DE102012103844A1 - Membrane comprises elastomeric layers, and embedded fabric layer formed between elastomer layers - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Formmembran, aufweisend zumindest zwei Elastomerlagen und zumindest eine zwischen diesen Elastomerlagen eingebettete Gewebelage, wobei das Gewebe ein Drehergewebe nach dem Halbdreherverfahren mit Kett- und Schussfäden ist, dessen Maschenweite so bemessen ist, dass die Elastomerlagen durch die Maschen des Gewebes verbunden sind. The invention relates to a molding membrane comprising at least two elastomer layers and at least one embedded between these elastomer layers fabric layer, wherein the fabric is a leno fabric by the half-turning method with warp and weft threads whose mesh size is such that the elastomer layers are connected by the mesh of the fabric ,
Formmembranen sind dichtende und flexibel bewegliche Wände, die zwei Räume voneinander trennen, in denen sich meist unterschiedliche Medien befinden bzw. zwei unterschiedliche Druckverhältnisse vorherrschen. Formmembranen mit Elastomer- und Gewebelagen werden z. B. in der Automobilindustrie im Kraftstoffmanagement und im Bereich der Abgasrückführung, Klimaanlagen und Servopumpen eingesetzt. Sie finden aber auch Einsatz in Gasreglern, Gaszählern, Druckumwandlungsventilen und in Heißwasserpumpen sowie in medizinischen Infusionspumpen und in der Luft- und Raumfahrt. Formed membranes are sealing and flexibly movable walls that separate two spaces, in which there are usually different media or two different pressure conditions prevail. Form membranes with elastomer and fabric layers are z. B. used in the automotive industry in fuel management and in the field of exhaust gas recirculation, air conditioning and servo pumps. But they are also used in gas regulators, gas meters, pressure conversion valves and in hot water pumps as well as in medical infusion pumps and in the aerospace industry.
In der
Es hat sich aber herausgestellt, dass Formmembranen mit herkömmlichem Drehergewebe nicht immer den gewünschten Anforderungen hinsichtlich einer Eignung für höhere Druckbelastungen bei gleichzeitig guter Formstabilität genügen. However, it has been found that molded membranes with conventional leno fabric do not always meet the desired requirements for suitability for higher pressure loads while maintaining good dimensional stability.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Formmembran zur Verfügung zu stellen, die eine verbesserte Berstdruckfestigkeit bei guter Ausformbarkeit und Formstabilität aufweist. The invention is therefore based on the object to provide a molding membrane is available, which has an improved bursting strength with good formability and dimensional stability.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Drehergewebe Trägerkettfäden und Bindekettfäden aufweist und die Festigkeitsausnutzung des Drehergewebes in Kettrichtung zumindest 90 % der feinheitsbezogenen Festigkeit der verwendeten Trägerkettfäden beträgt. This object is achieved in that the leno weave has carrier warp threads and binding warp threads and the strength utilization of the leno weave in the warp direction amounts to at least 90% of the fineness-related strength of the carrier warp threads used.
Ein Drehergewebe mit Trägerkettfäden und Bindekettfäden zeichnet sich dadurch aus, dass Schussfäden und Trägerkettfäden nahezu gradlinig im Gewebe vorliegen, während der Bindekettfaden mit einer anderen Kettfadenspannung als der Trägerkettfaden um die Trägerkett- und Schussfäden geschlungen wird. Diese Form des Gewebes nennt man auch Gedrebe und es wird zum Beispiel unter dem Namen EasyLeno® 2T von der Firma Lindauer DORNIER GmbH, Deutschland vertrieben. Es lassen sich nach diesem Verfahren Gewebe aus sehr feinen Garnen mit hoher Fadendichte erzeugen. Die Kettfadenspannungen sind bei der Herstellung des Gewebe so zu wählen, dass die Festigkeitsausnutzung des in Kettrichtung zumindest 90 % der feinheitsbezogenen Festigkeit der verwendeten Trägerkettfäden beträgt. Bei herkömmlichen Flachgeweben beträgt die Festigkeitsausnutzung ca. 80 bis 85 % der feinheitsbezogenen Festigkeit der Kettfäden. A leno cloth with carrier warp yarns and binder warp yarns is characterized in that weft yarns and carrier warp yarns are almost straight in the fabric while the binder warp yarn is wound around the carrier warp and weft yarns with a warp tension different from the carrier warp yarn. This form of tissue is also called Gedrebe and it is sold, for example under the name EasyLeno ® 2T by the company Lindauer DORNIER GmbH, Germany. It can be produced by this method tissue from very fine yarns with high yarn density. The warp tension should be selected in the manufacture of the fabric so that the strength utilization of the yarn in the warp direction is at least 90% of the fineness-related strength of the carrier warp yarns used. In conventional flat fabrics, the strength utilization is about 80 to 85% of the fineness of the warp threads.
