DE112004002105T5

DE112004002105T5 - Deformierbare Matte umfassend eine faserförmige Verstärkung zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, die eine thermoplastische Matrix aufweisen

Info

Publication number: DE112004002105T5
Application number: DE112004002105T
Authority: DE
Inventors: Dominique Loubinoux
Original assignee: Saint Gobain Vetrotex France SA
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 2003-11-03
Filing date: 2004-11-03
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2024-11-04
Also published as: FR2861749B1; DE112004002105B4; CN1902348B; US20070072505A1; WO2005045113A2; CN1902348A; FR2861749A1; WO2005045113A3

Abstract

Deformierbare Matte (14, 45), insbesondere zur Herstellung von Formpressteilen, bestehend aus zumindest einem Vlies (10, 22), umfassend:
zumindest ein Verstärkungswerkstoff und
zumindest einen thermoplastischen Werkstoff,
die Werkstoffe liegen in Form zumindest eines kontinuierlichen Garns und/oder zumindest eines zerhackten Garns vor,
die Garne (1) sind derart miteinander verbunden, dass die Matte (14, 45) in jede Richtung eine Bruchdehnung von zumindest fünfzig Prozent, vorzugsweise von einhundert bis einhundertfünfzig Prozent, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine deformierbare Matte umfassend eine faserförmige Verstärkung und ein Thermoplast, die für die Herstellung, insbesondere durch Formpressen, von Bauteilen aus Verbundwerkstoffen vorgesehen sind.
Die Herstellung von Bauteilen aus Verbundwerkstoff mit einer faserverstärkten, thermoplastischen Matrix wird üblicherweise durch Formpressen von Materialien vorgenommen, die einen Verstärkungswerkstoff, insbesondere Glas, und einen thermoplastischen Werkstoff in Form von Fasern wie bei Vliesstoffen, Webstoffen oder Strukturen aus unverflochten angeordneten Garnen, die insbesondere durch Stricken miteinander verbunden sind oder thermisch verbunden sind, miteinander kombinieren.
Vakuumformtechniken oder Blasformtechniken bestehen im Bedecken einer Form mit dem Material, dann im Aufheizen der Form, so dass der Thermoplast, der in engem Kontakt mit der Oberfläche der Form steht, deren Kontur vollständig annimmt, und abschließend im Abkühlen, um das pressgeformte Teil zu erhalten. Generell haben diese Materialien eine Kohäsion, die es erlaubt, sie zu verarbeiten, ohne dass die Art, in der die Garne angeordnet sind, verändert wird; und sie sind ausreichend flexibel, um sie korrekt in der Form anzuordnen.

Diese Materialien sind üblicherweise zufriedenstellend, um flache oder gekrümmte, pressgeformte Produkte herzustellen. Allerdings treten Probleme auf, wenn die zu erzeugenden Bauteile große Vertiefungen und/oder eine komplexe Gestalt aufweisen. Wie herausgefunden werden konnte, liegt dies daran, dass die Materialien infolge ihrer begrenzten Deformierbarkeit, sowohl wenn sie in der Form angeordnet werden, als auch während des Formpressvorgangs, eine Tendenz zur Bildung von Falten haben, die das Aussehen des formgepressten Bauteils und seine mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen.

