DE69002071T2

DE69002071T2 - Gittergewebe, Verfahren zu seiner Herstellung und mit ihm bewehrter, geformter anorganischer Gegenstand.

Info

Publication number: DE69002071T2
Application number: DE90200608T
Authority: DE
Inventors: Ryusuke Hayashi; Shin-Ichi Inaba; Hiroki Naganuma; Yoshio Nakazawa; Yasuyuki Shindo; Shirou Tsubouchi; Kanji Yamada
Original assignee: Kanebo Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kanebo Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: US5110656A; EP0387968A1; EP0387968B1; DE69002071D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gittergewebe, das eine Verstärkungsfaser umfaßt, insbesondere ein Gittergewebe, das wirksamer die Eigenschaften einer verstärkenden Faser, wie Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul, aufweist, wenn es in Baustrukturen, wie faserverstärkten, anorganischen Platten, wie z.B. solchen, die in Dächern, Wänden, Böden und Schächten, Säulen und Blöcken eingesetzt werden, oder in "FRP" verwendet wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des obigen Gittergewebes und einen mit dem Gittergewebe bewehrten, geformten, anorganischen Gegenstand.
Bislang wurde eine groBe Vielzahl an faserverstärkten, anorganischen Platten vorgeschlagen. Es sind faserverstärkte, anorganische Platten bekannt, bei denen kurze Fasern willkürlich als verstärkendes Material angeordnet sind, und solche, bei denen kontinuierliche Fasern in ein oder zwei Richtungen orientiert und abgelegt sind (Annual Reports Nr. 29, S. 81-88, und Nr. 30, S. 57-68, herausgegeben von Technical Research Laboratories, Kajima Corporation; und japanisches Patent Kokai Sho-59-138647).
Bei faserverstärkten, anorganischen Platten ist es unmöglich, einen verstärkenden Effekt zu erhalten, der der Festigkeit eines verstärkenden Materials entspricht, wenn nicht die Adhäsionsfestigkeit zwischen den Fasern als verstärkendes Material und einem anorganischen Material als Binder ausreichend ist. Dieses Problem ist insbesondere dann sehr ernst, wenn hochfeste, verstärkende Materialien oder Faserbündel eingesetzt werden. Wenn eine Kohlenstoffaser mit einer geringen Festigkeit von z.B. 80 kg f/mm² in Form von kurzfaserigen Monofilamenten eingesetzt wird, dann übt sie eine verstarkende Wirkung aus, bis sie, bedingt durch zusätzliche Zugspannung, bricht, da die Oberfläche der Faser im Vergleich zu ihrer Festigkeit groß ist. Wenn Fasern oder Faserbündel mit hoher Festigkeit verwendet werden, dann gleitet die Faser, so daß eine verstärkende Wirkung, die der intrinsischen Festigkeit der verstärkenden Faser entspricht, nicht erhalten wird.
Um das obige Problem zu überwinden, wurde vorgeschlagen, daß eine kontinuierliche, hochfeste Faser in ein Drehergewebe, in dem Knoten stark gebunden sind, gewebt wird und mit einem Harz imprägniert wird, das dann gehärtet wird, um ein Gittergewebe zu erhalten, und in eine Zementschale eingetaucht wird (japanisches Patent Kokai Sho-63-111045 und Sho-63-22636). Jedoch hat man bisher von den intrinsischen Zugeigenschaften der Fasern des Gewebes, wie der Zugfestigkeit und dem elastischen Modul in dem obigen Produkt, noch keine optimale Verwendung gemacht.
DE-A-3 120 661 zeigt eine Webstruktur, die mit einem Bindemittel behandelt ist, in der jedes Kettgarn abwechselnd oberhalb und unterhalb benachbarter Schußgarne läuft. Dies bewirkt ein Biegen der Schußgarne. Wenn solch eine gewebte Struktur in eine Zementschale eingetaucht wird, und die erhaltene Struktur einer Belastung ausgesetzt wird, dann werden die Fasern nicht gerade. Dies führt zu einer lokalisierten Spannung, und ein konzentrierter Streß kann an den Biegepositionen auftreten, so daß ein Bruch eintritt, bevor die intrinsische Festigkeit der Fasern voll ausgeschöpft ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gittergewebe zu schaffen, bei dem der Nachteil des im Stand der Technik bekannten Drehergewebes beseitigt ist, und bei dem die intrinsischen Zugeigenschaften der Gewebsfaser wirksamer ausgenützt werden, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen faserverstärkten, anorganischen Gegenstand zu schaffen, bei dem der Nachteil eines geformten, Zementschalengegenstandes, der mit einem Drehergewebe gemäß dem Stand der Technik verstärkt ist, beseitigt ist, und bei dem die intrinsischen Zugeigenschaften der Gewebefaser wirksamer ausgenützt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß die obigen Aufgaben durch Verwendung eines speziellen Drehergewebes, wie es im folgenden beschrieben ist, gelöst werden können.
Die Erfindung schafft ein Gittergewebe, das ein mit einem Harz fixiertes Drehergewebe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schußbiegeindex Cf, wie er unten definiert ist, weniger als 0,03 beträgt:
Cf = Df/Lf,
wobei Lf den durchschnittlichen Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten Kettgarnen ist, und
Df die durchschnittliche Entfernung zwischen einer Spitze einer wellenförmigen Zentrallinie eines Schußgarns und der geraden Linie, die zwei Spitzen, die dieser Spitze benachbart sind, in einem Querschnitt entlang des Schusses des Gittergewebes verbindet, ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gittergewebes, das ein mit einem Harz fixiertes Drehergewebe umfaßt, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Drehergewebe mit einem Harz imprägniert wird, und dann das Harz verfestigt wird, während eine Spannung in Richtung des Gewebeschuß angewandt wird, wobei die Spannung so stark ist, daß der wie oben definierte Schußbiegeindex Cf weniger als 0,03 ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen faserverstärkten, geformten, anorganischen Gegenstand, der ein Gittergewebe, zusammengesetzt aus einem mit einem Harz fixierten Drehergewebe, als verstärkendes Material und ein anorganisches Härtungsmaterial als Matrix umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette des Gittergewebes aus mindestens zwei Arten von Garnen mit verschiedenen Steifigkeiten besteht, wobei mindestens eine Art des Garns mit der höchsten Steifigkeit unter den Kettgarnen einen Kettbiegeindex Cw von weniger als 0,08, wie er unten definiert ist, besitzt:
Cw = Dw/Lw
wobei Lw der durchschnittliche Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten Schußgarnen ist, und
Dw der durchschnittliche Abstand zwischen einer Spitze einer wellenförmigen Zentrallinie des Kettgarns und einer geraden Linie, die zwei Spitzen, die der zuvor genannten Spitze benachbart sind, bei einer Oberflächenbetrachtung des Gittergewebes verbinden, ist, und
wobei der Schußbiegeindex, Cf, wie er im folgenden definiert ist, weniger als 0,03 beträgt:
Cf = Df/Lf,
wobei Lf der durchschnittliche Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten Kettgarnen ist, und
