DE3636300A1 - Flaechengebilde aus fasern, insbesondere als verstaerkungseinlage fuer kunststoffteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächengebilde aus Fasern, insbesondere als Verstärkungseinlage für Kunststoffteile, mit in Kett- und Schußeinrichtung liegenden Fäden.

Es ist bekannt, Gewebe aus Polyesterfäden oder Matten aus Glasfasern als Verstärkungseinlagen in Formteilen aus Kunststoff, wie beispielsweise Bootskörpern, Surfbrettern und dgl., zu verwenden, wobei die Verstärkungseinlage in eine Form eingelegt, gegebenenfalls mittels eines Klebers befestigt, und danach in Kunststoff eingebettet wird. Die bekannten Verstärkungseinlagen haben, sofern sie kostengünstig sind, ein relativ hohes Gewicht, oder sie sind bei geringerem Gewicht sehr teuer. In jedem Falle können die bekannten Verstärkungseinlagen nur bedingt an starke Formänderungen angepaßt werden, wordurch ihr Einsatz beschränkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flächengebilde der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß es bei geringem Gewicht und relativ niedrigen Herstellungskosten gut verformbar und damit vielfältig einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß die in der einen Richtung liegenden Fäden, zumindest während der Verformung, stärker dehnbar sind als die quer dazu liegenden Fäden, wird eine gute Verformbarkeit des Flächengebildes erzielt, wobei in der Hauptbeanspruchungsrichtung hochfeste und im wesentlichen nicht dehnbare Fäden verwendet werden können, die die erforderliche Festigkeit in der Verstärkungseinlage gewährleisten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Gelege von sich kreuzenden Fäden,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Bindungskette in Form eines Gewirkes, und

Fig. 3 in gleicher Darstellung die Verbindung der Bindungskette nach Fig. 2 mit dem Gelege nach Fig. 1.

In Fig. 1 sind mit 1 Fäden bzw. Garne bezeichnet, die beispielsweise in Schußrichtung verlaufen, während quer dazu liegende Fäden bzw. Garne 2 in der Kettrichtung verlaufen, wie dies bei einem Gewebe bekannt ist, wobei die Kett- und Schußfäden ineinander verflochten sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dagegen bilden die Fäden 1 eine obere Lage und die Fäden 2 eine darunterliegende Lage, ohne daß die quer zueinander liegenden Fäden miteinander verflochten sind, so daß sich ein Gelege von zwei aufeinanderliegenden Schichten von Fäden 1 und 2 ergibt, wobei in jeder Schicht die Fäden im wesentlichen parallel zueinander liegen und einen vorgegebenen Abstand voneinander haben. Beispielsweise die Fäden 1 bestehen aus einem Material mit geringerem E-Modul als die Fäden 2. Vorzugsweise bestehen die Fäden 1 aus hochfestem Polyolefin, während die Fäden 2 aus hochfestem Polyester bestehen. Vorteilhafterweise bestehen beide Fäden 1 und 2 aus einem Multifilgarn.

Das Material des Fadens bzw. Garns 1 hat einen geringeren Schmelzpunkt als das Material der quer dazu liegenden Fäden bzw. Garne 2. Bei einer räumlichen Verformung des ebenen Geleges nach Fig. 1 werden die Fäden 1, sei es aufgrund ihres E-Moduls oder durch Wärmeeinwirkung, gedehnt, während die quer dazu liegenden Fäden 2 im wesentlichen ihre Längsabmessung beibehalten, dafür aber relativ zu den Fäden 1 verschoben werden.

Um den Zusammenhalt der Fäden 1 und 2 des Geleges nach Fig. 1 zu gewährleisten, ist eine Bindungskette 3 vorgesehen, die in Fig. 2 dargestellt ist und beispielsweise in der Form eines Gewirkes ausgebildet sein kann. Diese Bindungskette 3 wird in das Gelege nach Fig. 1 in der Weise eingearbeitet, daß die Fäden 1 und 2 an den Kreuzungsstellen durch die Bindungskette 3 miteinander verbunden werden, wie dies Fig. 3 zeigt. Dabei werden die quer zueinander liegenden Fäden 1 und 2 so miteinander verbunden, daß eine Relativbewegung der beiden Fäden zueinander möglich ist.