Vliesstoffe, die formgepresst werden können, werden insbesondere einerseits aus Glasgarnen und andererseits aus thermoplastischen Garnen erzeugt, die vorher durch eine geeignete mechanische Behandlung zerhackt und ausgelegt wurden. Solche Vliesmaterialien werden hauptsächlich durch mechanisches Falten und Krempeln oder durch pneumatisches Falten solcher Garne zur Erzeugung eines Vlies gewonnen, dieses Vlies wird anschließend einem Nadelstanzvorgang unterzogen, um die Garne derart miteinander zu verbinden, dass eine ausreichende, eine Handhabung erlaubende Kohäsion erreicht wird. Allerdings bewirkt der Nadelstanzvorgang, dass die Fasern orthogonal zu der Ebene des Vliesmaterials ausgerichtet werden, was in einer erheblichen Dickenzunahme mit dem Ergebnis resultiert, dass das Vliesmaterial schwieriger zu schneiden ist. Risse können als Konsequenz der Dehnung auftreten, wenn das Material in der Form angeordnet wird. Während des Formpressvorgangs ist die Erwärmung bedingt durch ein beträchtliches, von den Garnen eingeschlossenes Luftvolumen (ungefähr 80 bis 90 Prozent), das als thermischer Isolator wirkt, weniger effektiv. Der Nachteil bei der Erwärmung ist umso mehr von Bedeutung, da es häufig notwendig ist, für den Formpressvorgang mehrere Vlieslagen aufeinander zu stapeln.

In Geweben, Gestricken und Strukturen, die aus verschlungenen Garnen bestehen, sind die Garne in einer regelmäßigen Weise angeordnet, sie haben daher eine geringe Dicke und eine hohe Dichte (eingeschlossenes Luftvolumen kleiner 60 Prozent). Allerdings ist ihre Deformierbarkeit nicht in allen Richtungen gleich; obwohl sie sich in schräger Richtung erheblich dehnen lassen, ist die Deformation in der Richtung der Verstärkungsgarne (Kettfaden und Schussfaden) nahezu Null. An Orten in der Form, die eine große Vertiefung oder eine komplexe Gestalt aufweisen, haben die Garne die Tendenz, sich auseinander zu bewegen, was in den Bereichen des formgepressten Bauteils, die diesen Orten entsprechen, in einer geringen Dicke als an anderen Stellen, oder gar in einem vollständigen Fehlen von Verstärkung und Thermoplast resultieren kann. Störungen in der Oberfläche können ebenfalls an diesen Orten festgestellt werden, insbesondere Störungen in Form von rauen Stellen, die aus einer unvollständigen Füllung der Formkontur durch die Verstärkung und das Thermoplast resultieren, da insbesondere die Verstärkungsfasern zu straff sind, um der Kontur der Form perfekt zu folgen. Derartige Mängel sind unakzeptabel.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine deformierbare Matte, die für die Herstellung von Verbundwerkstoffteilen mit großen Vertiefungen und/oder komplexen Formen geeignet ist und die eine faserverstärkte thermoplastische Matrix aufweist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung einer derartigen deformierbaren Matte, wobei dieses Verfahren einen Schritt zur leichten Verbindung der Fasern aufweist.

Gemäß der Erfindung besteht die deformierbare Matte aus zumindest einem Vlies, das zumindest ein Verstärkungsmaterial und zumindest einen Thermoplast aufweist, wobei diese Materialien in Form zerhackter Garne oder kontinuierlicher Garne vorliegen und die Garne derart miteinander verbunden sind, so dass die Matte eine Bruchdehnung in allen Richtungen von zumindest 50 Prozent, vorzugsweise in einem Bereich von 100 Prozent bis 150 Prozent, aufweisen.

Unter dem Begriff „Matte" ist hier ein Element mit einem geringen Verhältnis von Dicke zu Fläche zu verstehen, das eine ausreichende Flexibilität aufweist, um ohne Faltenbildung in eine Form eingelegt werden zu können.

Die Matte gemäß der Erfindung kann auch dadurch charakterisiert werden, dass sie relativ dicht ist. Sie hat eine Dichte zwischen derjenigen von Strukturen, die aus angeordneten Garnen (Geweben und Strukturen, die durch Nähheften oder thermische Bindungen miteinander verbunden sind) und derjenigen der oben beschriebenen Vliesmaterialien. Die dichte Natur der Matte ist durch ihre Porosität vorgegeben, die üblicherweise in einem Bereich von 65 bis 80 Prozent variiert.

