DE68926177T2

DE68926177T2 - Heissschrumpfbare Fasern und daraus hergestellte Produkte

Info

Publication number: DE68926177T2
Application number: DE68926177T
Authority: DE
Inventors: Frederick S Campbell; Dewitt R Petterson; Gordon J Varney
Original assignee: Albany International Corp
Current assignee: Albany International Corp
Priority date: 1988-04-14
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: EP0337597A2; KR890016224A; FI890905A0; EP0337597B1; AU616243B2; FR2630135B1; CH684726B5; MX169946B; GR890100110A; GB2217355B; AU3074989A; PT89825A; PT89825B; FR2630135A1; DK174213B1; GB2217355A; BE1002706A5; IL89406A0; JPH01282374A; GR1000276B

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Faserstruktur einschließlich eines größeren Anteils wärmeschrumpfbarer Fasern, und bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Bilden eines Formkörpers aus einer solchen Struktur wie auch auf den Formkörper selbst. Die Erfindung umfaßt eine neuartige Faserzusammensetzung mit flammenverzögernden Hochtemperaturfestigkeitseigenschaften, welche Zusammensetzungen in der Lage sind, in einer Anzahl von spezifischen neuartigen Produkten verarbeitet zu werden.
Es ist allgemein bekannt, daß, wenn die meisten Arten von gestreckten synthetischen Fasern auf etwa ihre Recktemperatur erwärmt werden, sie die Tendenz haben, sich zu kontrahieren. Beispielsweise schrumpfen Polyolefin-, Polyester-, Polyvinylchlorid- und Polyamidfasern insbesondere zwischen 10-50% unter diesen Bedingungen. Die Fasern erhalten diese Eigenschaft während des Herstellungsprozesses. Bei der Herstellung solcher Fasern ist es übliche Praxis, die Fasern nach dem Spinnen zu recken, um die darin enthaltenen Polymermoleküle zu orientieren. Diese Orientierung wird anfänglich beibehalten, weil starke intermolekulare Kräfte zwischen den Molekülen die langgestreckten Moleküle selbst daran hindern, sich zu kontrahieren und durch Entspannung neu auszurichten. Diese starken intermolekularen Kräfte können jedoch bei erhöhten Temperaturen überwunden werden durch entropische Entspannung, was es den Fasern ermöglicht, einen Zustand zu erreichen, wodurch eine Kontraktionskraft sich entwickelt und die Faser schrumpft.
Es gibt im Stand der Technik eine Anzahl von Beispielen für Produkte, hergestellt aus Faserstrukturen, die wärmeschrumpfbare Fasern enthalten. Beispielsweise offenbart US-A-2 609 539 ein Verfahren zur Herstellung einer Schneiderpuppentasche, bei dem eine Bahn aus thermoplastischen, wärmeschrumpfbaren Fasern in einer Form angeordnet wird und aufgeheizt wird, um so zu schrumpfen, und dann, nachdem eine Erweichung einmal eingetreten ist, die Fasern autogen miteinander zur Haftung gebracht werden.
US-A-3 510 389 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von punktgebundenem, nichtgewebtem Tuch, bei dem bestimmte Bereiche einer Bahn aus thermoretraktiven Fasern einem erhitzten Gas ausgesetzt werden. In den behandelten Bereichen werden die Fasern an bestimmten ihrer Berührungspunkte gebunden und sind in einer vorgespannten, geradlinigen Konfiguration, während an anderen Stellen die Fasern in einer generell entspannten Konfiguration bleiben.
US-A-3 917 448 bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung eines nichtgewebten Tuches mit einem hohen Ausmaß an Luftigkeit. Das Verfahren umfaßt die Bildung einer Bahn aus Fasern mit unterschiedlichen Wärmeschrumpfkoeffizienten, wobei die Fasern in drei Dimensionen zufällig angeordnet sind, und das Ausführen des Schrumpfens so, daß einige Faser dazu gebracht werden, Schlaufen zu bilden und auszuknicken, wodurch Lufträume in der Bahn erzeugt werden.
Es besteht ein Bedürfnis für Materialien, die ein geringes Gewicht haben, strukturelle Integrität und Festigkeit, basierend auf einer Faserkonstruktion, besitzen und die vorzugsweise herabgesetzte Entflammbarkeit im Vergleich mit existierenden Materialien aufweisen.
Es ist demgemäß ein Ziel dieser Erfindung, Faserstrukturen aus wärmeschrumpfbaren Fasern zu schaffen, vorzugsweise mit guten thermischen Eigenschaften, wie beispielsweise Polyimidfasern, welche Strukturen einfach durch Erhitzen in Formkörper umgesetzt werden können. Die geformten Artikel können strukturelle Integrität aufweisen, d.h. hohe Zugfestigkeit in Kombination mit geringem Gewicht und vorzugsweise hoher Hitzefestigkeit und Flammenverzögerung, abhängig von dem Verfahren ihrer Bildung. Solche geformte Gegenständen können auch in der Lage sein, ohne weiteres verformt und maschinell bearbeitet zu werden, nachdem sie geformt worden sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Faserstruktur geschaffen, umfassend eine Schicht mit einem größeren Anteil wärmeschrumpfbarer Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur diskrete Gruppen der genannten Fasern umfaßt, gebildet quer zur Ebene der Faserstruktur, welche Struktur in der Lage ist, bei Wärmebehandlung eine Struktur erhöhter Dichte zu erzeugen, bei der die Dichte der Fasergruppen größer ist als jene des Restes der Struktur.
Wie in größeren Einzelheiten unten beschrieben, kann eine solche Faserstruktur verwendet werden als ein Vorläufermaterial, aus dem ein geformter Gegenstand hergestellt werden kann. Die Wärmebehandlung des Materials gemäß der Erfindung führt zu einer Bildung von strukturellen Elementen oder "Kissen" innerhalb der Struktur, was in einer erheblichen Versteifung und Zunahme der Druckfestigkeit in dem Material resultiert.
