DE20012275U1

DE20012275U1 - Versteifungsmaterial

Info

Publication number: DE20012275U1
Application number: DE20012275U
Authority: DE
Original assignee: Textec Construct Tech Tex GmbH
Current assignee: Textec Construct Tech Tex GmbH
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2010-07-11

Description

Textec Construct GmbH

Technische Textilien und Werkstoffe

Heideweg 3

32805 Horn-Bad Meinberg

TCOl07

Versteifungsmaterial

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Versteifungsmaterial aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Erweichungspunkten.

Aus der DE 38 25 046 sind textile Flächengebilde bekannt, die als Versteifungsmaterial eingesetzt werden. Die Flächenmaterialien bestehen aus einem Grundmaterial, das ein- oder beidseitig mit Schlaufen versehen ist, die mit einem thermoplastischen oder duroplastischen Harz imprägniert sind.

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Ebenso ist es aus der DE 35 21 479 bekannt, ein Garn aus synthetischen vororientierten, unverstreckten Filamenten zur Herstellung eines verformbaren Flächengebildes einzusetzen. Die Filamente werden vor dem Weben, Stricken oder Wirken einer Wärmebehandlung unterzogen. Das Garn läßt sich dann wegen der Erhöhung der Fließspannung ohne Gefahr einer unbeabsichtigten Verstreckung verarbeiten und das auf diese Weise hergestellte textile Flächengebilde kann dann, beispielsweise durch Tiefziehen, bleibend verformt werden.

In der DE 38 01 020 wird ein gewebtes, gewirktes oder gestricktes textiles unverharztes Flächengebilde aus teilweise vorverstreckten synthetischen Filamentgarnen beschrieben, das eine permanente dreidimensionale, durch eine mechanische Wärmeformverstreckung der Filamentgarne erzielte Strukturierung aufweist.

Die bekannten Materialien sind für viele Einsatzgebiete der Technik mit den gegebenen Eigenschaften nicht ausreichend.

Es stand die Aufgabe, ein flächenförmiges, mehrlagiges Versteifungsmaterial zu schaffen, das hohe Festigkeitswerte aufweist und mit einer einfachen Technologie herzustellen ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß besteht das Versteifungsmaterial aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Erweichungspunkten, wobei das/die Material/ien mit höherem Erweichungspunkt das Material mit dem niederen Erweichungspunkt umhül-1/en. Dabei werden zum einen Polymerenmaterialien mit niederem Erweichungspunkt in Form von Fasern mit Polymeren-

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material/ien in Form von Fasern mit höherem Erweichungspunkt umgeben, daraus glatte Vliese, Gestricke, Gewebe u. ä. hergestellt und diese unter Anwendung von Wärme u./o. Druck zum erfindungsgetnäßen dreidimensionalen Versteifungsmaterial verformt. Bei der Bildung des dreidimensionalen Versteifungsmaterials werden die umhüllenden Fasern an die innenliegenden Fasern durch deren Erweichung fixiert ohne das ein Ankleben am Formwerkzeug erfolgt.

Bei einer anderen Variante besteht das Versteifuhgsmaterial aus mindestens drei übereinanderliegenden bahnenförmigen Flächengebilden aus Polymeren, wobei das Material der Mittelschicht einen niedrigeren Erweichungspunkt besitzt, als die äußeren Schichten und die nach dem Zusammenfügen der Flächengebilde verformt werden.

Die vorzugsweise unverharzten Flächengebilde werden kontinuierlich oder Diskontinuierlich unter Anwendung von Wärme und/oder Druck verformt. Dabei werden die glatten bahnenförmigen Flächengebilde zu einem dreidimensionalen Versteifungsmaterial verformt. Bei der Verformung erweicht das Material der Mittelschicht leicht ohne zu fließen und eine gewisse Fixierung der Außenschichten tritt ein.