wobei Df der durchschnittliche Abstand zwischen einer Spitze einer wellenförmigen Zentrallinie eines Schußgarns und einer geraden Linie, die zwei Spitzen, die der zuvor genannten Spitze benachbart sind, bei einer Querschnittsbetrachtung entlang des Schusses des Gittergewebes verbindet, ist.
Figuren 1(a) und 1(b) stellen eine Aufsicht und eine Querschnittsansicht eines Gittergewebes gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Figuren 2(a) und 2(b) stellen eine Aufsicht bzw. eine Querschnittsansicht eines Drehergewebes des Standes der Technik dar.
Figuren 3(a) und 3(b) verdeutlichen die Bestimmung des Kettbiegeindex bzw. Schußbiegeindex.
Figur 4 zeigt Last-Spannungskurven bei Biegetests von anorganischen Platten, die mit verschiedenen Gittergeweben verstärkt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gittergewebes gemäß der vorliegenden Erfindung sind Garne mit der höchsten Steifigkeit unter den Kettgarnen kaum gebogen und liegen in dem Drehergewebe fast gerade vor, wie die Schußgarne, und Garne mit einer geringeren Steifigkeit unter den Kettgarnen sind mit den Schußgarnen verflochten, um Zwischenräume des Schusses und der Kette zu binden. Somit besteht bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Kette des Gittergewebes aus mindestens zwei Arten von Garnen mit unterschiedlichen Steifigkeiten, und mindestens eine Art an Garn mit der höchsten Steifigkeit unter den zuvor genannten Kettgarnen hat einen Kettbiegeindex Cw, wie er im folgenden definiert ist, von weniger als 0,08:
Cw = Dw/Lw,
wobei Lw der durchschnittliche Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten Schußgarnen ist; und Dw der durchschnittliche Abstand zwischen einer Spitze einer wellenförmigen Zentrallinie des Kettgarns und einer geraden Linie, die zwei Spitzen, die der zuvor genannten Spitze benachbart sind, in einer Aufsicht des Gittergewebes verbindet, ist.
Im folgenden werden zunächst die Drehergewebe des Standes der Technik erläutert, bevor die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben wird.
Wie in Fig. 2(a) gezeigt ist, die die Webstruktur von Drehergeweben des Standes der Technik verdeutlicht, sind Sätze an Kettgarnen 1 und 1' miteinander verfilzt und gebogen. Die Schußgarne 3 nehmen Spannung von den Kettgarnen 1 und 1' und sind ebenfalls gebogen, wie dies in Fig. 2(b) gezeigt ist. Die früher in Zementschalen verwendeten Gittergewebe werden erhalten, indem man solche Drehergewebe mit Harzen fixiert. Wenn solch ein Formgegenstand einer Belastung ausgesetzt wird, dann werden die Fasern nicht gerade, da sie mit einem Harz fixiert sind. Wenn die Belastung ansteigt, dann tritt eine lokalisierte Spannung und ein konzentrierter Streß an den Biegeteilen auf, so daß ein Bruch auftritt, bevor die intrinsische Festigkeit der Fasern voll ausgeschöpft ist. Dies wurde durch die Erfinder festgestellt.
In dem Fall, in dem ein Gittergewebe aus einem Drehergewebe in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt wird, wird insbesondere ein Drehergewebe mit einer Harzlösung unter Verwendung einer Imprägniervorrichtung imprägniert und anschließend getrocknet und gehärtet. Bei solch einem Verfahren wird eine Spannung auf das Gewebe in Längsrichtung ausgeübt, und deshalb nimmt der Schuß eine Kraft von der Kette, wird beträchtlich gebogen und derart mit dem Harz fixiert. Es wurde nun gefunden, daß der obige Vorgang einen Grund dafür gibt, warum die Festigkeit des Gittergewebes insbesondere in der lateralen Richtung abnimmt.
Ein Gittergewebe gemäß der vorliegenden Erfindung wird in den Fig. 1(a) und 1(b) dargestellt, wobei die Kette aus zwei Arten an Garnen besteht. Bei dem Gittergewebe mit der herabgesetzten Krümmung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht ein Satz aus Kettgarnen 1 und 2 aus einem Garn 1 mit einer höheren Steifigkeit und einem Garn 2 mit einer geringeren Steifigkeit. Das Garn 1 mit der höheren Steifigkeit kräuselt sich nicht, jedoch kräuselt sich das Garn 2 mit der geringeren Steifigkeit um das Garn 1, um ein Biegen des Garns mit der höheren Steifigkeit zu verhindern und um dieses gerade zu halten. Dadurch ist das Garn 1 mit der höheren Steifigkeit fast gerade und liegt im wesentlichen an einer Seite der gewebten Struktur vor.
Derweil wird dem Schußgarn 3 fast keine Biegekraft von den Kettgarnen 1 und 2 verliehen, so daß er auch im wesentlichen gerade ist, wie dies in Fig. 1(b) dargestellt ist.
Die Kett- und Schußbiegeindizes Cw und Cf, wie sie oben gemäß der vorliegenden Erfindung definiert sind, stellen ein Maß dar, wie weit jeweils die Kette und der Schuß gebogen sind. Dies wird später in Bezug auf die Fig. 3(a) und 3(b) näher erläutert, wo die Krümmung der Garne zur Klarheit näher erläutert ist.
Die Fig. 3(a) ist eine vergrößerte Darstellung eines horizontal positionierten Gittergewebes, wobei die Darstellung in der vertikalen Richtung vorgenommen ist. Zunächst ist eine zentrale Linie 4 eines hochsteifen Kettgarns 1 und zentrale Linien 10 der Schußgarne 3 dargestellt. Spitzen der wellenförmigen Zentrallinie 4 entsprechen üblicherweise den Kreuzungspunkten der zentralen Linie 4 mit den zentralen Linien 10. In solch einem Fall wird Dw bestimmt, indem man den Abstand zwischen einem Kreuzungspunkt 5 der Linie 4 mit Linie 10 und der geraden Linie 8, die die Kreuzungspunkte 6 und 7, die dem Punkt 5 benachbart sind, verbindet, mißt.
Dann wird der Abstand zwischen jeweils benachbarten Schußgarnen Lw gemessen. Dw wird durch Lw geteilt, wobei man den Kettenbiegeindex Cw erhält.
Die Fig. 3(b) ist eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts entlang der Schußrichtung eines Gittergewebes, das mit einem Harz fixiert ist, wobei der Querschnitt in einer vertikalen Aufwärtsrichtung dargestellt ist, und die Aufnahme in der vertikalen Richtung erfolgt ist. Die Zentrallinie 11 des Schußgarns 3 ist dargestellt. Der Abstand zwischen einer Spitze 12 der Zentrallinie 11 und der geraden Linie 15, die die Spitzen 13 und 14, die der Spitze 12 benachbart sind, verbindet, wird gemessen (Df) und durch den Abstand zwischen den Kettgarnen (Lf) geteilt, um den Schußbiegeindex Cf zu erhalten. Der Abstand zwischen den Kettgarnen (Lf) ist der gleiche sowohl für die Garne 1 mit höherer Steifigkeit als auch für die Garne 2 mit geringerer Steifigkeit. Gemäß der vorliegenden Erfindung bedeuten Cw und Cf jeweils Durchschnittswerte, die von mindestens 10 willkürlich ausgewählten Positionen erhalten wurden.
Gemäß der Erfindung beträgt der Schußbiegeindex Cf weniger als 0,03, vorzugsweise weniger als 0,01. Der Kettenbiegeindex Cw beträgt vorzugsweise weniger als 0,08, wobei ein Wert von weniger als 0,05 insbesondere bevorzugt ist. Bei den Drehergeweben des Standes der Technik, die von den Erfindern untersucht wurden, ist im allgemeinen der Cw-Wert 0,1 oder mehr, und Cf beträgt 0,08 oder mehr.
