EP1115893B1 - Verfahren zur herstellung von formkörpern - Google Patents

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EP1115893B1
EP1115893B1 EP99969126A EP99969126A EP1115893B1 EP 1115893 B1 EP1115893 B1 EP 1115893B1 EP 99969126 A EP99969126 A EP 99969126A EP 99969126 A EP99969126 A EP 99969126A EP 1115893 B1 EP1115893 B1 EP 1115893B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
lattice
fabric
textile
fibres
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99969126A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1115893A1 (de
EP1115893B2 (de
Inventor
Hans-Wilhelm Bergmann
Peter ÜBELMESSER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atz-Evus Applikations- und Technik-Zentrum fur Energieverfahren- umwelt- und Stromungstechnik
Frenzelit Werke GmbH
Original Assignee
Atz-Evus Applikations- und Technik-Zentrum fur Energieverfahren- umwelt- und Stromungstechnik
Frenzelit Werke GmbH
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Publication date
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Priority claimed from DE19943411A external-priority patent/DE19943411A1/de
Application filed by Atz-Evus Applikations- und Technik-Zentrum fur Energieverfahren- umwelt- und Stromungstechnik, Frenzelit Werke GmbH filed Critical Atz-Evus Applikations- und Technik-Zentrum fur Energieverfahren- umwelt- und Stromungstechnik
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Publication of EP1115893B1 publication Critical patent/EP1115893B1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising

Definitions

  • the present invention relates to a new molding process, i.e. from flexible Textile substrates become three-dimensional moldings with functional functionality Stiffness produced by coating shaped fabrics.
  • the flexible textile substrates are stiffened by wire flame spraying and / or arc spraying and / or high speed spraying (HVOF) and / or by plasma spraying. Due to different order thicknesses or quantities, the functional stiffness of the molded part can be achieved. It is essential that the molded body produced using the usual joining techniques, such as Welding, screwing, etc. can be reconnected with other moldings.
  • the present invention further relates to an asbestos-free or other inorganic fibrous substances, with fiber lengths of> 5 ⁇ m, a diameter of ⁇ 3 ⁇ m, a length / diameter ratio of 3: 1, free area Composite, i.e. a molded body made of at least a first layer a textile lattice fabric, mesh, knitted fabric, knitted or fleece made of aramid fibers and / or E-glass fibers and / or silicon dioxide-rich glass fibers and / or carbon fibers and at least one second layer of metal applied to this first layer and / or ceramic.
  • a molded body made of at least a first layer a textile lattice fabric, mesh, knitted fabric, knitted or fleece made of aramid fibers and / or E-glass fibers and / or silicon dioxide-rich glass fibers and / or carbon fibers and at least one second layer of metal applied to this first layer and / or ceramic.
  • the molded body is characterized by a functional Rigidity and comes mainly as a soft material compensator, as a smoke apron, as Fire impact molded part (fire impact stone), as a molded body for thermal shielding in the Motor vehicle industry, as a bumper or as a load-bearing component in lightweight construction Commitment.
  • Asbestos and all inorganic fibers artificial mineral fibers
  • asbestos in particular Harmful effects have been known for a long time.
  • With ceramic fibers one knows in addition, that these are respirable and therefore according to the new EU legislation (cf. 3. VO to change the GefStVO and TRGS 905) as a K2 hazardous substance (carcinogen Potential). Therefore, new materials or those that can be produced from them Composite moldings or parts, if possible, without using the aforementioned fibers to provide. Areas of application for such materials (without the health-endangering fibers) are e.g. the production of smoke expansion joints, Fire impact stones, moldings for the automotive industry.
  • Glass fiber fabrics and / or glass nonwovens come in as a possible replacement material Consideration.
  • Such uncoated glass fiber fabrics have due to the open-pore Structure, however, no flame deflection properties, but rather flame absorption properties.
  • such fabrics are not dimensionally stable, which leads to erosion and removal at high hot air speeds.
  • Products of this type typically consist of, for example, vacuum-formed products Ceramic fiber composites. Such products are currently made with ceramic fibers manufactured that are respirable and therefore as a K2 hazardous substance (carcinogen Potential) must be classified.
  • K2 hazardous substance Carcinogen Potential
  • Flexible, textile products are used for the production of smoke expansion joints needed the corresponding angular, torsional and axial movements of Can compensate flue gas pipes.
  • DE 38 20 922..C2 describes such a fabric-reinforced elastomer compensator known.
  • This compensator contains fluororubber as an elastomer component and as Reinforcement of a textile mesh made of aramid fiber and / or E-glass fiber in Combination with the fluororubber elastomer component.
  • Rigid sheet metal parts are currently used for the above-mentioned purposes, which are deep-drawn for insulation purposes as a sandwich sheet with an insulation insert.
  • Cable insulation is often used in polymer-coated glass or laminated Glass fabric.
  • Rigid sheet metal parts offer the advantage that due to the dimensional accuracy more rigid Molded parts, movable components or other assemblies are safely guided past can.
  • such shields are due to the corresponding forming processes complex to manufacture and comparatively difficult. They also offer due to the vibration behavior the risk of touching neighboring components and thus the problem of noise.
  • rigid components not a suitable material. in addition comes that a later revision case or an assembly of neighboring components by a rigid component can be restricted or prevented.
  • protective clothing made of fabrics by producing a layer of a ceramic by means of plasma spraying Material is applied to a carrier material.
  • EP 0 331 270 A2 describes a CVD coating process for metals, wherein only the individual fibers are coated. A flat metallic Coating on textiles in the sense of film formation and thus stiffening the Textile materials are therefore not possible.
  • EP 0 331 270 A2 describes thermal Spraying or plasma coating not mentioned.
  • JP 05347493 A describes the production of a shielding material. Here it is a storage of powder, which is then carried out with the substrate under heat is pressed. Thermal spraying is not mentioned in JP 05347493 A.
  • JP 07300768 discloses coating a polybenzazole fiber fabric.
  • the Polybenzazole fibers are of organic origin and show a much lower one Temperature stability as E-glass fibers.
  • the polybenzazole fibers are indeed flame retardant, but not incombustible.
  • JP 08049026 describes network-like bodies or their coating by means thermal spraying. However, the use is characteristic of JP 08049026 of thermally unstable materials after the coating process be burned out. As a result, the actual skeleton remains Coating.
  • JP 05202462 describes wallpapers made of coconut fibers, which are used for the purpose of decoration EMC shielding and acoustic shielding are suitable. With such Substrates are certainly not thermal shielding in the sense of high temperature shielding and certainly no fire protection against open flames makeable.
  • WO 97/34026 describes the coating of various materials such as synthetic Materials, etc. with low-melting metals by means of arc spraying. A intimate connection of the metallic or sprayed in the molten state ceramic particles with the fiber fabrics is not given, as in FIG. 2 of the WO 97/34026 emerges.
  • JP 60208467 describes the coating of fiber materials with metals Production of a flexible material with excellent electrical conductivity.
  • the Process flow according to JP 60208467 is such that raw fabric with organic Components are pre-coated and then a metal coating is carried out.
  • the articles are not per se for use in the high temperature range or in applications with Suitable exposure to open flames
  • US 5,198,290 describes the production of metal-coated textile products that e.g. can be used to shield electric motors. According to the US 5,198,290, the rigidity of the articles produced is obtained exclusively by the Combine with other materials or by sticking. The in any case made combination with organic components makes the use as High temperature shielding and fire protection impossible.
  • the present invention is therefore based on the object of a new method for Manufacture of molded articles with functional stiffness from flexible textiles To provide substrates.
  • the flexible textile substrates are made from fibers classified as harmless to health.
  • These new ones Shaped bodies are to be used in various areas of application, such as the automotive industry, i.e. in the Vehicle construction or in robotics, can be used and there up to now replace common molded parts.
  • This object is achieved by a method for producing Shaped bodies with functional stiffness made of flexible textile substrates, whereby the shaped bodies can be connected to other shaped bodies in a non-positive, material and positive manner, whereby by means of wire flame spraying and / or arc spraying and / or High-speed spraying (HVOF) and / or molten plasma spraying, metallic and possibly ceramic particles on at least one textile mesh web, a braid, knitted fabric, or a fleece made of aramid fibers and / or E-glass fibers and / or silicon dioxide-rich glass fibers and / or carbon fibers of this textile substrate soaked so that an intimate connection of those sprayed in the molten state, metallic and possibly ceramic particles partly with the fabric fibers and partly an intimate connection is created between them and a by binding the fibers Dimensional rigidity is achieved, with the flexible, textile substrates made of fibrous materials or fibers consisting of asbestos or inorganic fibrous substances Fiber lengths with a length> 5 ⁇ m, a diameter ⁇ 3
  • the Shaped bodies can be connected to other shaped bodies in a non-positive, material and positive manner, characterized in that a textile lattice fabric web, a -woven, knitted or knitted or a fleece made of aramid fibers and / or E-glass fibers and / or silica-rich glass fibers and / or carbon fibers, wherein the textile substrate of asbestos or inorganic fibrous substances or fibers with a Length> 5 ⁇ m, a diameter ⁇ 3 ⁇ m and a length-to-diameter ratio is free of> 3: 1, cuts or cuts out a blank from the web and this cut or punched out by means of wire flame spraying and / or Arc spraying and / or high speed spraying (HVOF) and / or plasma spraying molten metallic and possibly ceramic particles on at least one Surface of the flat blank is sprayed on, so that the melted state sprayed
  • HVOF high speed spraying
  • the inventors have found that flexible textile substrates in Shaped body with functional rigidity by coating in shape transferred tissues can transfer. This is due to the fact that the im molten state of sprayed, metallic and possibly ceramic particles partly form an intimate connection with the fabric fibers and partly with each other. This creates a layer or a shaped body that is relatively flexible and therefore flexible can be deformed within wide limits without the risk of cracking.