Die Bindungskette 3 kann in der Weise gewirkt oder auch gewebt sein, daß sie jeweils nur die Kreuzungsfäden 1 und 2 miteinander verbindet, während die in Fig. 1 wiedergegebenen Zwischenräume zwischen den einzelnen Fäden 1 und 2 im wesentlichen frei bleiben. Vorzugsweise wird die Bindungskette 3 so ausgebildet, daß auch in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Fäden 1 und 2 eine Verknüpfung der Bindungskette bzw. eine Masche vorhanden ist. Dadurch wird bei einer Verformung des auf diese Weise hergestellten Flächengebildes eine gleichmäßige Verschiebung der weniger dehnfähigen Fäden 2 pro Flächeneinheit relativ zu den dehnfähigen Fäden 1 durch die über die Fläche gleichmäßigere Dehnung des Gewirkes der Bindungskette 3 erzielt.

Für die Festigkeit der Verstärkungseinlage ist das Material der Bindungskette 3 nicht wesentlich, sie kann beispielsweise aus einem Polyestergarn bestehen, das wesentlich dünner ist als das Multifilament der die Belastung aufnehmenden Fäden 1, 2, wie dies auch in Fig. 3 schematisch wiedergegeben ist.

Es werden für die Fäden 1 und 2 jeweils hochfeste Fäden bzw. Garne verwendet, wobei die Fäden 1 bei der Verformung des Geleges durch ihren E-Modul und/oder durch ihre Temperaturfestigkeit leichter verformbar bzw. dehnbar sind als die quer dazu liegenden Fäden 2. Hierdurch ergibt sich ein in einer Richtung sehr festes Flächengebilde, das in der im wesentlichen senkrecht dazu liegenden Richtung beweglich und leicht verformbar ist. Wird für die leichter verformbaren Fäden 1 hochfestes bzw. hochverstrecktes Polyolefin verwendet, das einen Schmelzpunkt von etwa 120°C aufweist und damit gegenüber Erwärmung wesentlich weniger beständig ist als das für die Fäden 2 verwendete Polyestermaterial mit einem Schmelzpunkt in der Größenordnung von 220°C, so erhält man nach der Verformung unter Wärmeeinwirkung, bei der die Temperatur so ausgelegt ist, daß die Polyolefinfäden 1 leicht verformt werden können, während die quer dazu liegenden Polyesterfäden 2 sich im wesentlichen nicht dehnen, und nach Abkühlung eine Verstärkungseinlage, bei der auch die bei der Verformung leicht verformbaren Fäden 1 wieder eine hohe Festigkeit aufweisen. Für die Fäden 1 wird hochfestes Polyolefin verwendet, das aber unter Wärmeeinwirkung bei einer bestimmten Temperatur besser dehnbar ist als Polyester.

Durch die beschriebene Ausgestaltung ergibt sich zunächst eine leicht verformbare Verstärkungseinlage, die in Verbindung mit dem Kunststoffmaterial, in dem sie eingebettet wird, eine hohe Festigkeit ergibt. Zudem kann bei gleicher Festigkeit gegenüber einer Verstärkungseinlage aus Glasfasermatten eine Verringerung des Gewichts der Verstärkungseinlage um etwa ²/₃ erzielt werden.

Die auf diese Weise ausgebildete Verstärkungseinlage weist eine hohe Saugfähigkeit für das darauf aufgebrachte Kunststoffmaterial auf, in dem die Verstärkungseinlage eingebettet wird. Zudem kann für bestimmte Anwendungsfälle das Aufbringen eines Klebers entfallen, weil die durch Wärmeeinwirkung sich erweichenden Fäden 1 eine gute Verbindung mit dem aufgebrachten Kunststoffmaterial ergeben.

