DD240920A1 - MECHANICALLY FIXED GLASS SILENCER MAT - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine mechanisch verfestigte Glasseidenmatte, die zur Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen geeignet ist. Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Matte aus Glasfaserstoff als Verstaerkungsmaterial fuer Plast-Verbundwerkstoffe zu schaffen, deren Verfestigung ohne wesentliche Beeinflussung der Struktur des Fadengebildes erfolgt, die keine Einschraenkung der Flaechengebildestabilitaet im Plastverarbeitungsprozess erfaehrt, eine geringe Biegesteifigkeit und damit hohe Konturenanpassfaehigkeit besitzt, ueber eine variable Reissfestigkeit und Voluminoesitaet verfuegt und eine saubere Arbeitsweise bei der Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen gestattet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flaechenfoermiges textiles Verstaerkungsmaterial aus Glasfaserstoff zur Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen zu entwickeln, welches mechanisch verfestigt wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein Fadengelege, welches aus zufallsbedingt abgelegten Schleifen einer groesseren Anzahl von Glasseidenfaeden besteht, mittels Wirknadeln querreihig durchstochen und durch ein maschenbildendes Fadensystem verfestigt wird. Ausserdem kann das Fadengelege mit einem oder mehreren bereits fertigen textilen Flaechengebilden bzw. einer Fadenschar in Kett- und/oder Schussrichtung verfestigt und verbunden werden.The invention relates to a mechanically strengthened glass fiber mat, which is suitable for the production of plastic composites. The object of the invention is to provide a mat made of fiberglass as Verstaerkungsmaterial for plastic composites whose solidification is done without significantly affecting the structure of the thread structure, which experiences no restriction of Flachengebildestabilitaet in Plastverarbeitungsprozess, a low bending stiffness and thus high Konturenanpassfaehigkeit has over a variable tear strength and Voluminoesitaet and allows a clean operation in the production of plastic composites. The object of the invention is to develop a flat textile reinforcing material made of glass fiber material for the production of plastic composite materials, which is mechanically consolidated. According to the invention, the object is achieved in that a scrim consisting of randomly deposited loops of a larger number of glass silk threads is pierced in a transverse row by knitting needles and solidified by a stitch-forming thread system. In addition, the scrim can be solidified and connected with one or more already finished textile surface formations or a group of threads in the warp and / or weft direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine mechanisch verfestigte Glasseidenmatte, die als flächenförmiges textiles Verstärkungsmaterial mit quasiisotropen Eigenschaften zur Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen, insbesondere für Preß-, Vakuum- und Injektionsverfahren sowie für das Handauflege- und Wickelverfahren und die Prepregherstellung geeignet ist. Wesentliche Einsatzgebiete für Plast-Verbundwerkstoffe sind beispielsweise das Bauwesen, die Herstellung von Behältern, Rohren und industriellen Formteilen, das Transportwesen, der Schiffbau und die Herstellung von Konsumgütern.The invention relates to a mechanically strengthened glass fiber mat, which is suitable as a sheet-like textile reinforcing material with quasi-isotropic properties for the production of plastic composites, in particular for pressing, vacuum and injection methods and for the hand lay-up and winding method and the Prepregherstellung. The main areas of application for plastic composites are, for example, construction, the production of containers, pipes and industrial molded parts, transport, shipbuilding and the manufacture of consumer goods.
Matten aus Glasfaserstoff, die zur Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen eingesetzt werden, sollen über eine hohe Gleichmäßigkeit der Flächenmasse verfügen, keine bevorzugte Verstärkungsrichtung aufweisen sowie keine vorzeitige Aufhebung der Flächengebildestabilität, die zu Glasmangel- bzw. Glasanreicherungszonen im Plast-Verbundwerkstoff führen kann, gestatten. Das Flächengebilde muß für die verschiedenen Verarbeitungsverfahren unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Voluminösität, Konturenanpaßfähigkeit und Reißfestigkeit genügen.Fiberglass mats used to make plastic composites should have high basis weight uniformity, no preferred reinforcing direction, and allow premature cancellation of sheet stability which can lead to glass deficient or glass enrichment zones in the plastic composite. The sheet must satisfy various requirements for bulk, contour conformability, and tear strength for the various processing methods.
