DE102015108686A1

DE102015108686A1 - Textiles Träger- und Verstärkungsmaterial

Info

Publication number: DE102015108686A1
Application number: DE102015108686.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Merkel
Original assignee: Gebr Otto Baumwollfeinzwirnerei GmbH and Co KG
Current assignee: Gebr Otto Baumwollfeinzwirnerei GmbH and Co KG
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-08
Also published as: US20180155856A1; EP3303669A1; MX2017015371A; WO2016193191A1

Abstract

Ein textiles Träger- und Verstärkungsmaterial (20) für Artikel aus Gummi und/oder Kunststoff, insbesondere für Schläuche und Verbundwerkstoffe, das ein mittels eines Spinn-Strick-Verfahrens aus Stapelfasern (22) hergestelltes Gestrick ist, dessen Maschen (21) aus den ohne Drehung versponnenen Stapelfasern (22) gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein textiles Träger- und Verstärkungsmaterial für Artikel aus Gummi und/oder Kunststoff, insbesondere für Schläuche und Verbundwerkstoffe.
Solche Materialien werden insbesondere in der Gummiindustrie zur Verstärkung der Gummimatrix eingesetzt. Diese Materialien können je nach Anforderung an das herzustellende Produkt aus Stahlfasern, natürlichen oder synthetischen Fasern oder aus Glasfasern bestehen. Die textilen Materialien können Filamente oder Garne, vorzugsweise aber Flächengebilde in Form von Geweben, Gestricken, Gewirken, Vliesen, Geflechten oder Gelegen sein. Zur Herstellung des fertigen Artikels wird das Trägermaterial durch Vulkanisieren oder Aushärten mit dem Gummi oder Kunststoffmaterial verbunden.
Insbesondere für die Verbindung zwischen dem Träger- und Verstärkungsmaterial und dem Gummi oder Kunststoff spielt die Porosität des Träger- und Verstärkungsmaterials eine wichtige Rolle.
Die Porosität ist definiert als das Verhältnis des Hohlraumvolumens eines Stoffes zu seinem Gesamtvolumen.
Bei textilen Materialien wird nach folgenden Porenarten unterschieden:

a) Mikroporen (z. B. innerhalb von Fasern);
b) Makroporen (z. B. zwischen Fasern);
c) Mesoporen (z. B. zwischen Garnen);
d) Gigaporen (zwischen Flächen oder Bekleidungsschichten).

