DE1760200A1 - Aus Fasern bestehender ungewebter Verstaerkungsstoff und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Aus Fasern bestehender ungewebter Verstaerkungsstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

S9 P1 D PATENTANWÄLTE °1
DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT D - 8 MÖNCHEN23, MAINZER STRASSE 5
N, V. SYtfCOGLAS S.A. ZeIe /Belgien
Aue Fasern bestehender ungewebter Verstärkungsstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
Priorität« 27. April"Ί967 - Belgien - Hr. 697.724
Ein Gewebe besteht aus einer Kette oder longitudinalen Fäden und einem Schuß oder transversalen Fäden.
Ein oder mehrere Kettfäden kreuzen sieh mit einem oder mehreren Schußfäden. Der Querschnitt eines solchen Gewebes zeigt Sinusoide (sinusförmige Windungen).
Es werden auoh ungewebte Faserstoffe durch Aneinanderkleben von geschnittenen Fasern hergestellt. Die Zugfestigkeit eines ungevebten
• α o/2
10984.8/1470-
Stoffee ist sehr niedrig im Vergleich mit einem gewebten Stoff von gleichem Gewicht.
Wenn Kunststoffe mit Faserstoffen verstärkt werden, speziell Glasgeweben, ist die Verstärkungskurve des Laminates sehr wichtig. Diese Verstärkungskurve kann jedoch geändert werden, wenn in demselben Lftminat Gewebe und ungewebte Faserstoffe verwendet werden·
Fign· 1 und 2 zeigen die Festigkeitskurve eines Laminates versärkt mit einen normalen Gewebe (Fig. 1) und einem ungewebten Faserstoff über 360° (Fig. 2).
Aus diesen Kurven geht hervor, dass die Gewebe in der Kett- und Schußrichtung ihre höchste Festigkeit und ihr Minimum in um 45° dagegen versetzten Richtungen haben.
Es gibt auch unidirektionale Faserstoffe, welche nur in einer Rieh» tung (meistens Kette) verstärken und bei denen die Funktion der Schußfäden nur darin besteht, die Kettfaden zusammenzuhalten.
Der Nachteil dieser Schußfäden ist jedoch, dass sie sinusförmige Windungen der Kettfänden verursachen (Fig. 3).
Wenn Kunststoffe mit einem solchen unidirektionalen Gewebe verstärkt werden, in dem Kett- und Schußfäden sinusförmig gewunden
1 09848/U70 bad original
liegen, müssen diese Kettfäden oder Verstärkungsfäden erst geradegezogen werden, bevor sie die Belastung aufnehmen können.
Dadurch werden jedoch die Verstärkungefäden vom Harz atigezogen, dabei kommt es zu Delaminationen und ea ergeben sioh kleinere mechanische Pestigkeitswerte dee Laminates·
Darum werden zur Verstärkung von Kunststoffen für stark beanspruchte* Flugzeugteile immer Glasgewebe in Atlasbindung wegen ihrer sehr kleinen Bindung (1 Kettfaden bindet 7 Schußfäden) verwendet»
Ea ist bereite ein unidirektionaler Faserstoff bekannt geworden, der aus Rovingsträngen besteht, die auf einen ungewebten Faserstoff aufgeklebt aind (deutsches Gebrauchsmuster 1 930 034)·
Aufgabe der Erfindung ist es, einen ungewebten Faserstoff verfügbar zu machen, bei dem ein- Verstärkungseffekt in mehreren Sichtungen erreichbar ist, und bei de» die Stärke des Effektes in den verschiedenen Richtungen beliebig wählbar ieto Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennaeichnete Erfindung gelöst.
Die Verstärkungskurve eines Kunststoffes, verstärkt mit solchen mehrfachgerichteten ungewebten Glasfaserstoffen kann wunschgemäßβ geändert werden, indea nur die Menge der Verstärkungsfäden in ,jeder Richtung passend gewählt wird·
.../4 1 09848/U70
Es ist bekannt, dass die mechanischen Festigkeitswerte von Laminaten durch vorgespannte Verstärkungematerialien erhöht werden; eine Vorspannung ist auch beim erfindungsgemässen Faserstoff möglich» Eine solohe Vorspannung ist bei Geweben nicht zu erreichen, weil die Kettfaden} selbst wenn sie während des Webens vorgespannt wurden, sofort beim Abwickeln diese Vorspannung verloren.