Es sind Matten aus Glasfaserstoff bekannt, die entweder aus Abschnitten von Glasseiden, sogenannten Stapeln etwa konstanter Länge, bestehen, die gleichmäßig, jedoch ungerichtet zweidimensional verteilt sind, oder aus zufallsbedingt abgelegten Glasseidenfäden gebildet werden, DE-OS 2461442. Die Verfestigung der genannten Matten aus Glasfaserstoff erfolgt durch ein chemisches Bindemittel. Nach Art und Anteil des chemischen Bindemittels in den Matten werden solche mit leicht bzw. schwer in Styrol löslichem Bindemittel und geringem bzw. hohem Bindemittelgehalt unterschieden.There are known mats made of fiberglass, which consist either of sections of glass fibers, so-called stacks about constant length, which are evenly, but undirected two-dimensionally distributed, or are formed from randomly deposited glass fiber threads, DE-OS 2461442. The solidification of said mats from Fiberglass is made by a chemical binder. Depending on the type and proportion of the chemical binder in the mats, a distinction is made between binders which are readily or poorly soluble in styrene and which have a low or high binder content.
Für die Verarbeitungsverfahren Handauflegeverfahren, kontinuierliches Laminieren und die Prepregherstellung werden vorzugsweise Matten aus Glasfaserstoff mit leicht in Styrol löslichem Bindemittel eingesetzt. Bei der Anwendung des Preß-, Injektions- und Vakuumverfahrens muß die vorzeitige Aufhebung der Bindung von Stapeln bzw. Glasseide im Flächengebilde beim Kontakt mit dem Matrixmaterial vermieden werden, ansonsten sind Glasmangel- und Glasanreicherungszonen im Erzeugnis durch das sogenannte „Ausschwimmen" der Stapel unvermeidbar, wodurch örtliche Festigkeitsdifferenzen entstehen. Deshalb wurden für diese Verarbeitungsverfahren Schwerin Styrol lösliche Bindemittel entwickelt, DE-OS 2461442, wobei eine Lösezeit in Styrol von mehr als 10 Minuten erreicht wurde. Die Menge des aufgebrachten Bindemittels, im allgemeinen zwischen 2,5 und 10Ma.-%, bestimmt die Reißfestigkeit und Konturenanpaßfähigkeit der Matte aus Glasfaserstoff, wobei eine hohe Reißfestigkeit eine geringe Konturenanpaßfähigkeit bedingt und eine gute Konturenanpaßfähigkeit eine geringere Reißfestigkeit zur Folge hat.For the hand lay-up, continuous lamination and prepreg manufacturing processes, it is preferred to use mats of fiberglass fabric with a slightly styrene-soluble binder. In the application of the pressing, injection and vacuum method, the premature cancellation of the binding of stacks or glass silk in the fabric on contact with the matrix material must be avoided, otherwise glass deficiency and glass enrichment zones in the product are inevitable due to the so-called "floating" of the stacks, Therefore, for these processing methods, Schwerin styrene soluble binders have been developed, DE-OS 2461442, whereby a dissolution time in styrene of more than 10 minutes has been achieved. %, determines the tear strength and contour conformability of the fiberglass mat, with high tear resistance resulting in poor conformability and good conformability with a lower tear strength.
Ein Nachteil der bekannten, chemisch gebundenen Matten aus Glasfaserstoff besteht darin, daß die Verarbeitungszeit bei der Herstellung des Plast-Verbundwerkstoffes durch die begrenzte Flächengebildestabilität infolge der Löslichkeit des Mattenbinders in Styrol eingeschränkt ist.A disadvantage of the known chemically bonded fiberglass mats is that the processing time in the manufacture of the plastic composite is limited by the limited sheet stability due to the solubility of the matte binder in styrene.
