DE3622028A1

DE3622028A1 - Mechanisch verfestigte glasseidenmatte

Info

Publication number: DE3622028A1
Application number: DE19863622028
Authority: DE
Inventors: Harald Prof Dr Ing Perner; Monika Dr Ing Maegel; Peter Dipl Ing Raue; Walter Eger; Heinz Dipl Ing Momberg; Bernd Dipl Ing Preissler
Original assignee: OSCHATZ GLASSEIDE VEB
Current assignee: OSCHATZ GLASSEIDE VEB
Priority date: 1985-09-16
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1987-03-19
Also published as: BE905430A; DD240920A1; FR2590283A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine mechanisch verfestigte Glasseidenmatte, die als flächenförmiges textiles Verstärkungsmaterial mit quassiisotropen Eigenschaften zur Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen, insbesondere für Preß-, Vakuum- und Injektionsverfahren sowie für das Handauflege- und Wickelverfahren und die Prepregherstellung geeignet ist. Wesentliche Einsatzgebiete für Plast-Verbundwerkstoffe sind beispielsweise das Bauwesen, die Herstellung von Behältern, Rohren und industriellen Formteilen, das Transportwesen, der Schiffbau und die Herstellung von Konsumgütern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Matten aus Glasfaserstoff, die zur Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen eingesetzt werden, sollen über eine hohe Gleichmäßigkeit der Flächenmasse verfügen, keine bevorzugte Verstärkungsrichtung aufweisen sowie keine vorzeitige Aufhebung der Flächengebildestabilität, die zu Glasmangel- bzw. Glasanreicherungszonen im Plast-Verbundwerkstoff führen kann, gestatten. Das Flächengebilde muß für die verschiedenen Verarbeitungsverfahren unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Voluminösität, Konturenanpaßfähigkeit und Reißfestigkeit genügen.

Es sind Matten aus Glasfaserstoff bekannt, die entweder aus Abschnitten von Glasseiden, sogenannten Stapeln etwa konstanter Länge, bestehen, die gleichmäßig, jedoch ungerichtet zweidimensional verteilt sind, oder aus zufallsbedingt abgelegten Glasseidenfäden gebildet werden, DE-OS 24 61 442. Die Verfestigung der genannten Matten aus Glasfaserstoff erfolgt durch ein chemisches Bindemittel. Nach Art und Anteil des chemischen Bindemittels in den Matten werden solche mit leicht bzw. schwer in Styrol löslichem Bindemittel und geringem bzw. hohem Bindemittelgehalt unterschieden.

Für die Verarbeitungsverfahren Handauflegeverfahren, kontinuierliches Laminieren und die Prepregherstellung werden vorzugsweise Matten aus Glasfaserstoff mit leicht in Styrol löslichem Bindemittel eingesetzt. Bei der Anwendung des Preß-, Injektions- und Vakuumverfahrens muß die vorzeitige Aufhebung der Bindung von Stapeln bzw. Glasseide im Flächengebilde beim Kontakt mit dem Matrixmaterial vermieden werden, ansonsten sind Glasmangel- und Glasanreicherungszonen im Erzeugnis durch das sogenannte "Ausschwimmen" der Stapel unvermeidbar, wodurch örtliche Festigkeitsdifferenzen entstehen. Deshalb wurden für diese Verarbeitungsverfahren schwer in Styrol lösliche Bindemittel entwickelt, DE-OS 24 61 442, wobei eine Lösezeit in Styrol von mehr als 10 Minuten erreicht wurde. Die Menge des aufgebrachten Bindemittels, im allgemeinen zwischen 2,5 und 10 Massenprozent, bestimmt die Reißfestigkeit und Konturenanpaßfähigkeit der Matte aus Glasfaserstoff, wobei eine hohe Reißfestigkeit eine geringe Konturenanpaßfähigkeit bedingt und eine gute Konturenanpaßfähigkeit eine geringere Reißfestigkeit zur Folge hat.

