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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Material zur feuerfesten Ausrüstung von Fahrzeugsitzen.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind bereits feuerresistente Materialien bekannt.
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An diese Materialien bestehen mehrere Anforderungen. Sie sollen eine gute thermische Isolierung ermöglichen und zugleich eine hohe Flammfestigkeit bzw. Feuerfestigkeit zeigen. Insbesondere sollen sie bei Feuerbeaufschlagung nicht verbrennen oder zerfallen und einen geringen Masseverlust zeigen.
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Des Weiteren sollen diese Materialien eine hohe mechanische Abriebfestigkeit und lange Lebensdauer bei normalem Gebrauch zeigen.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Material anzugeben, welches bei hoher mechanischer Stabilität eine hohe Feuerfestigkeit zeigt.
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Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
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Danach besteht das eingangs genannte Material aus mindestens drei Lagen, wobei eine erste Lage als Gitter ausgebildet ist, wobei eine zweite Lage als Vliesstoff ausgestaltet ist, der Aramid-Fasern aufweist, und wobei eine dritte Lage als Vliesstoff ausgestaltet ist, der präoxidierte Polyacrylnitrilfasern aufweist.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Anordnung von Aramid-Fasern und präoxidierten Polyacrylnitrilfasern in separaten Lagen eine hohe Feuerfestigkeit und mechanische Stabilität bewirkt. Ganz im Gegensatz zum Stand der Technik werden hier die Fasern der Lagen gerade nicht in einer einzigen Lage miteinander vermischt, sondern in separaten Lagen angeordnet. So kann jede Lage eine für sie spezifische Funktion entfalten. Jede einzelne Lage weist nur die Stoffe auf, die sie zur Entfaltung dieser Funktion benötigt und wird nicht durch Fremdstoffe in ihrer Wirkung geschwächt. Insoweit addieren sich die positiven Eigenschaften der einzelnen Stoffe, was bei einer Mischung der Stoffe bzw. Fasern in einer einzigen Lage gerade nicht gewährleistet wäre. Dabei ist konkret erkannt worden, dass das Gitter eine Abriebfestigkeit gewährleistet. Aramid-Fasern bewirken eine hohe Feuerfestigkeit des Materials und sind zugleich mechanisch sehr stabil. Schließlich ist erkannt worden, dass präoxidierte Polyacrylnitrilfasern der dritten Lage die Feuerfestigkeit erheblich erhöhen und äußerst kostengünstig sind. Präoxidierte Polyacrylnitrilfasern sind oxidierte Polyacrylnitrilfasern.
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Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
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Die erste Lage könnte als Gitter ausgestaltet sein, welches aus Para-Aramid-Fasern gewoben ist. Ein Gitter aus Para-Aramid-Fasern ist abriebbeständig, reissfest und feuerfest. Das Gitter bildet eine Abdecklage und verbessert die Abriebbeständigkeit.
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Die erste Lage könnte als Gitter ausgestaltet sein, welches aus Meta-Aramid-Fasern gewoben ist. Ein Gitter aus Meta-Aramid-Fasern ist abriebbeständig, reissfest und feuerfest. Das Gitter bildet eine Abdecklage und verbessert die Abriebbeständigkeit.
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Die erste Lage könnte ein Flächengewicht von 35–50 g/m2 aufweisen. Dieser Bereich des Flächengewichts verleiht dem Material eine ausreichende Festigkeit zur Verarbeitung in Fahrzeugsitzen. Das Gitter bildet eine Abdecklage und verbessert die Abriebbeständigkeit.
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Die zweite Lage könnte Para-Aramid-Fasern aufweisen. Ein Vliesstoff aus Para-Aramid-Fasern ist abriebbeständig und feuerfest. Ein solcher Vliesstoff ist abriebbeständiger als der Vliesstoff der dritten Lage.
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Die zweite Lage könnte Meta-Aramid-Fasern aufweisen. Ein Vliesstoff aus Meta-Aramid-Fasern ist abriebbeständig und feuerfest. Ein solcher Vliesstoff ist abriebbeständiger als der Vliesstoff der dritten Lage.
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Die zweite Lage könnte Phenolharzfasern aufweisen. Ein Vliesstoff aus Phenolharzfasern ist abriebbeständig und feuerfest. Ein solcher Vliesstoff ist abriebbeständiger als der Vliesstoff der dritten Lage.
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Vor diesem Hintergrund ist denkbar, einen Vliesstoff aus einer Mischung aus Meta-Aramid-Fasern, Para-Aramid-Fasern und/oder Phenolharzfasern zu fertigen. Ein solcher Vliesstoff ist abriebbeständiger als der Vliesstoff der dritten Lage.
