EP1187947B1 - Verfahren zur herstellung multiaxialer kettengewirke - Google Patents

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EP1187947B1
EP1187947B1 EP00930957A EP00930957A EP1187947B1 EP 1187947 B1 EP1187947 B1 EP 1187947B1 EP 00930957 A EP00930957 A EP 00930957A EP 00930957 A EP00930957 A EP 00930957A EP 1187947 B1 EP1187947 B1 EP 1187947B1
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threads
diagonal
thread
weft
wefts
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Rolf Arnold
Evelin Hufnagl
Jens Stopp
Franco Puffi
Patrizio Sfregola
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Textilma AG
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Textilma AG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
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    • D04B23/22—Flat warp knitting machines with special thread-guiding means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
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    • D10B2403/0241—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties
    • D10B2403/02412—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties including several arrays of unbent yarn, e.g. multiaxial fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs

Definitions

  • the invention relates to a method for producing multiaxial warp knitted fabrics with stretched threads in the longitudinal, transverse and diagonal direction by direct Entry of the diagonal threads as weft sections on the back of the ascending Needles.
  • the textile structures produced with the process are due to their high stability and strength in different directions Reinforcement in composite materials, for example in automobile construction, rail vehicle construction and the aerospace industry.
  • the knitting process however, requires piercing the densely layered thread layers, which leads to Moving the threads leads. A reduction in the firmness and an uneven, the consequences are poor structural density (Melliand textile reports 11/86, pp. 804 to 806).
  • a biaxial knitting technique and a biaxially reinforced multi-layer knitted fabric are over known from DE 44 19 985 A1.
  • a total of five weft thread systems are entered crossing at right angles (90 ° / 0 ° / 90 ° / 0 ° / 90 °). Due to the arrangement of the thread layers (0 ° / 90 °) there are none Multi-axial knitted fabrics can be produced.
  • the 0 ° thread layers are also driven out Pierced needles, which leads to the same disadvantages as the Special warp knitting machine.
  • the invention specified in claim 1 is based on the problem of a method for the production of knitted reinforcement structures with a multiple, variable, to develop multiaxial thread course with which in the area of diagonal and 90 ° threads with the machine running the thread angle depending on the required Force lines can be changed.
  • the aim is to pierce layers of thread or the piercing of threads can be avoided in order to produce at low cost to ensure.
  • the advantages achieved with the invention are in particular that with the The right / right warp knitting machine is used to insert the weft in line with the stitch rows can, with the simultaneous opposite insertion of the diagonal threads on the front and rear needle bar with four diagonal thread systems with little effort for each complete row of stitches.
  • Another advantage is that the 0 ° threads are fed directly between the opposite weft threads and be involved. Piercing the threads with this procedure excluded, so that better substance utilization compared to multiaxial forfeited fabrics is possible. Due to the direct shot entry there is no previous one Fabric production (hanging the thread sheets placed at an angle in transport chains) required so that direct control of the displacement path of the weft threads in the area of the effective zone. In this way it is possible to change the laying angle to change the diagonal threads according to the line of force. 90 ° threads can also be used can be brought into a 0 ° position, which means differentiated layer thicknesses in different sequence can be realized.
  • binding elements create a rough, three-dimensional Right / right warp knit structure the multiaxially layered threads in the Z direction significantly increased and thus the resistance to delamination considerably improved.
  • the knitting point of a right-right warp knitting machine from a front and rear needle bar 1, 1 'with knitting needles and the associated tapping edges 2, 2 'and the thread laying members are formed.
  • These consist of at least one oscillating base rail 3, which Laying for stitch formation 3 ', 3 "on the front and rear needle bar 1, 1' realized, and assigned to at least one of the front and rear needle bar 1,1 ' vibrating weft guide 4, 5, via the additional 0 ° weft threads (4 ', 5'), which can be moved laterally if necessary.