Ein Nachteil der bekannten, chemisch gebundenen Matten aus Glasfaserstoff besteht darin, daß die Verarbeitungszeit bei der Herstellung des Plast-Verbundwerkstoffes durch die begrenzte Flächengebildestabilität infolge der Löslichkeit des Mattenbinders in Styrol eingeschränkt ist.

Aus den Matten aus Glasfaserstoff können sich bereits vor der Auflösung der Flächengebildestabilität Stapel oder Glasseiden lösen. Daraus resultieren Glasmangel- bzw. Glasanreicherungsbereiche, die zu örtlichen Festigkeitsdifferenzen führen und keine saubere Verarbeitung gestatten.

Nachteilig bei der Verarbeitung von chemisch gebundenen Matten aus Glasfaserstoff wirkt sich auch das Bindemittel auf die Laminateigenschaften selbst aus und daß dieses Bindemittel vor der Benetzung des Glasfaserstoffes mit Harz gelöst werden muß und die Verarbeitungszeit dadurch begrenzt ist.

Nachteilig ist weiterhin, daß bei hohen Anforderungen an die Reißfestigkeit der Matte die Konturenanpaßfähigkeit eingeschränkt ist. Der Energiebedarf für die Herstellung der chemisch gebundenen Matte aus Glasfaserstoff übersteigt den für die mechanisch verfestigte Glasseidenmatte erforderlichen Aufwand wesentlich.

Es sind außerdem Matten aus Glasfaserstoff bekannt, welche mechanisch durch Nadeln mittels Widerhaken verfestigt werden. wobei die Struktur des Flächengebildes wesentlich beeinflußt wird und ein für die Herstellung vorzugsweise von Plast-Verbundwerkstoffen wenig geeignetes Erzeugnis entsteht.

Dieses Erzeugnis hat den Nachteil, daß es sehr voluminös ist und deshalb keine vollständige Entlüftung des Laminates während des Verarbeitungsprozesses ermöglicht. Es ist auch die Anwendung von Glasseidenfäden mit haftmittelhaltigen Schlichten nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Matte aus Glasfaserstoff als Verstärkungsmaterial für Plast-Verbundwerkstoffe zu schaffen, deren Verfestigung ohne wesentliche Beeinflussung der Struktur des Flächengebildes erfolgt und die keine Einschränkung der Flächengebildestabilität im Plastverarbeitungsprozeß erfährt, eine geringe Biegefestigkeit und damit hohe Konturenanapaßfähigkeit besitzt, über eine variable Reißfestigkeit und Voluminösität verfügt sowie eine saubere Arbeitsweise bei der Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flächenförmiges textiles Verstärkungsmaterial mit quasiisotropen Eigenschaften aus Glasfaserstoff zur Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen zu entwickeln, welches mechanisch verfestigt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Fadengelege, welches aus zufallsbedingt abgelegten Schleifen einer größeren Anzahl von Glasseidenfäden besteht, mit Wirknadeln durchstochen und durch ein maschenbildendes Fadensystem verfestigt wird. Außerdem kann das Fadengelege mit einem oder mehreren bereits fertigen textilen Flächengebilden bzw. einer Fadenschar in Kett- und/oder Schußrichtung verfestigt und verbunden werden. Das erfindungsgemäße Erzeugnis kann durch die Parameter Maschinenfeinheit, Stichlänge, Bindungsart und die Fadenparameter von Glasseide und verfestigenden Fäden sowie Flächenmasse, Breite und Randgestaltung variiert werden.

Der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen Erzeugnisses besteht darin, daß durch seinen Einsatz bei der Herstellung von Plast-Verbundwerkstoffen während der Einwirkung des Harzes die Flächengebildestabilität uneingeschränkt aufrechterhalten werden kann und damit die Verarbeitungszeit nicht begrenzt ist. Dadurch werden örtliche Differenzierungen des Glasvolumenanteils vermieden, und eine saubere Verarbeitung ist möglich.