Die Faserstruktur kann ein nichtgewebter Filz sein, typischerweise eine Vlieslage, umfassend eine Serie von Lagen getrennter Fasern.
Die Faserstruktur kann irgendeine Art von Tuch sein, gewebt oder gewirkt in einer einzelnen Schicht oder in mehreren Schichten.
Die Faserstruktur kann ein einziges Vlies sein oder von mehreren Lagen aus Vliesmaterial gebildet sein, die vor dem Schrumpfvorgang zusammenlaminiert werden. Wo die Struktur ein Laminat ist, können Laminieradhäsive von irgendeinem Adhäsivtyp eingesetzt werden, typischerweise jene, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acryladhäsiven, Polyesteradhäsiven, Polyamidadhäsiven, Polyolefinadhäsiven, Polyurethanadhäsiven und Polyimidadhäsiven. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Adhäsiv ein Heißkleberadhäsiv mit niedrigen Wärmefreisetzeigenschaften.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Gruppen von Fasern gebildet durch Aufnadeln oder durch Hydroverknäulung. Die Faserstruktur kann ein Filz sein, bei dem Längen von Fasern orientiert oder zufällig innerhalb der Vliesschicht des Filzes sind. Im orientierten Falle können die Fasern in diskreten Laminae innerhalb jeder Schicht angeordnet sein, welche Laminae so angeordnet sind, daß die Orientierungsrichtung benachbarter Laminae einen Winkel größer als 50 bilden.
Die Faserstruktur kann mehrere Lagen von Vliesmaterial umfassen, die extensiv nadelverfilzt sind, um die Kohäsion zwischen Fasern zu erzeugen innerhalb einer bestimmten Schicht und zum Erzeugen von Kohäsion zwischen Fasern innerhalb unterschiedlicher Schichten.
Die mindestens einen größeren Anteil der Faserstruktur bildenden Fasern können ausgewählt werden aus wärmeschrumpfbaren, synthetischen Fasermaterialien einschließlich Polyamidfasern, Acrylfasern, Polypropylenfasern, Polyphenylensulfidfasern, Polyimidfasern, Fasern aus aromatischem Ätherketon und Polyätherimidfasern.
Die einzelnen Fasern der Faserstruktur können einen Anteil von nicht mehr als 5 Gew.-% eines niedermolekulargewichtigen Plastifiziermaterials umfassen; solches Plastifiziermaterial kann ausgewählt werden aus Lösungsmitteln für das Faserpolymer und niedermolekulargewichtigen Oligomeren desselben Polymermaterials. Unter Oligomeren soll verstanden werden, daß sie Komponenten niedrigen Molekulargewichts bedeuten, bestehend aus wiederholten, mit dem Mutterpolymer identischen Einheiten, jedoch mit einem Grad der Polymerisation von etwa zwei bis zehn. Größere Quantitäten können vorhanden sein, doch ergibt sich daraus nur wenig Vorteil. Das Lösungsmittel kann ein Rest aus der Herstellung der Fasern sein oder kann nachfolgend zugefügt werden zu der Faser vor der Wärmebehandlung. Das Vorhandensein des Lösungsmittels ist wünschenswert, jedoch ein unwesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Wenn die Fasern Polyimidfasern sind, können die Lösungsmittel ausgewählt werden aus Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon und Dimethylacetamid oder anderen starken aprotischen Lösungsmitteln. In dieser besonderen Ausführungsform wird das Wärmeschrumpfen und/oder Heften bei einer Temperatur innerhalb des Bereichs von 250-350ºC, vorzugsweise 270-330ºC, und am meisten bevorzugt 300-325ºC, ausgeführt.
Die Fasern für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung können einem Reckverhältnis von zwischen dem 2- und 7-fachen unterworfen worden sein, jedoch vorzugsweise nicht irgendeinem nachfolgenden Anlaßoder Entspannungsschritt. Es ist bevorzugt, daß die Fasern zu einem inhärenten Schrumpfen von mindestens 10 bis 60% fähig sind, wenn sie erwärmt werden, um die angemessene Schrumpfung und Verdichtung der kohäsiven Faseransammlung zu bewirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Faserstruktur einen größeren Anteil an Polyamidfasern mit der allgemeinen Formel:
worin n eine gerade Zahl größer als 1 ist und R ausgewählt wird aus einem oder mehreren von
Diese Fasern sind besonders geeignet für das Praktizieren der Erfindung, indem sie bei der Wärmebehandlung die Erzeugung von geformten Gegenständen hoher Zugfestigkeit, hoher Wärmefestigkeit, guter Flammenverzögerungseigenschaften und relativ niedriger Dichte ermöglichen. Wenn sie offenen Flammen im Falle eines Feuers ausgesetzt werden, entwickeln die Fasern Gase von nur sehr niedriger optischer Dichte und niedriger Toxizität.
Unter einem Aspekt der Erfindung resultiert die Schrumpfkraft zusammen mit der hohen Faserschrumpfrate zu der Erzeugung von kohäsiven Heftungen zwischen den einzelnen Fasern an ihren Kontaktpunkten; dies wird selbst bei Fasern wie Polyimidfasern beobachtet, die keinen Schmelzpunkt als solchen aufweisen. Diese kohäsiven Heftungen liefern, wenn sie hergestellt sind, zusätzliche strukturelle Integrität, hohe Stabilität und Zugfestigkeit der geformten Gegenstände.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Gegenstandes vorgeschlagen, welches Verfahren umfaßt:
Bilden einer Faserstruktur, wie oben spezifiziert, einschließlich wärmeschrumpfbarer Fasern,
Erwärmen der Struktur auf eine Temperatur, die hinreicht, um eine Verdichtung eintreten zu lassen, während die Struktur in mindestens einer Richtung gegen Schrumpfen gehaltert wird,