Um die Zugeigenschaften des mit einem Harz fixierten Gittergewebes und mit einer geringeren Krümmung, wie dies durch die Cw- und Cf-Werte gemäß der Erfindung wiedergegeben ist, zu erläutern, wird als neue Größe der Anteil der Nutzbarmachung der Faserfestigkeit F eingeführt. Zunächst wird die Bruchfestigkeit pro Querschnittsfläche der Fasern (A) aus der Bruchfestigkeit berechnet, die durch Ziehen einer Gittergewebeprobe (Breite 25 mm; Länge 150 mm) bei einer Zuggeschwindigkeit von 20 mm/Minute bestimmt wurde. Der Wert A wird durch die Festigkeit pro Querschnittsfläche der Rohmaterialfasern geteilt, die zur Herstellung des Gittergewebes verwendet wurden:
F(%) = A x 100/B
In einem Zugtest mit einem Gittergewebe, das mit einem Harz fixiert ist, streckt sich die Krümmung (wenn vorhanden) der Garne in der Zugrichtung nicht, um gerade zu werden, sondern die Garne brechen an den Biegepunkten. Es wird angenommen, daß das Harz selbst nur sehr wenig zu der Zugfestigkeit beiträgt. Dementsprechend bedeutet ein Wert von F gleich 100 %, daß die intrinsische Festigkeit der verwendeten Fasern vollständig ausgenützt wird. Bei einem höheren Wert von F reicht eine geringere Menge des verstärkenden Materials, um die gewünschten Zugfestigkeiten in einem daraus hergestellten Verbund zu erreichen.
Obwohl der Anteil der Nutzbarmachung der Festigkeit in einem Gittergewebe (F) in Abhängigkeit von den Fasern, der Webart und der Harzmenge variiert, beträgt F ungefähr 50 %, wenn von den Erfindern zuvor untersuchte Drehergewebe mit einem Cw-Wert von 0,12 verwendet werden. Wenn Cw 0,08 gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt, dann liegt F bei ungefähr 60 %; wenn Cw einen Wert von 0,02 einnimmt, dann liegt F bei 70 bis 80 %. Im Hinblick auf den Schuß läßt sich sagen, daß, wenn Cf wie zuvor 0,08 beträgt, F einen Wert von ungefähr 40 % einnimmt. Wenn Cf gemäß der Erfindung einen Wert von 0,03 einnimmt, dann liegt F bei ungefähr 60 %; beträgt Cf 0,01, dann liegt F bei 70 bis 80 %.
Gemäß der vorliegenden Erfindung müssen die als Kette verwendeten hochsteifen Garne eine hohe Festigkeit aufweisen und können z.B. aus Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfesten Vinylonfasern und Glasfasern ausgewählt werden. Von den Garnen mit geringer Steifigkeit, die in Kombination mit den hochsteifen Garnen verwendet werden, erwartet man die Fähigkeit, Schnittpunkte des Gewebes zu binden, und eine hohe Festigkeit wird hierfür nicht speziell benötigt. Die Garne können aus einer großen Vielzahl, wie Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfesten Vinylonfasern, Glasfasern, Acrylfasern, Polyamidfasern und Polyesterfasern ausgewählt werden. Die hochsteifen Garne und die niedrigsteifen Garne können aus dem gleichen Material sein, so lange sie unterschiedliche Querschnittflächen, z.B. bedingt durch unterschiedliche Filamentzahlen oder Filamentdurchmesser, aufweisen, so daß sie als Gesamtgarn unterschiedliche Steifigkeiten besitzen.
Die Schußgarne und die Kettgarne mit nicht geringer Steifigkeit bei dem Gittergewebe gemäß der vorliegenden Erfindung können z.B. aus Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfesten Vinylonfasern und Glasfasern ausgewählt werden, die eine hohe Festigkeit besitzen.
Wenn eine Zementkomponente in einer anorganischen Matrix verwendet wird, die mit dem Gittergewebe gemäß der vorliegenden Erfindung verstärkt ist, dann ist eine Alkaliwiderstandsfähigkeit der Garne wünschenswert. Es ist für den Fachmann einfach, geeignete Fasern in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der anorganischen Matrixmaterialien auszuwählen.
Die Webdichte des Drehergewebes ist im allgemeinen grob. Wenn Zement mit Aggregaten beispielhaft als anorganische Matrix verwendet wird, dann besitzen die Öffnungen vorzugsweise eine Weite von 3 bis 50 mm, wobei 3 bis 10 mm insbesondere bevorzugt sind, wobei man berücksichtigt, daß die Aggregate mit einem Durchmesser von 2 bis 25 mm das Gittergewebe passieren können.
Das Harz für die Fixierung des Drehergewebes kann in beliebiger, geeigneter Weise auf das Gewebe angewandt werden, wie z.B. durch Eintauchen und Sprühen. Das Harz kann thermoplastisch oder härtbar sein. Wärmehärtbare Harze sind gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wie z.B. Epoxyharze, Urethanharze, Phenolharze, Polyimidharze, Vinylesterharze und ungesättigte Polyesterharze. Die thermoplastischen Harze beinhalten Polyamidharze, Polyesterharze, Polyphenylensulfidharze, Polyvinylchloridharze und Polystyrolharze. Wenn das anorganische Matrixmaterial Zement enthält, dann sind solche Harze bevorzugt, die gegenüber Alkali für eine lange Zeitdauer resistent sind, und weiterhin sind solche Harze bevorzugt, deren Festigkeit während des Härtens in einem Autoklaven bei ungefähr 180ºC während fünf Stunden nicht verschlechtert wird.
Ein Verfahren zur Senkung des Schußbiegeindex und vorzugsweise auch des Kettenbiegeindex auf Werte unterhalb der obengenannten, besteht darin, Garne höherer Steifigkeit und Garne geringerer Steifigkeit in Kombination in einem Drehergewebe zu verwenden, das als Verstärkungsmaterial eingesetzt wird. Dies bedeutet, daß die Kette aus mindestens zwei Arten an Garnen mit unterschiedlichen Steifigkeiten besteht, und mindestens eine Art an Garn mit der höchsten Steifigkeit unter den obigen Garnen im wesentlichen an einer Seite der gewebten Struktur vorliegt. In den Fig. 1(a) und 1(b), die die Kette, bestehend aus zwei Arten von Garnen, zeigen, besteht ein Satz an Kettgarnen 1 und 2 aus einem Garn 1 mit höherer Steifigkeit und einem Garn 2 mit geringerer Steifigkeit, und das Garn 1 mit höherer Steifigkeit ist im wesentlichen nicht verflochten, wohingegen das Garn 2 mit geringerer Steifigkeit mit dem Garn 1 verflochten ist. Dementsprechend ist das Garn mit höherer Steifigkeit fast gerade und liegt im wesentlichen auf einer Seite der Gewebestruktur vor. Auf das Schußgarn 3 wird von den Kettgarnen 1 und 2 fast keine Biegekraft ausgeübt, und es liegt somit fast auch gerade vor, wie dies in Fig. 3(b) gezeigt ist. Bei einer solchen Konfiguration der Garne kann die Festigkeit in der Schußrichtung verbessert werden, ohne die Festigkeit in der Kettrichtung zu beeinträchtigen, da fast keine Kraft auftritt, die das Garn 1 mit der hohen Steifigkeit biegt, wenn eine Spannung in der Schußrichtung ausgeübt wird. Die Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, bei der zwei Arten an Garnen als Kette und eine Art an Garn als Schuß verwendet werden. Zum Beispiel ist es möglich, zwei oder mehrere Garne niedriger Steifigkeit miteinander verflochten zu verwenden. Alternativ dazu können zwei oder mehrere hochsteife Garne verwendet werden, und jedes dieser Garne kann mit einem Garn geringer Steifigkeit verflochten sein. Zwei oder mehrere Schußgarne können verwendet werden.