  • the manufactured one Shaped body according to the invention can be non-positively, materially and positively with others Shaped bodies by common joining techniques, such as Welding, screwing, etc. get connected. This is achieved by partially thicker runs around the joints
  • This composite material according to the invention or the molded body consists of at least a first layer of a textile lattice fabric, mesh, knitted fabric, knitted or Fleece made of aramid fibers and / or E-glass fibers and / or silicon dioxide-rich Glass fibers and / or carbon fibers and at least one on this first layer Plasma spraying, applied by flame spraying and / or plasma coating second layer of metal and / or ceramic.
  • the flat composite material according to the invention or the molded body can either a soft material compensator, a fire impact molded part, a molded body for the automotive industry or be a load-bearing component in lightweight construction.
  • moldings in the automotive industry are e.g. Heat shielding parts in the area of the engine block Motor vehicle or bumper. Cable harness insulation and Lever arms in robot technology are considered as areas of application.
  • a stabilizing Components in vehicle construction can also be used according to the invention
  • Composite structures are used. By partially thickening the coating can have welded joints or other types of Connections like screw connections are made. Furthermore, a partial thickening of the coating of the moldings with regard to rigidity be adjusted.
  • the first layer of the textile substrate can consist of one or more layers.
  • Aramid fibers and / or E-glass fibers and / or silicon dioxide-rich glass fibers and / or carbon fibers come into consideration as material here.
  • the silicon dioxide-rich glass fibers have an SiO 2 content of over 95%. Textiles made from silicon dioxide-rich glass fibers are therefore very temperature-stable, ie up to 1100 ° C.
  • Nonwovens ie so-called needle mats, can currently be produced up to thicknesses of 75 mm with densities of ⁇ 200 kg / cm 3 .
  • the textile fabrics used as "substrate” according to the invention have no flame deflection properties, but rather the opposite, flame absorption properties. Therefore, a coating of metal and / or ceramic is applied here according to the invention by means of wire flame spraying, arc spraying, plasma spraying.
  • the metallic or ceramic particles consist in particular of Al, Al alloys, Cu alloys, Cr-Ni alloys, titanium, V4-A steel , Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , TBC-ZrO 2 , ZrO 2 -CaO, or mixed oxides of the aforementioned non-metals.
  • the coating in particular made of aluminum or high-tempered steel, such as V4-A steel or chrome-nickel alloys, has a stabilizing effect on the final shape. However, this depends on the thickness of the metal coating. This can be in the range from 0.1 to 5 mm, in particular 0.1 to 1.4 mm.
  • the Coating achieved a flame reversal and a shape stabilization achieved.
  • This path has already been created using the thermal Spraying, i.e. in particular with wire flame spraying and / or arc spraying and / or plasma spraying with a layer of metal such as e.g. Aluminum.
  • a layer of metal such as e.g. Aluminum.
  • Out this coated web is then made into a blank.
  • This flat The blank can then be coated with metal on the back. It is advantageous if the cut edges are also coated with metal.
  • a shaped body such as, for example: a soft material compensator, manufacture a fire impact molded part or a molded part for the automotive industry.
  • the combination of high-temperature resistant has thus been achieved for the first time
  • a practical product e.g. a high-temperature compensator, is made from it can be, and / or that a molding is produced directly by the coating.
  • the flat composite material according to the invention or the shaped body can, as already was executed above, a soft material compensator, a fire impact molding or a Molding for thermal shielding in the automotive industry.
  • a suitable drapable fabric was drawn into a three-dimensional structure and fixed by vacuum deep drawing.
  • the fabric structure is first fixed by uniformly applying a thin coating layer of approximately 75 g / m 2 aluminum.
  • the coating process also makes it possible to locally increase the quantity of the coating. In principle, the procedure enables this support thickness to be built up to several centimeters. This is used in order to achieve stiffening up to absolute dimensional stability and hardness in places that are statically important for the molded body. This also applies to positions in the molded body where a movable component must be guided safely and functionally.
  • a coating quantity can be selected at other points on the molded body that meets the requirements of absolute fiber integration and thermal shielding and tightness so that the textile and flexible character of this section is nevertheless retained.
  • the transition zones between soft, textile, flexible zones and shaping and shape-stabilizing, hard zones of the molded body correspond to a continuous mass transfer in the sense of a gradient material.
  • Gradient materials can not only be produced in the form that a Gradient with regard to the number of copies, but also when using the Coating materials is realized.
  • a Pre-coat with another, more ductile metal e.g. Zinc on the one hand, liability the coating on the textile backing, on the other hand the brittleness of the coating be influenced by e.g. to be able to design tight radii within a molded part ..
  • Pre-coatings of around 50 g / m 2 are usually used here. Of course, these precoatings can also be applied locally, so that they can then be sealed with an appropriate cover layer, such as aluminum, as required.
  • cover layer such as aluminum
  • the term gradient material refers not only to different coating quantities but also to different coating materials that can be applied continuously and functionally.
  • thermal shielding does not always have to have the character of a preformed component. Often, a shape is achieved simply by choosing the attachment points.
  • Such solutions have traditionally already been implemented with the textiles described above with a polymer coating.
  • the lack of temperature persistence of the coating and the flammability, such products also have disadvantages in terms of fastening technology and heat radiation (IR emission).
  • IR emission heat radiation
  • the screw bushings must be secured with eyelets, because when the temperature is applied, the pull-out strength achieved by the coating is completely lost in the fastening points due to the destruction of the coating. They therefore offer absolute security against tearing out.
  • the shaped body according to the invention can be produced by a coating layer of approximately 300 g / m 2 as a cold-deformable material, which in turn offers easier assembly and stability due to the deformability.
  • a plain-weave glass fabric isoGLAS® fabric type 1115 was continuously in a width of 33 cm on both sides with elemental aluminum using the method of wire flame spraying coated.
  • a spray gun was placed on a controllable traversing device assembled. At the same time, the tissue was moved further in the longitudinal direction.
  • the distance from the spray head to the fabric is 200 mm.
  • the diameter received the spray cone is 20 mm with very little overspray.
  • the coating speed is approximately 30-40 m 2 / h per side.
  • the amount of coating selected here was 150 g / m 2 per side. In total, approx. 300 g / m 2 for the finished article with a total weight of the finished article of approx. 1400 g / m 2 .
  • any amount of aluminum can be applied through several coating passes. Concrete tests on different fabrics and nonwovens show coating runs on one side from 500g / m 2 up to approx. 1000 g / m 2 , which corresponds to a layer thickness of approx. 1.4 mm. With articles of this type, the flexibility decreases; Here, however, a corresponding dimensional stability can be achieved.
  • the temperature-independent low leakage is achieved on the one hand (synonymous with a constant tightness over the application temperature range). On the other hand, you get the necessary flexibility and mobility of the article despite the coating.
  • the coating also increases the dimensional stability of the fabric; achieved with it but also a significantly improved assembly. This means in particular an improved cutting possibility without fraying warp or Weft yarns; at the same time you get a seal of the cut edges by pressing or squeezing the cutting zone with the coating applied aluminum.
  • a tube made of silicon dioxide-rich glass fibers was pulled onto a rotating metal shaft and attached to it.
  • the process of thermal spraying first applied a uniform, thin layer (approx. 75 g / m 2 aluminum to stabilize the hose ) to the hose. Subsequently, a much thicker support was implemented on the respective end pieces. In the specific case, this was approx. 1.5 cm wall thickness The transition from the thinly coated surface to the end areas was continuous.
  • the Coating pad in the inner part is selected so that a in the inner part sufficient smoke gas tightness is achieved.
  • the textile carrier hose is used for Isolation of the temperatures transmitted by the hot flue gases and in connection with the coating pad for flue gas sealing. In addition, the textile ensures Hose in the intimate composite of metal and textile for the resulting Rigidity and stability of the entire part.
  • a tube made of p-aramid fibers was pulled over a rotating shaft and coated in the same way as described in Example 2.
  • the layer thickness initially applied uniformly over the entire width of the hose is more than 400 g / m 2 .
  • the end regions are then massively reinforced locally, so that a machining treatment can also be carried out here in a further processing step.
  • the end product must also here because of the continuous transition from the inner part of the Tube to the outside area are called gradient materials.
  • the fiber composite structure of metal and aramid fibers becomes a stable one here load-bearing lightweight component, whose connection to other components in turn Welding, flange technology or screws can be solved optimally.
  • the usage can e.g. as a lever arm in robot technology; as a stabilizing component in Vehicle construction can be used.
  • isoTHERM®S material which is temperature stable up to 1100 ° C, was used as the textile fabric. These are silicon dioxide-rich glass fibers with an SiO 2 content of over 95%. Nonwovens made from isoTHERM®S, ie so-called needle mats, can be produced up to a thickness of 75 mm as very compact sheets.
  • nonwovens of this type have no flame deflection properties due to the open-pore structure, on the contrary, flame absorption properties can only have a suitable closed, temperature-stable coating a solution can be achieved.
  • the coating must also have a stabilizing effect on the final shape; this coating must also reduce the erosion of fibers and their removal at the here prevent occurring high hot air speeds.
  • a above-described standard fleece with a thickness of 45 mm and a density of> 200 kg / m 3 was mechanically pressed and punched into the specified shape.
  • the application quantity in the concrete area is approx. 300-500 g / m 2 .
  • the distance between the spray nozzle and the fleece is 110 mm.
  • the coating is also achieved very evenly by the traversing movement of the spray gun and the horizontal movement of the spray gun.
  • the insulation ability of the product is due to the well-known thermal engineering Properties of the nonwoven also guaranteed.
  • Smoke aprons made of Mtex ⁇ (trade name from Frenzelit, Germany for technical textiles coated with metals) were made from a V4A wire-reinforced glass fabric.
  • this fabric was initially evenly coated on both sides with a coating layer of approx. 150-200 g / m 2 aluminum.
