DE10137040B4 - Sewing-knit fiber composite material - Google Patents

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Abstract

Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff bestehend aus wenigstens einer Schnittmatte ohne chemische Verfestigung, dadurch gekennzeichnet, dass – die endlichen Fasern der Schnittmatte in überwiegendem Maße orientiert in Kettrichtung vorliegen und – die maschenbildenden Fäden in den Grundbindungen Tuch, Satin, Samt, Atlas und deren kombinierten Legungen mit Trikot ausgebildet sind.Sewn-knit fiber composite material consisting of at least one cutting mat without chemical bonding, characterized in that - the finite fibers of the cutting mat are predominantly oriented in the warp direction and - the stitch-forming threads in the basic weaves of cloth, satin, velvet, atlas and their combined layers are made with tricot are.

Description

Die Erfindung betrifft einen verbesserten in Nähwirktechnik hergestellten Faserverbundwerkstoff sowie dessen Verwendung zur Herstellung von Schläuchen, insbesondere im Schlauchreliningverfahren sowie Verarbeitungsverfahren, bei denen eine hohe Verformung des Verstärkungsmaterials erfolgt.The invention relates to an improved fiber composite material produced by sewing technology and to the use thereof for the production of hoses, in particular in the tube relining method, as well as processing methods in which a high deformation of the reinforcing material takes place.

Nähgewirkte Faserverbundwerkstoffe sind seit langem bekannt. Sie werden in den verschiedensten Laminierverfahren eingesetzt. Bekannte in Nähwirktechnik hergestellte Faserverbundwerkstoffe bestehen in Kett- und/oder Schußrichtung aus Fadensträngen (Rovings), die mit Flächengebilden (Vlies oder chemisch verfestigter Schnittmatte) kombiniert sind.Sewn-bonded fiber composites have long been known. They are used in various laminating processes. Known in fiber-reinforced composite fiber composites consist in warp and / or weft direction of strands of thread (rovings), which are combined with fabrics (fleece or chemically bonded cutting mat).

Desweiteren werden mit einem maschenbildenden Fadensystem Faserverbundwerkstoffe hergestellt, die aus einem oder mehreren Geweben oder Gelegen und einer Schnittmatte bestehen.Furthermore, fiber composite materials are produced with a stitch-forming thread system, which consist of one or more fabrics or layers and a cutting mat.

Beispielsweise wird eine aus Glasfasern gebildete Kombinationsbahn, die zusammengesetzt sein kann aus einer Grundbahn aus Filzmatte und weitere(n) Bahn(en) aus Gewebe, Gelege, Vlies und einer unidirektionalen Fadenlage aus Rovings in Kettrichtung, als textile Verstärkung für ein Verfahren zur Herstellung einer Innenauskleidung von Abwasserrohren in DE 38 19 657 C1 beschrieben. Die einzelnen Bahnen werden verbunden durch Kaschieren oder herkömmliche Nähwirktechnik, der Schlauch selbst entsteht durch Schäften der Randstreifen der Kombinationsbahn und Vernähen derselben.For example, a composite web formed of glass fibers, which may be composed of a base web of felt mat and other (s) web (s) of fabric, scrim, fleece and a unidirectional thread layer of rovings in the warp direction, as a textile reinforcement for a process for producing a Inner lining of sewage pipes in DE 38 19 657 C1 described. The individual webs are connected by laminating or conventional sewing technique, the hose itself is formed by shanks of the edge strips of the combination web and sewing the same.

Kennzeichnend für den Faserverbundwerkstoff in DE 38 19 657 C1 ist die Absicherung einer geeigneten Zugfestigkeit und einer geringen Dehnung der textilen Kombinationsbahn in Kettrichtung (axiale Richtung des zu bildenden Schlauches und des zu sanierenden Abwasserrohres), um die erforderliche Zugfestigkeit beim Einziehen des Schlauches in das Abwasserkanalrohr sicher zu stellen. Das in DE 38 19 657 C1 vorgestellte Verfahren erfordert eine vom Durchmesser des Abwasserrohres abhängige Breitenfertigung der textilen Struktur. Der beschriebene Faserverbundwerkstoff ist nicht geeignet für die Anwendung in Verfahren zur Herstellung von Glasfaserverbundwerkstoffen, in denen während der Herstellung derselben eine erhebliche Dehnung in Kettrichtung erforderlich ist.Characteristic of the fiber composite in DE 38 19 657 C1 is the assurance of a suitable tensile strength and a low elongation of the textile combination web in the warp direction (axial direction of the tube to be formed and the sewage pipe to be rehabilitated) to ensure the required tensile strength when pulling the hose into the sewer pipe. The presented in DE 38 19 657 C1 process requires a dependent on the diameter of the sewer pipe width production of the textile structure. The described fiber composite material is not suitable for use in processes for the production of glass fiber composites in which a significant elongation in the warp direction is required during the production thereof.