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung eines Gittergewebes mit einem Schußbiegeindex von weniger als 0,03 umfaßt die folgenden Schritte: Ein Drehergewebe wird mit einem Harz imprägniert; und anschließend wird das Harz verfestigt, während eine Spannung in Schußrichtung des Gewebes ausgeübt wird, wobei diese Spannung so stark ist, daß der Schußbiegeindex Cf, wie er oben definiert ist, weniger als 0,03 beträgt. Ein Fall, bei dem ein härtbares Harz verwendet wird, wird im folgenden beschrieben. Geeignete härtbare Harze können gehärtet werden, während eine Spannung angewendet wird, wobei ein Drehergewebe mit dem Harz fixiert wird. Mittel zur Anwendung einer Spannung beinhalten gebogene Gummirollen, rotierende Gleitrollen, Schriftrollen und Spannrahmen. Spannrahmen sind am geeignetsten, da ein Gewebe nicht auf seiner ganzen Oberfläche kontaktiert wird. Das Harz liegt in einem sogenannten Zustand A oder B vor dem Härten vor. Das Härten eines Harzes wird durchgeführt, um die Konfiguration des Gewebes beizubehalten, und deswegen muß das Harz zumindest nicht fließfähig sein. Ein vollständiges Härten ist nicht immer erforderlich, und ein Zustand B, der einem Zustand C naheliegt, kann möglich sein. Jedoch ist es bevorzugt, mit dem Härten soweit wie möglich voranzuschreiten, im Hinblick auf die Stabilität des Produktes. Die Mittel zum Härten sind nicht auf besondere Weise eingeengt, und es kann jedes bekannte Mittel eingesetzt werden. Die Ausdrücke "Zustand A", "Zustand B" und "Zustand C", die zur Erläuterung des Härtezustandes verwendet werden, sind nicht scharf definiert, sondern eher qualitativ. Der Ausdruck "Zustand A" bedeutet, daß noch fast keine Vernetzungsreaktion stattgefunden hat, und daß jedes Molekül nicht gebunden ist und frei beweglich ist. Bei dem Zustand B hat eine teilweise Vernetzung stattgefunden, jedoch ist der Freiheitsgrad der Bewegung für jedes Molekül groß, und beim Erhitzen wird eine Fließfähigkeit beobachtet. Bei dem Zustand C hat die Vernetzung zu einem wesentlichen Ausmaß stattgefunden, und es wird beim Erhitzen keine Fließfähigkeit beobachtet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Zustand C definiert als ein Zustand, bei dem ein Harz keine Spinnfähigkeit aufweist, wenn es auf einer heißen Platte auf bestimmte Temperaturen erhitzt wird, wie dies gemäß dem japanischen Industriestandard C 6487 beschrieben wird, einem Testverfahren hinsichtlich der Härtungszeit für wärmehärtbare Harze.
Wenn man von einem härtbaren Harz Verwendung macht, das eine geringere Fließfähigkeit selbst vor dem Härten unter vielen härtbaren Harzen aufweist, dann ist es möglich, eine alternative Weise durchzuführen, gemäß der eine Spannung in der Schußrichtung nach oder während solch ein Harz auf ein Drehergewebe angewendet wird, erreicht wird, und das Harz wird dann unter Spannung gehärtet. Wenn die Spannung auf das Gewebe ohne Erweichen des Harzes angewandt wird, dann würde der Schuß nicht gerade werden, so daß der Zielwert für Cf nicht erreicht wird. Dementsprechend muß das Harz derart sein, daß es unter Erhitzen erweicht. Die Erhitzungstemperatur ist gleich oder höher als der Erweichungspunkt des Harzes, jedoch nicht so hoch, daß das Harz verschlechtert wird.
Alternativ dazu kann, wenn man Verwendung von einem härtbaren Harz macht, das selbst nach dem Härten durch Hitze leicht deformiert werden kann, ein Harz auf ein Drehergewebe angewandt werden, gehärtet und dann auf den Erweichungspunkt des Harzes oder darüber hinaus erhitzt werden, wobei nach oder während des Erhitzens eine Spannung in Schußrichtung eingesetzt wird. Das Harz wird anschließend auf unterhalb des Erweichungspunktes abgekühlt, und die Spannung wird nachgelassen. Auf diese Weise kann das Härten eines Harzes in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden, das mit dem Imprägnieren eines Harzes beginnt. Die Härtung wird durchgeführt, bis ein Zustand C erreicht ist. Jedoch ist ein früher Zustand C bevorzugt, bei dem die Härtung weniger vervollständigt ist, so daß der Erweichungspunkt niedriger liegt, um das Erweichen einfacher zu gestalten. Die Mittel für den Einsatz einer Spannung können die gleichen sein, die zuvor genannt wurden. Vorzugsweise wird das Harz auf eine Temperatur erhitzt, die 50º höher als der Erweichungspunkt liegt, um die Form des Harzes einfacher zu ändern. Wenn die Spannung nachgelassen wird, bevor das Harz auf unterhalb des Erweichungspunktes abgekühlt ist, dann wird eine Kraft auftreten, die die Form, die das Harz vor der Anwendung der Spannung hatte, bedingt durch die dreidimensional vernetzte Struktur des Harzes, wieder einstellt, und dementsprechend wird es sehr schwierig sein, einen Schußbiegeindex von weniger als 0,03 zu erhalten. Das Härten wird während des Erhitzens auf oder oberhalb des Erweichungspunktes weiter voranschreiten, was den Erweichungspunkt erhöhen kann. Dementsprechend ist es ausreichend, das Harz unterhalb des neuen Erweichungspunktes in dem Kühlschritt abzukühlen, bevor die Spannung nachgelassen wird.
Wenn ein thermoplastisches Harz verwendet wird, dann wird ein Prepreg mit einem imprägnierten Harz auf den Erweichungspunkt des Harzes oder darüber hinaus erhitzt, wobei danach oder während dieses Schrittes eine Spannung in der Schußrichtung des Gewebes angewandt wird, um die Krümmung des Schusses zu verringern, und das Harz wird dann zur Verfestigung abgekühlt. Die Mittel zum Einsatz der Spannung können die gleichen sein, die zuvor für den Fall von härtbaren Harzen genannt wurden.
Bei der Erfindung ist der Erweichungspunkt eines Harzes die Temperatur, bei der der Bewegungsgrad der Harzmoleküle plötzlich ansteigt, und er ist qualitativ der gleiche wie eine Glasübergangstemperatur. Beispiele der Verfahren zur Bestimmung des Erweichungspunktes sind die Bestimmung des Krümmungspunktes bei Dünnshichtchromatographie, die Bestimmung des Krümmungspunktes bei dem Elastizitätsmodul mittels einer viskoelastischen Meßeinheit, die Bestimmung des Krümmungspunktes bei dem thermischen Expansionskoeffizienten mittels eines thermomechanischen Analysators (TMA) und Bestimmung des Erweichungspunktes durch TMA. All diese Verfahren ergeben Werte, die nahe beieinander liegen. Gemäß der Erfindung war die Bestimmung des Erweichungspunktes mittels TMA geeignet. Dies bedeutet, daß der Erweichungspunkt wie folgt bestimmt wird: Ein Stück (entsprechend einem mit einem Harz fixierten Garn) eines Gittergewebes wird herausgeschnitten und in einen thermomechanischen Analysator gegeben, um die Biegung in Richtung der Dicke zu messen. Die Last beträgt 20 g; die Aufheizgeschwindigkeit ist 5ºC/Minute; und die Biegung wird mit steigender Temperatur aufgezeichnet. Bei der Temperatur-Biegungskurve wird eine abrupte Abnahme in der Dicke bei einer bestimmten Temperatur beobachtet. Der Kreuzungspunkt der verlängerten Linie von den geradlinigen Teilen vor und nach dem Krümmungspunkt wird als Erweichungspunkt definiert.