  • About the fabric width vzw. 1 m was then coated with an approximately 20 mm wide strip to a final thickness of 2 mm, thus stiffening and stabilizing. This was done in a continuous process, depending on the desired length of the curtain, for example 2m again and again in this way.
  • the fabric edges were also reinforced to a width of approx. 20 mm up to a coating layer of approx. 400 g / m 2 .
  • the result is endless strips that have a 20 mm wide and 2 mm thick strip every 2 1m, before which you can then cut; in addition, these webs have edge reinforcement.
  • a molded body with a functional rigidity is produced.
  • the 2 mm thick thickening across the fabric width is used to securely fasten the curtains to the upper shaft; the edge reinforcement enables the combination and the joining together of several identical, cut lengths.
  • the fastening techniques available here fall under the structure of non-positive, positive or material. Similar to the products described above, the term gradient material also applies here, due to the smooth transition towards the edge and transverse stiffeners and the basic preservability of the rollability of the textile web, with the advantage that the known, proven rolling devices can be retained.
  • Such smoke aprons serve vzw. in industrial plants and large halls Sectioning of large rooms for better removal of those that occur in the event of a fire Smoke and smoke development.
  • Fire protection devices that are common today are either stable Sheet metal channels in front of or as roller shutters that are only triggered in the event of fire and down is driven.
  • roller shutter solutions exist today vzw. from glass fabrics For reasons of manageability and assembly, additionally polymer-coated are. This is accompanied by known problems such as flame retardancy or even flammability, smoke development of the coating in the event of fire; and problems fastening technology and the stability of the fastening under fire conditions on.
  • the Fastening types can be designed to be temperature stable and non-flammable; the Due to the consistently inorganic structure, the product is A1, non-flammable classified.
  • a filtration insert was used for high-temperature filtration or hot gas filtration.
  • V4A wire-reinforced glass fabrics were used as the carrier fabric Commitment.
  • these are first coated with aluminum evenly over the entire filter surface.
  • 200 g / m 2 of aluminum can be regarded as a typical support quantity in the area of the filter surface for the carrier fabrics used here.
  • This molded body can also be referred to as a gradient material.
  • the gradients can, as already outlined in the previous examples, both by different metals are produced, as well as through the continuous transition from rigid, rigid structures to softer, in this case permeable areas. Gradient materials are thus also gradually created from the point of view different porosity between the rigid edge areas and the filtration surface.
  • a suitable drapable fabric was vacuum-drawn into a three-dimensional structure drawn and fixed.
  • the fabric structure is first fixed by uniformly applying a thin coating layer of approx. 75 g / m 2 aluminum.
  • the coating process also makes it possible to locally increase the quantity of the coating.
  • the procedure enables this support thickness to be built up to several centimeters. This is used in order to achieve stiffening up to absolute dimensional stability and hardness in places that are statically important for the molded body. This also applies to positions in the molded body where a movable component must be guided safely and functionally.
  • a coating quantity can be selected at other points on the molded body that meets the requirements of absolute fiber integration and thermal shielding and tightness so that the textile and flexible character of this section is nevertheless retained.
  • the transition zones between soft, textile, flexible zones and shaping and shape-stabilizing, hard zones of the molded body correspond to a continuous mass transfer in the sense of a gradient material. 3 and 4 show the heat shielding part produced according to the invention.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Formgebungsverfahren, d.h. aus flexiblen textilen Substraten werden dreidimensionale Formkörper mit funktionsgerechter Steifigkeit durch Beschichten von in Form gebrachten Geweben hergestellt.
Die Versteifung der flexiblen textilen Substrate erfolgt durch Drahtflammspritzen und/oder Lichtbogenspritzen und/oder Hochgeschwindigkeitsspritzen (HVOF) und/oder durch Plasmasprühen. Durch unterschiedliche Auftragsdicken bzw. -mengen kann die funktionsgerechte Steifigkeit des erzeugten Formteils erzielt werden. Wesentlich ist, daß der hergestellte Formkörper mittels der üblichen Verbindungstechniken, wie z.B. Schweißen, Schrauben etc. mit anderen Formkörpern wieder verbunden werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen asbestfreien oder von anderen anorganischen faserigen Stoffen, mit Faserlängen von > 5 µm, einem Durchmesser von < 3 µm, einem Längen/Durchmesser-Verhältnis von 3:1, freien flächigen Verbundwerkstoff, d.h. einen Formkörper, der aus mindestens einer ersten Schicht aus einem textilen Gittergewebe, -geflecht, -gewirk, - gestrick oder Vlies aus Aramidfasern und/oder E-Glasfasem und/oder Siliciumdioxid-reichen Glasfasern und/oder Carbonfasern und mindestens einer auf dieser ersten Schicht aufgebrachten zweiten Schicht aus Metall und/oder Keramik besteht. Der Formkörper zeichnet sich durch eine funktionsgerechte Steifigkeit aus und kommt vorwiegend als Weichstoffkompensator, als Rauchschürze, als Feuerprallformteil (Feuerprallstein), als Formkörper zur thermischen Abschirmung in der Kraftfahrzeugindustrie, als Stoßfänger oder als tragendes Bauteil im Leichtbau zum Einsatz.
Asbest sowie sämtliche anorganische Fasern (künstliche Mineralfasern), d.h. also auch Keramikfasern innerhalb eines bestimmten Faserverteilungsspektrums mit bestimmten Faserlängen (> 5 µm Länge, Durchmesser < 3 µm, Längen/Durchmesser = 3:1) üben gesundheitsgefährdende Wirkungen aus. Insbesondere ist von Asbest die gesundheitsschädliche Wirkung schon sehr lange bekannt. Bei Keramikfasern weiß man zudem, daß diese lungengängig sind und deshalb nach der neuen EU-Gesetzgebung (vgl. 3. VO zur Änderung der GefStVO sowie TRGS 905) als K2-Gefahrstoff (Kanzerogenes Potential) eingestuft werden. Daher sollen neue Werkstoffe bzw. daraus herstellbare Verbund-Formkörper bzw. -teile möglichst ohne Verwendung der vorgenannten Fasern zur Verfügung gestellt werden. Einsatzgebiete für derartige Werkstoffe (ohne die gesundheitsgefährdenden Fasern) sind z.B. die Herstellung von Rauchgaskompensatoren, Feuerprallsteinen, Formkörpern für die Kfz-Industrie.
Als ein möglicher Ersatzwerkstoff kommen Glasfasergewebe und/oder Glasvliesstoffe in Betracht. Derartige unbeschichtete Glasfasergewebe haben aufgrund der offenporigen Struktur jedoch keinerlei Flammenumlenkungseigenschaften, sondern eher Flammenabsorptionseigenschaften. Außerdem sind solche Gewebe nicht formstabil, was zu Erosion und Abtrag bei hohen Heißluftgeschwindigkeiten führt.
In Heizkesselanlagen werden daher zur Zeit noch an der gegenüberliegenden Brennerseite sogenannte Feuerprallsteine aus anderen Materialien eingesetzt, die für die Flammenumlenkung in den nächsten Zug und damit die bessere Wärmeausnutzung der eingesetzten Energieträger verantwortlich sind.
Klassischerweise werden jedoch für diesen Einsatzzweck Produkte benötigt, die eine hohe Temperaturbeständigkeit von > 1000° C, aber auch eine umlenkende Wirkung und keine absorbierende Wirkung für offene Flammen besitzen. Darüberhinaus benötigen derartige Produkte ein hohes Maß an Isolationsfähigkeit, aber auch Formbeständigkeit.
Typischerweise bestehen derartige Produkte aus beispielsweise vakuumgeformten Keramikfaserverbundwerkstoffen. Derartige Produkte werden derzeit mit Keramikfasern hergestellt, die lungengängig sind und deshalb als K2-Gefahrstoff (Kanzerogenes Potential) eingestuft werden müssen.
Für die Herstellung von Rauchgaskompensatoren werden flexible, textile Produkte benötigt, die die entsprechende Angular-, Torsions- und Axialbewegungen von Rauchgasleitungen ausgleichen können.
Für Kompensatoren dieser Art werden nach der hier gültigen Norm DIN 18232 einerseits Produkte benötigt, die schwer entflammbar, besser aber unbrennbar sind und gleichzeitig aber eine hohe Rauchgasdichtheit sowohl bei Raumtemperatur als auch im Brandfall aufweisen.
Derartige Kompensatoren können bislang nur mit Hilfe eines aufwendigen Mehrlagenaufbaues realisiert werden. Hier wird normalerweise die hohe Temperatur (gemäß der ETK nach DIN 4102) über mehrere Lagen eines Isolationswerkstoffes abgebaut bzw. isoliert, bis entsprechende gasdichte, aber niedrigtemperaturbeständige Polymermembranen für die geringe Leckage sorgen können.
Aus der DE 38 20 922..C2 ist ein derartiger gewebeverstärkter Elastomer-Kompensator bekannt. Dieser Kompensator enthält Fluorkautschuk als Elastomerkomponente und als Verstärkung ein textiles Gittergewebe aus Aramidfaser und/oder E-Glasfaser in Kombination mit der Fluorkautschuk-Elastomer-Komponente.
Auch in der Kfz-Industrie werden für bestimmte Einsatzzwecke neue leichtere Materialien anstelle von z.B. starren Blechformteilen gesucht. Generell ist in diesem Zusammenhang festzustellen, daß jedoch ein Trend zu leistungsfähigeren Motoren, gleichzeitig aber zur einer kompakteren Bauweise erkennbar wird. Weiterhin steigt auch der Anteil elektronischer Baugruppen in Kraftfahrzeugen sprunghaft an. Diese Entwicklung wirkt sich insbesondere im Motorraum von Kraftfahrzeugen aus. Hier rücken temperaturinstabile Materialien wie Gummipuffer, Gummilager etc. und Schwingungsdämpfer immer näher an den Motorblock oder in die Nähe der Abgasanlage heran. Hier herrschen Temperaturen, die in einigen Fällen über 1000° C liegen können. Um die spürbare Alterung oder Zerstörung dieser temperatursensiblen Produkte zu verhindern, müssen diese Produkte vor der Hitze geschützt werden. Das Gleiche gilt für elektrische oder elektronische Komponenten, wie z.B. Kabelstränge.
