DD268259A1 - Voluminoeses material aus glasseide, vorzugsweise zur verstaerkung verschiedenartiger plastwerkstoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein voluminoeses Material aus Glasseide. Das bei der Weiterverarbeitung von Glasseidenspinnfaeden in der Glasindustrie hergestellte Material ist zur Verstaerkung verschiedenartiger Plastwerkstoffe wie Polyesterharz, Phenolharz, Epoxidharz und PUR-Harz einsetzbar und besonders fuer die Verarbeitung nach dem Vakuuminjektions-, dem Druckinjektions- sowie dem Pressverfahren geeignet. Erfindungsgemaess besteht das Erzeugnis aus schleifen-, schlingen- oder ringfoermig neben-, in-, hinter- und uebereinander abgelegten Glasseidenspinnfaeden, von denen ein bedeutender Teil zerrissen und aufgespleisst ist und die uebrigen Schleifen, Schlingen und Ringe, senkrecht zur flaechenfoermigen Ausdehnung des Materials, nachgiebig aber auch dauerhaft damit verbunden sind. Es entsteht keine Verschnuerung von der Ober- bis zur Unterseite des Materials, Verschiebbarkeit ohne Zerstoerung der Bindestellen bei Erhalt der flauschigen Struktur ist gewaehrleistet. Moeglich sind zusaetzliche Naehfaeden im Randbereich sowie zusaetzlicher Einsatz auch anderer fadenfoermiger Materialien.

Description

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Voluminöses Material aus Glasseide, vorzugsweise zur Verstärkung verschiedenartiger Plastwerkstoffe

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein voluminöses Material aus Glasseide· Das bei der Weiterverarbeitung von Glasseidenspinnfäden in der Glasindustrie hergestellte Material ist zur Verstärkung verschiedener Plastwerkstoffe, wie Polyesterharz, Phenolharz, Epoxidharz und PUR-Harz einsetzbar. Es ist besonders geeignet für die Verarbeitung nach dem Vakuuminjektionsverfehren, dem Druckinjektionsverfahren und dem Preßverfahren.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

I¹Ur die Verstärkung von ungesätigtem Polyesterharz werden angewendet:

- Glasseidenmatten aus geschnittenen Fäden (Glasseidenstapelbindermattsn), die mi* chemischen Bindemitteln verbunden sind,

- Glasseidenmatten aus endlosen Fäden (Ringelbindermatten), die mit chemischen Bindemitteln verbunden sind und

- Glasseidenmatten aus endlosen Fäden, die durch Nähwirktechn&logie verbunden sind (DD-WP 240 920).

Glasseidenstapelbindermatten und Ringelbindermatten können Bindemittel besitzen, die mehr oder weniger schnell in Styrol löslich sind.

Glasseidenstapelbindermatten mit leicht löslichem Binder werden vorrangig ftir die teilmechanisierten verfahren und des Handverfahren eingesetzt. Komplizierte Formkörper werden durch komplizierte und zeitaufwendige Zurchnitte realisiert. FUr dai3 Druckinjektions- und das Preßverfahren sind diese Matten nicht geeignet, da das schnell lösliche Binde-

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mittel den Zusammenhalt der Matte nicht gewährleistet. PUr das Vakuuminjektionsverfahren sind diese Matten auf Grund ihrer geringen Voluminbsitat wenig geoignet. Glasseidenstapelbindarmatten mit schwer löslichen Bindern werden flir Preßverfahren, Vakuum- und Druckinjektionsverfahren eingesetzt. Diese Matten sind aber wegen des speziellen Bindemittels und des hohen Bindemittelanteiles so steif und wenig tiefziohfähig, daß bei komplizierten Formkörpern auch ein zeitaufwendiger Konfektionierungsprozeß vorausgehen muß.

FUr die Verstärkung von Epoxidharz und Polyurethanharz sind diese Matten auf Grund der Eigenschaften des Bindemittels nicht geeignet.

Die Endlosfasermatten mit chemischen Bindemitteln (beispielsweise DT 12 68 030) sind infolge Fadenkonstruktion und Fadenablage voluminöser, vor allem aber tiefziehfähig und bei Einsatz von schwerlöslichem Binder geeignet fUr alia Injektion sverfahren und das Preßverfahren.

Bei allen chemisch gebundenen Matten ist je nach Gehalt an Bindemittel die Verklebung der Fäden mehr oder weniger stark und damit die Matte mehr oder weniger tiefziehfähig. Die Anwendung des speziellen Bindemittels verbietet wiederum den Einsatz des Verstärkungsmaterials fUr die Verstärkung von Phenolharz, Epoxydharz und Polyurethanharz. Insgesamt muß zu den emulsions- oder pulvergebundenen Matten gesagt werden, daß das chemische Bindemittel in jedem Fall als ein Störfaktor fUr die Verbundbildung anzusehen ist, wenn es auch als Stand der Technik akzeptiert werden muß· Bei zu hohem Bindemittelanteil sind schlechte Benetzung, D^rchtränkung und Bindung des Harzes mit der Glasseide festzustellen.