Bei dem obigen Verfahren zur Herstellung des Gittergewebes gemäß der Erfindung ist es wichtig, eine Spannung gegenüber einem Drehergewebe in Schußrichtung anzuwenden, jedoch ist hierbei nicht ausgeschlossen, daß auch eine Spannung in Kettrichtung eingesetzt wird.
Das obige Verfahren kann auf ein Drehergewebe angewandt werden, bei dem die Kette und der Schuß aus den gleichen Garnen aufgebaut sind, und auch auf ein Drehergewebe, bei dem der Schuß von der Kette differiert. Das Verfahren kann auch mit signifikantem Vorteil auf ein Drehergewebe angewandt werden, bei dem die Kette aus mindestens zwei Arten an Garnen mit unterschiedlichen Steifigkeiten besteht, wie dies zuvor beschrieben wurde.
Bei dem obigen Verfahren kann ein Spannrahmen vorzugsweise eingesetzt werden. Wenn jedoch eine große Menge an ungehärtetem, härtbaren Harz auf ein gesamtes Drehergewebe angewendet und dann gehärtet wird, während dessen Webkanten in einer vorbestimmten Breite durch Klammern oder Nadeln eines Spannrahmens gehalten werden, dann bleibt das gehärtete Harz manchmal an den Klammern oder Nadeln während des Härtungsvorgangs hängen, was dazu führen kann, daß das Drehergewebe bricht, oder daß die Klammern oder Nadeln, Ketten und Schienen beschädigt werden.
Wenn ein härtbares Harz durch Beschichten als Alternativ-Verfahren eingesetzt wird, dann ist es möglich zu verhindern, daß das Harz an die Webkanten eines Drehergewebes gelangt, wenn man ein Beschichtungsrakel mit einer Länge verwendet, die kürzer als die Breite des Drehergewebes ist. Jedoch gleiten die Garne des Gewebes häufig an der Position des Beschichtungsrakels und an der Plattenposition gegenüber dem Beschichtungsrakel aus ihrer Stellung.
Als Gegenmaßnahme wird vorgeschlagen, die Klammern und Nadeln eines Spannrahmens mit einem Trennmittel zu beschichten. Jedoch wird bei dem Verfahren das Trennmittel schrittweise entfernt, so daß das obengenannte Problem wieder auftritt. Wenn die Klammern oder Nadeln mit einem Fluoroharz behandelt werden, dann ist der Reibungskoeffizient so klein, daß es unmöglich ist, ein Drehergewebe in der lateralen Richtung festzuhalten. Wenn ein Siliconharz eingesetzt wird, dann wird ein weicher Harzfilm bei dem Verfahren leicht gebrochen.
Die Erfinder haben nun gefunden, daß das obige Problem durch ein Verfahren gelöst werden kann, das das Härten eines härtbaren Harzes umfaßt, während ein mit dem Harz imprägniertes Drehergewebe in einem Spannrahmen gehalten wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem Halten der Webkanten des Drehergewebes das Harz an den zu haltenden Stellen zuvor gehärtet wird. Um dies zu bewirken, wird die Härtung nur an den zu haltenden Teilen durchgeführt. Zum Beispiel können Abschirmplatten zwischen den zu haltenden Teilen und dem übrigen Teil (d.h. dem zentralen Teil) des Drehergewebes eingesetzt werden, und Infrarotstrahlen, weite Infrarotstrahlen oder ultraviolette Strahlen können auf die zu haltenden Teile angewandt werden. Alternativ dazu werden heiße Platten nur auf die zu haltenden Teile eingesetzt. Diese Maßnahmen sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Es ist ausreichend, das Härten eines Harzes in dem Bereich der zu haltenden Teile in solch einem Ausmaß vorzunehmen, daß die Klebrigkeit verlorengeht. Damit ist ein Härten zu einem sogenannten C-Zustand ausreichend, jedoch wird ein vollständiges Härten kein Problem verursachen. Die Breite der haltenden Teile variiert in Abhängigkeit von der verwendeten Vorrichtung, und sie liegt im allgemeinen in einem Bereich von 0,5 bis 3 cm.
Nach dem voraus gelagerten Härten des Harzes in den zu haltenden Teilen wird das Drehergewebe gehalten, und sein zentraler Teil oder das Ganze wird Härtungsmaßnahmen unterzogen. Zu diesem Zweck kann ein üblicher Spannrahmen mit einem Heizofen verwendet werden, und das zuvor genannte Härten des Harzes in den zu haltenden Teilen wird vorzugsweise durchgeführt, bevor das Drehergewebe in einen Spannrahmen eingegeben wird.
Das obige Verfahren kann nicht nur hinsichtlich eines Drehergewebes, sondern auch für andere gewebte Gegenstände, gestrickte Gegenstände, nichtgewebte Gegenstände, Papier oder andere Ausführungen in Blattform eingesetzt werden. Das Verfahren kann wirksam auf Gegenstände angewendet werden, die keine Webkantenstruktur aufweisen, oder auf nichtgewebte Gegenstände oder Papier, bei denen die Bindungskraft unter den Fasern schwach ist. Selbst in einem Fall, wo die Garne oder Fasern in den Webkanten gemäß einem Verfahren des Standes der Technik verfilzt oder gebrochen werden, kann ein Spannverfahren mit einem Spannrahmen durchgeführt werden, indem man die zu haltenden Teile zuvor gemäß dem obigen Verfahren verfestigt.
In dem faserverstärkten, anorganischen Formgegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet das anorganische Härtungsmaterial als Matrix einen Binder, wie üblichen Zement, z.B. Portland-Zement, Aluminiumoxid-Zement und Portland-Hochofenzement, gebrochenes Calciumsilikat, umfassend Kalk und Silikat, Gips, wie halbentwässerter Gips und wasserfreier Gips, und granulierte, wasserhärtende Schlackenmaterialien, wie Hochofenschlacke, und Mischungen von gebrochener, wassergranulierter Schlacke mit Kalk, und weiterhin, falls notwendig, natürliche oder künstliche Aggregate, wie z.B. Gerüststoffe und Beimengungen mit einem Durchmesser von 2 bis 25 mm. Diese werden mit Wasser geknetet und dann als Matrix für die Herstellung des Produktes verwendet. Kunststoffe, die üblicherweise in "FRP" verwendet werden, können auch die Matrix bilden.
Zur Herstellung des faserverstärkten, anorganischen Formgegenstandes wird das, wie oben beschrieben erhaltene Gittergewebe in den Teilen einer Struktur angeordnet, die eine Zugspannung erhält, und ein Matrixmaterial wird gegossen und gehärtet, um eine faserverstärkte Struktur zu erhalten. Die Festigkeit, der Elastizitätsmodul, die Zahl der Filamente und die Art der hochsteifen Faser können in Abhängigkeit von der für das Zielprodukt benötigten Festigkeit ausgewählt werden, und dann wird die Art der Faser ausgewählt. Bevorzugte Beispiele der Struktur, die das Gittergewebe gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen, sind solche in Form einer Platte, bei der ein oder mehrere Gittergewebe in der Nähe der Oberfläche eingebettet sind.
Unter Verwendung des Gittergewebes gemäß der vorliegenden Erfindung werden Festigkeit und Steifigkeit einer faserverstärkten Struktur verbessert, oder es kann die Menge der Fasern in dem Gittergewebe, die als Verstärkungsmaterial verwendet werden, reduziert werden.
Die Erfindung wird im folgenden durch die Bespiele beschrieben. Die Bezeichnungen "Teile" und "Prozent" sind auf das Gewicht bezogen.