Ein weiterer Vorteil der mechanisch verfestigten Glasseidenmatte besteht darin, daß durch die mögliche variable Gestaltung der mechanischen Verfestigung (Maschinenfeinheit, Stichlänge, Bindungsart, Fadenparameter der verfestigenden Fäden) eine variable Reißfestigkeit und Voluminösität bei Beibehaltung einer hohen Konturenanpaßfähigkeit gewährleistet werden kann. Das Erzeugnis, entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1, weist nach TGL 50 551/02, von 0,72 Nmm bis 1,22 Nmm in Produktionslaufrichtung und von 1,20 Nmm bis 1,30 Nmm in Querrichtung auf. Die Reißkraft des Erzeugnisses beträgt 293 N bei einem Variationskoeffizienten von 27%.

Vergleichsweise verfügt eine Stapelbindermatte C5-P45-LO-450 über eine Reißkraft von 92 N bei einem Variationskoeffizienten von 39% und über eine Biegesteifigkeit von 2,42 Nmm bis 12,58 Nmm in Produktionslaufrichtung und von 6,39 Nmm bis 7,37 Nmm in Querrichtung.

Speziell bei der mechanischen Verbindung des Fadengeleges mit anderen Flächengebilden entsteht der Vorteil, daß höhere Glasvolumenanteile im Plast-Verbundwerkstoff erreicht werden können, die zu höheren Festigkeiten führen. Bei besserem Schichtenaufbau entstehen Erzeugnisse, die hohen Biege-, Zug- und Druckbeanspruchungen standhalten. Die Verbindung von Fadengelegen mit anderen Flächengebilden gestattet die rationelle und zeitsparende Gestaltung des Plastverarbeitungsprozesses. Das Durchstechen des Fadengeleges bei seiner mechanischen Verbindung mit anderen Flächengebilden schafft günstige Durchtränkungsbedingungen für das Verstärkungsmaterial.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Wirtschaftlichkeit der Herstellung der erfindungsgemäßen Matte durch wesentlich geringeren Energiebedarf gegenüber der chemisch gebundenen Matte verbessert werden kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Beispielen erläutert werden:

Beispiel 1

Nach der Erfindung besteht eine mechanisch verfestigte Glasseidenmatte mit einer Flächenmasse von 450 g/m² aus Schleifen von E-Glasseidenfäden der Feinheit 40 tex, mit einem Elementarfadendurchmesser von 10 µm und das Material des maschenbildenden Fadensystems aus Polyestergarn mit einer Feinheit von 33 tex. Die Legung der machenbildenden Fäden erfolgt als Fransenlegung bei einer Maschinenfeinheit der Nähwirkmaschine von 2,33 F. Die Stichlänge des maschenbildenden Fadensystems beträgt 2,7 mm.

Beispiel 2

Bei der Verbindung eines Fadengeleges mit einem weiteren Flächengebilde entsteht ein Verstärkungsmaterial der Flächemasse 930 g/m². Die Komponente des Fadengeleges der Flächenmasse 450 g/m² wird aus Schleifen von E-Glasseidenfäden der Feinheit 30 tex mit einem Elementarfadendurchmesser von 12 µm gebildet. Das tragende Flächengebilde ist ein Glasseidengewebe der Flächenmasse 580 g/m², wobei die Feinheit der Kettfäden 1200 tex und Feinheit der Schußfäden ebenfalls 1200 tex beträgt. Die Gewebebindung ist eine Leinwandbindung. Das Material des maschenbildenden Fadensystems besteht aus PA-Seide mit einer Feinheit von 20 tex. Die Legung der maschenbildenden Fäden erfolgt als Trikotlegung bei einer Maschinenfeinheit von 3,5 F. Die Stichlänge des maschenbildenden Fadensystems beträgt 4 mm.

Claims

Anspruch 1
Mechanisch verfestigte Glasseidenmatte, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fadengelege, das aus zufallsbedingt abgelegten Schleifen einer größeren Anzahl von Glasseidenfäden gebildet wird, auf einer Nähwirkmaschine mittels Wirknadeln querreihig durchstochen und durch ein maschenbildendes Fadensystem verfestigt wird.
Anspruch 2
Mechanisch verfestigte Glasseidenmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadengelege mit einem bzw. mehreren bereits fertigen textilen Flächengebilden bzw. einer Fadenschar in Kett- und/oder Schußrichtung verfestigt und verbunden wird.