Nach der Verformung erhält man das profilierte Versteifungsmaterial, das je nach Art der Verformungseinrichtung tiefgezogene Näpfchen oder Kegelstümpfe mit runden oder polygonalem Querschnitt oder anders ausgebildete geometrische Strukturen aufweist. Die Näpfchen oder anders ausgestalteten geometrischen Strukturen können in Reihe oder aber in jeder anderen beliebigen Weise angeordnet sein. Die ausgestalteten Strukturen weisen eine Höhe bis zu 20 mm auf.

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Die Flächengebilde aus Polymeren bestehen aus Geweben, Vliesen, Gestricken, Gittern u. ä. Vorzugsweise wird für die Mittelschicht ein Flächengebilde mit Gitterstruktur eingesetzt, ebenso ist aber auch der Einsatz von Vliesen möglich. Der Vorteil einer Gitterstruktur gegenüber einem Vlies ist der, dass eine große Durchlässigkeit für Kunstharze und Luft bei der Weiterverarbeitung des erfindungsgemäßen Versteifungsmaterials gegeben ist. Werden Vliese an Stelle des Gitters eingesetzt, so ist die Durchlässigkeit für die Kunstharze und die Luft schlechter.

Wird die Durchlässigkeit durch Einsatz von Vliesen" mit weniger Fasern/Fläche erzwungen, so leidet darunter die Festigkeit des erfindungsgemäßen Versteifungsmaterials.

Das Material der äußeren Schichten oder Fasern kann aus gleichen oder verschiedenen Polymeren bestehen.

Selbstverständlich können die Polymere auch in unterschiedlicher Ausgestaltung wie Gewirke oder Gestricke u. a. eingesetzt werden. Die Auswahl richtet sich nach dem jeweiligen späteren Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Versteifungsmaterials .

Als Polymere für die zum Einsatz gelangenden Fasern, Gewebe, Vliese, Gestricke, Gitter u. ä. eignen sich besonders Thermoplaste, wie Polyester, Polyolefine und Polyamide.

Neben der schwachen Fixierung der einzelnen Fasern bzw Flächengebilde beim Zusammenführen der einzelnen Fasern bzw bandförmigen Materialien vor der Verformung bzw. bei der Verformung zu dem erfindungsgemäßen Versteifungsmaterial allein durch Erweichung der Mittelschicht bzw der umhüllten Fasern kann die Fixierung auch durch zusätzlich aufgetragene geringe Mengen an Kunstharzen unterstützt werden.

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Die Fixierung der Flächengebilde allein durch aufgetragene sehr geringe Mengen an Kunstharzen zu erreichen, ist ebenfalls möglich.

Dabei können alle oder aber nur das die untere und/oder obere Schicht bildende Flächengebilde oder nur die Mittelschicht vor deren Zusammenführung mit Kunstharz versehen werden.

Werden Fasern mit niederem Erweichungspunkt mit Fasern mit einem höheren Erweichungspunkt umhüllt, um daraus Vliese, Gewebe, Gestricke herzustellen, so können auch hier beide Fasermaterialien oder aber nur ein Fasermaterial mit sehr, geringen Mengen an Kunstharzen versehen werden.

Bei einer anderen Variante wird das Kunstharz erst im Moment der Zusammenführung der einzelnen bahnenförmigen Flächengebilde zugegeben.

Die Menge des Kunstharzes wird in jedem Falle so gewählt, dass nur eine leichte Fixierung der einzelnen Fasern oder bahnenförmigen Flächengebilde zum erfindungsgemäßen Versteifungsmaterial erreicht wird. Es muss dabei darauf geachtet werden, dass eine offene Struktur bei dem erzeugten Versteifungsmaterial erhalten bleibt, die für die Weiterverarbeitung notwendig ist.

Wenn bisher von der Zusammenführung von drei bahnförmigen Flächengebilden oder zwei unterschiedlichen Fasermaterialien zu dem erfindungsgemäßen Versteifungsmaterial gesprochen wurde, so liegt es im Rahmen der Erfindung, mehr als drei bahnenförmige Flächengebilde bzw mehr als zwei unterschiedliche Fasermaterialien zusammenzuführen.