Die Porosität der Matte ist durch die folgende Gleichung definiert: P = 100 × [1 – ρ({MR/ρR} + {1 – MR}/ρm)]bei der:

P: die Porosität in Prozent ist;
ρ: die Dichte der Matte in g/cm³ ist;
ρ_R: die Dichte der Verstärkung in g/cm³ ist;
ρ_m: die Dichte des Thermoplasts in g/cm³ ist;
M_R: der Massenanteil der Verstärkung ist.

Der Verstärkungswerkstoff ist hier als Material mit einem Schmelzpunkt oder einer Degradations-Temperatur zu verstehen, die höher als diejenige des vorstehend genannten thermoplastischen Werkstoffs ist. Üblicherweise ist die Verstärkung ein Werkstoff, der allgemein für die Verstärkung von Thermoplasten benutzt wird, wie Glas, Karbon, Aramid, Keramik und Pflanzenfasern, wie beispielsweise Flachs, Sisal und Hanf. Vorzugsweise ist der gewählte Werkstoff Glas.

Als Thermoplast kann jeder Werkstoff eingesetzt werden, der in Fasern gewandelt werden kann. Beispielsweise kann dies ein Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyphenylensulfid, ein aus den Polyamiden und den thermoplastischen Polyestern gewähltes Polymer oder jeder andere Werkstoff mit thermoplastischer Natur sein.

Gemäß der Erfindung umfasst die Matte einen Verstärkungswerkstoff und zumindest einen thermoplastischen Werkstoff, wobei einer oder beide der Werkstoffe in Form kontinuierlicher Garne oder zerhackter Garne vorliegen können. Diese Garne können vollständig oder teilweise aus Garnen bestehen, die einen oder mehre Verstärkungswerkstoffe und einen oder mehrere thermoplastische Werkstoffe aufweisen. Vorzugsweise bestehen die Garne aus Fa sern eines Verstärkungswerkstoffs und aus Fasern eines thermoplastischen Werkstoffs, beispielsweise aus einem Gemisch von Garnen, das durch simultanes Kombinieren und Verdrillen von Garnen des einen und des anderen Werkstoffs gewonnen wird, oder von Mischgarnen, die aus intensiv vermengten Fasern eines oder mehrerer Verstärkungswerkstoffe und Fasern eines oder mehrerer thermoplastischer Werkstoffe bestehen.

Vorzugsweise umfassen die Garne der Matte zumindest fünfzig Gewichtsprozent, besonders bevorzugt achtzig Gewichtsprozent und insbesondere bevorzugt einhundert Gewichtsprozent Mischgarne.

Weiterhin bestehen die Mischgarne vorzugsweise aus Glasfasern und Fasern eines thermoplastischen organischen Werkstoffs, vorzugsweise Polypropylen.

Bevorzugt haben die Fasern, die Bestandteile des Mischgarns bilden, eine einheitliche Verteilung innerhalb des Garns. Die Herstellung solcher Garne ist beispielsweise in den Patenten EP-A-0 599 695, EP-A-0 616 055 und FR-A-2 815 046 beschrieben.

Üblicherweise hat der Verstärkungswerkstoff (vorzugsweise Glas) einen Gewichtsanteil an der deformierbaren Matte von zumindest zehn Prozent, vorzugsweise dreißig bis fünfundachtzig Prozent, besonders bevorzugt vierzig bis fünfundsiebzig Prozent.

Üblicherweise weisen die zerhackten Garne eine Länge von weniger als einhundert Millimeter, vorzugsweise zwischen zwanzig bis sechzig Millimeter, auf.

Die Garne, aus denen das Vlies besteht, können mit unterschiedlichen Mitteln, wie nachstehend beschrieben wird, miteinander verbunden werden.

