DE3043288C2 - Flexibles, flächenförmiges Verbundmaterial - Google Patents

Description

wenigstens 200 und der Abstand zwischen den gezwirnten Fäden des Gewebes wenigstens 03 mm betragen

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Die Erfindung betrifft ein flexibles, flächenförmiges Verbundmaterial aus einer flexiblen Kunststoffolie als ■ Träger, einem Gewebe und einer Elastomerschicht

Bei zum Stand der Technik gehörenden flächenförmigen Verbundmaterialien mit dem vorgenannten Aufbau, d. h. mit einer Kunststoffolie als Träger, einem darauf aufgebrachten Gewebe und einer Elastomer-Deckschicht, tritt das Problem auf, daß sie trotz hoher Zugfestigkeit des Gesamtverbundmaterials durch Reißen leicht zerstört werdet können, weil seine Reißfestigkeit verhältnismäßig gering ist, verglichen mit seiner Zugfestigkeit. Es ist ?.. /ar möglich, durch Verstärkung des Gesamtverbundmaterials, beispielsweise durch Aufbringen einer dickeren Elastomerschicht, die Reißfestigkeit zu erhöhen, dies geht dann jedoch auf Kosten der Flexibilität, die für viele Anwendungszwecke erforderlich ist. Außerdem wird w dadurch das Gewicht des Verbundmaterials in unerwünschter Weise erhöht.

Man ist daher seit langem auf der Suche nach einem flächenförmigen Verbundmaterial, das einerseits flexibel ist, andererseits auch eine hohe Reißfestigkeit aufweist.

Aus der DE-OS 23 28 956 ist ein flächenförmiges, eine Platte darstellendes Verbundmaterial bekannt, das beispielsweise für die Herstellung von Pendeltüren verwendet wird und aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Elastomere oder Duromere sind als geeignete Kunststoffe erwähnt. In die Platte eingebettet ist ein Maschenwerk aus Schnüren mit gegeneinander nicht verschiebbaren Verknotungsstellen. Diesem bekannten Verbundmaterial fehlt die erforderliche Flexibilität. Die Schnüren sichern infolge ihrer zerklüfteten Oberflächenstruktur formschlüssige Einbettung und Verankerung innerhalb des umgebenden Kunststoffs.

Aus der DE-AS 1118 150 sind flächenförmige Verbundmaterialien bekannt, bei denen auf einer «> Schicht von Überzugsmasse aus einem thermoplastischen Kunststoff eine Schichtungslage und daran gehaltenes Gewebe aufgebracht ist. Dabei liegen die Fäden des Gewebes auf Erhöhungen der Schichtungslage und zwischen den Fäden sind Vertiefungen &5 vorhanden (Fig. 3). Diese bekannten flächenförmigen Verbundmaterialien haben den Nachteil, daß die Verstärkungsfaden an der Oberfläche mindestens teilweise freiliegen, so daß sie dem schädlichen Einfluß von Wasser, Sauerstoff, Abrieb und Wärme ausgesetzt sind Darüber hinaus weisen diese bekannten Verbundmaterialien ebenfalls eine unzureichende Reißfestigkeit auf.

Aus der GB-PS 9 27 441 ist ein flächenförmiges Verbundmaterial bekannt, das hergestellt wird durch einseitiges Beschichten eines flexiblen -Kunststoffilms mit Aluminium, Aufbringen eines Klebstoff auf die Aluminiumschicht, Auflegen eines offenmaschigen oder netzförmigen Materials auf die mit Klebstoff beschichtete Aluminiumoberfläche und Besprühen des netzförmigen Materials mit einem Kautschuk- oder Polyvinylchloridlatex. Dieses Verbundmaterial besitzt zwar eine ausreichende Flexibilität, seine Reißfestigkeit ist jedoch ungenügend.