  • the thread laying organs also consist of non-vibrating thread layers 6 to 13.
  • the thread layer 6 is assigned to the front needle bar 1 and carries a 90 ° thread system 6 'which of the basic threads 3 'are tied in the area of the front needle bar 1 by means of a laying rail 3 becomes. Depending on the line of force, the thread layer 6 can also suspend or just lay over sections.
  • the thread layers 7 and 9 are for the entry of Diagonal threads 7 ', 9' are provided, which are designed, for example, as tubes and on an oscillating or rotating driving device at a distance from the needle pitch are arranged over the entire working width. After reaching the the respective fabric edge, the thread layers 7 move into the position of the thread layers 9 and the thread layer 9 in the position of the thread layer 7.
  • the offset length per stitch row depends on the desired laying angle of the diagonal threads 7 ', 9'. If necessary, the diagonal threads 7 ', 9' can also be suspended according to the pattern and as 0 ° threads run.
  • the rigidly arranged thread layer 8 is provided for feeding the 0 ° threads 8 ', which lie in the knitted fabric between the diagonal threads 7 'and 9'.
  • the thread layer 10 to 13 are assigned to the rear needle bar 1 '.
  • the rear diagonal threads 10 ' and 12 ' are laid through the thread layers 10 and 12, the entry principle that of the thread layer 7 and 9 corresponds.
  • the rear 0 ° threads 11 ' are analogous to those by rigidly arranged thread layers 11 Threads 8 'placed between the diagonal threads 10' and 12 '.
  • the thread layer 13 carries this rear 90 ° thread system 13 ', whereby, as with thread layer 6, also an interruption or an entry can be made over partial routes.
  • the method according to the invention results in the following arrangement the thread layers in the knitted fabric: 90 °; -diagonal; 0 °; + Diagonal; 0 ° with sample offset; 0 ° with pattern-based offset; -diagonal; 0 °; + Diagonal; 90 °.
  • the laying angles of the diagonal threads 7 'and 9' or 10 'and 12' are by extension or Shortening of the underlay length can be changed per row of stitches.
  • Figure 3 is a crossing point of four thread systems 6 ', 7', 8 'and 9' at the front needle bar 1 shown. Accordingly, the 90 ° threads 6 'are in front of the Diagonal threads 7 'and 9' and the 0 ° threads 8 'run between the digital threads 7', 9 '.
  • the 90 ° threads, diagonal threads and 0 ° threads on the rear needle bar are analogous 1 'with the thread systems 10', 11 ', 12' and 13 'arranged, corresponding to the Right / right knitted structure the crossing points of the front thread systems and the rear thread systems are arranged offset to one another.

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Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von multiaxialen Kettengewirken mit gestreckt verlaufenden Fäden in Längs-, Quer- und Diagonalrichtung durch direkten Eintrag der Diagonalfäden als Schußfadenabschnitte an die Rücken der aufsteigenden Nadeln. Die mit dem Verfahren hergestellten textilen Strukturen werden aufgrund ihrer hohen Stabilität und Festigkeit in den verschiedenen Richtungen als Verstärkung in Verbundmaterialien, beispielsweise im Automobilbau, Schienenfahrzeugbau und der Luftfahrtindustrie eingesetzt.
Stand der Technik
Die Herstellung von muttiaxialen Kettenwirken durch Einarbeitung von verstärkenden Fäden als Schuß-, Kett- und Diagonalfäden ist bereits bekannt. In der DE-OS 33 04 345 ist beispielsweise eine Kettenwirkware mit einem normalen Kettengewirke als Warengrund und in diesen eingelegten Verstärkungsfäden beschrieben, bei der Schußfäden parallel zueinander verlaufen und jeweils zwischen zwei Maschenköpfen von aufeinanderfolgenden Maschenreihen angeordnet sind und zusätzlich zwei Sätze von Diagonalfäden vorgesehen sind, die jeweils abwechselnd zwischen zwei Maschenköpfen in Wirkrichtung aufeinanderfolgender Maschenreihen verlaufen. Bei dieser Ausführung sind Verstärkungsfäden in Kett-, Schuß- und Diagonalrichtung vorhanden, die nicht von den Wirknadeln durchstochen werden. Alle Verstärkungsfäden sind in einem Winkel von 45° zueinander angeordnet, der verfahrensbedingt jedoch nicht verändert werden kann.