Die deformierbare Matte gemäß der Erfindung kann durch ein Verfahren mit den Schritten:
Ablegen zumindest eines kontinuierlichen Garns und/oder eines zerhackten Garns, umfassend zumindest einen Verstärkungswerkstoff und zumindest einen thermoplastischen Werkstoff, auf einen bewegten Träger, um ein Vlies zu erzeugen; Durchführen einer Behandlung für das Vlies, um die Garne miteinander zu verbinden und eine deformierbare Matte zu erhalten; und Aufnehmen der Matte.

Das Ablegen des kontinuierlichen Garns oder der Garne wird in der Bewegungsrichtung des Trägers vorgenommen und erfolgt in der Form von überlagerten Schlingen unter Verwendung einer geeigneten, bekannten Einrichtung; beispielsweise unter Verwendung einer druckluftbetriebenen Garnsprüheinrichtung, beispielsweise einer Venturi-Einrichtung, oder mit einer Einrichtung, die eine Oszillationsbewegung vornimmt und die vorzugsweise stromabwärts einer für eine Förderung des Garnes mit einer konstanten Geschwindigkeit vorgesehenen Einrichtung angeordnet ist.

Das Ablegen der zerhackten Garne kann durch Einführen von ungerolltem Garn oder Garn aus Paketen, beispielsweise aus Paketen von Rovings, in einen an den Garntyp angepassten Zerhacker vorgenommen werden. Jeder bekannte Zerhackertyp kann eingesetzt werden, beispielsweise eine Einrichtung, in der das Garn mit ringförmig angeordneten Klingen zerhackt wird, auf die das Garn vorher aufgerollt wird und anschließend mit einer elastomerbeschichteten Rolle gepresst wird; oder einen Zerhacker, der das Garn zwischen Klingen, die an einem Rotor montiert sind, abschert; oder einer Guillotine mit fester Gegenklinge.

Die für die Verbindung der Garne eingesetzte Behandlung muss die Integrität der Verstärkungsfasern bewahren, so dass diese die von ihnen verlangte Verstärkungsfunktion erfüllen können. Dies geschieht mit einem „leichten" Verbindungsvorgang, bei dem eine zu starke Kohäsion der endgültigen Matte vermieden werden muss, da diese ansonsten nicht mehr die Flexibilität aufweist, die benötigt wird, um dem Inneren der Form während des Formpressvorgangs korrekt folgen zu können. Die Behandlungsbedingungen müssen daher so angepasst werden, dass die Matte die angestrebte Deformationsfähigkeit aufweist.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform werden die Garne mit Hilfe eines Bindfadens, der feiner als die Garne des Vlies ist und beispielsweise eine lineare Dichte zwischen vierzig und dreihundert dtex aufweist, durch Nähheften miteinander verbunden. Das Garn kann aus einem Verstärkungswerkstoff, z.B. einem Aramid, bestehen, oder aus einem thermoplastischen, organischen Werkstoff, beispielsweise Polypropylen, Polyester oder Polyamid. Maschen, die eine Elastizität aufweisen, werden bevorzugt und werden beispielsweise durch Stricken unter Verwendung der Malimo-Technik mit einem flachen oder noch besser als „texturiertes" Garn, das eine intrinsische Elastizität aufweist, erzeugt. Vorzugsweise sind die bei dieser Näh-/Strickmethode verwendeten Garne in der Bearbeitungsrichtung ungefähr fünf Millimeter voneinander beabstandet und in der Richtung quer zur Förderrichtung des Vlies ungefähr sieben Millimeter voneinander beabstandet.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Verbindung durch eine mechanische Behandlung bewirkt, die es ermöglicht, die das Garn bildenden Fasern geringfügig miteinander zu verwickeln, wie dies durch einen moderaten Nadelstanzvorgang oder durch Verwendung von druckbeaufschlagten Wasserstrahlen verwirklicht werden kann.