Aufgabe der Erfindung war es, ein flexibles, flächenförmiges Verbundmaterial mit den- eingangs genannten Aufbau dahingehend weiterzuentwickeln, daß es eine verbesserte Flexibilität bei gleichzeitig höherer Reißfestigkeit aufweist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fäden des Gewebes gezwirnt sind und daß die Elastomerschicht die Trägeroberfläche und die Oberfläche der einzelnen Fäden in Form eines durch Aufsprühen erhaltenen, im wesentlichen gleichmäßig dicken Überzugs bedeckt (vgl. F i g. 4 der Zeichnungen). Das erfindungsgemäße flächenförmige Verbundmaterial zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität bei gleichzeitig hoher Reißfestigkeit aus, die darauf zurückzuführen ist, daß die Fäden gezwirnt sind und die Zwischenräume zwischen den gezwirnten Fäden weitgehend frei sind von dem Elastomerüberzug, so daß der Freiheitsgrad der gezwirnten Fäden groß ist, wodurch außerdem das Gesamtgewicht des Gesamtverbundmaterials gering gehalten wird

Gezwirnte Fäden sind sehr reißfest und an sich auch flexibel. Sie haben aufgrund ihrer Zwirnung einen runden, kreisförmigen QuerschF'tt und ihre Garne stehen innerhalb des Fadens in engem Kontakt miteinander. Wenn nun die Elastomerschicht von oben aufgesprüht wird, dringt das Elastomere in die Hohlräume zwischen die einzelnen Garne ein, wobei der Grad der Eindringung jedoch geringer ist als bei einem nicht-gezwirnten Faden und/oder bei anderer Auftragsart. Bei dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial dringt das aufgesprühte Elastomere nur in die obersten Bereiche der Fäden ein, so daß das Innere nicht mit dem Elastomeren in Verbindung kommt. Die Folge davon ist, daß die Flexibilität der Fäden wenig beeinträchtigt wird, daß die Elastomerschicht und die Fäden aber dennoch hinreichend verbunden sind. Weiterhin wird dadurch, daß in dem erfindui.gsgemäßen Verbundmaterial die Zwischenräume zwischen den Fäden des Verstärkungsgewebes nicht von dem Elastomermaterial ausgefüllt sind, sondern die Elastomerschicht die Oberfläche der Fäden des Verstärkungsgewebes und die Oberflächen dazwischen in gleichmäßiger Dicke überzieht, auch die Flexibilität des Gesamtverbundmaterials nicht oder nur wenig beeinträchtigt. Das Aufsprühen sichert eine gleichmäßige Verteilung des Materials in einheitlicher Dicke über die gesamte zur Verfügung stehende Oberfläche, wodurch das Verstärkungsgewebe gegen äußere Einflüsse wirksam geschützt und auch sicher gleichmäßig mit der Kunststoffolie verbunden ist.

Das flächenförmige Verbundmaterial läßt sich nicht nur auf wirtschaftliche Weise im Rahmen eines großtechnischen Verfahrens herstellen, sondern es läßt

sich auch mühelos wieder reparieren, selbst dann, wenn verhältnismäßig große Flächen des Verbundmaterials beschädigt sind. Da in dem erfindungsgemäßen flächenförmigen Verbundmaterial die gezwirnten Verstärkungsfäden von der durch Aufsprühen aufgebrachten, im wesentlichen gleichmäßig dicken Uberzugsschicht vollständig bedeckt sind, ist es gasdicht und witterungsbeständig und gegen die nachteiligen Einflüsse von Wasser, O^on, Abrieb und Wärme weitgehend geschützt. Da die Oberzugsschicht durch Aufsprühen aufgebracht wird, ist es nicht erforderlich, eine Beschichtungsvorrichtung mit großen Abmessungen zu verwenden. Das Aufsprühen kann an jedem beliebigen Ort durchgeführt werden, so daß auch eine großflächige Reparatur an jedem beliebigen Ort mühelos durchgeführt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung haben die Fäden des Gewebes einen Titer von wenigstens 100 Denier, wobei der Zwirnungsbeiwert

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(Drillang/tO cm χ /Fiter (Denier))

wenigstens 200, insbesondere wenigstens 500, end der Abstand zwischen den gezwirnten Fäden des Gewebes wenigstens 03 mm betragen. Ein solches flächenförmiges Verbundmaterial zeichnet sich durch eine besonders ^ hohe Flexibilität bei gleichzeitig hoher Reißfestigkeit aus. Das erfindungsgemäße flexible, flächenförmige Verbundmaterial weist ein Verhältnis von Reißfestigkeit (kg) zu Zugfestigkeit (kg/mm) von mindestens 7,62 (mm) auf, bestimmt nach der Schnittstreifenmethode bzw. der Zungenreißmethode gemäß ASTM D 751-68.

