DE10055966A1 - Faden, der bei Erhitzung expandiert, und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Faden, der bei Erhitzung expandiert. Er besteht aus einem Bündel aus voluminösen, temperaturbeständigen Einzelfäden, die im Bündel verdichtet und parallel ausgerichtet sind, und einer Ummantelung des Bündels aus einem Material, das eine geringere Temperaturbeständigkeit als die Einzelfäden aufweist und sich bei Erhitzung zersetzt. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Fadens.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faden, der bei Erhitzung ex­ pandiert.

Aus dem Faden sollen insbesondere Flächengebilde herstell­ bar sein, die als Lagerungsmatten für die Lagerung von Abgaskatalysatoren in Kraftfahrzeugen einsetzbar sind. Diese Lagerungsmatten sind am Umfang des keramischen Trägerkörpers eines Abgaskatalysators angeordnet und dich­ ten den Ringspalt zwischen dem keramischen Trägerkörper und einem metallischen Katalysatorgehäuse. Sie sollen eine sichere, erschütterungsfreie Lagerung des keramischen Trägerkörpers ermöglichen und müssen eine Änderung der abzudichtenden Ringspaltbreite ausgleichen, wenn das metal­ lische Katalysatorgehäuse sich bei der durch die Verbren­ nungsabgase vorgegebenen Betriebstemperatur ausdehnt.

Aus WO 00/36284 ist eine mechanisch verfestigte Lagerungs­ matte aus texturierten Garnen bekannt. Die Garne sind durch Steppnähte unter Zugspannung im Flächengebilde fixiert. Die Steppnähte sind mit einem Nähfaden ausgeführt, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebs­ temperatur der Lagerungsmatte. Bei Erhitzen der Lagerungs­ matte werden die Steppnähte zerstört, wobei Verformungs­ energie des texturierten Garnes freigesetzt wird und das Volumen der Lagerungsmatte zunimmt. Die Expansions­ eigenschaft der Lagerungsmatte beruht darauf, dass textu­ rierte Garne bei der textilen Weiterverarbeitung zu einer Matte unter Zugspannung abgelegt werden und diese Zug­ spannung mechanisch fixiert wird. Diese Technik schränkt die Möglichkeiten der Mattenherstellung und Mattenkonfek­ tionierung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faden an­ zugeben, aus dem Gewebe, Gelege, Gestricke und ähnliche Flächengebilde hergestellt werden können, die bei einer Erhitzung expandieren und beispielsweise als Lagerungs­ matten für Abgaskatalysatoren von Fahrzeugen einsetzbar sind. Die Volumenzunahme soll unabhängig davon sein, in welcher Weise der Faden in das Flächengebilde eingebunden ist. Konventionelle Verfahren zur Textilverarbeitung sollen anwendbar sein.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein bei Erhitzung expandierender Faden, bestehend aus einem Bündel aus voluminösen, temperaturbeständigen Einzelfäden, die im Bündel verdichtet und parallel ausgerichtet sind, und einer Ummantelung des Bündels aus einem Material, das eine geringere Temperaturbeständigkeit als die Einzelfäden aufweist und sich bei Erhitzung zersetzt. Voluminöse Einzelfäden meint Garne mit textilem Erscheinungsbild, vor­ zugsweise texturierte Garne. Sie sind voluminös und zeichnen sich durch eine hohe Elastizität aus. Erfindungs­ wesentlich ist, dass sie in einem Bündel parallel zueinander ausgerichtet sind und nicht miteinander ver­ zwirnt sind. Sie sind durch radialen Druck und/oder Zug zu einem Bündel mit hoher Packungsdichte verdichtet und durch die Ummantelung des Bündels fixiert. Aus dem Faden können mit konventionellen Textilverarbeitungsmaschinen Gewebe, Gelege, Gestricke oder ähnliche Flächengebilde hergestellt werden. Die Temperaturbeständigkeit der Fadenummantelung ist kleiner als die Einsatztemperatur des Fadens. Bei erstmaliger Erwärmung auf eine Einsatztemperatur, die größer ist als die Temperaturbeständigkeit der Ummantelung, wird die Ummantelung zerstört, wobei die im Bündel gespeicherte Verformungsenergie der texturierten Einzel­ fäden freigesetzt wird. Die freigesetzte Verformungsenergie führt zu einer Aufweitung des Fadens. Entsprechend nimmt das Volumen eines aus dem Faden hergestellten Flächen­ gebildes zu.