Positionieren der verdichteten Struktur in Anlage an eine formgebende Oberfläche, während die Halterung aufrechterhalten wird,
Abkühlen der Struktur unter Aufrechterhaltung der Halterung,
und nachfolgendes Entfernen der Halterung.
Die Struktur kann Wärme bei einer Temperatur und während einer Zeit ausgesetzt werden, welche hinreichen, um die Faser zu schrumpfen bis zum Erhalt von Faser-Faser-Heftstellen.
Die Faserstruktur kann in mindestens zwei Abmessungen gegen Schrumpfen gehaltert werden, wobei ein Schrumpfen im wesentlichen nur in der dritten Dimension zugelassen wird.
Die formgebende Oberfläche kann mindestens zwei zusammenwirkende Oberflächen umfassen, die zusammenwirken, um eine dreidimensional konturierte Platte zu erzeugen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein geformter Gegenstand geschaffen, der erhältlich ist mittels eines Verfahrens wie oben beschrieben, bei dem die Struktur eine Mehrzahl von Längselementen darin aufweist, wobei jedes Element eine Gruppe der Fasern umfaßt, die in einer Ebene orientiert sind und durch Wärmebehandlung verdichtet werden.
Die Erfindung umfaßt eine leichtgewichtige Zusammensetzung, in der die Dichte der Zusammensetzung im Bereich von 0,005 bis 1,0 g/cm³ und typischerweise innerhalb des Bereichs von 0,125 bis 0,40 g/cm³.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die geformten Gegenstände plastisch deformierbar bei Wiedererhitzung auf Temperaturen im Bereich der Glasübergangstemperatur der Fasern und haben eine Dichte von 1,20 g/cm³ höchstens.
Wenn die Faserstruktur einen größeren Anteil von Polyimidfaser umfaßt, kann das Erhitzen bei einer Temperatur innerhalb des Bereichs von 100-370ºC ausgeführt werden und über eine Zeit, die ausreicht, um eine adäquate Heftung Faser-an-Faser zu erreichen zum Bewirken der erforderlichen Zunahme in der Festigkeit der Faserstruktur. In dieser Ausführungsform kann das Erhitzen bis zu einer Temperatur oberhalb der effizienten Glasübergangstemperatur der Fasern erfolgen.
In der Praxis des Verfahrens der Erfindung können die Gruppen von benachbarten Fasern mit einer Orientierung quer zu der Ebene der Faserstruktur einige Fasern umfassen, die in zwei Richtungen liegen, ein Teil in der Ebene der Materialschicht und der andere Teil in der Querrichtung.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Faserstruktur verfestigt, indem sie gegen eine formgebende Oberfläche gehalten wird und danach der Erhitzung unterworfen wird, um ein erhebliches Schrumpfen der Fasern eintreten zu lassen zum Erzeugen einer verdichteten Vorform. Während des Schrumpfens werden Gruppen von Fasern, die sich in einer Richtung quer zu jeder Lage erstrecken, verdichtet und verfestigt. Mehrere der verfestigten Vorformen können mit einer Adhäsivschicht oder -schichten zwischen jeder Vorformschicht laminiert werden; das Adhäsiv kann aktiviert werden durch Anheben der Temperatur auf einen Pegel, der ausreicht, um das Adhäsiv aufzuschmelzen, jedoch einen Pegel unterhalb jenes, bei welchem eine signifikante Verfestigung eintritt. Dieser Prozeß ergibt ein Laminat, bei dem die strukturellen Komponenten innerhalb jeder Lage per se einen Grad von struktureller Festigkeit für die resultierenden Laminatmaterialien mit sich bringen.
Die genannte Querrichtung kann im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Faserstruktur liegen, doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
Der Schrumpfschritt kann ausgeführt werden, indem das Vlies in mindestens zwei Richtungen gehaltert wird.
Gemäß der Erfindung kann die Verdichtung der quer angeordneten Fasergruppe von einer Heftung Faser-an-Faser begleitet sein.
Die Faserstruktur kann in gewebter, gewirkter oder nichtgewebter Form vorliegen, worin Faserlängen innerhalb der Struktur selbst orientiert sind zum Schaffen von unidirektionalen Eigenschaften. Alternativ kann die Faserstruktur eine Vlieslage sein oder eine Papiermatte. Hydraulische Formtechniken können verwendet werden, wodurch eine Aufschlämmung von kurzen Faserlängen in einer Trägerflüssigkeit dispergiert wird, wie Wasser, und das Wasser vollständig in einer Richtung ausgepreßt wird, um eine Teilorientierung der Fasern zu erzielen. Die Faserstruktur kann mehrere Lagen von Fasermaterial umfassen, die extensiv nadelverfilzt sind zum Erzeugen von Kohäsion zwischen Fasern innerhalb einer bestimmten Schicht und zwischen den Fasern aus unterschiedlichen Schichten.
Eine Heftung Faser-an-Faser kann bei erhöhter Temperatur bewirkt werden, und das Maß der Heftung und das entsprechende Ausmaß der strukturellen Steife hängt ab von der Zeit/Temperaturbeziehung.
Wenn die Fasern aus Polyimid bestehen, erfordert das Heften bei einer erhöhten Temperatur in der Größenordnung von 300-350ºC oder mehr eine relativ kurze Einwirkdauer, vorzugsweise bis zu 30 Minuten, für die Aufheizung. Die Heftung bei niedrigeren Temperaturen in der Größenordnung von 100-300ºC, insbesondere in der Gegenwart von Lösungsmittel, führt zu einer Versteifung, beispielsweise einer Vlieslage infolge des dort vorliegenden erhöhten Heftungseffekts. Solange nicht das Vliesmaterial belastet wird, wird ein Schrumpfen während des Heftens auftreten. Jede Erhitzung kann ausgeführt werden durch Anwendung eines gewöhnlichen Ofens, einer Funkfrequenzautoklavierung, Mikrowellenerhitzung oder dergleichen. Unter einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Schrumpfen der Faserstruktur während der Wärmebehandlung gesteuert werden, um zu einer Dichte im Endprodukt innerhalb des Bereichs von 0,005 bis 1,2 g/cm³ und vorzugsweise 0,125 bis 0,40 g/cm³ zu führen. Der letztere Vorschlag ermöglicht demgemäß die Erzeugung von leichtgewichtigen, faserigen, gehefteten Strukturen. Mit erhöhter Dichte, d.h. größer als 0,4 g/cm³, können die geformten Produkte gemäß der Erfindung ohne weiteres maschinell bearbeitet werden, etwa durch Sägen, Bohren oder Fräsen, oder mittels irgendwelcher Werkzeuge, die bei der maschinellen Bearbeitung von Holz oder Kunststoffen eingesetzt werden.