Aus den Matten aus Glasfaserstoff können sich bereits vor der Auflösung der Flächengebildestabilität Stapel oder Glasseiden lösen. Daraus resultieren Glasmangel- bzw. Glasanreicherungsbereiche, die zu örtlichen Festigkeitsdifferenzen führen und keine saubere Verarbeitung gestatten.The mats made of glass fiber material can dissolve stacks or glass silk even before the dissolution of the fabric stability. This results in glass deficiency or glass enrichment areas that result in localized strength differences and do not permit clean processing.
Nachteilig bei der Verarbeitung von chemisch gebundenen Matten aus Glasfaserstoff wirkt sich auch das Bindemittel auf die Laminateigenschaften selbst aus und daß dieses Bindemittel vor der Benetzung des Glasfaserstoffes mit Harz gelöst werden muß und die Verarbeitungszeit dadurch begrenzt ist.A disadvantage of the processing of chemically bonded mats made of fiberglass and the binder on the laminate properties itself and that this binder must be solved before the wetting of the glass fiber material with resin and the processing time is limited.
Nachteilig ist weiterhin, daß bei hohen Anforderungen an die Reißfestigkeit der Matte die Konturenanpaßfähigkeit eingeschränkt ist. Der Energiebedarf für die Herstellung der chemisch gebundenen Matte aus Glasfaserstoff übersteigt den für die mechanisch verfestigte Glasseidenmatte erforderlichen Aufwand wesentlich.A further disadvantage is that with high demands on the tensile strength of the mat contour adaptability is limited. The energy required for the production of the chemically bonded fiberglass mat substantially exceeds the effort required for the mechanically bonded glass fiber mat.
Es sind außerdem Matten aus Glasfaserstoff bekannt, welche mechanisch durch Nadeln mittels Widerhaken verfestigt werden, wobei die Struktur des Flächengebildes wesentlich beeinflußt wird und ein für die Herstellung vorzugsweise von Plast-Verbundwerkstoffen wenig geeignetes Erzeugnis entsteht.There are also known mats made of fiberglass, which are mechanically bonded by needles by barbs, the structure of the fabric is significantly affected and produced for the production preferably of plastic composites unsuitable product.
Dieses Erzeugnis hat den Nachteil, daß es sehr voluminös ist und deshalb keine vollständige Entlüftung des Laminates während des Verarbeitungsprozesses ermöglicht. Es ist auch die Anwendung von Glasseidenfäden mit haftmittelhaltigen Schlichten nicht möglich.This product has the disadvantage that it is very voluminous and therefore does not allow complete venting of the laminate during the processing process. It is also not possible to use glass fiber threads with adhesive-containing sizes.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Matte aus Glasfaserstoff als Verstärkungsmaterial für Plast-Verbundwerkstoffe zu schaffen, deren Verfestigung ohne wesentliche Beeinflussung der Struktur des Flächengebildes erfolgt und die keine Einschränkung der Flächengebildestabilität im Plastverarbeitungsprozeß erfährt, eine geringe Biegesteifigkeit und damit hohe Konturenanpaßfähigkeit besitzt, über eine variable Reißfestigkeit und Voluminösität verfügt sowie eine saubere Arbeitsweise bei der Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen gesatattet.The object of the invention is to provide a mat of fiberglass as a reinforcing material for plastic composites whose solidification occurs without significantly affecting the structure of the sheet and which experiences no limitation of sheet stability in Plastverarbeitungsprozeß, has a low bending stiffness and thus high Konturenanpaßfähigkeit over It has a variable tear strength and bulkiness and has a clean working process in the production of plastic composites.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flächenförmiges textiles Verstärkungsmaterial mit quasiisotropen Eigenschaften aus Glasfaserstoff zur Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen zu entwickeln, welches mechanisch verfestigtThe present invention has for its object to develop a sheet-like textile reinforcing material with quasi-isotropic properties of glass fiber material for the production of plastic composites, which mechanically solidifies
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Fadengelege, welches aus zufallsbedingt abgelegten Schleifen einer größeren Anzahl von Glasseidenfäden besteht, mit Wirknadeln durchstochen und durch ein maschenbildendes Fadensystem'verfestigt wird. Außerdem kann das Fadengelege mit einem oder mehreren bereits fertigen textlien Flächengebilden bzw. einer Fadenschar in Kett- und/oder Schußrichtung verfestigt und verbunden werden. Das erfindungsgemäße Erzeugnis kann durch die Parameter Maschinenfeinheit, Stichlänge, Bindungsart und die Fadenparameter von Glasseide und verfestigenden Fäden sowie Flächenmasse, Breite und Randgestaltung variiert werden.According to the invention the object is achieved in that a scrim consisting of randomly deposited loops of a larger number of Glasseidenfäden is pierced with knitting needles and'verfestigt by a stitch-forming thread system. In addition, the scrim can be solidified and joined with one or more already finished textile fabrics or a group of threads in the warp and / or weft direction. The product according to the invention can be varied by the parameters of machine fineness, stitch length, type of binding and the thread parameters of glass silk and strengthening threads as well as basis weight, width and edge design.