Bezüglich des Nadelstanzens kann jede geeignete Einrichtung eingesetzt werden, beispielsweise ein mit Nadeln bestückter Träger, der eine Umkehrbewegung in vertikaler Richtung ausführt, wobei die Nadeln, die das Vlies durchdringen, eine Vermischung der Fasern hervorrufen. Für „schwere" Produkte werden zwei gegenüberliegend auf jeder Seite des Vlies angeordnete Träger für einen symmetrischen Nadelstanzvorgang eingesetzt.

Das Verwickeln durch die Einwirkung von druckbeaufschlagten Wasserstrahlen kann durch Bestrahlen des auf einem perforierten Träger platzierten oder auf einem metallischen Förderband geförderten Vlies mit Wasser ausgeführt werden, wobei die Wasserstrahlen von dem Förderband abprallen und dabei eine mäßige Verwicklung der Garne bewirken.

Gemäß einer dritten Ausführungsform kann die Verbindung mit Hilfe einer Koronaentladung bewirkt werden. Dazu wird das Vlies in Kontakt mit einer Elektrodenrolle gebracht, die mit Nadeln ausgestattet ist, an denen eine hochfrequente elektrische Hochspannung anliegt. Die Entladungen erzeugen ein lokales Schmelzen des thermoplastischen Werkstoffs im Bereich der Nadeln, um die Garne miteinander zu verbinden, dabei bleiben die Verbindungen ausreichend dünn, dass die Matte die für den Pressformvorgang notwendige Flexibilität behält. Ein ähnliches Resultat kann durch die Verwendung von Ultraschallelektroden erreicht werden, die einer Umkehrbewegung oder einer Rotationsbewegung unterworfen sind. Eine zufriedenstellende Verbindung kann beispielsweise mit vier Nadeln pro cm², vor zugsweise mit einer bis zwei bis Nadeln pro cm², erreicht werden, wobei die Nadeln eine Länge von weniger als zwei Millimeter, vorzugsweise von einem Millimeter, aufweisen.

Gemäß einer vierten Ausführungsform wird ein Haftmittel (z.B. ein heißschmelzendes Haftmittel), das seine Hafteigenschaften bei hohen Temperaturen entwickelt, bereitgestellt. Üblicherweise hat das Haftmittel einen Schmelzpunkt unter dem desjenigen Garnmaterials, das den niedrigsten Schmelzpunkt aufweist; es ist auch mit letzterem chemisch kompatibel. Das Haftmittel kann flüssig oder fest, beispielsweise als Puder, als Schicht oder Flor vorliegen. Die Behandlungstemperatur liegt üblicherweise zehn bis vierzig Grad Celsius unterhalb des Schmelzpunktes desjenigen Materials der Garne, das den niedrigsten Schmelzpunkt aufweist.

Die nach dem Verbindungsvorgang gewonnene Matte ist ausreichend flexibel, um sie auf einen Träger, beispielsweise auf ein Rohr, mit einem kleinem Durchmesser in einem Bereich von fünfzig bis einhundertfünfzig Millimeter, aufzuwickeln.

Das Matte hat weiterhin ein Gewicht pro Flächeneinheit von zumindest siebenhundert Gramm pro Quadratmeter, vorzugsweise geringer als viertausend Gramm pro Quadratmeter und besonders vorteilhaft in einem Bereich von eintausendfünfhundert bis dreitausend Gramm pro Quadratmeter.

Da die Matte gemäß der Erfindung deformierbar und kompakt ist, ist sie für die Herstellung von tief eingeschnittenen und/oder komplex gestalteten Bauteilen durch Pressformen, insbesondere Vakuumformen oder Druckformen, geeignet.

Beim Vakuumformen wird die Matte auf oder in die ungeheizte Form (z.B. bei Raumtemperatur) eingelegt und der eigentliche Pressformvorgang wird durch Erhitzen der Form oberhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Werkstoffs durchgeführt, wobei das Vakuum in der Form aufrechterhalten wird. Für diesen Fall ist ein Anordnen der Matte in der Form infolge des Umstands, dass sie eine hohe Deformierbarkeit aufweist, verhältnismäßig einfach – es ist möglich, die Matte soweit zu dehnen, dass sie so eng wie möglich an der Kontur der Form anliegt, ohne beschädigt zu werden, insbesondere ohne zu zerreißen oder Falten zu bilden.