Kennzeichnend für den hier vorliegenden erfindungsgemäßen nähgewirkten Faserverbundwerkstoff ist, daß er über eine hohe Dehnung in Kettrichtung der textilen Bahn verfügt und daß der erfindungsgemäße Faserverbundwerkstoff unabhängig vom Durchmesser des Abwasserrohres kontinuierlich gefertigt werden kann und somit für das Schlauchreling mit der Schlauchfertigung nach dem radialen Wickelverfahren besonders geeignet ist.Characteristic of the present here Nähgewirkten fiber composite material is that it has a high elongation in the warp direction of the textile web and that the fiber composite according to the invention can be made continuously regardless of the diameter of the sewer pipe and thus particularly suitable for the hose rail with the hose production by the radial winding process is.

Für spezielle Anwendungen, wie beispielsweise das Injektionsverfahren sind Faserverbundwerkstoffe im Einsatz, die als Kernlage ein aus synthetischen Fasern bestehendes Vlies ( EP 0 395 54 A1 ) oder Gestrick enthalten und mit Gewebe und Schnittmatte kombiniert sind. Als übliches maschenbildendes Verfahren zur mechanischen Verfestigung der Faserverbundwerkstoffe wird die Trikotbindung bzw. Trikot-Fransenbindung verwendet.For special applications, such as for example the injection process, fiber composite materials are in use, the core layer being a synthetic fiber nonwoven (US Pat. EP 0 395 54 A1 ) or knitted fabric and combined with fabric and cutting mat. The usual stitch-forming method for the mechanical consolidation of the fiber composites is the tricot binding or tricot fringe binding.

Der Nachteil dieser bekannten Faserverbundwerkstoffe ist, daß ihre Dehnung in Kettrichtung unzureichend ist, um bei Verfahren, die eine hohe Verformbarkeit in Kettrichtung erfordern, eingesetzt werden zu können. Dazu gehört auch das Schlauchreliningverfahren.The disadvantage of these known fiber composites is that their elongation in the warp direction is insufficient to be used in processes which require high ductility in the warp direction. This includes the tube relining method.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen in Nähwirktechnik hergestellten Faserverbundwerkstoff zu schaffen, dessen Dehnung in Kettrichtung wesentlich verbessert wird und der im Glasfaserkunststoff einen verbesserten E-Modul gewährleistet, wie bekannte nähgewirkte Faserverbundwerkstoffe.The object of the invention is to provide a fiber composite material produced in Nähwirktechnik whose elongation is significantly improved in the warp direction and the glass fiber in the plastic ensures an improved modulus of elasticity, as known Nähgewirkte fiber composites.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben. Die Verwendung der Erfindung wird mit Anspruch 10 beansprucht.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in claims 2 to 9. The use of the invention is claimed in claim 10.

In einem einstufigen Prozess wird aus einer Schnittmatte mit überwiegender Faserorientierung ein nähgewirkter Faserverbundwerkstoff hergestellt.In a one-step process, a sewing-knitted fiber composite material is produced from a cutting mat with predominant fiber orientation.

Vorteilhafterweise kann dieser nähgewirkte Faserverbundwerkstoff mit bekannten Flächengebilden, wie parallele und/oder sich kreuzende Fadenstränge (Rovings) dicht aneinanderliegend oder im Abstand voneinander, sowie Vliesen mit Endlosfäden oder Fasern in Wirrlage, Geweben, Gelegen oder Gestricken kombiniert werden.Advantageously, this stitchbonded fiber composite can be combined with known sheets, such as parallel and / or intersecting rovings, close together or spaced from each other, as well as webs with continuous filaments or fibers in random, woven, laid or knit fabrics.