Der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen Erzeugnisses besteht darin, daß durch seinen Einsatz bei der Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen während der Einwirkung des Harzes die Flächengebildestabilität uneingeschränkt aufrechterhalten werden kann und damit die Verarbeitungszeit nicht begrenzt ist. Dadurch werden örtliche Differenzierungen des Glasvolumenanteils vermieden, und eine saubere Verarbeitung ist möglich. · Ein weiterer Vorteil der mechanisch verfestigten Glasseidenmatte besteht darin, daß durch die mögliche variable Gestaltung der mechanischen Verfestigung (Maschinenfeinheit, Stichlänge, Bindungsart, Fadenparameter der verfestigenden Fäden) eine variable Reißfestigkeit und Voluminösität bei Beibehaltung einer hohen Konturenanpaßfähigkeit gewährleistet werden kann.The most significant advantage of the product according to the invention is that, by its use in the production of plastic composites during the action of the resin, the sheet stability can be maintained without restriction and thus the processing time is not limited. This avoids local differentiation of the glass volume fraction, and clean processing is possible. · Another advantage of the mechanically strengthened glass fiber mat is that the variable design of the mechanical consolidation (machine fineness, stitch length, type of bond, thread parameters of the strengthening threads) allows a variable tear resistance and bulkiness while maintaining a high contour conformability.
Das Erzeugnis, entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1, weist eine Biegesteifigkeit, gemessen nach dem Freiträgerverfahren nach TGL 50551/02, von 0,72 Nmm bis 1,22 Nmm in Produktionslaufrichtung und von 1,20Nmm bis 1,30 Nmm in Querrichtung auf. Die Reißkraft des Erzeugnisses beträgt 293 N bei einem Variationskoeffizienten von 27%.The product according to Embodiment 1 has a flexural rigidity, as measured by the cantilever method of TGL 50551/02, of 0.72 Nmm to 1.22 Nmm in the production running direction and of 1.20 Nmm to 1.30 Nmm in the transverse direction. The tear strength of the product is 293 N with a variation coefficient of 27%.
Vergleichsweise verfügt eine Stapelbindermatte C5-P45-LO-450 über eine Reißkraft von 92 N bei einem Variationskoeffizienten von 39% und über eine Biegesteifigkeit von 2,42 Nmm bis 12,58 Nmm in Produktionslaufrichtung und von 6,39 Nmm bis 7,37Nmm in Querrichtung.By comparison, a C5-P45-LO-450 staple binder mat has a breaking force of 92 N with a coefficient of variation of 39% and a bending stiffness of 2.42 Nmm to 12.58 Nmm in the production direction and from 6.39 Nmm to 7.37 Nmm in transverse direction.