Die zu dem erfindungsgemäßen Faden gebündelten Einzelfäden bestehen vorzugsweise aus einem texturierten Garn aus an­ organischen Stapelfasern oder Filamenten. Als temperatur­ beständige Materialien kommen vornehmlich Textilglasfasern, Basaltfasern, SiO₂-Fasern, Quarzfasern oder Aluminium­ silikatfasern in Betracht. Texturierte Einzelfäden aus anderen anorganischen oder organischen Materialien mit einer Temperaturbeständigkeit von mindestens 400°C sollen nicht ausgeschlossen sein. Die Ummantelung des Fadens besteht zweckmäßig aus mindestens einem um das Bündel geführten Nähfaden und kann beispielsweise als Flechtwerk ausgebildet sein. Die Ummantelung besteht vorzugsweise aus Baumwolle- oder Viskosefäden. Andere Materialien, deren Temperaturbeständigkeit 200°C nicht wesentlich über­ schreiten sollte, sind nicht ausgeschlossen. Bevorzugt sind Materialien, die sich textiltechnisch gut verarbeiten lassen. Der Durchmesser des ummantelten Bündels beträgt zweckmäßig 3 bis 12 mm, wobei ein Durchmesser von etwa 6 mm besonders bevorzugt ist.

Die expandierende Wirkung des erfindungsgemäßen Fadens kann durch Zugabe von Blähmaterial, z. B. Vermiculit, Glimmer und/oder Graphit, verbessert werden. Die temperaturfesten Einzelfäden können eine Beschichtung aus Blähmaterial auf­ weisen. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass das Bündel einen von den Einzelfäden umgebenen Kern aus Bläh­ material enthält.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Her­ stellung des zuvor beschriebenen Fadens. Erfindungsgemäß wird eine Mehrzahl von voluminösen, temperaturbeständigen Einzelfäden parallel durch eine Sammeldüse geführt und dabei zu einem Bündel verdichtet. Das Bündel wird beim Aus­ tritt aus der Sammeldüse mit einem Material ummantelt, das eine geringere Temperaturbeständigkeit als die Einzelfäden aufweist und sich bei Erhitzung zersetzt. Vorzugsweise wird das Bündel beim Austritt aus der Sammeldüse umnäht oder um­ flochten. Die Einzelfäden können mit Blähmaterial beschich­ tet werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass bei der Bündelung der Einzelfäden Blähmaterial zugeführt wird. Vorzugsweise wird das Blähmaterial als separater Material­ strang zugeführt und bildet den Kern des Bündels.

Der erfindungsgemäße Faden kann zu Geweben, Gelegen, Gestricken und ähnlichen Flächengebilden verarbeitet werden. Bei der Verarbeitung zu einem mechanisch verfestig­ ten Gelege besteht die Möglichkeit, die Expansionswirkung noch dadurch zu verstärken, dass das Gelege mit einem Näh­ faden aus einem niedertemperaturbeständigen Material stark vorverdichtet wird. Bei Erhitzen des Geleges wird der Näh­ faden zerstört, wobei Verformungsenergie, die aus der Vorverdichtung resultiert, freigesetzt wird und die aus der Volumenzunahme des Fadens resultierende Expansionswirkung noch verstärkt. Eine bevorzugte Anwendung des erfindungs­ gemäßen Fadens ist die Verarbeitung zu Flächengebilden, die als Lagerungsmatten für die Lagerung von Abgaskatalysatoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Claims (14)

1. Faden, der bei Erhitzung expandiert, bestehend aus einem Bündel aus voluminösen, temperaturbeständigen Einzelfäden, die im Bündel verdichtet und parallel ausgerichtet sind, und einer Ummantelung des Bündels aus einem Material, das eine geringere Temperaturbeständigkeit als die Einzelfäden aufweist und sich bei Erhitzung zersetzt.

2. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Einzelfäden aus einem texturierten Garn aus anorganischen Stapelfasern oder Filamenten bestehen.

3. Faden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfäden aus Textilglasfasern, Basaltfasern, SiO₂-Fasern, Quarzfasern oder Aluminiumsilikatfasern beste­ hen.

4. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Ummantelung aus mindestens einem um das Bündel geführten Nähfaden besteht.

5. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Ummantelung als Flechtwerk ausgebildet ist.

6. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Ummantelung aus Baumwolle- oder Viskose­ fäden besteht.

7. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Durchmesser des ummantelten Bündels 3 bis 12 mm, vorzugsweise etwa 6 mm, beträgt.

8. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die temperaturfesten Einzelfäden eine Beschichtung aus Blähmaterial aufweisen.

9. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Bündel einen von den Einzelfäden umgebe­ nen Kern aus Blähmaterial enthält.

10. Faden nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmaterial aus Vermiculit, Glimmer und/oder Graphit besteht.

11. Verfahren zur Herstellung eines bei Erhitzung expandie­ renden Fadens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Mehrzahl von voluminösen, temperaturbeständigen Einzelfäden parallel durch eine Sammeldüse geführt und dabei zu einem Bündel verdichtet werden und wobei das Bündel beim Austritt aus der Sammeldüse mit einem Material ummantelt wird, das eine geringere Temperaturbeständigkeit als die Einzelfäden aufweist und sich bei Erhitzung zersetzt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bündel beim Austritt aus der Sammeldüse umnäht oder umflochten wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Einzelfäden mit einem Blähmaterial beschichtet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bündelung der Einzelfäden Blähmaterial zugeführt wird.