Zur Zeit werden für die oben genannten Einsatzzwecke starre Blechformteile verwendet, die zu Isolationszwecken als Sandwichblech mit Isolationseinlage tiefgezogen werden. Als Kabelisolation verwendet man häufig polymerbeschichtete Glasgewebe oder kaschierte Glasgewebe.
Starre Blechformteile bieten den Vorteil, daß aufgrund der Maßgenauigkeit starrer Formteile, bewegbare Komponenten oder andere Baugruppen sicher vorbeigeführt werden können. Andererseits sind derartige Abschirmungen durch die entsprechenden Umformungsprozesse aufwendig zu fertigen und vergleichsweise schwer. Sie bieten auch aufgrund der Schwingungsverhalten das Risiko der Berührung benachbarter Komponenten und damit das Problem der Geräuschentwicklung. Bei vielen Anwendungsfällen sind aber auch zum Beispiel gerade aus schwingungstechnischer Sicht, wie z.B. Ermüdung, Vibrieren und Bruch von Blechteilen, starre Bauteile kein geeigneter Werkstoff. Hinzu kommt, daß ein späterer Revisionsfall oder eine Montage benachbarter Bauteile durch ein starres Bauteil eingeschränkt oder verhindert werden kann.
Aus dem Stand der Technik ist allerdings schon lange bekannt, bestimmte Trägermaterialien mit Schichten aus keramischem Material (oxidische oder nicht oxidische Keramikschichten) zu versehen. Weiterhin ist es bekannt, Textilien mit anhaftenden Metallauflagen zu versehen. Beispielsweise ist aus der DE-OS 26 59 625 und DE-PS 31 27 505 ein Verfahren zur Metallisierung von Textilien bekannt Bei der DE-OS 26 59 625 geht es um die Metallisierung eines abgeschnittenen Textilstückes, die mittels eines elektrochemischen Verfahrens erfolgt. Danach wird das metallisierte Textilstück zusammen mit anderen nicht-metallisierten Textilstücken gleichen Zuschnittes mit Kunstharz getränkt und zu einem Stapel zusammengepreßt, um zu vermeiden, daß die starre Metallschicht bei Biegungen brechen oder reißen könnte. Das Ganze dient vorrangig gedruckten Schaltungen. Weiterhin ist es bekannt, Verschleißschutzschichten auf glasfaserverstärkten Kunststoffwerkstoffen, wie z.B. Walzen, Rohren und Flachteilen mittels thermischem Spritzen aufzubringen.
Polymerbeschichtete textile Gewebe zeigen im Gebrauch in vielen Fällen eine mangelnde Temperaturpermanenz und das Problem der Brennbarkeit der aufgebrachten Beschichtung.
Aus dem Stand der Technik sind somit Beschichtungen bekannt, die grundsätzlich mit polymeren Binder- oder Grundsystemen durchgeführt werden. Diese bringen allerdings für bestimmte Anwendungsgebiete häufig Nachteile mit sich. Der organische Begleitstoffanteil führt zu Glühverlust, Abquahnen und Geruchsbelästigung bei Temperaturbeaufschlagung. Weiterhin ergibt sich bei Temperaturbelastung eine mangelnde Permanenz des Produkts. Diese Materialien können also grundsätzlich nicht in DIN 4102 als unbrennbar (A1) eingestuft werden.
Weiterhin ist auch die Plasmasprühbeschichtung von Geweben für den Einsatz in der Elektrotechnik bekannt. Entsprechende Verfahren und Anwendungen beschreiben US-A-4,357 387, US-A-4,713,284 und DE-U-90 12 342.
Außerdem ist es z.B. aus WO 96/03277 bekannt, Schutzkleidung aus Flächengebilden dadurch herzustellen, daß mittels einer Plasmabesprühung eine Schicht eines keramischen Materials auf ein Trägermaterial aufgebracht wird.
EP 0 331 270 A2 beschreibt ein CVD-Beschichtungsverfahren für Metalle, wobei ausschließlich die Einzelfasern beschichtet werden. Eine flächige metallische Beschichtung auf Textilien im Sinne einer Filmbildung und damit eine Versteifung der textilen Materialien ist somit nicht möglich. In EP 0 331 270 A2 wird thermisches Spritzen oder Plasmabeschichtung nicht erwähnt.
JP 05347493 A beschreibt das Herstellen eines Abschirmmaterials. Hier handelt es sich um eine Einlagerung von Pulver, welche im Anschluß daran mit dem Substrat unter Hitze verpreßt wird. Thermisches Spritzen wird in JP 05347493 A nicht erwähnt.
JP 07300768 offenbart das Beschichten eines Polybenzazolfaser-Textilerzeugnisses. Die Polybenzazolfasern sind organischen Ursprungs und zeigen eine wesentlich niedrigere Temperaturstabilität als E-Glasfasern. Darüber hinaus sind die Polybenzazolfasern zwar schwer entflammbar, aber eben nicht unbrennbar.
JP 08049026 beschreibt netzwerkähnliche Körper bzw. deren Beschichten mittels thermischem Spritzen. Kennzeichnend für die JP 08049026 ist jedoch die Verwendung von thermisch nicht stabilen Materialien, die nach dem Beschichtungsvorgang ausgebrannt werden. Als Resultat verbleibt dann das Skelett der eigentlichen Beschichtung.
JP 05202462 beschreibt Tapeten aus Kokosfasern, die zum Zwecke der Dekoration, zur EMV-Abschirmung und zur akustischen Abschirmung geeignet sind. Mit derartigen Substraten ist sicherlich keine thermische Abschirmung im Sinne von Hochtemperaturabschirmung und sicherlich keinerlei Brandabschottung gegenüber offenen Flammen machbar.
WO 97/34026 beschreibt das Beschichten vielerlei Materialien wie synthetischer Materialien, etc. mit niedrigschmelzenden Metallen mittels Lichtbogenspritzens. Eine innige Verbindung der im geschmolzenen Zustand aufgespritzten metallischen oder keramischen Partikel mit den Fasergeweben ist nicht gegeben, wie aus Fig. 2 der WO 97/34026 hervorgeht.
JP 60208467 beschreibt das Beschichten von Fasermaterialen mit Metallen, zur Herstellung eines flexiblen Materials mit hervorragender elektrischer Leitfähigkeit. Der Verfahrensablauf gemäß der JP 60208467 ist derart, daß Rohgewebe mit organischen Komponenten vorbeschichtet wird und dann eine Metallbeschichtung erfolgt. Die Artikel sind per se nicht für die Anwendung im Hochtemperaturbereich oder in Applikationen mit Einwirkung offener Flammen geeignet
US 5,198,290 beschreibt die Herstellung von metallbeschichteten Textilerzeugnissen, die z.B. zur Abschirmung von Elektromotoren verwendet werden können. Gemäß der US 5,198,290 erfolgt der Erhalt der Steifigkeit der erzeugten Artikel ausschließlich durch die Kombination mit anderen Materialien oder durch Aufkdeben. Die in-jedem Fall vorgenommene Kombination mit organischen Komponenten macht den Einsatz als Hochtemperaturabschirmung und Brandschutz unmöglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit funktionsgerechter Steifigkeit aus flexiblen textilen Substraten zur Verfügung zu stellen. Die flexiblen textilen Substrate sollen aus als gesundheitlich unbedenklich eingestuften Fasern hergestellt werden. Diese neuen Formkörper sollen in verschiedenen Einsatzgebieten, wie der Kfz-Industrie, d.h. im Fahrzeugbau bzw. in der Robotertechnik, eingesetzt werden können und dort die bisher gebräuchliche Formteile ersetzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit funktionsgerechter Steifigkeit aus flexiblen textilen Substraten, wobei die Formkörper kraft-, Stoff- und formschlüssig mit anderen Formkörpern verbindbar sind, wobei man mittels Drahtflammspritzen und/oder Lichtbogenspritzen und/oder Hochgeschwindigkeitsspritzen (HVOF) und/oder durch Plasmasprühen geschmolzener, metallischer und ggfs. keramischer Partikel auf wenigstens eine textile Gittergewebebahn, ein -geflecht, -gewirk, -gestrick oder ein Vlies aus Aramidfasern und/oder E-Glasfasern und/oder Siliciumdioxid-reichen Glasfasern und/oder Carbonfasern dieses textile Substrat durchtränkt, so daß eine innige Verbindung der im geschmolzenen Zustand aufgespritzten, metallischen und ggfs. keramischen Partikel teilweise mit den Gewebefasern und teilweise unter sich eine innige Verbindung erzeugt wird und durch Einbinden der Fasern eine Formsteifigkeit erzielt wird, wobei die flexiblen, textilen Substrate aus faserigen Stoffen oder Fasern bestehen, die von Asbest oder anorganischen faserigen Stoffen mit Faserlängen mit einer Länge > 5 µm, einem Durchmesser < 3 µm und einem Länge-Zu-Durchmesser-Verhältnis von > 3:1 frei sind. Die Formkörper sind hierbei Weichstoffkompensatoren, Feuerprallformteile, Formteile zur thermischen Abschirmung in der Kraftfahrzeugindustrie, Rauch- bzw. Brandschürzen, Filtereinsätze oder Stoßfänger (s. Anspruch 1).