Als Ausgangsmaterial wird hierfür Faserglas, wie E-CR-, C- oder E-Glas und/oder Naturfasern bzw. synthetische Fasern gewählt. Fiberglass such as E-CR, C or E glass and / or natural fibers or synthetic fibers is selected as the starting material for this purpose.

Die Maschen der Nähfäden, bekanntermaßen werden hierfür organische Fäden, wie Polyester und Polyamid eingesetzt, befinden sich vorteilhafterweise in ihrer Abbindungsart mit der linken Maschenseite auf der Seite der Schnittmatte.The stitches of sewing threads, known to be organic threads, such as polyester and polyamide used, are advantageously in their Abbindungsart with the left stitch side on the side of the cutting mat.

Die Wahl des Materials zur Maschenbildung dient der Gewährleistung der Verträglichkeit mit dem verwendeten Harz.The choice of material for stitching is to ensure compatibility with the resin used.

Mit der Anordnung der linken Maschenseite auf der Seite der Schnittmatte wird gewährleistet, daß während der Harztränkung keine Fasern aus dem Faserverbundwerkstoff austreten können.With the arrangement of the left mesh side on the side of the cutting mat ensures that during the resin impregnation no fibers can escape from the fiber composite material.

Es wurde gefunden, daß mit Anwendung der Tuch- und Tuch-Fransenbindung besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden. Besser als die bisher bei nähgewirkten Faserverbundstoffen verwendete Trikot- oder Fransenbindung oder deren Kombination, werden auch die Samt-, Atlas – und deren Kombination mit Trikot kombinierten Legungen gemäß der Erfindung vorgeschlagen.It has been found that particularly advantageous results are obtained by using the cloth and cloth-fringe bond. Better than the jersey or fringe weave or combination thereof used so far in Nähgewirkten fiber composites, the velvet, satin and their combination with jersey combined layers are proposed according to the invention.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen nähgewirkten Faserverbundwerkstoffes ist weiterhin, dass seine Dehnung in Kettrichtung im Vergleich zu bekannten nähgewirkten Faserverbundwerkstoffen auf ca. 140% erhöht ist und er für die Verwendung bei Verfahren, wie beispielsweise die radiale Wickeltechnik als Vorstufe für das Schlauchreliningverfahren zur Sanierung von Abwasserkanälen sehr gut geeignet ist.The advantage of the stitchbonded fiber composite according to the invention is further that its elongation in the warp direction compared to known Nähgewirkten fiber composites is increased to about 140% and he very much for use in processes such as radial winding technology as a precursor for the Schlauchreliningverfahren for rehabilitation of sewers is well suited.

Der im Glasfaserkunststoff erzielbare E-Modul bei Verwendung des erfindungsgemäßen nähgewirkten Faserverbundwerkstoffes ist im Vergleich zu Glasfaserverbundwerkstoffen, die mit bekannten nähgewirkten Faserverbundwerkstoffen hergestellt wurden, um 20% erhöht.The achievable in fiberglass plastic modulus when using the Nähgewirkten fiber composite material according to the invention is increased by 20% compared to glass fiber composites, which were prepared with known Nähgewirkten fiber composites.

Die Erfindung und die sich aus ihr ergebenden Vorteile sind mit Hilfe von Beispielen in nicht beschränkender Weise veranschaulicht.The invention and the advantages resulting therefrom are illustrated by way of example in a non-limiting manner.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffes nach Beispiel 1 1 shows a schematic representation of a fiber composite material according to the invention according to Example 1

2 zeigt eine Schnittlinie A-A in 1 2 shows a section line AA in 1

3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundwerkstoffes nach Beispiel 2 3 shows a schematic representation of a fiber composite material according to the invention according to Example 2