Ein erfindungsgemässer Faserstoff kann nach verschiedenen Verfahren
hergestellt werden. Eines besteht aus folgenden Stufent
1.) Endlose Rovingstränge werden in bekannter Weise, ggfs. unter Spannung, auf einen ungewebten Stoff aus geschnittenen Glasfasern mit einer Lösung von katalysiertem Melamin-Formaldehyd geklebt.
2.) Dieser unidirektioziale ungewebte Faserstoff wird bei einer
Temperatur von I5O0 C durch einen Ofen geführt und bleibt darin
' zwei Minuten. Das Melamin-Formaldehyd ist dann ausgehärtet (Fig. 4).
J.) Dieser unidirektionale ungewebte Verstärkungsstoff wird in Stücke geschnitten, deren Länge gleich der Breite des geplanten bidirektionalen ungewebten Verstärkungsstoffes ist. Diese Stücke werden aufgestapelt.
4.) Glas-Rovingstränge werden unter Spannung gebracht und auf einer Seite mit einem katalysierten Melamin-Formaldehyd beschichtet.
.../5 10 9848/U70
■-5-
5o) Die gestapelten gesohnittenen Stücke werden jetzt zwischen Kalander-Walzen auf die klebenden Rovingstränge gedrückt; die Rovings der Stücke und die neuen Rovings liegen dabei unter einem Winkel von 90° zueinander. Sie Geschwindigkeit des Kalandere ist so geregelt, dass ein Stück ohne Unterbrechung auf das nächste folgt·
6o) Der auf diese Weise hergestellte bidirektionale ungewebte Faserstoff (Fig· 5) wird noch einmal zwischen geheizten Kalanderwalzen gepresst, damit das Harz völlig aushärtet und die longitudinalen und transversalen Rovingstränge nioht aus« einanderfallen.
Statt gemäss dieser, an den bekannten unidirektionalen Aufbau erinnernden Verfahrensweise kann wie folgt gearbeitet werdenι
Ι») Rovingstränge werden mit einem katalysierten Epoxy-Harz unter Spannung getränkt oder auf einer Seite beschichtet, und das Harz wird in einem Ofen bei 1200C geliert.
* ■■■■..-,.'
Nach fünf Minuten bei dieser Temperatur ist das gelierte Harz
ein elastischer Film geworden, welcher alle Rovingstränge zusammenhält. Das Harz kann auoh länger im Ofen bleiben und völlig aushärten«
»λ η λ L ^^^1
1Ö9848/U70
Auf diese Weise bekommt man einen unidirektionalen ungewebten Faserstoff ohne Träger.
. ungewebte
2.) Der unidirektionale/Faserstoff wird in Stücke gesohnitten, deren Länge gleioh der Breite des geplanten bidirektionalen ungewebten Verstärkungsstoffes ist. Diese Stücke werden aufgestapelt.
3·) Rovingstränge werden unter Spannung gebracht und. auf einer Seite mit einem Epoxyharz beschichtet, und das Harn wird geliert, wie unter 1·) beschrieben.
4.) Nach Gelieren des Epoxyharzeβ werden die geschnittenen Stücke zwischen den Walzen eines Kalandere auf die noch leicht klebenden Rovingstränge gedrückt} die neuen Rovings und die Rovings der geschnittenen Stücke stehen dabei wieder unter einem Winkel von 90° »«einander. Sie Geschwindigkeit des Kalanders ist so geregelt, dass ein Stück ohne Unterbrechung auf das nächste folgt.
5·) Ein solcher bidirektionaler ungewebter Faserstoff wird noch
einmal zwischen geheizten Kalander-Walzen gepresst, damit das W Epoxyharz völlig aushärtet, und die longitudiaalen und transversalen Rovingstränge nicht auseinanderfallen. Der Epoxyharz« film ersetzt in diesem Fall den Träger au· ungewebte« Faserstoff.
Dieser ungewebte bidirektionale Stoff kann auch wie ein mit Epoxyharz vorimprägniertes Gewebe verwendet weiden, wenn die Rovingstränge ait Epoxyharz getränkt statt auf einer Seite beschichtet worden sind und wenn das Harz nur geliert und nicht ausgehärtet wird.