Durch die spezielle Ausbildung des Drehergewebes mit nahezu gradliniger Ausrichtung der Trägerkettfäden gelingt es, bei hoher Berstdruckfestigkeit die Fadendichte zu verringern und damit auch weiterhin eine gute Verbindung der Elastomerlagen zu gewährleisten. Auf lösemittelhaltige Haftlagen kann daher verzichtet werden. Due to the special design of the leno fabric with almost straight-line orientation of the carrier warp yarns, it is possible to reduce the yarn density at high bursting strength and thus continue to ensure a good connection of the elastomer layers. Solvent-containing adhesive layers can therefore be dispensed with.
Die erfindungsgemäße Formmembran mit dem speziellen Drehergewebe kann auch sehr gut und mit hoher Formstabilität z. B. im Tiefziehverfahren ausgeformt werden, da die Dehnung des Gewebes vorwiegend über die Gewebekonstruktion und nicht über die Dehnung des Fadenmaterials erfolgt. The molding membrane according to the invention with the special leno fabric can also very well and with high dimensional stability z. B. be formed in the deep-drawing process, since the elongation of the fabric takes place mainly on the fabric construction and not on the elongation of the thread material.
Die erfindungsgemäße Formmembran weist auch den Vorteil auf, dass Fäden aus hochkristallinen Polymerketten, die eine geringe Materialdehnung aufweisen, für die Gewebelage der Formmembran verwendet werden können und sich gut ausformen lassen. The molding membrane according to the invention also has the advantage that threads of highly crystalline polymer chains, which have a low material elongation, can be used for the fabric layer of the molding membrane and can be shaped well.
Das Gewebe kann als Fäden sowohl Faser- als auch Filamentgarne aller nativen und synthetischen, metallischen und keramischen Rohstoffe enthalten. Es kann sich dabei z. B. um Garne aus Baumwolle, Viskose, Polyamid, Polyester, Aramid, Glas, Kohlenstoff, Stahl Basalt usw. handeln. Es ist möglich, dass innerhalb eines Gewebes unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen. The fabric may contain as filaments both fiber and filament yarns of all native and synthetic, metallic and ceramic raw materials. It may be z. B. yarns of cotton, viscose, polyamide, polyester, aramid, glass, carbon, steel basalt, etc. act. It is possible that different materials are used within a fabric.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Gewebe Fäden aus Polyamid, Polyester und/oder Aramid auf. Formmembranen mit solchen Geweben weisen bei hoher Festigkeit eine geringe Stärke (Dicke) auf und können kostengünstig hergestellt werden. According to a preferred development of the invention, the fabric has threads of polyamide, polyester and / or aramid. Molded membranes with such fabrics have low strength (thickness) at high strength and can be produced inexpensively.
Für möglichst dünne und schnell ansprechende Membranen mit ausreichender Festigkeit hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Trägerkett- und Schussfäden eine Feinheit von weniger als 1880 dtex aufweisen. Wird das Gewebe aus Polyesterfäden hergestellt, sollte die Feinheit zwischen 33 und 1100 dtex liegen. Entsprechende Werte für Aramid liegen beim Filamentgarn bei 220 bis 1670 dtex und beim Stapelfasergarn bei 100 bis 500 dtex. Besonders bevorzugt ist allerdings die Verwendung von Polyamidgarn mit einer Feinheit von 33 bis 940 dtex, vorzugsweise 33 bis 470 dtex. For thin as possible and fast responding membranes with sufficient strength, it has proven to be advantageous if the Trägerkett- and weft threads have a fineness of less than 1880 dtex. If the fabric is made of polyester threads, the fineness should be between 33 and 1100 dtex. Corresponding values for aramid are 220 to 1670 dtex for the filament yarn and 100 to 500 dtex for the staple fiber yarn. However, particularly preferred is the use of polyamide yarn with a fineness of 33 to 940 dtex, preferably 33 to 470 dtex.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung unterscheiden sich die Trägerkettfäden und die Schussfäden in ihrer Dehnbarkeit um nicht mehr als 15 %. Da eine Formmembran in der Regel ein rundes Gebilde ist, welches auch rund ausgeformt, z. B. tiefgezogen wird, sollten die Fäden in Kett- und Schussrichtung gleiche Kraft-Dehnungs-Verhältnisse aufweisen, damit es in der Membran nicht zu Unregelmäßigkeiten und möglichen Schwachstellen kommt. Ein Gewebe mit ähnlicher Dehnbarkeit in Kett- und Schussrichtung ist ein symmetrisches Gewebe mit z. B. ähnlicher Feinheit der Trägerkettfäden und der Schussfäden. According to a further advantageous development of the invention, the carrier warp threads and the weft threads differ in their extensibility by not more than 15%. Since a molding membrane is usually a round structure, which is also round shaped, z. B. is deep drawn, the threads in the warp and weft direction should have the same force-strain ratios, so it does not come to irregularities and possible vulnerabilities in the membrane. A fabric with similar extensibility in the warp and weft directions is a symmetrical fabric with z. B. similar fineness of the carrier warp threads and the weft threads.