In der Praxis wird bei der Bildung der geformten Komponenten gemäß einem Aspekt der Erfindung die Faserstruktur in mindestens zwei Dimensionen gegen Schrumpfen gehaltert, wodurch ein mögliches Schrumpfen in einer dritten Dimension zugelassen wird. Die natürliche Tendenz der Faserstrukturen, wie jene aus Polyimidfasern, ist, daß die Struktur bei erhöhten Temperaturen dramatisch schrumpft. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann diese Tendenz, bis zu einer Dichte oberhalb 1 g/cm³ zu schrumpfen, herabgesetzt werden durch Halterung der Faserstruktur gegen Schrumpfen in zumindest zwei Abmessungen vor der Wärmebehandlung.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung Materialien, die in der Lage sind, verarbeitet zu werden zur Bildung von leichtgewichtigen, geformten oder abgeformten Produkten, die strukturelle Integrität und Festigkeit, basierend auf einer Faserkonstruktion, aufweisen.
Die Faserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen größeren Anteil, das heißt größer als 50%, an Fasern, die typischerweise Polyimidfasern sein werden; in diesem letzteren Falle werden die Erzeugnisse verringerte Entflammbarkeit im Vergleich mit existierendem Material aufweisen.
Geformte Gegenstände gemäß der vorliegenden Erfindung können erzeugt werden unter Verwendung von Formmitteln oder formgebenden Formen, d.h. einer Matrix. Der Formgebungsschritt kann umfassen
- Bringen der Faserstruktur in engen Kontakt mit den Formmitteln und
- Erhitzen der Faserstruktur auf eine Temperatur im Bereich von zwischen 280 bis 350ºC; vorzugsweise 300 bis 330ºC.
Die Faseroberfläche des gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten geformten Gegenstandes kann eine hohe Oberflächenadhäsion aufweisen. Darüber hinaus können die mechanischen Eigenschaften der wärmebehandelten, geschrumpften Fasern und die gemäß der beschriebenen Erfindung hergestellten geformten Gegenstände mindestens teilweise irgendwelchen physikalischen Verbindungsvorgängen der Fasern während des Schrumpfens wie auch der Bildung von kohäsiven Heftungen zwischen den einzelnen Fasern zugeschrieben werden.
Im allgemeinen kann die Faserstruktur ein Vlies, ein Gewirk, ein Gewebe oder eine Kombination daraus umfassen. Indem eine solche Faserstruktur dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unterworfen wird und die Strukturen beispielsweise durch Klemmen rings um die Peripherie der Struktur gehaltert wird, wird ein erhebliches Schrumpfen der Struktur in nur einer Richtung erfolgen, nämlich senkrecht zu der Ebene des Materials, und das Material wird danach eine offene poröse Struktur und ein geringes Gewicht beibehalten. Die Wirkung irgendwelcher Heftungen zwischen den Fasern dient der Verfestigung der Faserstruktur. Die Steuerung der Festigkeit kann bewirkt werden durch Steuern des Grades des Schrumpfens und des Grades der Faser-Faser-Heftung. Es wird von Fachleuten gewürdigt werden, daß der Grad der Faser-Faser-Heftung ferner gesteuert werden kann durch eine Kombination von Temperatur, zeitlicher Verweildauer bei der Temperatur und möglichen Vorhandenseins oder Fehlens von Anteilen von aprotischen Lösungsmitteln wie jene, auf die oben verwiesen wurde.
Die Faserstruktur kann aus kontinuierlichem Filamentgarn oder Stapelfaser zusammengesetzt sein. Es versteht sich, daß die Eigenschaften des Endprodukts in gewissem Ausmaß von dem Kräuselprozeß abhängen und von der Natur der Faser, die anfänglich in der Faserstruktur eingesetzt wurde. Die Strukturen und Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung erwiesen sich als gute Abmessungsstabilität aufweisend. Beispielsweise wurde gefunden, daß eine einmal wärmebehandelte, insbesondere oberhalb einer Temperatur von 320ºC wärmebehandelte, geheftete Struktur aus Polyimidfasern eine Dimensionsstabilität und Widerstand gegen weitere Deformation hatte.
Wie oben kurz erwähnt, führt die Wärmebehandlung des Materials gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bildung von strukturellen Elementen oder "Kissen" innerhalb der Materialschicht. Dies soll nun in größeren Einzelheiten unten diskutiert werden.