109848/1470
Bin drittes Verfahren ist besonders für kontinuierliche Fertigung geeignet, es besteht einfach darin; dass "transversale Fäden" um "longitudinale Fäden" (Kette) gewickelt werden.
Iler Winkel »wischen den transversalen Fäden und den longitudinalen Fäden hängt von der Geschwindigkeit der longitudinalen Fäden ab und kann nach Wunsch eingestellt werden·
Auch die Anzahl der Fäden in jeder Riohtung kann beliebig gewählt werden (Fign. 6 und 7)j und eine für diese Arbeitsweise geeignete Vorrichtung ist in Fign» 11 und 12 dargestellt· Bei dieser Vorrichtung werden die longitudinalen Fäden oder Rovings von einen.Schrank 2 abgewickelt und in Gruppen 1, 4 und 5 aufgeteilt* Die Gruppen 1 und bilden die Ausaenseite des Stoffes und die Gruppe 4 bildet das Innere.
Transversale Fäden oder Rovings 6 werden von Spulen 7 abgewickelt und werden um die Fäden der Gruppe 4 gewickelt. Die Spulen 7 stehen auf einem rotierenden Ring 8, der um eine feste Achse $ rotiert und mit einem Motor angetrieben wird·
Bei 3, 10 und 11 sind Rohre dargestellt, welche die longitudinalen Fäden in der gewünschten Lage halten.
Angetriebene Ausquetsohwalzen 12 und 13 sind vorgesehen, und von ihrer Geschwindigkeit hängt die Zahl der transversalen Fäden ia Gewebe abf diese Fedensahl wird auch mit dem Ring 8 geregelt·
• ••/8
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\ " - BAD
Der ungewebte Faserstoff 14 geht dann über die Walze 15 in der Tränkungswanne 16 und wird mit einer katalysierten Melamin-Formaldehyd-Löeung getränkt und danach mit einer Walze 17 ausgequetscht» Die Trocknung und die Auehärtung des Harzes findet in Ofen 16 bei 150° C statt.
Ein Gebläse 19 bringt heisse Luft in den Ofen und ein Sauggebläse 20 saugt heisse Luft ab·
In einer Wickelanlage 21 wird der fertige Stoff aufgewickelt.
.*./Ansprüche
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BAD ORIGINAL

Claims (1)

  1. P1 G1
    Ansprüche
    1· Ungewebter Verstärkungsetoff aus durch Klebung miteinander verbundenen Fasern und/oder Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden in wenigstens zvei Vorzugsriohtungen angeordnet sind·
    2. Stoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden in bekannter Weise vorgespannt sind.
    5. Stoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden in an sich bekannter Weise auf einen Träger aufgeklebt sind·
    4· Stoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er aus» echliesslioh aus Fäden besteht, die miteinander verklebt sind.
    5« Verfahren zur Herstellung eines Stoffes nach Anspruch 3» dadurch kennzeichnet, dass parallele Fäden auf einen Träger aufgeklebt werden, das dadurch gebildete Band in Stücke zerschnitten wird und diese Stücke auf andere parallele Fäden aufgeklebt werden, die um gegen die Fäden der Stücke versetzt sind·
    .../A2 109848/1470
    6. Verfahren zur Herstellung eines Stoffes nach Anspruch 4t dadurch gekennzeichnet« dass parallele Fäden miteinander zu einen Band verklebt werden» das Band in Stücke zerschnitten wird und diese Stücke auf andere parallele F&den aufgeklebt werden, die üb 90° gegen die Fäden der Stücke versetzt aind.
    7· Verfahren zur Herstellung eines Stoffes nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallele Fäden durch Führungen zu einen Band vereinigt werden, andere zueinander parallele Fäden um dieses Band herum gewickelt werden, wobei das umwickelte Band ait einem Klebstoff versehen ist oder wird, und der Klebstoff ggfs. aktiviert wird.
    8· Verfahren nach Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, dass auf das umwickelte Band weitere parallele Fäden aufgebracht werden, die zu den ersten Fäden parallel sind·
    109848/1470
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