Als Elastomerschicht eignet sich eine solche aus einem Polyurethan oder einem künstlichen Gummilatex, wie Chloroprengummi oder Nitrilgummi.

Für das aufzusprühende Elastomere hat sich Polyurethan besonders bewährt. Die flexible Kunststoffolie kann aus einem Polyvinylidenchlorid-Copolymeren, einem Polyamid, einem Polyester oder einem Polyethylenvinylalkohoi bestehen und hat eine Dicke von mindestens 5 μηι. Dadurch ist der Durchgang von Gas oder Flüssigkeit verhindert und das Verbundmaterial ist beständig gegen Witterungseinflüsse, gegen Licht und gegen Ozon. Die flexible Kunststoffolie kann auch aus einem Fluor enthaltenden Polymeren, wie Polyvinyl- ⁴> fluorid oder Polytetrafluorethylen, einer Dicke von mindestens 5 μΐη bestehen. Das Verbundmaterial erhält dadurch wasserabstoßende Eigenschaften.

Das in dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial verwendete Verstärkungsgewebe besteht aus Polyester- >° fasern, Polyesteramidfasern, Fasern aus polyaromatischen Amiden, wie zum Beispiel Aramidfasern. Es kann aber auch aus Kohlenstoffasern oder Glasfasern aufgebaut sein.

Die erfindungsgemäßen flexiblen, flächenförmigen "'"· Verbundmaterialien können auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden, wobei man je nach Art der Verwendung das Material für die Herstellung der flexiblen Kunststoffolie sowie der Elastoinerschicht in geeigneter Weise auswählt. Wenn beispielsweise eine flexible Folie mit hervorragenden wetterfesten Eigenschaften als oberste Schicht verwendet wird, kann das erfindungsgemäße Verbundmaterial für die Herstellung von leichten Zelten verwendet werden. Wenn ein Sperrmaterial verwendet wird, das den Durchgang von ^b5 Gas oder Flüssigkeit verhindert, kann das erfindungsgemäße Verbundmatcria! füi die Herstellung von Behältern verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein flexibles Verbundmaterial gemäß Stand der Technik, bei dem ein Gewebe mit einer hohen Dichte von feinen Fäden mit einem Elastomeren so überzogen ist, daß ein Verbundmaterial mit einer einheitlichen Dicke erhalten wird,

F i g. 2 ein flexibles Verbundmaterial gemäß Stand der Technik, bei dem ein Gewebe mit einer niedrigen Dichte von dicken Fäden mit einem Elastomeren so überzogen ist, daß ein Verbundmaterial mit einer einheitlichen Dicke erhalten wird,

F i g. 3 ein flexibles Verbundmaterial gemäß Stand der Technik, bei dem ein Gewebe mit einer niedrigen Dichte von dicken, ungezwirnten Fäden mit einem Elastomeren beschichtet ist (Normalansicht Fig.3a; vergrößerte Ansicht F ig. 3b),

Fig.4 ein erfindungsgemäßes flächenförmiges Verbundmaterial, das den typischen Aufba-- des erfindungsgernäßcn Verbandmaterials zeigt (Nonnaiansicht F i g. 4a; vergrößerte Ansicht F i g. 4b),

Fig.5 eine schematische Darstellung des Querschnitts eines Gewebes, in dem der Abstand zwischen den einzelnen Fäden angegeben ist.

Die schraffierten Bereiche in den Fig.3b und 4b zeigen, bis zu welcher Tiefe das Elastomermaterial in die ungezwirnten Fäden (F i g. 3b) bzw. in die gezwirnten Fäden (Fig. 4b) eingedrungen ist.

In sämtlichen Figuren der beiliegenden Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen, wobei die Ziffer 1 für die Elastomerschicht, die Ziffer 2 für das Gewebe und die Ziffer 3 für die flexible Kunststoffolie stehen.