Weiterhin wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit funktionsgerechter Steifigkeit aus flexiblen textilen Substraten gelöst, wobei die Formkörper kraft-, stoff- und formschlüssig mit anderen Formkörpern verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß man als textiles Substrat eine textile Gittergewebebahn, ein -geflecht, -gewirk-, -gestrick oder ein Vlies aus Aramidfasern und/oder E-Glasfasern und/oder Siliciumdioxid-reichen Glasfasern und/oder Carbonfasern auswählt, wobei das textile Substrat von Asbest oder anorganischen faserigen Stoffen oder Fasern mit einer Länge > 5 µm, einem Durchmesser < 3 µm und einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von >3:1 frei ist, von der Bahn einen flächigen Zuschnitt abtrennt oder ausstanzt und diesen Zuschnitt oder diese Ausstanzung mittels Drahtflammspritzen und/oder Lichtbogenspritzen und/oder Hochgeschwindigkeitsspritzen (HVOF) und/oder Plasmasprühen geschmolzene metallische und ggfs. keramische Partikel auf wenigstens eine Oberfläche des flächigen Zuschnitts aufspritzt, so daß die im geschmolzenen Zustand aufgespritzten metallischen und ggfs. keramischen Partikel teilweise mit den Gewebefasern und teilweise unter sich eine innige Verbindung eingehen und Formsteifigkeit erzielt wird (s. Anspruch 4).
Weiterhin wird diese Aufgabe durch die Formkörper mit funktionsgerechter Steifigkeit gemäß Anspruch 10 gelöst.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung enthalten.
Überraschenderweise haben die Erfinder festgestellt, daß man flexible textile Substrate in Formkörper mit funktionsgerechter Steifigkeit durch Beschichtung von in Form gebrachten Geweben überführen kann. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die im geschmolzenen Zustand aufgespritzten, metallischen und ggfs. keramischen Partikel teilweise mit den Gewebefasern und teilweise unter sich eine innige Verbindung eingehen. Hierdurch entsteht ein Schicht bzw. ein Formkörper, der relativ biegsam ist und sich daher ohne Gefahr einer Rißbildung in weiten Grenzen verformen läßt. Der hergestellte erfindungsgemäße Formkörper kann kraft-, stoff- und formschlüssig mit anderen Formkörpern durch übliche Verbindungstechniken, wie z.B. Schweißen, Schrauben, etc. verbunden werden. Dies wird dadurch erreicht, daß man partiell höhere Auflagendicken um die Verbindungsstellen herum aufbringt
Dieser erfindungsgemäße Verbundwerkstoff bzw. der Formkörper besteht aus mindestens einer ersten Schicht aus einem textilen Gittergewebe, -geflecht, -gewirk, - gestrick oder Vlies aus Aramidfasern und/oder E-Glasfasern und/oder Siliziumdioxid-reichen Glasfasern und/oder Carbonfasern und mindestens einer auf dieser ersten Schicht mittels Plasmasprühen, mittels Flammsprühen und/oder Plasmabeschichtung aufgebrachten zweiten Schicht aus Metall und/oder Keramik.
Der erfindungsgemäße flächige Verbundwerkstoff bzw. der Formkörper kann entweder ein Weichstoffkompensator, ein Feuerprallformteil, ein Formkörper für die Kfz-Industrie oder ein tragendes Bauteil im Leichtbau sein. Beispiele für Formkörper in der Kfz-Industrie sind z.B. Wärmeabschirmteile im Bereich des Motorblocks eines Kraftfahrzeuges oder Stoßfänger. Weiterhin kommen Kabelstrangisolationen und Hebelarme in der Robotertechnik als Einsatzgebiete in Betracht. Als stabilisierende Komponenten im Fahrzeugbau können ebenfalls die erfindungsgemäßen Verbundstrukturen eingesetzt werden. Durch eine partielle Aufdickung der Beschichtung können an bestimmten Stellen Schweißverbindungen oder andere Arten von Verbindungen wie Schraubverbindungen hergestellt werden. Weiterhin kann durch eine partielle Aufdickung der Beschichtung der Formkörper hinsichtlich der Steifigkeit angepaßt werden. Durch einen kontinuierlichen Übergang von Metall zu Textil wird erfindungsgemäß ein Gradientenwerkstoff mit entsprechend unterschiedlichen Eigenschaften von weich, flexibel bis steif, formbeständig geschaffen. Durch die Beschichtung von Geweben wird außerdem das Ausfransen und die Verschiebbarkeit der Glasgewebefasem verhindert.
Die erste Lage aus dem textilen Substrat kann aus ein oder mehreren Schichten bestehen. Als Material kommen hier Aramidfasern und/oder E-Glasfasern und/oder Siliziumdioxid-reiche Glasfasern und/oder Carbonfasern in Betracht. Die Siliziumdioxid-reichen Glasfasern haben einen SiO2-Gehalt von über 95 %. Daher sind Textilien aus Siliziumdioxid-reichen Glasfasern sehr temperaturstabil, d.h. bis 1100° C.
Vliesstoffe, d.h. sogenannte Nadelmatten können derzeit bis zu Dicken von 75 mm bei Dichten von < 200 kg/cm3 erzeugt werden.
Die erfindungsgemäß für als "Substrat" eingesetzten textilen Flächengebilde haben aufgrund der offenporigen Struktur keinerlei Flammenumlenkungseigenschaften, sondern eher gegenteilig Flammenabsorptionseigenschaften. Daher wird hier erfindungsgemäß eine Beschichtung aus Metall und/oder Keramik mittels Drahtflammsprühen, Lichtbogensprühen, Plasmasprühen aufgebracht Die metallischen oder keramischen Partikel bestehen insbesondere aus Al, Al-Legierungen, Cu-Legierungen, Cr-Ni-Legierungen, Titan, V4-A-Stahl, Al2O3, Cr2O3, TiO2, TBC-ZrO2, ZrO2-CaO, oder gemischten Oxiden der vorgenannten Nichtmetalle. Die Beschichtung, insbesondere aus Aluminium oder hochvergütete Stähle, z.B. V4-A-Stahl oder aus Chrom-Nickel-Legierungen wirkt dabei gleichzeitig stabilisierend auf die endgültige Form. Dies hängt allerdings von der Dicke der Metallbeschichtung ab. Diese kann im Bereich von 0,1 bis 5 mm, insbesondere 0,1 bis 1,4 mm, liegen.
Durch die Beschichtung wird die Erosion der Fasern und deren Abtrag bei den hier auftretenden hohen Heißluftgeschwindigkeiten verhindert. Weiterhin wird durch die Beschichtung eine Flammenumkehrung erzielt sowie eine Formstabilisierung erreicht.
Gemäß dem einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man von einer textilen Bahn als Substrat aus. Diese Bahn wurde bereits mittels des thermischen Spritzens, d.h. insbesondere mit Drahtflammspritzen und/oder Lichtbogenspritzen und/oder Plasmaspritzen mit einer Schicht aus Metall wie z.B. Aluminium versehen. Aus dieser beschichteten Bahn stellt man dann einen flächigen Zuschnitt her. Dieser flächige Zuschnitt kann dann auf der Rückseite wiederum mit Metall beschichtet werden. Vorteilhaft ist es, wenn auch die Schnittkanten mit Metall beschichtet sind. Erfindungsgeäß ist es also möglich, die textile Gewebebahn kontinuierlich oder diskontinuierlich oder als Zuschnitt oder als Ausstanzung zu beschichten.
Erfindungsgemäß läßt sich somit ein Formkörper, wie z.B: ein Weichstoff-Kompensator, ein Feuerprallformteil oder ein Formteil für die Kfz-Industrie herstellen.
Erfindungsgemäß ist es somit erstmalig gelungen, die Verbindung von hochtemperaturbeständigen Glas- und Spezialglas (Kieselglas-) geweben oder Vliesen d.h. textilen Flächenprodukten mit einer anorganischen filmbildenden Beschichtung zu versehen, daß daraus ein praxisnahes Produkt, z.B: einen Hochtemperatur-Kompensator, hergestellt werden kann, und/oder daß durch die Beschichtung direkt ein Formkörper erzeugt wird.
Der erfindungsgemäße flächige Verbundwerkstoff bzw. der Formkörper kann, wie bereits oben ausgeführt wurde, ein Weichstoff-Kompensator, ein Feuerprallformteil bzw. ein Formteil zur thermischen Abschirmung in der Kfz-Industrie sein.
Formteile zur thermischen Abschirmung
Durch Vakuumtiefziehen wurde ein geeignetes drapierfähiges Gewebe in eine dreidimensionale Struktur gezogen und fixiert.
Mithilfe des Verfahrens des thermischen Spritzens von z.B. Aluminium wird zunächst durch das gleichmäßige Aufbringen einer dünnen Beschichtungslage von ca. 75 g/m2 Aluminium eine Fixierung der Gewebestruktur erreicht. Durch das Beschichtungsverfahren wird gleichzeitig ermöglicht, daß örtlich eine Erhöhung der Auflagemenge realisiert werden kann. Die Verfahrensführung ermöglicht prinzipiell diese Auflagedicke bis hin zu mehreren Zentimetern aufzubauen. Dies wird ausgenützt um an, für den Formkörper statisch wichtigen Stellen eine Versteifung bis hin zur absoluten Formstabilität und Härte zu erreichen. Dies gilt auch für Positionen im Formkörper an denen eine bewegbare Komponente sicher und funktionsfähig vorbeigeführt werden muß. Gleichzeitig kann an anderen Stellen des Formkörpers eine Beschichtungsmenge gewählt werden die die Forderungen der absoluten Fasereinbindung und der thermischen Abschirmung und Dichtigkeit so erfüllt, daß aber trotzdem der textile und flexible Charakter dieses Abschnitts erhalten bleibt. Die Übergangszonen zwischen weichen, textilen, flexiblen Zonen und formgebenden und formstabilisierenden, harten Zonen des Formkörpers entspricht dabei einem kontinuierlichen Stoffübergang im Sinne eines Gradientenwerkstoffes.