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Aufgrund der Möglichkeiten in der Wahl der Polymere, der Ausgestaltung der Flächengebilde und der Endform werden den jeweiligen Anforderungen optimal angepasste Versteifungsmaterialien für den gewünschten Einsatzzweck zur Verfügung gestellt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Versteifungsmaterialien werden entweder die die Außenschichten bildenden bahnförmigen Flächengebilde auf die Mittelschicht aufkaschiert, wobei die Aufkaschierung bei Temperaturen erfolgt, bei der die Mittelschicht erweicht aber nicht fließt und eine leichte Fixierung der Außenbahnen erreicht . wird oder die innenliegenden Fasern mit niederem Erweichungspunkt werden von Fasern mit höherem Erweichungspunkt vollständig umhüllt und daraus Vliese, Gestricke bzw. Gewebe hergestellt ohne dass schon hier eine Fixierung durch Verkleben der unterschiedlichen Fasern erfolgt. .

Das so erhaltene Material wird in einer Verformungsanlage in die gewünschte Form gebracht.

Eine mögliche Verformung des Materials könnte in einer Richtung senkrecht zur ursprünglichen Ebene des Materials erfolgen. Die Verformungen in Gestalt von Noppen, Stegen u. ä. weisen bei dieser Art der Verformung eine neue Ebene auf, die parallel zur ursprünglichen Ebene des Ausgangsmaterials verläuft.

Bei der Verformung weist die Verformungseinrichtung in der Regel die Temperatur auf, die ein Erweichen der Materialien mit dem niederen Erweichungpunkt ermöglicht und damit eine ausreichende Fixierung der eingesetzten Materialien aneinander erfolgt.

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Bei einer anderen Variante zur Herstellung des Versteifungsmaterials unter Verwendung von bahnförmigen Flächengebilden werden die die Außenschichten bildenden bahnförmigen Flächengebilde und die Mittelschicht bei Normaltemperatur zusammengeführt und die Fixierung durch Erweichung der Mittelschicht erfolgt erst in der Verformungseinrichtung, in der Temperaturen herrschen, die ein Erweichen des Materials der Mittelschicht ermöglichen.

Wird mit einer Kunstharzbindung gearbeitet, kann ebenfalls eines der beiden vorgenannten Verfahren zum Einsatz gelangen. .: .'.-.■■ ■ . ■

Durch die Anzahl, die Form, die räumliche Anordnung und die Größe der Verformungen kann ebenfalls Einfluss auf die Festigkeit des erhaltenen Versteifungsmaterials genommen werden. .

Das erfindungsgemäße Versteifungsmaterial besitzt den weiteren Vorteil, dass es sich räumlich verformen läßt und so auch zur Herstellung nichtplaner flächenförmiger Körper geeignet ist. Das erfindungsgemäße Versteifungsmaterial kann direkt auf Modelle aufgelegt werden und dann nach Zugabe von Kunstharzen oder anderen Bindemitteln durch Aushärtung in die gewünschte Endform gebracht werden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.

Figuren 1 und 2 zeigen in perspektivischer Ansicht mögliche dreidimensionale Strukturierungen des erfindungsgemäßen Versteifungsmaterials.

Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht den Aufbau des erfindungsgemäßen Versteifungsmaterials.

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Figur 4 zeigt das erfindungsgemäße Versteifungsmaterial hergestellt aus einem Gewebe, das aus Fasern mit unterschiedlichen Erweichungspunkten besteht, vor der Verformung .

Figur 5 zeigt das Material gemäß Figur 4 nach der Verformung.

Wie in Figur 3 gezeigt, wird das erfindungsgemäße Versteifungsmaterial 1 durch Zusammenführen der oberen und unteren Flächengebilde 3; 5 und der Mittelschicht 4 erhalten. Die Mittelschicht 4 weist vorzugsweise eine Gitterstruktur auf und besteht aus einem Material, das einen Erweichungspunkt besitzt, der niedriger liegt, als beim Material, das die Außenschichten bildet.