Bei Gestricken, Gewirken oder Geweben aus Filamenten dominieren Mesoporen. Die Porosität ist hoch. Die offene Porenfläche ist groß und die Porentiefe ebenfalls. Diese Trägermaterialien weisen eine hohe Festigkeit und ein geringes Volumen auf. Aufgrund der glatten Filamentstruktur mit vergleichsweise geringer Oberfläche ergeben sich jedoch Nachteile bei der Haftung zwischen dem Trägermaterial und dem Gummi, Kunststoff oder dem Harz.
Wird das Träger- und Verstärkungsmaterial dagegen als Gestrick, Gewirk oder Gewebe aus einem gesponnen Garn oder einem Zwirn hergestellt, so ergibt sich eine geringere Porosität als bei Trägermaterialien aus Filamenten, wobei die Porosität Makro- und Mesoporen bestimmt wird. Allerdings weist dieses Trägermaterial aufgrund der abstehenden Fasern des Garns oder Zwirns eine höhere Oberfläche zur Verbindung mit der Gummimatrix oder dem Kunststoff auf, sodass sich eine bessere Verbindung zwischen dem Träger- und Verstärkungsmaterial und dem Gummi oder Kunststoff ergibt. Bei mehrlagigen Trägermaterialien ergibt sich zudem gegenüber Trägermaterialien aus Filamenten der Vorteil, dass sich die textilen Lagen weniger leicht gegeneinander verschieben lassen. Durch die Reibung zwischen der Oberfläche benachbarter Garne und die Faserhaftung ergibt sich insgesamt ein höherer Haftungskoeffizient als bei Materialien aus Filamenten. Die Neigung zum Ausbeulen ist geringer. Das Volumen des Materials ist bei gleichem Flächengewicht um ca. 5–15% höher als bei aus Filamenten hergestellten Materialien.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein textiles Träger- und Verstärkungsmaterial für Artikel aus Gummi und/oder Kunststoff zu schaffen, das eine hohe Porosität und sehr gute Hafteigenschaften mit Gummi und Kunststoff aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein textiles Träger- und Verstärkungsmaterial für Artikel aus Gummi und/oder Kunststoff, insbesondere für Schläuche und Verbundwerkstoffe, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein mittels eines Spinn-Strick-Verfahrens aus Stapelfasern hergestelltes Gestrick ist, dessen Maschen aus den ohne Drehung versponnenen Stapelfasern gebildet sind.
Bei Spinn-Strick-Verfahren wird eine Flyer-Lunte aus Stapelfasern zunächst in einem Streckwerk zu einem Faserverband in der gewünschten Feinheit verstreckt und unverdreht den Stricknadeln einer Strickmaschine zugeführt. Die Stapelfasern liegen dadurch parallel zueinander im Gestrick. Diese Verfahren werden dazu eingesetzt, Bekleidungsstücke aus Baumwolle mit einer unübertroffenen Weichheit in der Oberfläche herzustellen.
Überraschend hat sich nun gezeigt, dass ein solches Verfahren auch zur Herstellung von Träger- und Verstärkungsmaterialien für Artikel aus Gummi oder Kunststoff eingesetzt werden kann und dabei zu einem Trägermaterial mit hervorragenden Eigenschaften führt.
Das erfindungsgemäße Träger- und Verstärkungsmaterial weist ausschließlich eine Haftung von Faser zu Faser auf. Diese Haftung erzeugt einen hohen Widerstand, sodass sich eine geringere Verformungsneigung (Ausbeulen) des Materials als bei herkömmlichen Trägermaterialien und damit eine hohe Festigkeit ergibt.
Die Porosität des erfindungsgemäßen Materials ist hoch, da aufgrund abstehender Fasern die Maschenzwischenräume im Vergleich zu einem Gestrick aus einem Garn oder Filament besser geschlossen werden. Die mittlere Porengröße ist geringer als bei einem aus einem Garn oder Filament hergestellten Material. Die Porosität wird weitgehend durch Mikroporen bestimmt. Dadurch ist der Wasserdampfdurchgangswiderstand im Vergleich zu Gestricken aus einem Garn um ca. 5%–15% höher. Die hohe Porosität fördert außerdem die innige Verbindung zwischen dem Träger- und Verstärkungsmaterial und der Gummi- oder Kunststoffmatrix. Bei gleichem Flächengewicht ergibt sich außerdem ein um 5–20% größeres Volumen des Materials im Vergleich zu Materialien aus Garnen oder Filamenten. Bei Anwendungen, bei denen ein bestimmtes Volumen des Trägermaterials vorgegeben ist, lassen sich dadurch Materialeinsparungen von 10–20% erreichen.
Vorzugsweise können die Stapelfasern Polyester-Fasern, Polyamidfasern, Aramidfasern oder Paraaramidfasern enthalten. Diese Fasern weisen eine hohe Festigkeit auf. Aramid- und Paraaramidfasern sind außerdem hitzebeständig.
Je nach Anwendungsfall können die Stapelfasern jedoch auch teilweise Baumwollfasern enthalten. Baumwollfasern sind saugfähig und weich und können daher zu einer größeren Flexibilität des Materials beitragen.
Das Flächengewicht des Träger- und Verstärkungsmaterials kann in Abhängigkeit von der späteren Verwendung zwischen 80–350 g/m² betragen.
Prinzipiell lässt sich das Träger- und Verstärkungsmaterial auf allen Arten von Strickmaschinen herstellen. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch, wenn es ein auf einer Rundstrickmaschine gestricktes schlauchförmiges Material ist. Rundstrickmaschinen eignen sich besonders zur Durchführung von Spinn-Strick-Verfahren. Soll das Trägermaterial zur Herstellung von Schläuchen verwendet werden, kann es bereits im gewünschten Durchmesser gestrickt werden.
Nachfolgend werden einige Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Träger- und Verstärkungsmaterials anhand von Abbildungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine mikroskopische Aufnahme eines aus einem Garn hergestellten Trägermaterials nach dem Stand der Technik;
2 eine mikroskopische Aufnahme eines erfindungsgemäßen Träger- und Verstärkungsmaterials.
In der Aufnahme eines bekannten Trägermaterials 10 in 1 sind deutlich Maschen 11 zu erkennen, die aus einem gedrehten Garn hergestellt sind. Das Material 10 enthält außerdem vom Garn abstehende Fasern 12. Zwischen den Maschen 11 sind große, offene Poren 13 zu erkennen.
Wie 2 zeigt, weist ein erfindungsgemäßes Träger- und Verstärkungsmaterial 20 Maschen 21 aus parallel liegenden, d. h. nicht verdrehten Fasern 22 auf. Die Fasern 22 haften aneinander und schließen eine Vielzahl kleiner, offener Poren 23 zwischen sich ein. Dadurch ergibt sich eine hohe Festigkeit des Materials 20 sowie eine innige Verbindung zu einem Gummi, Harz oder Kunststoff, mit dem es später durch Vulkanisieren oder Tränken und Aushärten verbunden wird.

Claims

Textiles Träger- und Verstärkungsmaterial für Artikel aus Gummi und/oder Kunststoff, insbesondere für Schläuche und Verbundwerkstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass es ein mittels eines Spinn-Strick-Verfahrens aus Stapelfasern (22) hergestelltes Gestrick ist, dessen Maschen (21) aus den ohne Drehung versponnenen Stapelfasern (22) gebildet sind.
Träger- und Verstärkungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfasern (22) Polyester-Fasern, Polyamidfasern, Aramidfasern oder Paraaramidfasern enthalten.
Träger- und Verstärkungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfasern (22) teilweise Baumwollfasern enthalten.
Träger- und Verstärkungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Flächengewicht von 80–350 g/m² aufweist.
Träger- und Verstärkungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein auf einer Rundstrickmaschine gestricktes schlauchförmiges Material ist.