Bekannt ist auch eine Spezialkettenwirkmaschine zur Verarbeitung von Multiaxialgelegen, bei der bis zu sieben Fadenlagen in eine Transportkette eingehängt (90° / ±diagonal / 90° / -diagonal / 90° / +diagonal / 90°) und im Bereich der Wirkstelle durch eine Kettengewirkebindung verfestigt werden. Unmittelbar vor der Wirkstelle kann ein 0°-Fadensystem als letzte Fadenlage aufgelegt werden. Der Wirkvorgang erfordert jedoch das Durchstechen der dicht geschichteten Fadenlagen, was zum Verschieben der Fäden führt. Eine Reduzierung der Warenfestigkeit und eine ungleichmäßige, mangelhafte Strukturdichte sind die Folgen (Melliand-Textilberichte 11/86, S.804 bis 806).
Mit der Nähwirkmaschine, Typ Malimo, mit multiaxialem Schußeintrag ist die Herstellung von Multiaxialgewirken möglich, beispielsweise mit einer Fadenlagenkombination von 0° / -90° / -45° / -90° / -+45° bei Winkelabweichungen von 1 bis 5°, d. h. die Schußfäden liegen nicht exakt parallel (Kettenwirk-praxis 2/94, S.15 bis17).
Bei der multiaxialen Stricktechnik zur Herstellung technischer Textilien auf einer Rechts/Links-Flachstrickmaschine wird der multiaxiale Fadeneintrag durch eine Kombination von Fäden in den Richtungen 0° / 90° / ± 45° realisiert (ITB Vliesstoffe - technische Textilien 1/95, S.44 bis 45). Die Besonderheit dieses Gestrickes besteht darin, daß sich die diagonal und senkrecht (0°) verlaufenden Fäden auf der Vorderund Rückseite der Ware nach jeder zweiten Reihe abwechseln. Der Fadenverlauf für die Kett- und Diagonalfäden von der Vorderseite zur Rückseite des Flächengebildes wird durch zusätzliche Antriebe für die Zuführelemente, einer zur Steuerung der Verkreuzungsbewegung und einer zur Steuerung der Versatzbewegung, die karussellartig ausgeführt wird, realisiert. Mit dieser Einbindetechnik soll vorrangig die bei Verbundstoffen auftretende Delamination verhindert werden.
Eine biaxiale Stricktechnik sowie ein biaxial verstärktes Mehrlagengestrick sind aus der DE 44 19 985 A1 bekannt. Auf einer Rechts/Rechts-Flachstrickmaschine können insgesamt fünf Schußfadensysteme im rechten Winkel kreuzend eingetragen werden (90° / 0° / 90° / 0° / 90°). Durch die Anordnung der Fadenlagen (0° /90°) sind keine Multiaxialgestricke herstellbar. Die 0°-Fadenlagen werden außerdem durch die austreibenden Nadeln durchstochen, was zu den gleichen Nachteilen führt, wie bei der Spezialkettenwirkmaschine.
Darüber hinaus sind aus mehreren Patentschriften (DD 268 720, DD 268 721, DD 268 722, DD 268 723, DD 268 724, DD 256 885) Varianten zur Realisierung von Multiaxialeinrichtungen, insbesondere für Nähwirkmaschinen bekannt, mit denen eine Qualitätsverbesserung von Multiaxialflächengebilden bei verringertem, maschinentechnischem Aufwand sowie eine variable Gestaltung durch Zuführung von endlichen Fadenabschnitten aus Fadenspeicherkassetten erzielt werden sollen.