Die Endlosfadenmatte nach DD-WP 240 920 ist mit zusätzlichen Nähfäden gebunden und dabei relativ stark verfestigt. In Richtung der Nähfäden wird die Matte nahezu absolut verfestigt, da die Nähfaden nicht dehnbar und nicht in Styrol löslich sind. In Querrichtung ist je nach Abstand der Nähfaden eine mehr oder weniger ausgeprägte Verformbarkeit zu verzeichnen. Der zusätzliche Nähfaden verschnürt und fixiert die in der Ebene angeordneten Schleifen so stark,

daß bei geringem Nähfadenabetand (10 mm) keine und bei großem Nähfadenabatand (50 mm) nur eine geringe Tiefziehfähigkeit zu verzeichnen ist. Der Einsatz dieser Matte ist flir verschiedene Harze (EP-, Phenol- und PUR-Harz) möglich. Die Nähfäden bilden jedoch flir manche Einsatzgebiete Hinderungsgrlinde (z. B. Elektrotechnik), da die Nähfäden mit dem Harz in den meisten Fällen keine Bindung eingehen und somit Fehlstellen im Laminat hervorrufen· Außerdem fUhrt die feste Struktur der Matte zur Abbildung der Fadenstruktur an der Laminatoberfläche.

Das Verkleben der Elementarfäden mit Schlichten, das flir den Herstellungsprozeß der Spinnfäden und flir den Weiterverarbeitungsprozeß vor allem zu einem textlien Gebilde sehr wichtig ist, erweist sich beim Tränkprozeß als nachteilig. Es ist kein Verstärkungsmaterial bekannt, bei welchem die Spinnfäden auf mechanischem oder chemischen V/ege vor dem Tränkprozeß anderweitig spezialbehandelt werden, um eine Verbesserung des Tränkprozesses und aller dami^ in Verbindung stehender Effekte zu erreichen.

Ziel der Erfindung

Die Zielstellung der Erfindung besteht darin, ein quasiisotropes Ve.rstärkungsmaterial zu schaffen, welches sowohl in der Herstellung als auch beim Anwender mehrfache ökonomische Vorteile miteinander verbindet. Das voluminöse Material aus Glasseide soll energiesparend und ohne kostenintensive Hilfsstoffe herzustellen sein. Es soll nicht nur den verschiedensten Einsatzfällen entsprechend, unterschiedliche Verarbeitungsverfahren gestatten und ökonomisch herstellbar sein, sondern auch sehr gute Eigenschaften als Verbundwerkstoff gewährleisten und mit guten Verarbeitungseigenschaften verbunden sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein voluminöses Material aus Glasseide zu schaffen, das ftir die Verstärkung unterschiedlicher Plastwerkstoffe eingesetzt werden kann, flir manuelle und mechanisierte Verarbeitungsverfahren geeignet i3t, eine schneller Durchtränkung des

Verstärkungsmaterials und damit eine bessere Benetzbarkeit der Fäden gewährleistet und maximal mechanische, optische und elektrische Eigenschaften des Verbundes erreichen läßt. Es soll ferner optimale tiefziehfähig sein, eine weiche flaschige Oberflächenstruktur aufweisen und deunit gegebenenfalls den Einsatz von Oberflächenvliesen überflüssig machen·

Erfindungsgemäß wiri die Aufgabe dadurch gelöfit, daß eine große Anzahl von endlosen Glasseidenschleifen, die in gleichmäßiger Verteilung in-, neben«, hinter- und Übereinander angeordnet sind, durch einen Vernadelungsprozeß teilweise zerrissen und mit diesen Fadenenden untereinander gebunden werden, ohne durch ein zusätzliches Hilfsmittel besonders verfestigt zu sein· Von besonderer Bedeutung ist dabei das Zerreißen von Fadenschleifen, das Durchstoßen von andoren vorhandenen Fadenschleifen und das damit verbundene Lockern der Fadenstruktur einerseits und Verfestigung der locker angeordneten Fadenstlicken andererseits· Die durch Schlichte verbundenen Einzelfäden der Fadenschleife werden beim Nadelungsprozeß durchstochen, mit anderen Fadenstiicken oder Einzelfäden durchsetzt, damit in ihrem Klebezustand gelockert und die Fadenstränge weiter gespleißt, so daß eine hohe Voluminö'eitat erreicht wird· Dadurch werden schnellere Durchtränkung, Benetzung der Elementarfäden, bessere Bindung Glasfaser/Harz und räumliche Verbindung der Fäden untereinander gewährleistet. Es wird eine untereinander, zwischen den Schichten von Schleifen gestaffelte Bindung von Schleifen erreicht, womit eine leichte Verschiebung der Schleifen und damit eine gute Tiefziehfähigkeit erreicht wir.