Die Faserstruktur wurde dazu gebracht, eine Anzahl von Fasern zu haben, die sich generell quer zu der Ebene der Strukturschicht erstrecken. Durch Anlegen einer solchen strukturellen Schicht gegen eine formgebende Oberfläche und Unterwerfen des Materials einer Wärmebehandlung unter der Voraussetzung, daß das Material gegen die formgebende Oberfläche gehaltert wird, ist die einzige Richtung, in der das Material frei schrumpfen kann, in der dritten Dimension, nämlich im wesentlichen senkrecht zur formgebenden Oberfläche. Dies bedeutet, daß die Querfasern in der Lage sind, beinahe frei zu schrumpfen, wodurch ihre Dichte deutlich erhöht wird relativ zu der offenfaserigen Bahn, die sie umgibt. Demgemäß ist bei der Beendigung des Formgebungsprozesses ein Gegenstand erzeugt worden, der vielleicht eine geringfügig verdichtete Oberfläche hat infolge irgendwelcher Oberflächenerhitzung von der formgebenden verwendeten Oberfläche zusammen mit verdichteten Kissen oder Elementen innerhalb des Materials und sich quer zu dessen Oberfläche erstreckt. Dies führt zu einer erheblichen Versteifung und Zunahme der Druckfestigkeit des Materials.
Die Bildung von Gruppen von Fasern innerhalb des Materials kann bewirkt werden durch beispielsweise Nadeln oder Hydroverknäulung. Wenn die Lage zu nadeln ist, kann die strukturelle Schicht von entweder einer Seite oder beiden Seiten entweder gleichzeitig oder nacheinander genadelt werden. Die Größe des strukturellen Elements, geformt innerhalb der Lage während des Wärmeschrumpfschrittes, kann ziemlich genau gesteuert werden durch die Größe und Natur der Nadeln, die beim Nadelungsarbeitsgang verwendet werden. Je mehr Fasern quer zu der Ebene des Materials reorientiert sind, desto größer ist die Querfestigkeit nach Verdichtung. Das Ausmaß der Bildung der Elemente oder Kissen innerhalb des Materials kann gesteuert werden durch die Anzahl von Durchdringungen. Beim Nadeln ist es demgemäß durch Erhöhung der Nadelungsdichte möglich, den Kompressionsmodul der Schicht quer zu der Ebene der Faserstrukturprobe zu verbessern. Große Querelemente können geschaffen werden durch Verwendung von extra großen Nadeln oder einer Kombination von großen Nadelabmessungen und einer Art von Stachelstruktur an deren Ende.
Alternativ versteht es sich, daß die Faserquerelemente in das Material eingeführt werden können vor dem Wärmeschrumpfen mittels hydraulischer Verknäulungsstrahlen. In dieser Ausführungsform können Hochdruckfluidstrahlen, typischerweise Wasser, dazu gebracht werden, auf die Faserschichtoberfläche aufzutreffen und die Fasern oder Gruppen von Fasern in das Vliesmaterial einzutreiben, wodurch solche Fasern in einer Richtung im wesentlichen quer zu der Ebene des Vliesmaterials selbst ausgefluchtet werden.
Bei der Formgebung des Materials gemäß der vorliegenden Erfindung kann die formgebende Oberfläche eine ebene Oberfläche sein, um eine Platte herzustellen, oder tatsächlich benachbarte geformte Oberflächen umfassen, zwischen welchen die Formgebung erfolgt. Die formgebende Oberfläche oder Oberflächen können gekrümmt sein, um eine dreidimensional geformte resultierende Platte oder Struktur zu erzeugen. In einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Faserstruktur eine oder mehrere Schichten von Fasermaterial umfassen, das auf eine Stützlage genadelt wird.
Fasern, die besonders brauchbar sind für das Praktizieren dieser Erfindung, sind, wie oben beschrieben, Polyimidfasern. Diese Fasern sind verfügbar als gekräuselte Stapelfaser mit einem Standard- Titer von 1,7, 2,2 und 3,3 dtex wie auch als kontinuierliche Filamente im Titerbereich von 200-11000 dtex.
Nachfolgend wird eine nur als Beispiel zu verstehende Beschreibung von Verfahren der Ausführung der Erfindung wiedergegeben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt bei einer Vergrößerung von 12 einer Dreischicht-Laminat-Faserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 ein Detail der Figur 1 bei einer Vergrößerung von 50 zur Darstellung der Kissenstruktur und der adhäsiven Zwischenschichtlage.
Figur 3 ein Detail der Figur 1 bei einer Vergrößerung von 150 zur Darstellung der Abschlußfaserstruktur eines Kissens.
Figur 4 eine Querschnittsansicht einer Kissenstruktur bei einer Vergrößerung von 950 zur Darstellung des Vorhandenseins der Heftung von Faser zu Faser.
Figur 5 Zugdehnungsdiagramme für die Kompression von zwei Polyimid-Nichtgeweben mit einer unterschiedlichen Anzahl von Kissen pro Flächeneinheit.
Figur 6 einen Querschnitt einer Kissenstruktur, erzeugt durch thermische Verdichtung eines genadelten Nichtgewebes.
Figur 7 einen Querschnitt einer Matrixfaserstruktur rings um die Kissen eines thermisch verdichteten, genadelten Nichtgewebes.
Figur 8 Zugdehnungsdiagramme für die Kompression von zwei Polyphenylensulfid-Nichtgeweben mit einer unterschiedlichen Anzahl von Kissen pro Flächeneinheit.
Figur 9 Zugdehnungsdiagramme für die Kompression von zwei Polyätherimid-Nichtgeweben mit unterschiedlicher Anzahl von Kissen pro Flächeneinheit.
Figur 10 eine Ansicht des Kontrollknotens von Beispiel 2 (A) bei einer Vergrößerung von 150-fach und (B) bei einer Vergrößerung von 400-fach.
Figur 11 ein Photomikrograph eines Knotens gemäß Beispiel 2, vorgeschrumpft bei 325ºC und einer Temperatur von 325ºC unter Wiederbelastung ausgesetzt. Figur 11(A) ist bei 50-facher Vergrößerung und Figur 11(B) bei 150-facher Vergrößerung.
Figur 12 Photomikrographien, hergestellt gemäß Beispiel 2 zur Darstellung eines Knotens, nach Vorschrumpfung bei 325ºC geknotet und bei 325ºC einer 20 Gramm Zugebelastung ausgesetzt. Figur 12(A) ist bei Vergrößerung von 50-fach und Figur 12(B) bei Vergrößerung von 150-fach.
Figuren 13 A, B und C ebenfalls die Knotenprobe der Figur 2; Figuren 13 A und B bei Vergrößerung von 150-fach und Figur 13 C bei Vergrößerung von 400-fach.