Beim Pressformen wird die Matte auf eine Temperatur überhalb des Schmelzpunkts des thermoplastischen Werkstoffs erhitzt, bevor sie in die Form eingelegt wird, die ebenfalls auf eine Temperatur von ungefähr siebzig bis achtzig Grad Celsius erhitzt wird, durch den Einsatz einer Gegenform wird das Pressteil gewonnen. Die Matte gemäß der Erfindung hat den Vorteil, leicht deformierbar zu sein und somit eine einheitliche Verteilung der Garne in dem endgültigen Teil zu gewährleisten, wobei dennoch eine ausreichende Kohäsion gewährleistet ist, um sie bei den angegebenen Temperaturen handhaben zu können und nicht unter der Schwerkraft zu „kollabieren", wenn sie in die Form eingelegt wird.

Die Matte gemäß der Erfindung ermöglicht es, Pressteile mit der gewünschten Dicke ohne Mängel wie „Löcher" oder Oberflächenrauheiten zu erzeugen, die voll zufriedenstellende mechanische Eigenschaften, insbesondere strukturelle Stärke und Schlagfestigkeit, aufweisen.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus den Figuren und den nachfolgenden Beispielen, die in schematischer Darstellung wiedergegeben sind.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Einrichtung gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt eine schematische Ansicht einer Einrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren weisen gemeinsame Elemente gleiche Bezugszeichen auf.
In 1 werden die aus nicht dargestellten Paketen kommenden Mischgarne 1 in den Zerhacker 2 geleitet. Die zerhackten Garne 3 fallen auf den Gurt 4 und werden zum Förderband 5 gefördert. Der Gurt 4 wird mit einer Umkehrbewegung in Querrichtung betrieben, die es ermöglicht, die zerhackten Garne einheitlich über das gesamte Förderband 5 zu verteilen. Das Vlies 6 der zerhackten Garne wird von dem Gurt 7 aufgenommen, dessen Oberfläche mit Oberflächennadeln versehen ist, und wird anschließend dem Streuschacht 8 zugeführt. Der Schacht kann mit einer nicht dargestellten Gewichtsfördereinrichtung ausgestattet sein, die die Durchflussrate des zerhackten Garns kontrolliert. Die zerhackten Garne, die den Streuschacht 8 verlassen, werden auf dem Förderband 9 abgelegt und bilden das Vlies 10, das zwischen den Rollen 11 und 12 hindurchgeführt wird, bevor es der Maschine 13 zugeführt wird, wo es geheftet wird. Die von den Förderrollen 15, 16 geführte Matte 14 wird auf eine Spule 17 aufgewickelt.
In 2 werden die Mischgarne 1 durch Kanäle 19, die mit nicht dargestellten Zerhackern ausgerüstet sind, in das Gehäuse 18 geführt. Der Saugkasten 20 unter dem mit einer Perforation versehenen Gurt 21 stellt sicher, dass das Vlies 22 aus zerhackten Garnen auf dem Gurt gehalten wird.
Das Vlies 22 wird unter einem Pulverbeschichter 23 hindurchgeführt. Der Pulverbeschichter weist einen mit Nuten 24 versehenen Zylinder auf, der an der Unterseite eines Reservoirs 25 angebracht ist, das mit dem heißschmelzenden Haftpuder gefüllt ist. Das Vlies wird anschließend über den Vibrationstisch 26 geführt, der gewährleistet, dass der Puder in das Vlies eindringt, und wird letztlich in den Kalander 27 gefördert, der zwei beheizte Rollen 28, 29 aufweist. Die erzeugte Matte 30 wird durch die Klinge 31 in Stücke geschnitten.
In 3 wird das von einer (auf einem nicht dargestellten Spulenständer aufgenommenen) Spule 32 kommende Mischgarn 1 mit Hilfe von Rollen 33, 34 geführt und von den Förderrollen 35, 36 mit konstanter Geschwindigkeit gefördert.