Durch VernadeXn der Schlaufen wird eine flexible, räumliche Bindung und nicht nur eine Bindung in der Ebbne erreicht. Diese flexible,räumliche Bindung ermöglicht einerseits Verschieben der Fäden oder Schleifen ohne Zerstörung der Verbindungsstellen und andererseits einen dauerhaften Zusammenhalt des Flächengebildes. Das Verbinden der Schleifen untereinander Fäden aus diesen Schleifen kann in unterschiedlich starkem Maße erfolgen und zu mehr oder weniger stabilen Flächengebilden führen.

Tiefsiehfähigkeit wird durch den Vernadelungsprozeß maßgeblich beeinflußt, der Abstand der Nadeln und die Stichweite

führen zu einem mehr oder weniger intensiven Durchstoßen beziehungsweise Durchziehen von an der Oberfläche angeordneten fasern durch das Flächengebilde hindurch» Damit wird eine mehr oder weniger starke Verbindung der schleifen-, schlingen oder ringförmig angeordneten Glasseidenfäden untereinander erreicht. Diese senkrechte Verbindung der Schleifen untereinander wird im Unterschied zum Vernähen nur durch einzelne und sehr kurze Faserstränge oder Elementarfasern der Vi'irrfasermatte herbeigeführt und damit eine vollständige örtlich begrenzte und starke Tiefziehfähigkeit erreicht, wie sie sonst nur bei gestrickten Flächeugebilden bekannt ist.

Darliber hinaus ist es möglich, das Flächengebilde zusätzlich an beiden Randstreifen mit Nähfäden zu vernähen oder mit einem zusätzlich geraddurchlaufenden Fadens.ystem zu vernadeln oder zu vernähen, um zur Tiefziehfähigkeit auch eine besondere Belastbarkeit in Längsrichtung flir Zwecke der Weiterverarbeitung und des Transportes zu erreichen· .

Das voluminöse Material aus Glasseide, vorzugsweise zur Verstärkung verschiedenartiger Plastwerkstoffe ist besonders vorteilhaft dadurch, daß es aus schleifen-, schlingenbeaiehungsweise ringförmig in-, über-, neben- und hintereinander abgelegten Glasseidenspinnfäden besteht, von denen ein bedeutender Teil zerrissen und aufgespleißt ist und die anderen Schleifen, Schlingen beziehungsweise Ringe, senkrecht zur flächenförmigen Ausdehnung des Materials nachgiebig, aber auch dauerhaft damit verbunden sind. Es ist ferner vorteilhaft, wenn die zerrissenen und aufgesikeißten Fäden keine Verschnürung der Schleifen, Schlingen beziehungsweise Ringe von der Oberseite des Materials bis zur Unterseite des Materials bilden und damit die Veröchiebbarkeit der Schleifen, Schlingen beziehungsweise Ringe ohne Zerstörung der Bindestellen und bei Erhalt der flauschigen Oberflächenstruktur gewährleistet ist· Es ist ferner vorteilhaft, wenn zur Verbesserung des V/eiterverarbeitungaprozesses sowie eventueller Zwischentransporte zusätzliche Nähfäden, besonders im Randbereich des Materials, eingearbeitet sind· In besonderen Anwendungsfällen enthält das Material zusätzlich zu den Glasseidenfäden anderec

fadenförmiges Verstärkungsmaterialo

Ausfuhr ungsbeispiel

Die Erfindung soll im Aus'Mihrungsbeispiel näher? erläutert werden.

Das voluminöse Material aus Glasseide besteht aus Schleifen, die durch endlose spinngeteilte Glasseidenfäden, zumindest solche beträchtlicher Länge, gebildet werden undentsprechend UifiSfi Fadeneigensteifigkeit, bestimmt durch den Einzelfadendurchmosser, die Einzelfadenzahl und die Beschlichtung sowie durch die Dynamik des Ablageprozesses, Schleifendurchmesser von 80 mm bis 150 mm und je nach Spinnteilung darüber hinaus bilden.