Ein wichtiger Vorteil des Herstellungsverfahrens ist, daß auch die klassische Befestigungstechnik mittels Schrauben durch die örtliche Verstärkung der Schraubendurchführung soweit verstärkt werden kann, daß eine sichere Schraubbefestigung ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Ösen realisierbar ist. Auch dies geschieht durch das gradierte Aufbringen der Beschichtungsauflage. Im Extremfall kann durch eine ausreichend hohe Metallauflage auf dem textilen Träger auch über Schweißnähte oder Punktverschweißung eine Befestigung des textilen Gradientenwerkstoffs erzielt werden.
Gradientenwerkstoffe können hierbei nicht nur in der Form erzeugt werden, daß ein Gradient hinsichtlich der Auflagemenge, sondern auch bei der Verwendung der Beschichtungswerkstoffe realisiert wird. Im konkreten Fall kann durch eine Vorbeschichtung mit einem anderen, duktileren Metall z.B. Zink, einerseits die Haftung der Beschichtung auf dem textilen Träger, andererseits die Sprödigkeit der Beschichtung beeinflußt werden um z.B. enge Radien innerhalb eines Formteiles gestalten zu können..
Üblicherweise kommen hier Vorbeschichtungen in der Auflagemenge um ca. 50 g/m2 zum Einsatz. Natürlich können diese Vorbeschichtungen auch örtlich begrenzt aufgebracht werden, um anschließend nach Bedarf mit einer entsprechenden Deckschicht z.B. Aluminium versiegelt zu werden. Somit bezieht sich der Begriff Gradientenwerkstoff nicht nur auf unterschiedliche Beschichtungsmengen sondern auch auf unterschiedliche Beschichtungsmaterialien die funktionsbezogen, kontinuierlich übergehend aufgebracht werden können.
Die Vorteile eines derartigen Formteils in der konkreten Anwendung als Abschirmteil liegen im wesentlich günstigeren Klang- bzw. akustischen Verhalten bei gleichen Wärmeabschirmeigenschaften. So sind die sonst üblichen großen Mindestabstände von klassischen Sandwichblechen von Karrosserieteilen nicht mehr essentiell einzuhalten. Dies führt zur Flexibilisierung bei der Auslegung entsprechender Abschirmteile insbesondere bei großer Raumenge. Die Gewichtsreduzierung im Vergleich zu den bisherigen Werkstoffen ist ebenfalls erheblich und kann wie im konkreten Fall 50 % betragen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Formkörper liegt darin, daß sie feuchtigkeitsundurchlässig sind.
Nicht in jedem Fall muß eine thermische Abschirmung allerdings den Charakter eines vorgeformten Bauteils haben. Oft wird allein durch die Wahl der Befestigungspunkte eine Formgebung realisiert. Derartige Lösungen wurden klassischerweise schon mit den oben beschriebenen Textilien mit polymerer Beschichtung realisiert. Derartige Produkte weisen neben den angeführten Nachteilen der mangelnden Temperaturpermanenz der Beschichtung und der Brennbarkeit auch Nachteile in der Befestigungstechnik und der Wärmeabstrahlung (IR-Emission) auf. Im konkreten Fall müssen die Schraubendurchführungen mittels Ösen gesichert werden, weil bei Temperaturbelastung die durch die Beschichtung erreichte Ausreißfestigkeit in den Befestigungspunkten durch die Zerstörung der Beschichtung vollständig verloren geht Die erfindungsgemäßen Formteile weisen temperaturpermante Beschichtungen auf und können in den Befestigungspunkten zusätzlich verstärkt werden (Gradientenbeschichtung). Sie bieten daher eine absolute Ausreißsicherheit. Der im Vergleich zu polymeren Beschichtungsystemen ca. halbierte IR-Emissionskoeffizient führt darüberhinaus zu einem ebenfalls halbierten Energieeintrag durch den Wärmestrahlungsanteil in die zu schützenden Aggregate. Bei den im Zusammenhang mit der Erfindung beschriebenen, relativ einfachen geometrischen Formen kann der erfindungsgemäße Formkörper durch eine Beschichtungsauflage von ca. 300 g/m2 als kaltverformbarer Werkstoff hergestellt werden, der durch die Verformbarkeit wiederum erleichterte Montage und Stabilität bietet.
Die Erfindung soll nun anhand der folgenden Beispiele und Figuren näher beschrieben werden, ohne diese jedoch darauf zu limitieren.
Es zeigen:
Fig. 1a
eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Formkörpers, nämlich einer Rauchschürze;
Fig. 1b
einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Rauchschürze;
Fig. 1c
einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Rauchschürze;
Fig. 2a
eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes;
Fig. 2b
einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes;
Fig. 3
eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Wärmeabschirmteils;
Fig. 4a
einen Schnitt des Wärmeabschirmteils gemäß der Linie A-A gemäß Fig. 3;
Fig. 4b
einen Schnitt des Wärmeabschirmteils gemäß der Linie B-B gemäß Fig. 3;
Fig. 4c
einen Schnitt des Wärmeabschirmteils gemäß der Linie C-C gemäß Fig. 3;
Fig. 4d
einen Schnitt des Wärmeabschirmteils gemäß der Linie D-D gemäß Fig. 3;
Fig. 5
einen erfindungsgemäßen Rauchgas-Kompensator; und
Fig. 6
ein tragendes Bauteil im Leichtbauteil (Hebelarm in der Robotertechnik).
Beispiel 1 Herstellung eines erfindungsgemäßen Rauchgas-Kompensators
Ein leinwandbindiges Glasgewebe isoGLAS®-Gewebe Typ 1115 wurde kontinuierlich in einer Breite von 33 cm auf beiden Seiten mit elementarem Aluminium nach der Methode des Drahtflammspritzens beschichtet.
Hierfür wurde eine Spritzpistole auf einer steuerbaren traversierenden Einrichtung montiert. Gleichzeitig wurde das Gewebe in Längsrichtung weiterbewegt.
Der Abstand vom Spritzkopf zum Gewebe beträgt 200 mm. Der erhaltende Durchmesser des Spritzkegels beträgt 20 mm mit sehr geringem overspray.
In der hier erwähnten Konfiguration ergibt sich eine Beschichtungsgeschwindigkeit von ca. 30-40 m2/h pro Seite.
Die hier gewählte Beschichtungsmenge betrug 150 g/m2 pro Seite. Insgesamt beim Fertigartikel somit ca. 300g/m2 mit einem Gesamtgewicht des Fertigartikels von ca. 1400 g/m2. Generell ist durch mehrere Beschichtungsdurchläufe eine beliebig hohe Aluminiummenge auftragbar. Konkrete Versuche auf unterschiedlichen Geweben und Vliesstoffen zeigen Beschichtungsauflagen einseitig von 500g/m2 bis hin zu ca. 1000 g/m2, was einer Schichtstärke von ca. 1,4 mm entspricht. Bei Artikeln dieser Art sinkt die Flexibilität; hier ist dann aber eine entsprechende Formstabilität erzielbar.
Bei der hier angewendeten Beschichtungsauflage von je 150 g/m2 erzielt man einerseits die temperaturunabhängige geringe Leckage (gleichbedeutend mit einer gleichbleibenden Dichtigkeit über den Anwendungstemperaturbereich). Andererseits erhält man trotz Beschichtung die notwendige Flexibilität und Beweglichkeit des Artikels.
Weiterhin steigt durch die Beschichtung die Formbeständigkeit des Gewebes; damit erzielt man aber auch eine wesentlich verbesserte Konfektionierbarkeit. Dies bedeutet insbesondere eine verbesserte Zuschnittmöglichkeit ohne Ausfransen von Kett- oder Schußfäden; gleichzeitig erhält man ansatzweise eine Versiegelung der Schnittkanten durch ein Verpressen oder Verquetschen der Schnittzone mit dem als Beschichtung aufgebrachten Aluminium.
Als Verbindungstechniken kommen hierbei sowohl klassische textile Techniken wie Nähen in Frage. Generell ist auch an eine Schweißverbindung zu denken. Erreichbar ist die letztere Möglichkeit durch gezieltes Aufbringen einer größeren Menge Aluminium an den Überlappungsstellen oder Verbindungsstellen, so daß eine Verschweißung der Metallbeschichtung nach üblichen Verfahren des Schweißens von Aluminium möglich wird.
Beispiel 2 Herstellung eines erfindungsgemäßen Rauchgas-Kompensators
Hierzu wurde ein Schlauch aus Siliziumdioxid-reichen Glasfasern auf eine rotierende Metallwelle gezogen und darauf befestigt. Durch das Verfahren des thermischen Spritzens wurde zunächst auf diesen Schlauch eine gleichmäßige dünne Schicht (ca. 75 g/m2 Aluminium zur Stabilisierung des Schlauches aufgebracht. An den jeweiligen Endstücken wurde in der Folge eine wesentlich stärkere Auflage realisiert Diese betrug im konkreten Fall ca. 1,5 cm Wandstärke. Der Übergang von der dünnbeschichteten Oberfläche hin zu den Endbereichen erfolgte kontinuierlich.
Damit entsteht ein Metallverbundwerkstoff in Rohrform der im Innenteil weich, flexibel und sowohl Axial, als auch Radialbewegungen aufnehmen und ausführen kann. Die Beschichtungsauflage im Innenteil ist jedoch so gewählt, daß auch im Innenteil eine ausreichende Rauchgasdichtheit erzielt wird. Der textile Trägerschlauch dient hierbei zur Isolation der durch die heißen Rauchgase übertragenen Temperaturen und in Verbindung mit der Beschichtungsauflage zur Rauchgasabdichtung. Darüberhinaus sorgt der textile Schlauch im innigen Materialverbund von Metall und Textil für die entstehende Steifigkeit und Standfestigkeit des Gesamtteiles.