Bei dem in F i g. 1 im Schnitt dargestellten Verbundmaterial gemäß Stand der Technik ist, da die Anzahl bzw. die Dichte der Fäden des Verbundmaterials hoch ist und da die Zwischenräume zwischen den Fäden von den Elastomeren vollständig ausgefüllt sind, der Freiheitsgrad der Fäden und auch die Flexibilität des Verbur.dmaterials gering. Der Ausdruck »Freiheitsgrad der Fäden« bedeutet hierbei die Leichtigkeit, mit welcher die einzelnen Fäden verschoben bzw. von ihrer Position entfernt werden können. Wird nun bei einer Reißbelastung das Elastomer gestreckt, ist die Festhaltekraft, welche das Elastomer auf die einzelnen Fäden ausübt, zu groß, um die einzelnen Fäden frei verschiebbar zu machen. Demzufolge steigt die Reißbelastung in den einzelnen Fäden mit geringem Durchmesser an und die Reißfestigkeit ist gering.

Das gilt auch für das ir F i g. 2 im Schnitt dargestellte Verbundmaterial gemäß Stand der Technik, bei dem die Dkhte cVr Fäden des Verstärkungsgewebes geringer ist, dafür aber dickere Fäden verwendet werden. Auch hier sind die Zwischerräume zwischen den Fäden von dem Elastomeren vollständig ausgefüllt, so daß die Flexibilität des Verbundmaterials gering ist und wodurch sein Gewicht erhöht wird.

Bei dem in Fig.3 i.n Schnitt dargestellten Verbundmaterial gemäß Stand der Technik besteht das Verstärkungsgewebe aus ungezwirnten Fäden mit abgeflachtem bzw. elliptischem Querschnitt,die weitgehend durchdrungen sind von dem aufgebrachten Elastomeren, wobei auch in diesem Falle die Zwischenräume zwischen den Fäü3n ausgefüllt sind.

Hierdurch erhalten die Fäden eine so hohe Festigkeit, daß sie bei Auftreten einer Reißbelastung in ihrer Form festgehalten werden. Demzufolge steigt die Rcißbela-

suing in den ein/einen faden an. Aufgrund des eigenartigen Querschnitts neigen die Fäden dazu, /uersi in den Auüenbercichen des länglichen Querschnitts /u brechen.

Bei dem in F i g. 4 im Schnitt dargestellten erfindungsgemäßen Verbundmaterial besteht das Verstärkungsgewebe aus gezwirnten Fäden und die gesamte Oberfläche des Verbunclmaterials ist von einer gleichmäßig dicken Elastomerschicht so überzogen, daB die Zwischenräume zwischen den Fäden nicht ausgefüllt sind, so daß ein ι Verbundmaterial erhallen wird, das nicht nur eine hohe Zugfestigkeit, sondern gleichzeitig auch eine hohe Flexibilität und ein geringes Gesamtgewicht aufweist, weil in den Zwischenräumen zwischen den Fäden des Verstärkungsgewebes nur wenig F.lastomermaierial ι vorliegt, so daß die Fäden einen hohen Freiheitsgrad aufweisen. Aufgrund des hohen Freiheitsgrades sind die einzelnen Fäden bei einer ReiUbelastung relativ frei versetzbar und können sich mit benachbarten laden übereinander lagern. Da die Fäden gezwirnt sind, behalten sie jedoch ihren kreisförmigen Querschnitt bei. wobei insgesamt die Reißfestigkeit des Verbundmaterials verbessert wird. Dagegen würde bei Verwendung eines Verstärkungsgewebes aus ungezwirnten Fäden, die einen elliptischen Querschnitt aufweisen, wie im Zusammenhang mit F i g. 3 erläutert, die Belastung der Fäden im Oberflächenabschnitt erhöht, so daß die lastaufnehmende Wirkung der Fäden abnimmt.

In der F i g. 5 ist in Form einer schemaiiscSen Darstellung der Aufbau des Verstärkungsgewebes dargestellt, wobei der Abstand /zwischen den Fäden 2 angegeben ist. Dieser beträgt vorzugsweise wenigstens 0.3 mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Flexibles, flächenförmiges Verbundmaterial aus einer flexiblen Kunststoffolie als Träger, einem Gewebe und einer Elastomerachicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden des Gewebes gezwirnt sind und daß die Elastomerschicht die Trägeroberfläche und die Oberfläche der einzelnen Fäden in Form eines durch Aufsprühen erhaltenen, im wesentlichen gleichmäßig dicken Überzugs bedeckt (F ig. 4).

2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden des Gewebes einen Titer von wenigstens 100 Denier aufweisen, wobei der Zwirnungsbeiwert ü

(Drillung/10 cm χ /Titer (Denier))