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Die zweite Lage könnte ein Flächengewicht von 35–55 g/m2 aufweisen. Dieser Bereich des Flächengewichts verleiht dem Material eine ausreichende Festigkeit zur Verarbeitung in Fahrzeugsitzen. Insbesondere wird eine gute Abriebbeständigkeit sicher gestellt.
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Die dritte Lage könnte ein Flächengewicht von 115–135 g/m2 aufweisen. Dieser Bereich des Flächengewichts verleiht dem Material eine ausreichende Festigkeit zur Verarbeitung in Fahrzeugsitzen. Die Verwendung präoxidierter Polyacrylnitrilfasern ist äußerst vorteilhaft, da diese oxidierte, thermisch stabilisierte Polyacrylnitrilfasern sind, die nicht brennen, schmelzen, erweichen oder tropfen.
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Ein Fahrzeugsitz, insbesondere ein Flugzeugsitz, könnte ein Material nach einem der voranstehenden Ansprüche umfassen. Das hier beschriebene Material eignet sich aufgrund seiner Brandeigenschaften und Stabilität besonders zur Fertigung von Flugzeugsitzen.
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Die Materialien können durch Wasserstrahlvernadeln oder mechanisches Vernadeln der zweiten und dritten Lage hergestellt werden, wobei diese zuerst miteinander verbundenen Lagen sodann mit der ersten Lage verbunden werden. Dabei wird eine erhöhte Nadeldichte auf der Seite der zweiten Lage und eine niedrigere Nadeldichte auf der Seite der dritten Lage gewählt, da die präoxidierten Polyacrylnitrilfasern leicht beschädigt werden können. Die erste Lage wird derart befestigt, dass sie sich gerade nicht von der zweiten und dritten Lage ablöst. Die zweite Lage ist zwischen der ersten Lage und der dritten Lage sandwichartig aufgenommen.
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Des Weiteren ist denkbar, dass die zweite Lage zuerst wasserstrahlvernadelt oder mechanisch vernadelt wird. In einem zweiten Schritt oder gleichzeitig wird die erste Lage auf einer Seite der zweiten Lage befestigt. In einem weiteren Schritt wird die dritte Lage auf der zweiten Lage befestigt. Die zweite Lage ist dann zwischen der ersten Lage und der dritten Lage sandwichartig aufgenommen. Durch Wasserstrahlvernadeln oder mechanisches Vernadeln könnte der gesamte Verbund der drei Lagen miteinander verbunden werden.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiter zu bilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Materials anhand der Ausführungsbeispiele zu verweisen.
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In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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Ausführung der Erfindung
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Ausführungsbeispiel 1:
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Ein Material zur feuerfesten Ausrüstung von Fahrzeugsitzen besteht aus mindestens drei Lagen, wobei eine erste Lage als Gitter ausgebildet ist, welches aus Para-Aramid-Fasern gewoben ist. Das Gitter weist ein Flächengewicht von 45 g/m2 auf.
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Die zweite Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der Para-Aramid-Fasern und ein Flächengewicht von 50 g/m2 aufweist.
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Die dritte Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der präoxidierte Polyacrylnitrilfasern (der Marke Panox) und ein Flächengewicht von 130 g/m2 aufweist.
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Ausführungsbeispiel 2:
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Ein Material zur feuerfesten Ausrüstung von Fahrzeugsitzen besteht aus mindestens drei Lagen, wobei eine erste Lage als Gitter ausgebildet ist, welches aus Para-Aramid-Fasern gewoben ist. Das Gitter weist ein Flächengewicht von 45 g/m2 auf.
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Die zweite Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der Meta-Aramid-Fasern und ein Flächengewicht von 50 g/m2 aufweist.
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Die dritte Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der präoxidierte Polyacrylnitrilfasern (der Marke Panox) und ein Flächengewicht von 130 g/m2 aufweist.
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Ausführungsbeispiel 3:
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Ein Material zur feuerfesten Ausrüstung von Fahrzeugsitzen besteht aus mindestens drei Lagen, wobei eine erste Lage als Gitter ausgebildet ist, welches aus Para-Aramid-Fasern gewoben ist. Das Gitter weist ein Flächengewicht von 45 g/m2 auf.
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Die zweite Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der Phenolharzfasern (der Marke Kynol) und ein Flächengewicht von 50 g/m2 aufweist.
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Die dritte Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der präoxidierte Polyacrylnitrilfasern (der Marke Panox) und ein Flächengewicht von 130 g/m2 aufweist.