4 zeigt eine Schnittlinie A-A in 3 Beispiel 1 Erfindungsgemäßes Erzeugnis 1: Schnittmatte mit Fadenfeinheit: 30 tex Figur 1 maschenbildendes Fadensystem: Polyester in Tuch- bindung Stichlänge: 5 mm Nähfeinheit: F 3,5 Faserorientierung: 50% in Kettrichtung Gesamtflächenmasse: 450 g/m2 Vergleichserzeugnis 1: Schnittmatte mit Fadenfeinheit: 30 tex maschenbildendes Fadensystem: Polyester in Trikot- bindung Stichlänge: 4 mm; Nähfeinheit: F7 Faserorientierung: keine (Wirrlage) Gesamtflächenmasse: 450 g/m2 Beispiel 2 erfindungsgemäßes Erzeugnis 2: Schnittmatte mit Fadenfeinheit: 30 tex Figur 2 Schnittlänge: 50 mm Faserorientierung: 60% in Kettrichtung Fadenstränge in Schussrichtung Fadenfeinheit: 410 tex maschenbildendes Fadensystem: Polyester in Tuch- bindung Stichlänge: 5 mm Nähfeinheit: F 3,5 Gesamtflächenmasse: 600 g/m2 Vergleichserzeugnis 2: Schnittmatte mit Fadenfeinheit: 30 tex Schnittlänge: 50 mm Faserorientierung: keine (Wirrlage) Fadenstränge in Schussrichtung Fadenfeinheit: 410 tex maschenbildendes Fadensystem: Polyester in Trikot- bindung Stichlänge: 5 mm Nähfeinheit: F 3,5 Gesamtflächenmasse: 600 g/m2 4 shows a section line AA in 3 example 1 Inventive product 1: Cutting mat with thread count: 30 tex FIG. 1 stitch forming thread system: polyester in cloth binding Stitch length: 5 mm Sewing fineness: F 3,5 Fiber orientation: 50% in the warp direction Total surface mass: 450 g / m 2 Comparative Product 1: Cutting mat with thread count: 30 tex stitch forming thread system: polyester in tricot binding Stitch length: 4 mm; Sewing fineness: F7 Fiber orientation: none (random) Total surface mass: 450 g / m 2 Example 2 Product 2 according to the invention Cutting mat with thread count: 30 tex FIG. 2 Cutting length: 50 mm Fiber orientation: 60% in the warp direction Thread strands in the weft direction Yarn count: 410 tex stitch forming thread system: polyester in cloth binding Stitch length: 5 mm Sewing fineness: F 3,5 Total surface mass: 600 g / m 2 Comparison product 2: Cutting mat with thread count: 30 tex Cutting length: 50 mm Fiber orientation: none (random) Thread strands in the weft direction Yarn count: 410 tex stitch forming thread system: polyester in tricot binding Stitch length: 5 mm Sewing fineness: F 3,5 Total surface mass: 600 g / m 2

An den nähgewirkten Faserverbundstoffen wurde die Reißdehnung bei Höchstzugkraft nach DIN 53 857 Teil 2 bestimmt. Prüfgeschwindigkeit: 300 mm/min freie Einspannlänge: 200 mm Prüfrichtung: Kettrichtung Prüfmaschine: Tiratest 2410 At the Nähgewirkten fiber composites the elongation at break at maximum tensile force according to DIN 53 857 Part 2 was determined. Test speed: 300 mm / min free clamping length: 200 mm Test direction: warp Testing machine: Tiratest 2410

Die Reißdehnung wird in nachfolgender Tabelle 1 dargestellt. Bezeichnung Reißdehnung (%) erfindungsgemäßes Erzeugnis 1 48 Vergleichserzeugnis 1 18 erfindungsgemäßes Erzeugnis 2 40 Vergleichserzeugnis 2 30 The elongation at break is shown in Table 1 below. description Elongation at break (%) Product according to the invention 1 48 Comparative Product 1 18 product according to the invention 2 40 Comparison product 2 30

Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse weisen gegenüber den Vergleichserzeugnissen eine verbesserte Reißdehnung auf. Sie liegt bei Höchstbruchkraft größer 140%The products according to the invention have an improved elongation at break compared with the comparison products. It is at maximum breaking load greater than 140%

Der Biege-E-Modul am Glasfaserkunststoff wird in nachfolgender Tabelle 2 dargestellt.The flexural modulus of elasticity on the glass fiber plastic is shown in Table 2 below.