Das die Mittelschicht 4 bildende Material wird vor der Zusammenführung der einzelnen Flächengebilde auf eine Temperatur erhitzt, dass deren Oberfläche leicht erweicht. Damit wird im Moment der Zusammenführung der einzelnen Flächengebilde deren gegenseitige Fixierung erreicht.

Das so erhaltene bahnenförmige Material wird in einer Verforraungseinrichtung in gewünschter Weise dreidimensional unter Wärmezufuhr und/oder Druck verformt. Die Wärmezufuhr wird so gesteuert, dass zwar ein leichtes Erweichen der Oberfläche des Materials der Mittelschicht 4 erfolgt, aber ein Fließen vermieden wird.

Figur 5 zeigt das erfindungsgemäße Versteifungsmaterial, das aus einem Gewebe 6, wie in Figur 4 gezeigt, geformt wurde, bei dem eine Faser mit niederem Erweichungspunkt vollständig von Fasern mit höherem Erweichungspunkt umhüllt ist. Die Umhüllung muss so vollständig sein, dass zwar eine

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Fixierung der äußeren Fasern an der inneren Faser erfolgt, ein Verkleben der inneren Fasern mit der Verformungseinrichtung aber vermieden wird.

Während des Verformungsvorganges wird durch das gleichzeitige Anschmelzen der Fasern aneinander eine Dehnung erreicht, die nach der Abkühlung zur Erhöhung der Steifigkeit des erfindungsgemäßen Versteifungsmaterials 1 beiträgt.

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Claims

1. Versteifungsmaterial, gekennzeichnet durch mindestens zwei Materialien, wobei das/die umhüllenden Materialien einen höheren Erweichungspunkt gegenüber dem die Innenschicht bzw. innere Faser bildenden Materials besitzt und deren dreidimensionale Verformung nach Zusammenführung.

2. Versteifungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien Fasern sind.

3. Versteifungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien bahnenförmige Flächengebilde (3; 4; 5) sind.

4. Versteifungsmaterial nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch eine Fixierung der bahnenförmigen Flächengebilde (3; 4; 5) vor der dreidimensionalen Verformung.

5. Versteifungsmaterial nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch eine Fixierung der bahnförmigen Flächengebilde (3; 4; 5) während der dreidimensionalen Verformung.

6. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine Fixierung durch Erweichen der Mittelschicht (4).

7. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine Fixierung durch Zugabe einer geringen Menge an Kunstharz.

8. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, gekennzeichnet durch die Zugabe des Kunstharzes vor der Zusammenführung der bahnenförmigen Flächengebilde (3; 4; 5).

9. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 8 gekennzeichnet durch die Zugabe des Kunstharzes zum Zeitpunkt der Fixierung der bahnenförmigen Flächengebilde (3; 4; 5).

10. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 9, gekennzeichnet durch die Zugabe des Kunstharzes während der dreidimensionalen Verformung der zusammengeführten Flächengebilde (3; 4; 5).

11. Versteifungsmaterial nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Vliese, Gestricke, Gewebe bestehend aus Fasern mit niedrigem Erweichungspunkt, umgeben von Fasern mit höherem Erweichungspunkt.

12. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bahnenförmigen Flächengebilde (3; 4; 5) aus Gewirken, Gestricken, Vliesen, Gittern u. ä. bestehen.

13. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 10 und 12, gekennzeichnet durch eine Mittelschicht (4) in Gitterstruktur.

14. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 10 und 12 bis 13, gekennzeichnet durch gleiches Material für die bahnförmigen Flächengebilde (3; 5).

15. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 10 und 12 bis 13, gekennzeichnet durch unterschiedliche Materialen für die bahnförmigen Flächengebilde (3; 5).

16. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine dreidimensionale Verformung unter Wärme und/oder Druck.

17. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine dreidimensionale Verformung unter Wärme und/oder Druck in wenigstens einer Richtung senkrecht zur ursprünglichen Ebene unter Bildung der gewünschten geometrischen Struktur.

18. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine dreidimensionale Verformung unter Bildung von Näpfchen, Kegelstümpfen.

19. Versteifungsmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der dreidimensionalen Verformung bis zu 20 mm beträgt.