Speziell bei der mechanischen Verbindung des Fadengeleges mit anderen Flächengebilden entsteht der Vorteil, daß höhere Glasvolumenanteile im Plast-Verbundwerkstoff erreicht werden können, die zu höheren Festigkeiten führen. Bei besserem Schichtenaufbau entstehen Erzeugnisse, die hohen Biege-, Zug- und Druckbeanspruchungen standhalten. Die Verbindung von Fadengelegen mit anderen Flächengebilden gestattet die rationelle und zeitsparende Gestaltung des Plastverarbeitungsprozesses. Das Durchstechen des Fadengeleges bei seiner mechanischen Verbindung mit anderen Flächengebilden schafft günstige Durchtränkungsbedingungen für das Verstärkungsmaterial.Especially in the mechanical connection of the yarn layer with other fabrics has the advantage that higher glass volume fractions can be achieved in the plastic composite, leading to higher strengths. Better layering results in products that withstand high bending, tensile and compressive stresses. The combination of yarn layers with other fabrics allows the rational and time-saving design of the plastic processing process. The piercing of the yarn layer in its mechanical connection with other fabrics creates favorable Durchtränkungsbedingungen for the reinforcing material.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Wirtschaftlichkeit der Herstellung der erfindungsgemäßen Matte durch wesentlich geringeren Energiebedarf gegenüber der chemisch gebundenen Matte verbessert werden kann.A further advantage is that the cost of manufacturing the mat according to the invention can be improved by significantly lower energy requirements compared to the chemically bonded mat.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Beispielen erläutert werden:The invention will be explained below with two examples:
Nach der Erfindung besteht eine mechanisch verfestigte Glasseidenmatte mit einer Flächenmasse von 450g/m2 aus Schleifen von E-Glasseidenfäden der Feinheit 40tex, mit einem Elementarfadendurchmesser von 10μηι und das Material des maschenbildenden Fadensystems aus Polyestergarn mit einer Feinheit von 33tex. Die Legung der maschenbildenden Fäden erfolgt als Fransenlegung bei einer Maschinenfeinheit der Nähwirkmaschine von 2,33 F. Die Stichlänge des maschenbildenden Fadensystems beträgt 2,7mm.According to the invention, a mechanically consolidated glass fiber mat with a basis weight of 450 g / m 2 consists of loops of E glass fiber threads of fineness 40tex, with a filament diameter of 10μηι and the material of the stitch-forming thread system of polyester yarn with a fineness of 33tex. The stitching of the stitch forming threads takes place as fringe laying at a machine fineness of the stitchbonding machine of 2.33 F. The stitch length of the stitch forming thread system is 2.7 mm.
Bei der Verbindung eines Fadengeleges mit einem weiteren Flächengebilde entsteht ein Verstärkungsmaterial der Flächenmasse 930g/m2. Die Komponente des Fadengeleges der Flächenmasse450g/m2 wird aus Schleifen von E-Glasseidenfäden der Feinheit 30tex mit einem Elementarfadendurchmesser von 12 pm gebildet. Das tragende Flächengebilde ist ein Glasseidengewebe der Flächenmasse 580g/m2, wobei die Feinheit der Kettfäden 1 200tex und Feinheit der Schußfäden ebenfalls 1 200tex beträgt. Die Gewebebindung ist eine Leinwandbindung. Das Material des maschenbildenden Fadensystems besteht aus PA-Seide mit einer Feinheit von 20tex. Die Legung der maschenbildenden Fäden erfolgt als Trikotlegung bei einer Maschinenfeinheit von 3,5 F. Die Stichlänge des maschenbildenden Fadensystems beträgt 4mm.In the connection of a yarn layer with another sheet creates a reinforcing material of the basis weight 930g / m 2 . The component of the fabric layer of the basis weight 450 g / m 2 is formed from loops of E-glass silk threads of fineness 30tex with a filament diameter of 12 pm. The supporting fabric is a glass silk fabric of the basis weight 580 g / m 2 , wherein the fineness of the warp yarns 1 200tex and fineness of the weft yarns is also 1 200tex. The weave is a plain weave. The material of the stitch forming thread system consists of PA silk with a fineness of 20tex. The stitching of the stitch forming threads takes place as a jersey layer at a machine fineness of 3.5 F. The stitch length of the stitch forming thread system is 4 mm.
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