In den Randbereichen des Kompensators wurde in einem weiteren Arbeitsschritt das aufgetragene Material spanabnehmend bearbeitet (nachgedreht), so daß ein Verbindungsflansch oder eine Verbindungsmuffe entsteht.
Mit Hilfe dieses kontinuierlichen Übergangs von flexiblen, beweglichen Baugruppen zu starren und stabilen Zonen kann das Problem der Anbindung von derartigen Faserverbund- oder Gradientenwerkstoffen elegant gelöst werden.
Als Verbindungstechniken kommen sowohl geschraubte, geflanschte oder geschweißte Verbindungen in Frage.
Beispiel 3 Herstellung eines erfindungsgemäßen tragenden Bauteils (Leichtbau)
Hierzu wurde ein Schlauch aus p-Aramidfasern über eine rotierende Welle gezogen und in der gleichen Art und Weise beschichtet wie in Beispiel 2 beschrieben. Hier beträgt allerdings die anfänglich, gleichmäßig über die gesamte Schlauchbreite aufgebrachte Schichtstärke mehr als 400 g/m2. Im Anschluß werden die Endbereiche örtlich massiv verstärkt, so daß auch hier in einem weiteren Verarbeitungsschritt eine spanabhebende Behandlung durchgeführt werden kann.
Das Endprodukt muß auch hier wegen des kontiniuerlichen Übergangs vom Innenteil des Rohres zum Außenbereich als Gradientenwerkstoff bezeichnet werden. Durch die Faserverbundstruktur von Metall und Aramidfasern wird hier allerdings ein stabiles tragendes Leichbauteil erzeugt, dessen Verbindung zu anderen Bauteilen wiederum durch Schweißen, Flanschtechnik oder Schrauben optimal gelöst werden kann. Die Verwendung kann z.B. als Hebelarm in der Robotertechnik; als stabilisierende Komponente im Fahrzeugbau eingesetzt werden.
Beispiel 4 Herstellung eines erfindungsgemäßen Feuerprallformkörpers (Feuerprallstein)
Als textiles Flächengebilde wurde sogenanntes isoTHERM®S-Material eingesetzt, das bis 1100° C temperaturstabil ist Es handelt sich hierbei um Siliziumdioxid-reiche Glasfasern mit einem SiO2-Gehalt von über 95 %. Vliesstoffe aus isoTHERM®S, d.h. sogenannte Nadelmatten, können bis zu Dicken von 75 mm als sehr kompakte Plattenwaren erzeugt werden.
Da Vliesstoffe dieser Art aufgrund der offenporigen Struktur keinerlei Flammenumlenkungseigenschaften, sondern eher gegenteilig Flammenabsorptionseigenschaften aufweisen, kann hier nur durch geeignete geschlossene, temperaturstabile-Beschichtung eine Lösung erzielt werden.
Die Beschichtung muß hierbei gleichzeitig stabilisierend für die endgültige Form wirken; ebenfalls muß diese Beschichtung die Erosion von Fasern und deren Abtrag bei den hier auftretenden hohen Heißluftgeschwindigkeiten verhindern.
Ein oben beschriebenes Standardvlies der Dicke 45 mm und der Dichte > 200 kg/m3 wurde mechanisch in die vorgegebene Form gepreßt und gestanzt.
Das so vorliegende labile Formteil wurde nun senkrecht stehend eingespannt.
Als Trägerschicht wurde zunächst nach dem Drahflammspritzverfahren eine dünne Schicht Aluminium aufgebracht, ca. 70 g/m2. Auf die derart vorbereitete Oberfläche wurde dann nach dem Drahtflammspritzverfahren Al2O3 aufgespritzt. Die Auftragsmenge liegt im konkreten Bereich bei ca. 300-500 g/m2. Der Abstand der Spritzdüse zum Vlies liegt bei 110 mm. Die Beschichtung wird ebenfalls durch die traversierende Bewegung der Spritzpistole und die gleichzeitig horizontale Bewegung der Spritzpistole sehr gleichmäßig erzielt.
Es resultiert hieraus eine Stabilisierung des Formteils durch die relativ bruchstabile, geschlossene Keramikschicht aus Al2O3. Durch die Geschlossenheit der Oberfläche wird ein sehr gutes Flammenumlenkverhalten erreicht. Eine Abrasion oder Erosion der Fasern kann ebenfalls durch die geschlossene, temperaturstabile Schicht ausgeschlossen werden.
Die Isolationsfähigkeit des Produktes wird durch die bekannten wärmetechnischen Eigenschaften des Faservlieses ebenfalls gewährleistet.
Beispiel 5 Herstellung einer erfindungsgemäßen Rauchschürze
Aus einem V4A-drahtverstärktern Glasgewebe wurden Rauchschürzen aus Mtex→ (Warenbezeichnung der Fa. Frenzelit, Deutschland für mit Metallen beschichtete technische Textilien) hergestellt.
Hierzu wurde dieses Gewebe zunächst flächig gleichmäßig, beidseitig mit einer Beschichtungsauflage von ca. 150-200g/m2 Aluminium beschichtet. Über die Gewebebreite vzw. 1 m wurde im Anschluß daran ein ca. 20mm breiter Streifen bis auf eine Enddicke von 2 mm beschichtet, damit versteift und stabilisiert. Dies wurde in einem kontiniuerlichen Verfahren, abhängig von der gewünschten Länge des Vorhanges, z.B. 2m immer wieder in dieser Art durchgeführt. Ebenso wurden die Geweberänder auf ca. 20 mm Breite bis auf eine Beschichtungsauflage von ca. 400 g/m2 verstärkt.
Das Resultat sind also endlose Bahnen die alle 2 1fm ein 20 mm breites und 2mm starkes Band aufweisen, vor dem dann geschnitten werden kann; zusätzlich weisen diese Bahnen eine Randverstärkung auf.
Auch hier wird ein Formkörper mit einer funktionsgerechten Steifigkeit erzeugt. Hierbei dient die 2 mm starke Aufdickung über die Gewebebreite zur sicheren Befestigung der Vorhänge an der oberen Welle; die Randverstärkung ermöglicht die Kombination und das Zusammenfügen von mehreren gleichartigen, abgelängten Bahnen. Die hier zur Verfügung stehenden Befestigungstechniken fallen unter die Struktur kraft-, form-, oder stoffschlüssig.
Ähnlich wie bei vorbeschriebenen Produkten gilt auch hier der Begriff des Gradientenwerkstoffs, durch den gleichmäßigen Übergang hin zu den Rand- und Querversteifungen und den grundsätzlichen Erhalt der Rollbarkeit der textilen Bahn mit dem Vorteil, daß die bekannten, bewährten Rollvorrichtungen beibehalten werden können.
Derartige Rauchschürzen dienen vzw. in Industrieanlagen und großen Hallen zur Sektionierung von großen Räumen zur besseren Abführung der im Brandfall auftretenden Rauch- und Qualmentwicklung.
Heute übliche, derartige Brandschutzvorrichtungen liegen entweder als stabile Blechkanäle vor oder als Rolladen der erst im Brandfall ausgelöst und nach unten gefahren wird. Derartige Rolladenlösungen bestehen heute vzw. aus Glasgeweben die aus Gründen der Handhabbarkeit und Konfektionierbarkeit zusätzlich polymer beschichtet sind. Damit einhergehend treten aber die bekannten Probleme wie Schwerentflammbarkeit oder gar Brennbarkeit, Qualmentwicklung der Beschichtung im Brandfall; und Probleme bei der Befestigungstechnik und der Stabilität der Befestigung unter Brandbedingungen auf.
Diese Probleme werden mit dem hier beschriebenen System vermieden. Die Befestigungsarten können temperaturstabil und unbrennbar ausgeführt werden; das Produkt ist aufgrund des durchgängig anorganischen Aufbaus als A1, als unbrennbar einzustufen.
Beispiel 6 Herstellung eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes
Im vorliegenden Fall wurde ein Filtrationseinsatz für den Bereich Hochtemperaturfiltration oder Heißgasfiltration hergestellt.
Als Trägergewebe kamen im vorliegenden Fall V4A-drahtverstärkte Glasgewebe zum Einsatz.
Diese werden in Abhängigkeit von der gewünschten Porosität zunächst gleichmäßig über die gesamte Filterfläche mit Aluminium beschichtet. Als typische Auflagemenge im Bereich der Filterfläche können bei den hier verwendeten Trägergeweben 200g/m2 Aluminium angesehen werden.
Die Porösität, bzw. das Porenvolumen;und die Porengrößenverteilung kann bei diesem Verfahren über die Parameter des thermischen Spritzens, wie Spritzabstand und Auftragsmenge etc. variiert werden. Weiterhin werden diese Parameter über die Bindungsart, die Gewebedichte und die Fasermaterialien beeinflußt.
Im konkreten Fall wurde direkt im Anschluß an die gleichmäßige homogene Beschichtung der Filterfläche im Randbereich eine wesentlich höhere Beschichtungsmenge aufgetragen. Die Auftragsdicke liegt in diesem Bereich bei ca. 1,5 mm. Diese Bereiche fixieren einerseits die freie Filterfläche ähnlich wie in einem Rahmen; andererseits ermöglicht dieser Rahmen eine Befestigung durch Schrauben, Nieten; Schweißen; Löten. Der versteifte Rahmen ermöglicht weiterhin das Handling dieser Filter wie z.B. das Einschieben in entsprechende Filtergehäuse. Das entstandene Fertigprodukt hat also den Charakter eines Formkörpers mit Bereichen funktionsgerechter Steifigkeit. Diese wird durch örtlich unterschiedliche Beschichtungsauflagen erzeugt.
Auch dieser Formkörper kann als Gradientenwerkstoff bezeichnet werden. Die Gradienten können hier, wie in den vorangegangenen Beispielen bereits skizziert sowohl durch unterschiedliche Metalle erzeugt werden, als auch durch den kontinuierlichen Übergang von steifen, starren Strukturen zu weicheren, in diesem Fall durchlässigen Bereichen. Somit entstehen Gradientenwerkstoffe auch unter dem Gesichtspunkt graduell unterschiedlicher Porösität zwischen den starren Randbereichen und der Filtrationsfläche.