Infolge der Anwendung spinngeteiltor Fäden sowie der Dynamik und Spezifik des AblegeVorganges beträgt der Überdeckungsgrad der neber)-und hintereinanderliegenden Schleifen im Flächengebilde 0 bis 100 % und ist statistisch gleichverteilt. Die Vielzahl der verwendeten spinngeteilten Fäden und ihre gegenseitige Beeinflussung beim Ablagevorgang führen zu einer unregelmäßigen Ablage der Schleifen in- und Übereinander, so daß die abgelegten Schleifen nach dem Ablagevorgang nicht wieder problemlos von ihrer Ablage aufgenommen werden könnten«

Der Vernadelungsvo.vgang mit enlosen Glasseidenschlaifen oder - schlingen ist anders geartet als das Vernadeln von endlichen Fasern bekannter Erzeugnisse· Die Nadel besitzt an ihrem Schaft mehrere Widerhaken, sie dringt in dio angehäuften Schleifen ein und greift den obersten Fe.den zuerst bei:i3hungsweise zerbricht ihn teilweifjo und führt ein Fadenende nach unten an mehreren Schleifen vorbei, dabei trifft sie bald auf eine weitere Schleife. Das mitgeführte Fadenende wird durch den Faden der Schleife gestoben, der Faden der Schleife geteilt, dabei teilweise -serzlssea und ein neues Fadenende dieser Schleife weiter durch die darunterliegenden Schleifen geführt. Der zuerst aufgenommene Faden wird nicht injedera Falle bis zur Unterseite der aufgehäuften Schleifen durchgestoßen, sondern nur durch einige Schichten der aufgehäuften Schleifen. Beim Rückhub wird der oben noch von den Widerhaken geführte

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Faden losgelassen und von entgegengesetzt angebrachten Widerhaken ein anderer Faden ergriffen und in riickwärtiger Richtung durch die angehäuften Schleifen geführt. Auch hier wird nicht jeder Faden durch das gesamte Gebilde hindurchgezogen. Die Bindung reicht so nicht immer von der Oberseite zur Unterseite der aufgehäuften Schleifen, wie es beim Vernähen mit Nähfaden der Fall ist· Dieses lockere Umschlingen dar Schleifen durch Faserstränge oder Elementarfasern ftlhrt dazu, daß keine starren Verbindungen von Fadenschleifen beziehungsweise Einzelfäden erfolgen. Dadurch wird ein Verschieben der Schleifen relativ leicht möglich, ohne daß die Verbindungsstellen zerstört werden müssen.

Das Vernadeln erfolgte mit 30 bis 60 Nadelstichen, Vorzugsweise 50 Nadelstichen pro cm _# Dabei wurden ca. 25 % von Elementarfäden zerrissen beziehungsweise zerbrochen und als Verbindungsmaterial eingesetzt. 75 % der Schleifen blieben als endloses Fasermaterial erhalten und verleihen der Matte bzw. dem voluminösen Material bzw. dem späteren Verbundwerkstoff gute Festigkeits·· und Steifigkeitseigensc^hixften. Ca. 10 % der Fasern waren als kurze Fasern mit einer Länge unter 20 mm anzusehen. Etwa 5 % der Fasern wurden aus der Oberfläche herausgezogen und bildeten einen flauschigen Charakter der Oberfläche. Das voluminöse Material besitzt keine artfremden Bestandteile, wodurch eine schnalle und fehlerfreie Durchtränkung sowie eine gute Verbindung von voluminösem Material aus Glasseide und Harz gewährleistet wird.

Erstmalig wird mit einer tiefziehfähigen "Matte" die Verarbeitung von Phenolharz, EP-Harz und PUR-Harz möglich.

Claims (4)

Patentanspruch

1· Voluminöses Material aus Glasseide, vorzugsweise zur Verstärkung verschiedenartiger Plastwerkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß es aus schleifen-, schlingen- beziehungsweise ringförmig in-, Über-, neben- und hintereinander abgelegten endlosen Glasseidenspinnfäden besteht, von denen ein bedeutender Teil zerrissen und aufgespleißt ist und die übrigen Schleifen, Schlingen beziehungsweise Ringe, senkrecht zur flächenförmigen Ausdehnung des Materials, nachgiebig aber auch dauerhaft damit verbunden sind.

2. Voluminöses Material aus Glasseide nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zerrissenen und aufgespleißten Fäden keine Verschnürung der Schleifen, Schlingen beziehungsweise Ringe von der Oberseite des Materials bis zur Unterseite des Materials bilden, und, daß die Verschiebbarkeit der Schleifen, Schlingen beziehungsweise Ringe ohne Zerstörung der Binrlestellen und bei Erhalt der flauschigen Oberflächenstruktur gewährleistet ist.

3. Voluminöses Material nach Anspruch 1, dadurch gekenne zeichnet, daß zur Verbesserung des Weiterverarbeitungsprozesses sowie eventueller Zwischentransporte zusätzliche Nähfäden, besonders im Randbereich des Materials, eingearbeitet sind.

4· Voluminöses Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich zu den Glasssidenspinnfäden auch andere fadenförmige Materialien enthält.