Anstelle des in Fig. 1 wiedergegebenen Geleges kann auch ein Gewebe vorgesehen werden, bei dem die Fäden bzw. Garne 1 und 2 in an sich bekannter Weise ineinander verflochten sind. Bei dieser Ausgestaltung kann eine Bindekette entfallen, weil die Fäden 1 und 2 durch die Webart miteinander verbunden, aber relativ zueinander verschiebbar sind.

Eine Verstärkungseinlage nach der Erfindung kann auf den verschiedensten Gebieten Anwendung finden. So ist sie nicht nur als Verstärkungseinlage für Kunststoffteile, beispielsweise für Surfbretter, Bootskörper, Badewannen und dgl. geeignet, sondern auch für die Herstellung von Segeln, wobei das zunächst bewegliche Flächengebilde durch Kunststoffkaschierung verfestigt wird. Zudem ergibt sich die Möglichkeit, auf diese Weise durch Wärmeeinwirkung tiefziehbare Segel, beispielsweise für Surfbretter, herzustellen. Die Kunststoffkaschierung des Flächengebildes kann dabei auch in Form von aufgebrachten Kunstoffolien erfolgen.

Für rohrförmige oder stangenförmige Bauteile wird das erfindungsgemäße Flächengebilde vorzugsweise schlauchförmig ausgebildet, wobei bei einer Beanspruchung des Bauteils über die Längsabmessung sich die hochfesten, nicht dehnbaren Fäden 2 sich in Längsrichtung des Schlauches erstrecken, während die unter Verformungsbedingungen dehnbaren Fäden 1 in Querrichtung verlaufen. Für einen beispielsweise durch Innendruck beaufschlagten Schlauch ist aber auch die umgekehrte Ausgestaltung möglich.

Die Bindungsstufe 3 kann in Form einer Strickbindung ausgelegt sein oder auch in einer anderen Bindungslegung die eine relativ große Beweglichkeit der Fäden 1 und 2 zuläßt. Fig. 2 und 3 zeigen eine geschlossene Trikotlegung der Bindungskette.

Bei einer beispielsweisen Ausführungsform des Flächengebildes sind in der einen Richtung 7,1 Fäden/cm, in der quer dazu verlaufenden Richtung 3,0 Fäden/cm und in der Bindekette 6,0 Maschen/cm vorhanden, wobei es ein Flächengewicht von 90-150 g/m² hat. In diesem Falle wird bei den in der folgenden Tabelle angegebenen Fadenwerten für den Wert 3,0 Fäden/cm der Faden 2 und für den Wert 7,1 Fäden/cm der Faden 1 eingesetzt.

Anstelle von Polyester- oder Polyolefinfäden können auch andere Fadenmaterialien eingesetzt werden, bei denen das Material des einen Fadens unter Verformungsbedingungen leichter dehbar als das der quer dazu verlaufenden Fäden ist.

Die Garnstärke kann von dtex 50 bis dtex 3300 je nach Einsatz schwanken.

Im folgenden sind bevorzugte Werte der verwendeten Fäden aufgeführt:

Die Fäden 1 können für die Kett- und die Fäden 2 für die Schlußrichtung und umgekehrt eingesetzt werden.

Claims (6)

1. Flächengebilde aus Fasern, insbesondere als Verstärkungseinlage für Kunststoffteile, mit in Kett- und Schußrichtung liegenden Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß die in der einen Richtung liegenden Fäden (1) stärker dehnbar sind als die quer dazu liegenden Fäden (2).

2. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der einen Richtung liegenden Fäden einen geringeren E-Modul aufweisen als die quer dazu liegenden Fäden.

3. Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der einen Richtung liegenden Fäden eine geringere Temperaturfestigkeit bzw. einen geringeren Schmelzpunkt haben als die quer dazu liegenden Fäden.

4. Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (1, 2) in Form eines Gewebes angeordnet sind.

5. Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (1, 2) in Form eines Geleges angordnet sind.

6. Flächengebilde nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bindungskette (3) vorgesehen ist, welche die Fäden (1, 2) miteinander derart verbindet, daß eine Relativbewegung dieser Fäden zueinander möglich ist.