BEISPIEL 1

Stapelfasern eines Polyimids wurden zubereitet aus 2,2 dtex Denier, etwa 60 mm lang, Polyimideinzelfasern.
Die beschriebenen Polyimidfasern bestehen aus strukturellen Einheiten der generellen Formel
worin R die Gruppe
und/oder die Gruppe
ist.
Die Fasern werden gekardet und in kreuzweise überlappenden Lagen abgelegt. Diese kreuzüberlappte Faserbahn wird dann genadelt bis zu etwa 6500 Penetrationen pro Quadratzoll, was die Lagen in eine leichtgewichtige Einheit zusammenbindet. Dieses Nichtgewebe bildet das Vorläufermaterial für die Herstellung eines geformten Gegenstandes. Das Material hat ein Basisgewicht von 285 g/m² und das Faservolumen beträgt etwa 6-7% des Gesamtvolumens.
Das Vorläufer-Nichtgewebe wird festgelegt durch Klemmen der Peripherie gegen Bewegungen und wird eingesetzt in einem Ofen bei einer Temperatur von 343ºC und dort gehalten, bis das Schrumpfen im wesentlichen bis zur Vollständigkeit fortgeschritten ist. Die Struktur wird dann abgekühlt und die Halterung an der Peripherie des Materials wird gelöst.
Die verfestigte, so gebildete Platte hat eine Dichte von etwa 0,24 g/cm³. Drei dieser Platten werden zusammenlaminiert unter Verwendung eines Polyesteradhäsivs. Jede Platte wird mit Adhäsiv auf einander benachbarten Seiten beschichtet und dann zusammengefügt, mit den adhäsiv behandelten Oberflächen in Kontakt. Das Laminat wird gegen eine gekrümmte formgebende Oberfläche plaziert, auf eine Temperatur aufgeheizt, die hinreicht, um das Polyester adhäsiv aufzuschmelzen, jedoch unter dem Tg der Faser. Druck wird auf die Rückseite des Laminats ausgeübt zum Anpassen der Struktur an die formgebende Oberfläche. Das Laminat wird abgekühlt und von der formgebenden Oberfläche abgenommen.
Das resultierende Material verdichtet zur Bildung einer strukturellen Platte, nimmt die Form und das Finish der Oberfläche an, gegen welche es gehaltert wurde. Die Dicke der Faserstruktur hatte erheblich während der Wärmebehandlung abgenommen, und das Material hatte eine steife, selbsttragende Struktur mit einer ansprechenden Oberfläche, fertig für die Aufnahme von Dekoration. Das Resultat der Nadelung des Vliesmaterials hatte Querbereiche oder "Kissen" von querorientierten Fasern erzeugt, welche Fasern im wesentlichen frei von Belastung während des Wärmeschrumpfprozesses waren. In diesen genadelten Bereichen waren die querorientierten Fasern deshalb in der Lage, maximal zu schrumpfen und sich zu verdichten.
Die Dichtedifferenz zwischen einem Kissen und der faserigen Matrixstruktur liegt normalerweise zwischen einem Verhältnis von 2-3, kann jedoch bis zu 4-5 hoch liegen. Dies wird in Figuren 6 und 7 illustriert, welche Photomikrographien eines repräsentativen Kissens bzw. einer Matrix wiedergeben. Die Faserdichte des Kissens wird als bei etwa 70% liegend gemessen, während die Matrix bei etwa 21% liegt, entsprechend einem Verhältnis von 3,3.
Da diese Fasern nahe entweder der Oberflächenlage oder der adhäsiven Lagen des Materials befindlich waren, bildeten die Nadelfaserstrukturen relativ starre Säulen oder Kissen, die sich innerhalb jeder Laminatlage erstrecken, was zu einem erhöhten Kompressionsmodul quer zur Ebene des Materials führt. Es versteht sich, daß dort, wo das Nadeln im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Faserstruktur vor dem Schrumpfen vorgenommen wird, die verdichteten "Kissen oder Säulen" von Fasern ebenfalls im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche sind.
Dies ist in Figur 1 der beigefügten Zeichnungen illustriert, in der die Laminatstruktur 10 drei Schichten 11, 12 und 13 von Laminat umfaßt, wobei jede Schicht identisch ausgebildet ist. Die zweite Schicht 12 hat eine Mehrzahl von sich in Querrichtung erstreckenden Elementen von "Kissen" 14, die in etwas höherer Vergrößerung in Figur 2 zu sehen sind. Die Kissen 14 sind leicht unterscheidbar, in welchen das Nadelloch bei 16 sichtbar ist mit Bündeln von Fasern 17, die im wesentlichen senkrecht zur allgemeinen Ebene liegen, die den Rest der Fasern 18, welche die Vlieslage bilden, enthalten ist. Das Polyesteradhäsiv 19 ist deutlich in diesem Diagramm erkennbar.
Figur 3 ist eine weitere Vergrößerung zur Darstellung der Verdichtung der Fasern, während Figur 4, eine Queransicht der Kissenstruktur, deutlich das Vorliegen von Heftung zeigt, siehe die mit 21 und 22 markierten Flächen der Figur 4.

BEISPIEL 2

Ein Experiment wurde ausgeführt, bei dem zwei Nichtgewebe, die sich hauptsächlich in der Anzahl von Kissen unterschieden, die pro Flächeneinheit vorhanden waren, zubereitet wurden und getestet wurden, um die Kompressions- und Biegeeigenschaften zu bestimmen. Die Proben wurden hergestellt durch thermisches Schrumpfen einer nichtgewebten Polyimidstruktur, wie im Beispiel 1 beschrieben. Der Schrumpfprozeß wurde so gesteuert, daß die Proben mit etwa derselben Dicke und Dichte hergestellt wurden und sich im wesentlichen nur in der Anzahl von Nadeldurchdringungen pro Zoll unterschieden, angewandt beim Herstellen des nichtgewebten Vorläufers. Es ist verständlich, daß jede Nadelpenetration zu der Bildung einer Kissenstruktur in der verdichteten wärmebehandelten Struktur führt. Die beiden Proben hatten Nadelungsdichte, Dicke und Dichte, wie unten wiedergegeben. Nadelungsdichte (Penetrationen per Zoll) Dicke bei 20,7 kPa (mm) Dichte (g/cm²)
Zwei 7,6 cm Durchmesser aufweisende Proben von jeder Filzprobe wurden zwischen Stahlplatten in einer Instron-Universaltestmaschine bis 1379 kPa komprimiert. In Figur 5 sind die mittleren Zugverformungseigenschaften dieser beiden Filze verglichen. Wie dargestellt, ist der Filz mit größerer Anzahl von Nadelungspenetrationen pro Zoll viel widerstandsfähiger gegen Kompressionsdeformation als der weniger genadelte Filz.
Der Biegemodul der beiden Filze wurde gemessen mittels einer Dreipunkt-Biegetechnik unter Verwendung von 2,5 cm breiten Proben, geschnitten mit ihrer Längsrichtung in Ausfluchtung mit der Richtung der Nadelung. Diese Testrichtung, wobei die Majorität der Fasern in der Kreuzlagenbahn senkrecht zu der Biegeebene orientiert war, wurde gewählt, weil es wahrscheinlich ist, daß diese empfindlicher gegenüber Änderungen der strukturellen Organisation ist als beim Biegen in Richtung der Hauptfaserorientierung. Unter Verwendung einer Spanne von 10,2 cm zwischen Stützen wurden die folgenden Biegemodulwerte aus der Neigung der Lastauslenkkurve berechnet: Nadelungsdichte (ppi) Biegemodul (10³kPa) genadelte Oberfläche unter Druck genadelte Oberfläche unter Zug Mittelwert
Wie in der Tabelle angegeben, ist die stärker genadelte Probe im Mittel mehr als viermal steifer bei der Biegung als die weniger gut genadelte Probe.

BEISPIEL 3

Zwei Sätze von Proben wurden hergestellt und getestet durch ein Verfahren analog dem des Beispiels 2. Die Proben sind in der untenstehenden Tabelle identifiziert; Sulfar bezieht sich auf Fasern, hergestellt aus Polyphenylensulfid, PEI bezieht sich auf Fasern, hergestellt aus Polyätherimid. Fasertyp Nadelungsdichte Dicke bei 4,1 kPa(mm) Dichte (g/cm) Sulfar PEI
Die mittleren Belastungs-Verformungseigenschaften der Filzpaare sind in Figur 8 und Figur 9 für die Sulfar- bzw. PEI-Proben beim Testen unter Kompression zwischen zwei Stahlplatten auf einer Instron-Universaltestmaschine wiedergegeben. Man kann erkennen, daß die Proben mit höherer Nadelungsdichte und demgemäß höherer Anzahl von Kissen pro Flächeneinheit erhöhte Druckfestigkeit ergeben.
Der Biegemodul jedes Filzpaares wurde ebenfalls analog zu Beispiel 2 gemessen. Diese unten wiedergegebenen Daten zeigen wiederum vergrößerte Steife bei den Proben mit höherer Kissendichte. Probe Nadelungsdichte Biegemodul Mittelwert von zwei Proben (10³ kPa) Sulfar PEI
Dieses Beispiel zeigt, daß einer Erhöhung der Druckfestigkeit und des Biegemoduls bei Vorhandensein einer höheren Dichte von Kissenstruktur in einer Fasermatrix, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, ein generelles Phänomen ist, das auf mehr als einen Polymertyp anwendbar ist.