Die in der erfindungsgemäßen Formmembran vorliegenden Elastomerlagen können auf unterschiedlichen Kautschuken wie z. B. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), hydriertem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR) oder Ethylen-Propylen-Dienkauschuk (EPDM) basieren, wobei bevorzugt NBR oder HNBR wegen einer verbesserten Ölbeständigkeit eingesetzt werden. The present in the molding membrane elastomer layers according to the invention can be applied to different rubbers such. As acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (HNBR) or ethylene-propylene diene rubber (EPDM) are based, with preference NBR or HNBR are used for improved oil resistance.
Die Formmembranen lassen sich nach herkömmlichen Verfahren herstellen, wobei die Herstellung den Formgebungsprozess umfasst. Die Formgebung kann durch Prägen erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Formmembran eine tiefgezogene Membran ist, da sich beim Tiefziehen die Verwendung des speziellen Gewebes sehr positiv auf eine einheitliche Membranstärke auswirkt. The molding membranes can be produced by conventional processes, the preparation comprising the molding process. The shaping can be done by embossing. However, it has proven to be particularly advantageous if the molding membrane is a deep-drawn membrane, since during deep drawing the use of the special fabric has a very positive effect on a uniform membrane thickness.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert. In the following the invention will be explained in more detail with reference to an advantageous embodiment.
Es wurde eine Formmembran mit folgendem Gewebe hergestellt:
Der Trägerkettfaden und der Bindekettfaden weisen eine unterschiedliche Elastizität auf. Der Trägerkettfaden liegt ausgerichteter als der Bindekettfaden vor und hat dadurch eine höhere Konstruktionsdehnung. Somit steigt die Festigkeitsausnutzung in Kettrichtung um 15 bis 25 % und beträgt zumindest 90 % der feinheitsbezogenen Festigkeit der verwendeten Trägerkettfäden. The carrier warp yarn and the binder warp yarn have different elasticity. The carrier warp thread is more aligned than the binding warp thread and thus has a higher design strain. Thus, the strength utilization in the warp direction increases by 15 to 25% and is at least 90% of the fineness-related strength of the carrier warp yarns used.
Das Gewebe wurde beidseitig mit eine NBR-Mischung kalandriert und anschließend in die Form einer Membran für eine PKW-Kraftstoffpumpe tiefgezogen, wobei die Stärke der Membran bei 0,28 mm lag. The fabric was calendered on both sides with an NBR blend and then deep-drawn into the shape of a membrane for a passenger car fuel pump with the thickness of the membrane at 0.28 mm.
Die Membran ließ sich gleichmäßig tiefziehen und gegenüber einer Membran mit einem herkömmlichen Flachgewebe, konnte die Trägerkett- und die Schussfadendichte bei gleicher Berstdruckfestigkeit von 18 auf 12 pro cm erniedrigt werden. Dies ermöglichte eine gute Durchdringung des Gewebes mit dem Elastomer und damit eine besonders gute Anbindung. The membrane was evenly deep draw and compared to a membrane with a conventional flat fabric, the Trägerkett- and the weft yarn density could be reduced with the same bursting strength from 18 to 12 per cm. This allowed a good penetration of the fabric with the elastomer and thus a particularly good connection.
Wählt man für die Trägerkettfäden und die Schussfäden die gleiche Feinheit von z. B. 235 dtex und umschlingt mit einem Bindefaden einer Feinheit von z. B. 78 dtex, wird es möglich, bei gleicher Festigkeitsausnutzung sogar bis zu 35 % Gewebematerial einzusparen. If one chooses for the carrier warp threads and the weft threads the same fineness of z. B. 235 dtex and wrapped with a binder thread of a fineness of z. B. 78 dtex, it is possible to save even with the same strength utilization even up to 35% fabric material.
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