Das Garn durchläuft eine Ansaugeinrichtung 37 des Venturi-Typs, die das Garn in der Form von Schlingen auf den Gurt 21 wirft. Die Wirkung der Saugkiste 20 unterstützt es, das geschlungene Vlies auf dem Gurt 21 zu halten. Das Vlies wird durch die Förderrollen 38, 39 in eine Nadelstanzeinrichtung 40 gefördert, die einen mit Nadeln versehenen Träger 41 und eine perforierte Platte 42 aufweist, die ein Passieren der Nadeln durch das Vlies erlaubt. Stromabwärts der Förderrollen 43, 44 wird die Matte 45 auf einer Spule 17 aufgenommen.
Zum Zweck der Übersichtlichkeit wurde nur ein Garn dargestellt. Allerdings wäre es auch nicht außerhalb des Umfangs der Erfindung, wenn mehrere Garne individuell geführt und auf den Gurt 21 mit Hilfe der vorstehenden Mittel abgelegt werden.
Beispiel 1
Eine deformierbare Matte wird unter Verwendung der Einrichtung gemäß der 1 erzeugt.
Mischgarne (Twintex^®, umfassend sechzig Gewichtsprozent Glas und vierzig Gewichtsprozent Polypropylen bei einer linearen Dichte von 1870 dtex), die von auf Spulenständern aufgenommenen Spulen kommen, wurden in dem Zerhacker 2 auf eine Länge von fünfzig Millimeter abgehackt.
Die zerhackten Garne bilden das Vlies 10, das mit der Nähhefteinrichtung 13 (Malimo) durch Heften mit einem texturierten Polyestergarn (lineare Dichte: 167 dtex) geheftet wird. Die Stiche hatten eine Länge von fünf Millimetern und die Reihen von Stichen waren sieben Millimeter beabstandet. Die Matte wurde auf ein Rohr mit neunzig Millimeter Durchmesser aufgewickelt. Sie hatte eine mittlere Dicke von 3,5 Millimeter, ein Flächengewicht von ungefähr 1500 Gramm pro Quadratmeter und eine Porosität von 71 Prozent. Die Matte hat eine Dehnbarkeit von ungefähr einhundert Prozent in jede Richtung, gemessen unter den Bedingungen der ISO 3342 (1995).
Beispiel 2
Eine deformierbare Matte wurde unter Verwendung der Einrichtung gemäß der 3 produziert.
Ein Mischgarn (Twintex^®, umfassend sechzig Gewichtsprozent Glas und vierzig Gewichtsprozent schwarzes Polypropylen, mit einer linearen Dichte von 1870 dtex) das von Spulen kommt, wurde mit Hilfe von Venturidüsen 37 einzeln in Schlingen auf den Gurt 21 geworfen. Das Vlies 36 wurde durch Nadelstanzen (Eindringtiefe: 20 Millimeter mit 70 Hüben pro Quadratzentimeter). Die gewonnene Matte 45 wurde auf einer Spule 17 aufgenommen.
Die gewonnene Matte hat eine mittlere Dicke von 6,5 Millimeter, ein Flächengewicht von ungefähr 3000 Gramm pro Quadratmeter und eine Porosität von 69 Prozent. Sie hat eine Bruchdehnung von 80 Prozent, gemessen unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1.
Zusammenfassung
Deformierbare Matte umfassend eine faserförmige Verstärkung zur Herstellung von Verbundwerkstoffen, die eine thermoplastische Matrix aufweisen
Die Erfindung betrifft eine deformierbare Matte, die aus zumindest einem Vlies besteht, das zumindest einen Verstärkungswerkstoff und zumindest einen thermoplastischen Werkstoff aufweist, wobei die Werkstoffe in Form von zerhackten Garnen und/oder kontinuierlichen Garnen vorliegen und die Garne derart miteinander verbunden sind, dass die Matte eine Bruchdehnung in allen Richtungen von zumindest fünfzig Prozent, vorzugsweise von einhundert Prozent bis einhundertfünfzig Prozent aufweist.
Sie betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der deformierbaren Matte, bestehend in der Erzeugung des Vlies aus den besagten Garnen, in der Behandlung des Vlies unter Bedingungen, die es erlauben, die Garne moderat miteinander zu verbinden und im Sammeln der gewonnenen Matte.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der Matte zur Herstellung von Teilen aus Verbundwerkstoff mittels Vakuumformen oder Druckformen.