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Ausführungsbeispiel 4:
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Ein Material zur feuerfesten Ausrüstung von Fahrzeugsitzen besteht aus mindestens drei Lagen, wobei eine erste Lage als Gitter ausgebildet ist, welches aus Para-Aramid-Fasern gewoben ist. Das Gitter weist ein Flächengewicht von 45 g/m2 auf.
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Die zweite Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der eine Mischung aus Para-Aramid-Fasern, Meta-Aramid-Fasern und Phenolharzfasern zu jeweils gleichen Gewichtsanteilen und ein Flächengewicht von 50 g/m2 aufweist.
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Die dritte Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der präoxidierte Polyacrylnitrilfasern (der Marke Panox) und ein Flächengewicht von 130 g/m2 aufweist.
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Ausführungsbeispiel 5:
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Ein Material zur feuerfesten Ausrüstung von Fahrzeugsitzen besteht aus mindestens drei Lagen, wobei eine erste Lage als Gitter ausgebildet ist, welches aus Para-Aramid-Fasern gewoben ist. Das Gitter weist ein Flächengewicht von 45 g/m2 auf.
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Die zweite Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der eine Mischung aus Para-Aramid-Fasern, Meta-Aramid-Fasern zu jeweils gleichen Gewichtsanteilen und ein Flächengewicht von 50 g/m2 aufweist. Die Para- und Meta-Aramid-Fasern sind als Stapelfasern ausgebildet.
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Die dritte Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der präoxidierte Polyacrylnitrilfasern (der Marke Panox) und ein Flächengewicht von 130 g/m2 aufweist. Die präoxidierten Polyacrylnitrilfasern sind als Stapelfasern ausgebildet.
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Die erste Lage der Ausführungsbeispiele 1 bis 5 ist in einer Verbausituation als Abdecklage ausgestaltet, welche einer gewobenen Deckstofflage zugewandt ist. Die dritte Lage ist insbesondere Schaumstoffen zugewandt. Die zweite Lage ist zwischen der ersten Lage und der dritten Lage sandwichartig aufgenommen.
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Vergleichsbeispiel 1:
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Ein Material zur feuerfesten Ausrüstung von Fahrzeugsitzen besteht aus mindestens drei Lagen, wobei eine erste Lage als Gitter ausgebildet ist, welches aus Para-Aramid-Fasern gewoben ist. Das Gitter weist ein Flächengewicht von 45 g/m2 auf.
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Die zweite Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der Para-Aramid-Fasern und ein Flächengewicht von 50 g/m2 aufweist.
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Die dritte Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der 70 Gewichtsprozent präoxidierte Polyacrylnitrilfasern, 30 Gewichtsprozent Phenolharzfasern (der Marke Kynol) und ein Flächengewicht von 130 g/m2 aufweist.
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Vergleichsbeispiel 2:
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Ein Material zur feuerfesten Ausrüstung von Fahrzeugsitzen besteht aus mindestens drei Lagen, wobei eine erste Lage als Gitter ausgebildet ist, welches aus Para-Aramid-Fasern gewoben ist. Das Gitter weist ein Flächengewicht von 45 g/m2 auf.
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Die zweite Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der Para-Aramid-Fasern und ein Flächengewicht von 50 g/m2 aufweist.
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Die dritte Lage ist als Vliesstoff ausgestaltet, der 50 Gewichtsprozent Melaminharzfasern (der Marke Basofil), 25 Gewichtsprozent Para-Aramid-Fasern, 25 Gewichtsprozent Meta-Aramid-Fasern und ein Flächengewicht von 130 g/m2 aufweist.
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Die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 wurden jeweils mit den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verglichen und durch einen Bunsenbrenner mit Feuer beaufschlagt. Insbesondere die Melaminharzfasern des Vergleichsbeispiels 2 wurden oxidiert und verloren in der Flamme an Masse. Des Weiteren konnte beobachtet werden, dass die Meta-Aramid-Fasern in der Flamme einen relativ hohen Schrumpf zeigen, wodurch eine Spannung im Vliesstoff erzeugt wurde. Dies kann zu unerwünschten Rissen führen.
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Die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 zeigten eine weitaus bessere Feuerfestigkeit als die Vergleichsbeispiele. Insbesondere zerbröckeln oder zerfallen die präoxidierten Polyacrylnitrilfasern nicht im Feuer und zeigen auch nahezu keinen Masseverlust. Die Verwendung der kostengünstigen präoxidierten Polyacrylnitrilfasern ist daher trotz deren relativ geringen mechanischen Stabilität besonders vorteilhaft.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
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Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass die zuvor ausgewählten Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.