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsbeispiele 1 und 2

In einen Satz von Kettgarnen wurden Kohlenstoffaserbündel [3000 oder 6000 Filamente, im folgenden als 3 k fil oder 6 k fil bezeichnet; Durchmesser eines Monofilaments 7 um; Zugfestigkeit 4511 N/mm² (460 Kgf/mm²)] als hochsteife Faser und Aramidfasern vom Typ Kevlar 29 [Warenzeichen von Dupont; 44 mg/m (400 Denier)] als niedrigsteifes Garn verwendet. Für den Schuß wurden die gleichen Kohlenstoffaserbündel (6 k fil), wie oben genannt, verwendet.
Ein Drehergewebe mit einer in den Fig. 1(a) und 1(b) gezeigten Struktur wurde mit einer Webdichte von 3,3/25 mm sowohl in der Kette als auch in dem Schuß unter Verwendung der Kohlenstoffaserbündel (6 k fil) und von Kevlar 29 als Kette hergestellt.
Zu Vergleichszwecken wurde ein Paar von Kohlenstoffaserbündeln (3 k fil) als Kette verwendet, um ein Drehergewebe mit einer Webdichte von 3,3/25 mm herzustellen.
Die Gewebe wurden mit einer Epoxyharzlösung der folgenden Zusammensetzung imprägniert, getrocknet und bei 150ºC 15 Minuten lang gehärtet. Die Menge des Harzes betrug 41 % in Bezug auf das Gewicht des geharteten Gittergewebes.
Epoxyharz vom Typ Bisphenol A (GY-260, Ciba-Geigy) 100 Teile
Dicyandiamid 10 Teile
Beschleuniger vom Imidazoltyp (Curezol 2P4MHZ (Shikoku Kasei) 2 Teile
Lösungsmittel (Methylcellosolve) 120 Teile
Die Imprägnierung mit dem Harz wurde auf zwei Weisen durchgeführt: Manuelles Eintauchen oder Eintauchen mit einer Prepreg-Vorrichtung. Hinsichtlich der Anwendung einer Spannung wurden ebenso zwei Verfahren verwendet: Ausüben einer Spannung auf das Gewebe während des Trocknens und Härtens oder keine Anwendung einer Spannung.
Die Biegeindizes und die Anteile der Nutzbarmachung der Faserfestigkeiten der so erhaltenen Gittergewebe sind in Tabelle 1 zusammengefaßt, wobei Fw und Ff den Anteil der Nutzbarmachung der Festigkeit in der Kett- bzw. Schußrichtung darstellen. Tabelle 1 Kettrichtung Schußrichtung Imprägnierungsweise Spannung Beispiel Vergleichsbeispiel manuell mittels Vorr. frei Kette & Schuß Kette
In Beispiel 1 wurde ein Drehergewebe gemäß der Erfindung verwendet, bei dem das Gleichgewicht zwischen den Steifigkeiten der zwei Kettgarne geeignet war.
Dementsprechend waren die Werte für Cw und Cf klein, und sowohl der Wert F für den Schuß als auch der Wert F für die Kette überstiegen jeweils 60 %, selbst wenn keine Spannung angewandt wurde. Das Beispiel 2 wurde wie das Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß während des Härtens eine Spannung ausgeübt wurde, so daß der Wert F für die Kette und der Wert F für den Schuß jeweils nahe 80 % betrugen.
Bei dem Vergleichsbeispiel 1 wurde das Drehergewebe gemäß dem Stand der Technik mit Harz imprägniert und anschließend ohne Ausübung von Spannung gehärtet, wobei die Cw- und Cf-Werte groß waren, und die Werte für F klein waren. Das Vergleichsbeispiel 2 wurde wie das Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Schritt des Imprägnierens und Härtens des Harzes unter Verwendung einer Prepreg-Vorrichtung durchgeführt wurde, wobei eine starke Spannung in der Kettrichtung ausgeübt wurde. Obwohl der Wert für Cw abnahm, und der Wert für Fw anstieg, nahm der Wert für Ff, bedingt durch den Anstieg des Wertes Cf, deutlich ab. Damit war das Gleichgewicht zwischen Kette und Schuß sehr schlecht.
Da die Menge an Kevlar 29 im Vergleich zu der der Kohlenstoffaser klein war, war auch der Beitrag von Kevlar 29 zu der Festigkeit der Kette klein. Um jedoch diesen Effekt zu beseitigen, wurde Kevlar 29 zuvor geschnitten, bevor der Zugtest gemäß Tabelle 1 durchgeführt wurde. Deshalb kann man folgern, daß, wenn die gleiche hochsteife Faser verwendet wird, die Zugfestigkeit und die Steifigkeit der Rohmaterialfaser effektiver in einem mit einem Gittergewebe gemäß der Erfindung verstärkten Formartikel wirksam gemacht werden, als bei Verwendung eines Gittergewebes des Standes der Technik.
Die Beispiele 1 und 2 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß Technola 240 [Warenzeichen von Teijin Co.; 44 mg/m (400 Denier)] anstelle von Kevlar 29 verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 als Beispiel 3 bzw. 4 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 3

Unter Verwendung eines Paars von Kohlenstoffaserbündeln [3000 Filamente; Durchmesser eines Monofilaments: 7 um; Zugfestigkeit: 4511 N/mm&sub2; (460 kgf/mm&sub2;)] als Kette und ähnlicher Kohlenstoffaserbündel (6000 Filamente) wurde ein Drehergewebe mit der in den Fig. 2(a) und 2(b) gezeigten Struktur und mit einer Webdichte von 3,3 pro 25 mm sowohl in der Kette als auch im Schuß hergestellt.
Eine Harzlösung der folgenden Zusammensetzung wurde für die Imprägnierung hergestellt.
Epoxyharz vom Typ Bisphenol A (GY-260, Ciba-Geigy) 100 Teile
Dicyandiamid 10 Teile
Beschleuniger vom Typ Imidazol (Curezol 2P4MHZ, Shikoku Kasei) 2 Teile
Lösungsmittel (Methylcellosolve) 120 Teile
Das Gewebe wurde mit dem Harz in einer Menge von 41 Gew.-%, in Bezug auf das Formprodukt, imprägniert, getrocknet und bei 150ºC 15 Minuten lang gehärtet, wobei man eine Prepreg-Vorrichtung verwendete.

Vergleichsbeispiel 4

Ein Gewebe wurde mit einem Harz wie im Vergleichsbeispiel 3 imprägniert und anschließend getrocknet und als Prepreg mit einem Zustand B gerollt und anschließend bei 160ºC acht Minuten lang unter einer Spannung in der Schußrichtung, die durch einen Klammerspannrahmen ausgeübt wurde, gehärtet. Die Spannung war jedoch schwach, und der Cf-Wert betrug 0,04.

Beispiel 5

Das Vergleichsbeispiel 4 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Spannung stark eingestellt wurde, so daß der Cf-Wert 0,01 betrug. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Vergleichsbeispiel Beispiel

Beispiel 6

In einem Satz von Kettgarnen wurden Kohlenstoffaserbündel [6000 Filamente; Durchmesser eines Monofilaments: 7 um; Zugfestigkeit: 4511 N/mm² (460 kgf/mm²)) als hochsteife Faser und Aramidfaser vom Typ Kevlar 29 (Warenzeichen von DuPont; 400 Denier) als niedrigsteifes Garn verwendet. Für den Schuß wurden die gleichen Kohlenstoffaserbündel (6 k fil), wie zuvor genannt, verwendet.
Ein Drehergewebe mit der in den Fig. 1(a) und 1(b) gezeigten Struktur wurde mit einer Webdichte von 3,3 pro 25 mm sowohl in der Kette als auch im Schuß hergestellt.
Wie in Beispiel 5 wurde die Imprägnierung mit einem Harz durchgeführt, um ein Prepreg herzustellen, das dann unter Ausübung von Spannung in der Schußrichtung gehärtet wurde. Die Ergebnisse sind wie folgt:
Als Technola 240 [44 mg/m (400 Denier)] anstelle von Kevlar 29 verwendet wurde, ergaben sich die gleichen Werte für Cf und Ff wie oben, und der Fw-Wert betrug 77 %.

Vergleichsbeispiel 5

Das Vergleichsbeispiel 3 wurde mit demselben Drehergewebe wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Menge des Beschleunigers vom Typ Imidazol 1 Teil in der Harzlösung betrug. Das Gewebe wurde mit Harz in einer Menge von 41 Gew.-%, in Bezug auf das Formprodukt, imprägniert, getrocknet und bei 150ºC fünf Minuten lang unter Verwendung einer Prepreg-Vorrichtung gehärtet.

Beispiel 7

Ein Drehergewebe wurde wie im Vergleichsbeispiel 5 mit dem Harz imprägniert, getrocknet und bei 150ºC fünf Minuten lang gehärtet. Der Erweichungspunkt des Harzes in diesem Zustand betrug 53ºC. Dieses Drehergewebe wurde auf einem einfachen Rahmenhalter gehalten, der Spannung in der Kett- und Schußrichtung ausüben konnte, und wurde dann in einen Ofen bei 180ºC eine Minute lang gegeben, bis das Harz ausreichend erweicht worden war. Anschließend wurde Spannung in Richtung des Schusses des Gewebes ausgeübt, das Gewebe wurde dann sofort aus dem Ofen genommen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Gittergewebe wurde aus dem Rahmen des einfachen Halters entfernt. Der Cf-Wert des Gittergewebes betrug 0,02.

Beispiel 8

Das Beispiel 7 wurde mit dem gleichen Drehergewebe wie in Beispiel 6 wiederholt. Der Cf-Wert des Gittergewebes betrug 0,01.