BEISPIEL 4

Eine Anzahl von Experimenten wurde ausgeführt mit einem geknoteten kontinuierlichen Filamentgarn, das einer Temperatur von 325ºC ausgesetzt wurde, um die Bedingungen festzustellen, unter denen Interfilamentheftung von Polyimidfasern auftritt. Das verwendete Polyimid ist jenes, das in Beispiel 1 beschrieben wurde. Einfache Überhandknoten wurden gezogen sowohl in Garnproben, die vorher keiner erhöhten Temperatur ausgesetzt wurden, als auch in jenen, die vorher erwärmt und/oder vorgeschrumpft worden waren. Für die nachfolgende Exposition wurden die geknoteten Garne um einen Stahlrahmen gewickelt, um sie daran zu hindern, sich in allen außer einem Fall zu längen. Ein vollständiger Satz von Bedingungen ist anwandbar, wie in Tabelle 1 unten beschrieben.
Obwohl die Längenhalterung angewandt wurde, war es offensichtlich, daß Schrumpfkräfte und/oder das Schrumpfen selbst dazu führten, daß die Knoten während der Exposition gestrafft wurden. Die Straffung war minimal für vollständig vorgeschrumpfte Garne. Ein Satz von vorgeschrumpften, geknoteten Proben wurde unter Zugspannung gesetzt während der Exposition bis zu etwa der Hälfte der Bruchlast. Photomikrographien von aufgeschnittenen Knoten sind in Figuren 10 bis 13 wiedergegeben. Eine erhebliche Heftung tritt auf zwischen den Fasern in dem Knoten des vorher unexponierten Kontrollgarns, obwohl das Schrumpfen begrenzt wurde, siehe beispielsweise Figur 10. Das Material in der Knotenfläche ist glänzend, als wenn es aufgeschmolzen und zusammengeflossen wäre während der Wärmebehandlung. Wenn das Kontrollgarn vollständig vorgeschrumpft wurde, d.h. in der Größenordnung von 60% Schrumpfung, wurde kein Heften bei der nachfolgenden Exposition beobachtet selbst dann, wenn Zugspannung angewandt wurde, um den Knoten während des Erhitzens festzuziehen Dies kann man in Figuren 11 und 12 der beigefügten Zeichnungen sehen. Wenn das Garn hinsichtlich der Längung während der Exposition begrenzt wurde, dann wurde bei dem geknoteten und ohne Belastung wiedererhitzten Material wenig oder keine Heftung beobachtet, siehe beispielsweise Figur 13.
Aus den vorangehenden Experimenten würde es scheinen, daß das Schrumpfen per se nicht ein Faktor beim Auftreten der Heftung ist. Die vorherige Exposition zu erhöhten Temperaturen verhindert oder zumindest begrenzt ernsthaft die Tendenz der Fasern, aneinanderzuhaften. Die Haftung kann nur auftreten, wenn eine hinreichende Kraft angewandt wird. In den meisten Strukturen ist diese Kraft die Faserschrumpfkraft. Wenn keine Schrumpfkraft zur Verfügung steht, dann muß irgendeine andere Form äußerer mechanischer Last einwirken, damit das Heften eintreten kann. TABELLE 1 Expositionsbedingungen für geknotete, fortlaufende Filamente P-84-Garn Vergleichsprobe Vorexpositionsbedingungen Knotenexpositionsbedingungen Ausmaß der Interfilamentheftung keine freies Schrumpfen Längung begrenzt Zugspannung einwirkend extensiv kleine Größe in einem Knoten, keine in einem anderen

BEISPIEL 5

Zwei Platten wurden aus Polyimidfaser, wie im Beispiel 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben, hergestellt, jedoch durch die Anwendung unterschiedlicher Behandlungen zum Erzeugen identischer Enddichten. Die Filzprobe A wurde erzeugt aus Polyimid mit einer Anfangsdichte von 0,12 g/cm³. Dieser Filz wurde 100% gehaltert in einem 16,5 cm Durchmesser großen Kreisrahmen und bei einer Temperatur von 326ºC während einer Stunde behandelt. Die Enddichte der Platte betrug 0,253 g/cm³. Die Filzprobe B hatte eine Anfangsdichte von 0,08 g/cm³. Dieser Filz wurde gehaltert, um eine 30%ige Schrumpfung in einem kreisförmigen Rahmen mit 16,5 cm Durchmesser zu ermöglichen, und wiederum bei einer Temperatur von 326ºC während einer Periode von einer Stunde behandelt. Die Enddichte der resultierenden Platte betrug 0,255 g/cm³. Die Differenz zwischen den Enddichten betrug 0,002 g/cm³ oder 0,6%. Die Eigenschaften sind in der untenstehenden Tabelle wiedergegeben wie folgt. TABELLE 2 30% Schrumpfung 100% Halterung ZUGSPANNUNGSTEST quer zur Maschinenrichtung Spitzenlast U.T.-Festigkeit Bruchfestigkeit Modul
Aus Tabelle 2 erkennt man, daß aus dem physikalischen Test die Platte, die zu 100% gehaltert worden war, sich um 30% besser bezüglich der Zugeigenschaften verhielt als die Platte, die man 30% schrumpfen ließ.