Der Biegeversuch erfolgt nach DIN EN ISO 14125. Bezeichnung Biege-E-Modul (N/mm2) erfindungsgemäßes Erzeugnis 1 9800 (Glasgehalt: 30,9%) Vergleichserzeugnis 1 7918 (Glasgehalt 34%) erfindungsgemäßes Erzeugnis 2 12500 (Glasgehalt: 45%) Vergleichserzeugnis 2 9953 (Glasgehalt: 47%) The bending test is carried out according to DIN EN ISO 14125. description Bending modulus (N / mm 2 ) Product according to the invention 1 9800 (glass content: 30.9%) Comparative Product 1 7918 (glass content 34%) product according to the invention 2 12500 (glass content: 45%) Comparison product 2 9953 (glass content: 47%)

Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse weisen gegenüber den Vergleichserzeugnissen einen verbesserten Biege-E-Modul von mindestens 20% auf.The products according to the invention have an improved bending modulus of at least 20% compared to the comparison products.

Claims (10)

Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff bestehend aus wenigstens einer Schnittmatte ohne chemische Verfestigung, dadurch gekennzeichnet, dass – die endlichen Fasern der Schnittmatte in überwiegendem Maße orientiert in Kettrichtung vorliegen und – die maschenbildenden Fäden in den Grundbindungen Tuch, Satin, Samt, Atlas und deren kombinierten Legungen mit Trikot ausgebildet sind.Nähgewirkter fiber composite material consisting of at least one cutting mat without chemical strengthening, characterized in that - the finite fibers of the cutting mat oriented predominantly in the warp direction and - the stitch-forming threads in the basic weave cloth, satin, velvet, satin and their combined layers formed with jersey are. Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit weiteren Flächengebilden, wie parallele und/oder sich kreuzende Fadenstränge (Rovings) aneinanderliegend oder im Abstand voneinander oder Geweben, Gelegen, Vlies mit Fasern in Wirrlage oder einem Gestrick kombiniert ist.Sewing-knit fiber composite according to claim 1, characterized in that it is combined with other fabrics, such as parallel and / or intersecting strands (rovings) contiguous or spaced from each other or woven, laid, nonwoven with fibers in random or knitted fabric. Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die maschenbildenden Fäden sich in ihrer Abbindungsart mit der linken Maschenseite auf der Seite der Schnittmatte befindenSewing-knit fiber composite according to claim 1 and 2, characterized in that the stitch-forming threads are in their Abbindungsart with the left stitch side on the side of the cutting mat Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1, 2, oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Flächengebilde aus Faserglas und/oder Naturfasern und/oder synthetischen Fasern bestehen.Sewing-knit fiber composite material according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the fabrics consist of fiberglass and / or natural fibers and / or synthetic fibers. Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht 450 bis 1020 g/m2, vorzugsweise 590 g/m2 beträgt.Sewing-knit fiber composite material according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the weight per unit area is 450 to 1020 g / m 2 , preferably 590 g / m 2 . Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsgrad der Fasern der Schnittmatte 30 bis 80 Masse-%, vorzugsweise 50 Masse-% beträgt.Sewing-knit fiber composite material according to Claims 1 to 5, characterized in that the degree of orientation of the fibers of the cutting mat is 30 to 80% by mass, preferably 50% by mass. Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die maschenbildenden Fäden in Tuchbindung eine Stichlänge von 3 bis 6 mm, vorzugsweise 5 mm besitzen.Nähgewirkter fiber composite material according to claim 1 to 6, characterized in that the stitch-forming threads in cloth weave have a stitch length of 3 to 6 mm, preferably 5 mm. Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die maschenbildenden Fäden in Tuch-Fransenbindung eine Stichlänge von 3 bis 6 mm, vorzugsweise 5 mm besitzen.Nähgewirkter fiber composite material according to claim 1 to 7, characterized in that the stitch-forming threads in cloth-fringe bond have a stitch length of 3 to 6 mm, preferably 5 mm. Nähgewirkter Faserverbundwerkstoff nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlänge der endlichen Fasern der Schnittmatte 30 bis 200 mm (150), vorzugsweise 50 mm beträgt.Sewing-knit fiber composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cut length of the finite fibers of the cutting mat is 30 to 200 mm (150), preferably 50 mm. Verwendung des nähgewirkten Faserverbundwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 9 für Verarbeitungsverfahren, bei denen eine hohe Verformung des Verstärkungsmaterials erfolgt, insbesondere zur Herstellung von Schläuchen im Schlauchreliningverfahren und faserverstärkten Rohren.Use of the stitchbonded fiber composite material according to claims 1 to 9 for processing methods in which a high deformation of the reinforcing material takes place, in particular for the production of tubes in the hose-relining method and fiber-reinforced tubes.
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