollenbahn
13 Zuschnitt
14 Dosendeckel

Claims

Patentansprüche
1. Fadenstmktur (1) mit zueinander richtungsparallel verlegten
Fadenbündeln (2, 3, 4); (2\ 3’, 4’); (2”, 3”, 4”), die aus Einzelfäden zusammengesetzt sind und sich gegenseitig kreuzend unter Bildung von quer zu ihrer jeweiligen Verlegerichtung ausgebildeten Abständen zum jeweils benachbarten Fadenbündel verlegt sind, wobei lediglich die Fadenbündel (2, 3, 4); ( 2\ 3’, 4’); (2”, 3”, 4”) unter Freilassung der Abstände (7,8) dazwischen nach Art eines Verbundwerkstoffs mit einer Thermoplastmatrix versehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Fadenbündel (2, 3, 4); (2’, 3’, 4’); (2”, 3”, 4”) mehrlagig verlegte Einzelfäden aufweist und dass
an jedem Fadenbündel (2, 3, 4); (2’, 3’, 4’); (2”, 3”, 4”) so viele Lagen an Einzelfäden (5) vorgesehen sind und so viel
Thermoplastmatrix (6), dass bei Pressen der Fadenstruktur unter den bekannten Parametern Druck, Temperatur und Zeit die ursprünglichen Abstände (7,8) zwischen den einzelnen Fadenbündeln (2, 3, 4); (2’, 3’, 4’); (2”, 3”, 4”) durch Fließen (11) der Einzelfäden (5) in die benachbarten ursprünglich freigelassenen Abstände (7,8) aufgefullt werden.
2. Fadenstruktur (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenbündel (2, 3, 4); (2\ 3’, 4’); (2”, 3”, 4”) von der
Thermoplastmatrix (6) satt durchsetzt sind.
3. Fadenstruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoplastmatrix (6) in die Fadenbündel (2, 3, 4); (2’, 3’, 4’); (2”, 3”, 4”) injiziert ist.
4. Fadenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fadenbündel (2, 3, 4) und (2’, 3’, 4’) in lediglich zwei sich kreuzenden Richtungen vorgesehen sind.
5. Fadenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fadenbündel (2, 3, 4); (2’, 3’, 4’); (2”, 3”, 4”) in mehr als zwei sich kreuzenden Richtungen vorgesehen sind.
6. Fadenstruktur (1) nach einem der Amsprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fadenbündel (2, 3, 4); (2’, 3’, 4’); (2”, 3”, 4”) in jede Richtung gleiche Breite (9) und gleiche Dicke (10) aufweisen.
7. Fadenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fadenstruktur (1) als Rollenbahn (12) aufgemacht ist.
8. Fadenstruktur (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Rollenbahn (12) Zuschnitte (13) für das Endprodukt (14) hergestellt sind.
9. Fadenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fadenstruktur (1) Carbon
hat lO.Verfahren zur Herstellung einer Fadenstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Erzeugung eines flächigen Gebildes als Zwischenstruktur, welches anschließend der Fadenstruktur (1) entspricht, die Zwischenstruktur mit einem verflüssigten Kunststoff so reichlich beaufschlagt wird, dass nach der Beaufschlagung der überschüssige Kunststoff lediglich so weit entfernt wird, dass jedes Fadenbündel (3, 4) von verbleibendem Kunststoff volumenfullend satt durchsetzt bleibt.
11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
überschüssige Kunststoff durch ein parallel zur Bewegungsbahn der Fadenstruktur (1) beidseits zu dieser angeordnetes Rollenpaar abgequetscht wird und dass vor der anschließenden Trocknung ein Querblasstrom auf das Zwischenprodukt gelenkt wird um die zwischen den Fadenbündeln jeweils befindlichen Löcher freizumachen.
12. Verfahren nach Anspruch 10-11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abquetschvorgang die Thermoplastmatrix durch eine
vorzugsweise berührungslose Trocknung verfestigt wird
13. Verfahren nach Anspruch 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung mittels einer Infrarotquelle erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenstruktur nach der Trocknung einer Aufrollstation zugefuhrt wird, wo sie zu einer Rolle aufgewickelt wird.
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