BEISPIEL 6

Eine Anzahl von Proben aus Polyimidfilz, bestehend aus Polyimidfaser wie im Bespiel 1 beschrieben, wurde hinsichtlich der thermischen Stabilität nach dem Wärmehärten getestet. Zwei Filzstücke wurden vollständig in einer 16,5 cm Durchmesser runden Form gehaltert. Probe A wurde bei 315ºC während einer Stunde behandelt und Probe B wurde bei 343ºC während einer Stunde behandelt. Beide Proben wurden dann in 10,2 cm x 10,2 cm Quadrate geschnitten und man ließ die Proben vorschrumpfen während 15 Minuten bei jeder der unten wiedergegebenen Temperaturen. Die Abmessungen wurden nach jeder Temperatur festgehalten und die prozentuale lineare Schrumpfung berechnet. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle 3 festgehalten. TABELLE 3 Probe A Wärmehärtung bei 315ºC Temperatur (ºC) Abmessungen (cm) lineare Schrumpfung (%) Probe B Wärmehärtung bei 343ºC Temperatur (ºC) Abmessungen (cm) lineare Schrumpfung (%)

Claims

1. Eine Faserstruktur, umfassend eine Schicht mit einem größeren Anteil wärmeschrumpfbarer Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur diskrete Gruppen der genannten Fasern umfaßt, gebildet quer zur Ebene der Faserstruktur, welche Struktur in der Lage ist, bei Wärmebehandlung eine Struktur erhöhter Dichte zu erzeugen, bei der die Dichte der Fasergruppen größer ist als jene des Restes der Struktur.

2. Eine Faserstruktur nach Anspruch 1, bei der die Faserstruktur ausgewählt ist aus einem oder mehreren von nichtgewebtem Filz, einem gewirkten Material und einem gewebten Material.

3. Eine Faserstruktur nach Anspruch 2, bei der die Struktur ein nichtgewebter Filz in Form eines Vlieses ist, umfassend eine Serie von Lagen separierter Fasern.

4. Eine Faserstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Faserstrukturschicht aus mehreren Schichten aus Fasermaterial gebildet ist, die zusammenlaminiert sind.

5. Eine Faserstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Laminierkleber verwendet werden, ausgewählt aus Acrylklebern, Polyesterklebern, Polyamidklebern, Polyolefinklebern, Polyurethanklebern und Polyimidklebern.

6. Eine Faserstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Gruppen von Fasern durch Nadeln oder durch Hydroverknäulung gebildet worden sind.

7. Eine Faserstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstruktur eine Filzlage ist, in der Faserlängen innerhalb der Filzschicht orientiert sind.

8. Eine Faserstruktur nach Anspruch 7, bei der die orientierten Fasern in diskreten Lamellen innerhalb jeder Schicht angeordnet sind, welche Lamellen so angeordnet sind, daß die Orientierungsrichtung benachbarter Lamellen einen Winkel oberhalb 5º definieren.

9. Eine Faserstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die den größeren Anteil der Fasern der Faserstruktur bildenden Fasern wärmeschrumpfbare Fasern sind, ausgewählt aus Polyamidfasern, Acrylfasern, Polypropylenfasern, Polyphenylensulfidfasern, Polyimidfasern, aromatischen Ätherketonfasern und Polyätherimidfasern.

10. Eine Faserstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Fasern der Faserstruktur einen Anteil von nicht mehr als 5 Gew.-% eines plastifizierenden Niedermolekulargewichtsmaterials umfassen.

11. Eine Faserstruktur nach Anspruch 10, bei der das plastifizierende Niedermolekulargewichtsmaterial ausgewählt ist aus Lösungsmitteln für den Faserpolymer und Niedermolekulargewichtsoligomeren desselben Polymermaterials.

12. Eine Faserstruktur nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, bei der die Fasern Polyimidfasern sind und das plastifizierende Material ein Lösungsmittel ist, ausgewählt aus einem oder mehreren von Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, N-Vinylpyrrolidon und Dimethylacetamid.

13. Eine Faserstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Fasern der Faserstruktur einem Streckverhältnis bei der Bildung von zwischen dem 2- und 7-fachen unterworfen worden sind.

14. Eine Faserstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Fasern zu einem inhärenten Schrumpfen von mindestens 15 bis 80% beim Erwärmen fähig sind, um die angemessene Schrumpfung und Verdichtung der kohäsiven Fasergesamtheit zu erreichen.

15. Eine Faserstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Faserstruktur einen größeren Anteil an Polyimidfasern umfaßt, basierend auf strukturellen Einheiten der generellen Formel

worin n eine ganze Zahl größer als 1 ist und R die Gruppe

und/oder die Gruppe

ist.

16. Ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Gegenstandes, welches Verfahren umfaßt

Bilden einer Faserstruktur, wie in einem der vorangehenden Ansprüche einschließlich wärmeschrumpfbarer Fasern spezifiziert,

Erwärmen der Struktur auf eine Temperatur, die hinreicht, um eine Verdichtung eintreten zu lassen, während die Struktur in mindestens eine Richtung gegen Schrumpfen gehaltert wird,

Positionieren der verdichteten Struktur in Anlage an eine formgebende Oberfläche, während die Halterung aufrechterhalten wird,

Abkühlen der Struktur unter Aufrechterhaltung der Halterung,

und nachfolgendes Entfernen der Halterung.

17. Ein Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Struktur Wärme bei einer Temperatur und während einer Zeit ausgesetzt wird, welche hinreichen, die Faser zu schrumpfen, um eine Faser-Faser-Heftung zu erzielen.

18. Ein Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, bei dem die Faserstruktur in mindestens zwei Dimensionen gegen Schrumpfen gehaltert wird, wodurch ein Schrumpfen im wesentlichen nur in der dritten Dimension zugelassen wird.

19. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die formgebende Oberfläche mindestens zwei zusammenwirkende Oberflächen umfaßt, die zusammenwirken zum Erzeugen einer dreidimensional konturierten Platte.

20. Ein geformter Gegenstand, erhältlich mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem die Struktur eine Mehrzahl von Längselementen darin aufweist, wobei jedes Element eine Gruppe der Fasern umfaßt, orientiert in einer Ebene und verdichtet durch Wärmebehandlung.

21. Ein geformter Gegenstand nach Anspruch 20, bei dem die Struktur eine laminierte Gesamtheit ist, gebildet aus mehreren Lagen von verfestigtem, nichtgewebtem Material, welche Struktur Gruppen von Fasern aufweist, die sich in einer Richtung quer zu jeder Lage erstrecken, und die Struktur geformt ist, um den Gruppen verdichteter Fasern zu ermöglichen, eine strukturelle Komponente innerhalb jeder Lage per se zu bilden, um dem resultierenden Laminat einen Grad struktureller Festigkeit zu verleihen.

22. Ein geformter Gegenstand nach einem der Ansprüche 20 bis 21, bei dem die Dichte des Endproduktes innerhalb des Bereichs von 0,005 bis 1,2 gm/cc ist.