Vergleichsbeispiel 7

Beispiel 8 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß sofort, nachdem das Gewebe aus dem Ofen genommen worden war, die Spannung nachgelassen wurde und das Gewebe anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Da die Spannung bei einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes nachgelassen wurde, gewann das erhaltene Gittergewebe seine ursprüngliche Krümmung der Garne wieder, und der Cf-Wert betrug 0,07.
Die Ergebnisse der Beispiele 7 und 8 und der Vergleichsbeispiele 6 und 7 sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Tabelle 3 Vergleichsbeispiel Beispiel

Vergleichsbeispiel 8

Das gleiche Drehergewebe wie im Vergleichsbeispiel 3 wurde verwendet. Eine Harzlösung der folgenden Zusammensetzung wurde für die Imprägnierung hergestellt:
Epoxyharz vom Typ Kresolnovolak (ECN 1280, Ciba-Geigy) 100 Teile
Dicyandiamid 10 Teile
Lösungsmittel (Methylcellosolve) 120 Teile
Das Gewebe wurde mit dem Harz in einer Menge von 41 Gew.-%, bezogen auf das Formprodukt, imprägniert, und bei 150ºC fünf Minuten lang getrocknet. Das Harz war in einem Zustand B, jedoch war es bei Raumtemperatur fest. Das Gewebe wurde als Prepreg ausgerollt, und anschließend wurde eine Spannung in der Schußrichtung mittels eines Klammerrahmens so stark ausgeübt, daß das Gewebe über die Klammern glitt. Anschließend wurden die Klammern fixiert, und das Gewebe wurde bei 160ºC 15 Minuten lang gehärtet.
Obwohl die Spannung so stark wie möglich eingestellt wurde, blieb die Krümmung des Schusses nach dem Härten im wesentlichen erhalten, da das Prepreg während des Ziehens Raumtemperatur besaß, und dementsprechend das Harz fest war.

Beispiel 9

Ein Prepreg wurde wie im Vergleichsbeispiel 8 hergestellt. Hierauf wurde eine Spannung in der Schußrichtung mittels eines Klammerrahmenhalters ausgeübt, nachdem ein heißer Wind von 150ºC gegen das Prepreg eine Minute lang geblasen worden war, um das Harz genügend zu erreichen. Anschließend wurden die Klammern fixiert, und das Gewebe wurde bei 160ºC 15 Minuten lang gehärtet. Der Schußbiegeindex des erhaltenen Gittergewebes war sehr klein.

Beispiel 10

Das gleiche Gittergewebe wie im Beispiel 6 wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 9 mit dem Harz imprägniert, getrocknet, hitzeerweicht und gehärtet.
Die Ergebnisse des Vergleichsbeispiels 8 und der Beispiele 9 und 10 sind im folgenden zusammengefaßt. Tabelle 4 Vergleichsbeispiel Beispiel

Beispiel 11

In einem Satz von Kettgarnen wurden Kohlenstoffaserbündel [jeweils 6000 oder 12000 Filamente, im folgenden als 6 k oder 12 k fil bezeichnet; Durchmesser eines Monofilaments: 7 um Zugfestigkeit: 4511 N/mm² (460 kgf/mm²)] als hochsteife Faser und Aramidfaser vom Typ Kevlar 29 [Warenzeichen von DuPont; 44 mg/m (400 Denier)] als niedrigsteifes Garn verwendet. Für den Schuß wurden die gleichen Kohlenstoffaserbündel (12 k fil), wie oben benannt, verwendet. Ein Drehergewebe mit der in den Fig. 1(a) und 1(b) gezeigten Struktur wurde mit einer Wellendichte von 3,3 pro 25 mm, sowohl in der Kette als auch im Schuß, hergestellt. Das Gewebe wurde mit einer Epoxyharzlösung der folgenden Zusammensetzung imprägniert, getrocknet und bei 150ºC 15 Minuten lang gehärtet. Die Menge des Harzes betrug 41 % in Bezug auf das Gewicht des gehärteten Gittergewebes. Die Biegeindizes und die Anteile der Nutzbarmachung der Festigkeit des erhaltenen Gittergewebes sind in Tabelle 5 zusammengefaßt.
Epoxyharz vom Typ Bisphenol A (GY-260, Ciba-Geigy) 100 Teile
Dicyandiamid 10 Teile
Beschleuniger vom Typ Imidazol (Curezol 2P4MHZ, Shikoku Kasei) 2 Teile
Lösungsmittel (Methylcellosolve) 120 Teile Tabelle 5 Garnaufbau Biegeindex Anteil der Nutzbarmachung Kette Schuß Kohlenstoffaser(12 k fil) 1 Garn Kevlar 29[44 mg/m;400den] 1 Garn
Das erhaltene Gittergewebe wurde in Stücke von 40 mm x 160 mm geschnitten, so daß 4 Sätze an Kettgarnen oder 4 Schußgarne in einem Stück enthalten waren. Jedes Stück wurde in einer Formvorrichtung so plaziert, daß das Stück der unteren Oberfläche der Formvorrichtung gegenüberlag.
Es wurde eine Matrixpaste hergestellt, indem man die folgenden Matrixmaterialien abwog und knetete, und in die Formvorrichtung gegossen, um Teststücke (40 mm x 160 mm x 6 mm) für einen Biegetest zu erhalten. Die erhaltene Formprodukte wurden in Wasser bei 20ºC während 14 Tagen gehärtet.
Matrix-Zusammensetzung:
Normaler Portland-Zement 100 Teile
Silicasand Nr. 8 50 Teile
Wasser 50 Teile
Ein Festigkeitstest wurde in einer Weise durchgeführt, bei der die vier Sätze an Kettgarnen oder die vier Schußgarne in einem Teststück in Zugrichtung plaziert wurden. Ein Vier-punkt-Biegetest wurde mit einer Belastungsgeschwindigkeit von 0,5 mm/Minute und mit einem Abstand von 40 mm zwischen den Hebelpunkten durchgeführt.
Zu Vergleichszwecken wurde ein Gittergewebe wie oben hergestellt, wobei man einen Garnaufbau des Standes der Technik, wie er in Tabelle 6 gezeigt ist, verwendete. Ähnliche Biegeteststücke wurden hergestellt und dem Festigkeitstest unterzogen. Tabelle 6 Garnaufbau Biegeindex Anteil der Nutzbarm. Kette Schuß Kohlenstoffaser(6 k fil) 2 Garne Kohlenstoffaser(12 k fil) 1 Garn
Die Belastungs-Biegungskurven, die in dem Festigkeitstest erhalten wurden, sind in Fig. 4 gezeigt, wobei die vier Kurven 21, 22, 25 und 26 den folgenden Bedingungen entsprachen:
21: Gebogen, um den Schuß des Drehergewebes gemäß der Erfindung zu ziehen;
22: Gebogen, um die Kette des Drehergewebes gemäß der Erfindung zu ziehen;
25: Gebogen, um den Schuß des Drehergewebes gemäß dem Stand der Technik zu ziehen; und
26: Gebogen, um den Schuß des Drehergewebes des Standes der Technik zu ziehen.
Die maximalen Lasten bis zum Bruch gemäß Fig. 4 sind in Tabelle 7 aufgeführt. Tabelle 7 Stärkendes Material Maximale Belastung (kg) Kettrichtung b. d. Erfindung Schußrichtung b. d. Erfindung Kettrichtung b. Stand d. Techn. Schußrichtung b. Stand d. Techn.
Wie von Tabelle 7 ersichtlich ist, ist ein Formprodukt, das mit einem Gittergewebe gemäß der Erfindung verstärkt ist, in der Biegefestigkeit und in der Biegesteifigkeit sowohl in der Kettrichtung (21) als auch in der Schußrichtung (22) einem Formprodukt, das mit einem Drehergewebe des Standes der Technik (25 und 26) verstärkt ist, überlegen.
Kevlar 29 wurde hierbei in dem Test zuvor geschnitten, wie dies im Beispiel 1 erwähnt ist.
In einem weiteren Beispiel wurde Technola 240 [44 mg/m (400 Denier)] anstelle von Kevlar 29 verwendet, um den obigen Test zu wiederholen. Die Menge des Harzes betrug 40 %, und die Eigenschaften des erhaltenen Gittergewebes waren die gleichen wie in Tabelle 5, mit der Ausnahme, daß der Fw-Wert 67 % betrug. Die Eigenschaften des verstärkten, anorganischen Produkts sind auch in Tabelle 7 gezeigt.