Claims

Deformierbare Matte (14, 45), insbesondere zur Herstellung von Formpressteilen, bestehend aus zumindest einem Vlies (10, 22), umfassend: zumindest ein Verstärkungswerkstoff und zumindest einen thermoplastischen Werkstoff, die Werkstoffe liegen in Form zumindest eines kontinuierlichen Garns und/oder zumindest eines zerhackten Garns vor, die Garne (1) sind derart miteinander verbunden, dass die Matte (14, 45) in jede Richtung eine Bruchdehnung von zumindest fünfzig Prozent, vorzugsweise von einhundert bis einhundertfünfzig Prozent, aufweist.
Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Garne (1) vollständig oder teilweise aus Fasern eines Verstärkungswerkstoffs und Fasern eines thermoplastischen Werkstoffs bestehen.
Matte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Garne zumindest fünfzig Gewichtsprozent oder bevorzugt zumindest achtzig Gewichtsprozent Mischgarne umfassen.
Matte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischgarne aus Glasfasern und Fasern eines thermoplastischen, organischen Werkstoffs, vorzugsweise Polypropylen, bestehen.
Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest zehn Gewichtsprozent, vorzugsweise dreißig bis fünfundachtzig Gewichtsprozent, eines Verstärkungswerkstoffs enthält.
Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zerhackten Garne (3) eine Länge von weniger als einhundert Millimeter, vorzugsweise von zwanzig bis sechzig Millimeter, aufweisen.
Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Porosität in einem Bereich von fünfundsechzig Prozent bis achtzig Prozent aufweist.
Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gewicht pro Flächeneinheit von zumindest siebenhundert Gramm pro Quadratmeter, vorzugsweise weniger als viertausend Gramm pro Quadratmeter, aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer deformierbaren Matte (14, 45) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die Schritte: Ablegen zumindest eines kontinuierlichen Garns und/oder zerhackter Garne, umfassend zumindest einen Verstärkungswerkstoff und zumindest einen thermoplastischen Werkstoff, auf einem bewegten Träger (4, 5, 7, 9, 21), um ein Vlies (6, 10, 22) zu formen; Durchführen einer Behandlung zur Verbindung der Garne des Vlieses (6, 10, 22), um eine deformierbare Matte zu erzeugen; und Sammeln des Materials.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung zur Verbindung der Garne durch einen Nähheftvorgang mit einem Bindfaden, der feiner als die Garne des Vlies ist, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindfaden eine lineare Dichte von vierzig bis dreihundert dtex aufweist und dass die Verbindung durch Nähheften geschaffen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung zur Verbindung der Garne mechanisch durch mäßiges Nadelstanzen oder durch Verwendung von druckbeaufschlagten Wasserstrahlen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung zur Verbindung der Garne durch lokales Schmelzen des thermoplastischen Werkstoffs, insbesondere mittels Koronaentladung oder mittels Ultraschall, vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung zur Verbindung der Garne unter Verwendung eines heißschmelzenden Haftmittels vorgenommen wird.
Verwendung eines Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von Teilen aus Verbundwerkstoff durch Formpressen.
Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Formpressen ein Vakuumpressen oder ein Druckpressen ist.