Die Vorteile eines derartigen Filtrationssystems für die oben beschriebenen Anwendungsbereiche liegen in der Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit der notwendigen Verbindungs- und Anbindungselemente, in der Einfachheit der Montage und des Einstoffcharakters des gesamten Systems.
Beispiel 7 Herstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers zur thermischen Abschirmung (Wärmeabschirmteil)
Durch Vakuumtiefziehen wurde ein geeignetes drapierfähiges Gewebe in eine dreidimensionale Struktur gezogen und fixiert.
Mithilfe des Verfahrens des thermischen Spritzens(Drahflammspritzen) von Aluminium wird zunächst durch das gleichmäßige Aufbringen einer dünnen Beschichtungslage von ca. 75 g/m2 Aluminium eine Fixierung der Gewebestruktur erreicht. Durch das Beschichtungsverfahren wird gleichzeitig ermöglicht, daß örtlich eine Erhöhung der Auflagemenge realisiert werden kann. Die Verfahrensführung ermöglicht prinzipiell diese Auflagedicke bis hin zu mehreren Zentimetern aufzubauen. Dies wird ausgenützt um an, für den Formkörper statisch wichtigen Stellen eine Versteifung bis hin zur absoluten Formstabilität und Härte zu erreichen. Dies gilt auch für Positionen im Formkörper an denen eine bewegbare Komponente sicher und funktionsfähig vorbeigeführt werden muß. Gleichzeitig kann an anderen Stellen des Formkörpers eine Beschichtungsmenge gewählt werden die die Forderungen der absoluten Fasereinbindung und der thermischen Abschirmung und Dichtigkeit so erfüllt, daß aber trotzdem der textile und flexible Charakter dieses Abschnitts erhalten bleibt. Die Übergangszonen zwischen weichen, textilen, flexiblen Zonen und formgebenden und formstabilisierenden, harten Zonen des Formkörpers entspricht dabei einem kontinuierlichen Stoffübergang im Sinne eines Gradientenwerkstoffes. Die Fig. 3 und 4 zeigen das hergestellte erfindungsgemäße Wärmeabschirmteil.
Bezugszeichenliste
1
Textiler Grundwertstoff
2
Primer-Schicht oder Grundbeschichtung; Metallschicht 1
3
Deckschicht aus Metall; Metallschicht 2
4
kontinuierlich auslaufende Schicht 3 - Gradientenzone
5
örtliche Versteifung durch höhere Metallauflagen - Gradientenzone

Claims (19)

  1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit funktionsgerechter Steifigkeit aus flexiblen textilen Substraten, wobei die Formkörper kraft-, stoff- und formschlüssig mit anderen Formkörpern verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels Drahtflammspritzen und/oder Lichtbogenspritzen und/oder Hochgeschwindigkeitsspritzen (HVOF) und/oder Plasmasprühen geschmolzener, metallischer und ggfs. keramischer Partikel auf wenigstens eine textile Gittergewebebahn, ein -geflecht, -gewirk, -gestrick oder ein Vlies aus Aramidfasern und/oder E-Glasfasern und/oder Siliciumdioxid-reichen Glasfasern und/oder Carbonfasern dieses textile Substrat durchtränkt, so daß eine innige Verbindung der im geschmolzenen Zustand aufgespritzten, metallischen und ggfs. keramischen Partikel teilweise mit den Gewebefasern und teilweise unter sich eine innige Verbindung erzeugt wird und durch Einbinden der Fasern eine Formsteifigkeit erzielt wird, wobei die flexiblen, textilen Substrate aus faserigen Stoffen oder Fasern bestehen, die von Asbest oder anorganischen faserigen Stoffen mit Faserlängen mit einer Länge > 5 µm, einem Durchmesser < 3 µm und einem Länge-Zu-Durchmesser-Verhältnis von > 3:1 frei sind, und wobei die Formkörper Weichstoffkompensatoren, Feuerprallformteile, Formteile zur thermischen Abschirmung in der Kraftfahrzeugindustrie, Rauch- bzw. Brandschürzen, Filtereinsätze oder Stoßfänger sind.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels thermischem Spritzen eine gleichmäßige Schichtdicke von 0,1 bis maximal 10 mm, insbesondere von 0,1 bis maximal 5 mm, kontinuierlich aufbringt
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man örtlich unterschiedliche Schichtdicken zum Befestigen der Formteile erzeugt
  4. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit funktionsgerechter Steifigkeit aus flexiblen textilen Substraten, wobei die Formkörper kraft-, stoff- und formschlüssig mit anderen Formkörpern verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß man als textiles Substrat eine textile Gittergewebebahn, ein -geflecht, -gewirk-, -gestrick oder ein Vlies aus Aramidfasern und/oder E-Glasfasern und/oder Siliciumdioxid-reichen Glasfasern und/oder Carbonfasern auswähit, wobei das textile Substrat von Asbest oder anorganischen faserigen Stoffen oder Fasern mit einer Länge > 5 µm, einem Durchmesser < 3 µm und einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von > 3:1 frei ist, von der Bahn einen flächigen Zuschnitt abtrennt oder ausstanzt und diesen Zuschnitt oder diese Ausstanzung mittels Drahtflammspritzen und/oder Lichtbogenspritzen und/oder Hochgeschwindigkeitsspritzen (HVOF) und/oder Plasmasprühen geschmolzene metallische und ggfs. keramische Partikel auf wenigstens eine Oberfläche des flächigen Zuschnitts aufspritzt, so daß die im geschmolzenen Zustand aufgespritzten metallischen und ggfs. keramischen Partikel teilweise mit den Gewebefasern und teilweise unter sich eine innige Verbindung eingehen und Formsteifigkeit erzielt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das ausgewählte textile Substrat durch gleichmäßiges Aufspritzen von 50 bis 100 g/m2, insbesondere von 75 g/m2, vorbeschichtet, so in Form bringt und ggfs. eine Endbeschichtung vornimmt.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine partielle Aufdickung der Beschichtung erreicht, um Verbindungstechniken zu ermöglichen.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine weitere zur ersten Schicht benachbarte Schicht aus textilem Gittergewebe, -geflecht, -gewirk, -gestrick oder Vlies aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern zu der ersten Schicht anordnet, wobei man diese Schicht mit der ersten Schicht fest verbindet und diese Schicht ggfs. eine geringere Temperaturstabilität aufweist oder Schalldämmeigenschaften hat.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der mindestens ersten Schicht mittels thermischem Spritzen eine weitere Schicht aus Metall und ggfs. Keramik aufbringt, so daß die erste Schicht als Zwischenschicht fungiert.
  9. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Auftragsmengen von 100 bis 500 g/m2 auf das wenigstens eine flexible textile Substrat aufbringt.
  10. Formkörper mit funktionsgerechter Steifigkeit bestehend aus mindestens einer ersten Schicht aus einem textilen Gittergewebe, -geflecht, -gewirk, - gestrick oder Vlies aus Aramidfasern und/oder E-Glasfasern und/oder Siliziumdioxid-reichen Glasfasern und/oder Carbonfasern und mindestens einer auf dieser ersten Schicht mittels Plasmasprühen, mittels Flammsprühen und/oder Plasmabeschichtung aufgebrachten zweiten Schicht aus Metall und/oder Keramik, dadurch gekennzeichnet, daß sie gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 erhältlich sind und die Formkörper Weichstoffkompensatoren, Feuerprallformteile, Formteilezur thermischen Abschirmung in der Kraftfahrzeugindustrie, Rauchbzw. Brandschürzen, Filtereinsätze oder Stossfänger sind.
  11. Formkörper gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es eine weitere zur ersten Schicht benachbarte Schicht aus textilem Gittergewebe, -geflecht, gewirk, -gestrick oder Vlies aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern enthält, wobei diese Schicht mit der ersten Schicht fest verbunden ist und gegebenenfalls eine geringere Temperaturstabilität aufweist oder Schalldämmeigenschaften hat.
  12. Formkörper gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der mindestens ersten Schicht eine weitere Schicht aus Metall und ggf. Keramik aufgebracht ist, so daß die erste Schicht als Zwischenschicht fungiert.
  13. Formkörper gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine metallisierte Schicht und ggf. die Keramikschicht unterschiedliche Werkstoffe aufweist und gegebenenfalls eine unterschiedliche Porosität besitzt.
  14. Formkörper gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen oder keramischen Partikel aus Al, Al-Legierungen, Cu-Legierungen, Cr-Ni-Legierung, Titan, V4-A-Stahl, Al2O3, Cr2O3, TiO2, TBC-ZrO2, ZrO2-CaO, oder gemischten Oxiden der vorgenannten Nichtmetalle besteht.
  15. Formkörper gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Metall- und/oder Keramikschicht im wesentlichen eine gleichmäßige Schichtdicke von 0,1 bis 5 mm, insbesondere von 0,1 bis 1,4 mm, aufweist.
  16. Formkörper gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Metall- und/oder Keramikschicht örtlich unterschiedliche Schichtdicken aufweist.
  17. Formkörper gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der wenigstens einen Schicht aus textilem Gittergewebe, -geflecht, -gewirk, -gestrick oder Vlies eine Dicke von 0,1 mm bis 80 mm aufweist.
  18. Formkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das E-Glasfaser- oder Siliziumdioxid-reiche Glasfasergewebe aus texturierten oder nicht texturierten Glasfilamenten oder Glasstapelfasergarnen besteht und gegebenenfalls mit V4A-Stahldraht verstärkt sein kann.
  19. Formkörper gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß er an den Schnittkanten eine Schicht aus Metall und/oder Keramik, insbesondere aus Aluminium, aufweist.
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