Claims

1. Gittergewebe, umfassend ein mit einem Harz fixiertes Drehergewebe, dadurch gekennzeichnet, daß der Schußbiegeindex (Cf), wie er im folgenden definiert ist, weniger als 0,03 ist:

Cf = Df/Lf

wobei Lf der durchschnittliche Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten Kettgarnen (2) ist, und Df der durchschnittliche Abstand zwischen einer Spitze (12) einer wellenförmigen Zentrallinie (11) eines Schußgarns (3) und einer geraden Linie (15), die zwei Spitzen (13, 14), die der obigen Spitze (12) benachbart sind, in Querschnittsrichtung entlang des Schusses (3) des Gittergewebes verbindet, ist.

2. Gittergewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette des Gittergewebes aus mindestens zwei Arten an Garnen (1, 2) mit unterschiedlichen Steifigkeiten besteht, und wobei zumindest eine Art des Garns (1) mit der höchsten Steifigkeit unter diesen Garnen (1, 2) einen Kettbiegeindex (Cw), wie er im folgenden definiert ist, von weniger als 0,08 aufweist:

Cw =Dw/Lw

wobei Lw der durchschnittliche Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten Schußgarnen (3) ist, und Dw der durchschnittliche Abstand zwischen einer Spitze (5) einer wellenförmigen Zentrallinie (4) des Kettgarns (1) und einer geraden Linie (8), die zwei Spitzen (6, 7), die der obigen Spitze (5) benachbart sind, in einer Oberflächenansicht des Gittergewebes verbindet, ist.

3. Gittergewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette aus mindestens zwei Arten an Garnen (1, 2) mit unterschiedlichen Steifigkeiten besteht, und daß zumindest eine Art an Garn, das die höchste Steifigkeit (1) unter diesen Garnen (1, 2) besitzt, eine so geringe Krümmung aufweist, daß sie im wesentlichen an einer Seite der Gewebestruktur vorliegt.

4. Gittergewebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Cf-Wert weniger als 0,01 ist.

5. Gittergewebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Cw-Wert weniger als 0,05 ist.

6. Gittergewebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hochsteife Garn (1) aus der Reihe Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfeste Vinylonfasern und Glasfasern ausgewählt ist, und daß das niedrigsteife Garn (2) aus Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfesten Vinylonfasern, Glasfasern, Acrylfasern, Polyamidfasern und Polyesterfasern ausgewählt ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Gittergewebes, das ein mit einem Harz fixiertes Drehergewebe umfaßt, wobei ein Drehergewebe mit einem Harz imprägniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz verfestigt wird, während Spannung in der Schußrichtung (3) des Gewebes angewandt wird, wobei die Spannung so stark ist, daß der Schußbiegeindex (Cf), wie er im folgenden definiert ist, weniger als 0,03 ist:

Cf = Df/Lf

wobei Lf der durchschnittliche Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten Kettgarnen (2) ist, und Df der durchschnittliche Abstand zwischen einer Spitze (12) einer wellenförmigen Zentrallinie (11) eines Schußgarns (3) und einer geraden Linie (15), die zwei Spitzen (13, 14), die der obigen Spitze (12) benachbart sind, in einem Querschnitt entlang des Schusses (3) des Gittergewebes verbindet, ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem härtbaren Harz imprägnierte Drehergewebe einer Härtung des Harzes unterzogen wird, während es gehaltert wird, vorausgesetzt, daß vor dem Halten der Webkanten des Drehergewebes das in diesen zu haltenden Teilen vorliegende Harz zuvor gehärtet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette des Gittergewebes aus mindestens zwei Arten an Garnen (1, 2) mit unterschiedlichen Steifigkeiten besteht, und daß mindestens eine Art an Garn (1) mit der höchsten Steifigkeit unter den Garnen (1, 2) einen Kettenbiegeindex (Cw), wie er im folgenden definiert ist, von weniger als 0,08 aufweist:

Cw= Dw/Lw

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette aus mindestens zwei Arten an Garnen (1, 2) mit unterschiedlichen Steifigkeiten besteht, und daß zumindest eine Art an Garn mit der höchsten Steifigkeit (1) unter den Garnen (1, 2) eine so geringe Krümmung aufweist, daß dieses Garn im wesentlichen auf einer Seite der Gewebestruktur vorliegt.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 7, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Cf-Wert weniger als 0,01 ist.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 7, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Cw-Wert weniger als 0,05 ist.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 7, 9, 10, dadurch gekennzeichnet, daß das hochsteife Garn (1) aus der Reihe Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfeste Vinylonfasern und Glasfasern ausgewählt ist, und daß das niedrigsteife Garn (2) aus der Reihe Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfeste Vinylonfasern, Glasfasern, Acrylfasern, Polyamidfasern und Polyesterfasern ausgewählt wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 7, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz aus der Reihe Epoxyharze, Urethanharze, Phenolharze, Polyimidharze, Vinylesterharze und ungesättigte Polyesterharze ausgewählt wird

15. Faserverstärkter, anorganischer Formgegenstand, der ein Gittergewebe umfaßt, das aus einem mit einem Harz fixierten Drehergewebe als verstärkendes Material und einem anorganischen Härter als Matrix besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette des Gittergewebes aus mindestens zwei Arten an Garnen (1, 2) mit unterschiedlichen Steifigkeiten besteht, und daß zumindest eine Art an Garn (1) mit der höchsten Steifigkeit unter den Kettgarnen (1, 2) einen Kettbiegeindex (Cw), wie er im folgenden definiert ist, von weniger als 0,08 besitzt:

Cw= Dw/Lw

wobei Lw der durchschnittliche Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten Schußgarnen (3) ist, und Dw der durchschnittliche Abstand zwischen einer Spitze (5) einer wellenförmigen Zentrallinie (4) des Kettgarns (1) und einer geraden Linie (8), die zwei Spitzen (6, 7), die der obigen Spitze (5) benachbart sind, in einer Oberflächenansicht des Gittergewebes verbindet, ist, und

einen Schußbiegeindex (Cf), wie er im folgenden definiert ist, von weniger als 0,03 besitzt:

Cf = Df/Lf

16. Faserverstärkter, anorganischer Formgegenstand nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Cf-Wert weniger als 0,01 ist.

17. Faserverstärkter, anorganischer Formgegenstand nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Cw-Wert weniger als 0,05 ist.

18. Faserverstärkter, anorganischer Formgegenstand nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das hochsteife Garn (1) aus der Reihe Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfeste Vinylonfasern und Glasfasern ausgewählt ist, und daß das niedrigsteife Garn (12) aus der Reihe Kohlenstoffasern, Aramidfasern, hochfeste Vinylonfasern, Glasfasern, Acrylfasern, Polyamidfasern und Polyesterfasern ausgewählt ist.

19. Faserverstärkter, anorganischer Formgegenstand nach den Ansprüchen 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Härter einen Binder, wie üblichen Zement, z.B Portland-Zement, Aluminiumoxidzement und Portland-Hochofenzement, zerstoßenes Calciumsilikat, umfassend Kalk und Silikat, Gips, und granulierte, wasserhärtende Schlackenmaterialien, wie Hochofenschlacke, und Mischungen aus zerstoßener, wassergranulierter Schlacke mit Gips, und weiterhin, falls notwendig, natürliche oder künstliche Aggregate, Baustoffe und Beimischungen beinhaltet.