Bei den Techniken, die auf der Basis vorgelegter Fadenscharen arbeiten, bilden die 0°-Fadenlagen prinzipbedingt stets die Deckschicht, wodurch bei den anzustrebenden mehrlagigen Strukturen die Isotropie des Verbundes beeinträchtigt wird. Ein Teil der bekannten Multiaxialstrukturen besitzt rechtwinklig kreuzende Fadensysteme, mit denen die Forderungen hinsichtlich Faserwinkel (nicht größer 45°) nicht eingehalten werden können. Die bekannten Vorrichtungen zum Einlegen von Fadenscharen in Transportketten ermöglichen in gewissen Grenzen eine Variation des Legewinkels der Diagonalfäden, jedoch nicht bei laufender Maschine.
Darstellung der Erfindung
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung gewirkter Verstärkungsstrukturen mit einem mehrfachen, variablen, multiaxialen Fadenverlauf zu entwickeln, mit dem im Bereich der Diagonal- und 90°-Fäden bei laufender Maschine der Fadenwinkel in Abhängigkeit der geforderten Kraftlinienverläufe geändert werden kann. Dabei soll das Durchstechen von Fadenlagen bzw. das Anstechen von Fäden vermieden werden, um eine kostengünstige Herstellung zu gewährleisten.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit der Rechts/Rechts-Kettenwirkmaschine der maschenreihengerechte Schußeintrag erfolgen kann, wobei durch das gleichzeitige konträre Einlegen der Diagonalfäden auf der vorderen und hinteren Nadelbarre mit geringem Aufwand vier Diagonalfadensysteme je komplette Maschenreihe eingebunden werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die 0°-Fäden direkt zwischen den konträr bewegten Schußfäden zugeführt und eingebunden werden. Das Durchstechen der Fäden wird bei dieser Verfahrensweise ausgeschlossen, so daß eine bessere Substanzausnutzung im Vergleich zu multiaxial verwirkten Gelegen möglich ist. Durch den direkten Schußeintrag ist keine vorherige Gelegeherstellung (Einhängen der im Winkel gelegten Fadenscharen in Transportketten) erforderlich, so daß eine direkte Steuerung des Versatzweges der Schußfäden im Bereich der Wirkzone gegeben ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Legewinkel der Diagonalfäden kraftliniengerecht zu ändern. Ebenso können 90°-Fäden beliebig in eine 0°-Position gebracht werden, womit differenzierte Schichtdicken in unterschiedlicher Folge realisierbar sind.
Außerdem werden durch die Bindungselemente einer groben, dreidimensionalen Rechts/Rechts-Kettengewirkestruktur die multiaxial geschichteten Fäden in Z-Richtung wesentlich verstärkt und damit der Widerstand gegen Delamination erheblich verbessert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1
die schematische Darstellung der Wirkstelle einer Rechts/Rechts-Kettenwirkmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2
einen Schnitt durch ein Rechts/Rechts Kettengewirke gemäß Fig. 1,
Fig. 3
die schematische Darstellung einer Draufsicht auf das Rechts/Rechts-Kettengewirke gemäß Einzelheit in Fig. 2.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Nach dem in der Fig. 1 dargestellten Schnitt wird die Wirkstelle einer Rechts-Rechts-Kettenwirkmaschine von einer vorderen und hinteren Nadelbarre 1, 1' mit Wirknadeln und den dazugehörigen Abschlagkanten 2, 2' sowie den Fadenlegeorganen gebildet. Diese bestehen aus wenigstens einer schwingenden Grundlegeschiene 3, die die Legung für die Maschenbildung 3', 3" auf der vorderen und hinteren Nadelbarre 1, 1' realisiert, sowie wenigstens einer der vorderen und hinteren Nadelbarre 1,1' zugeordneten schwingenden Schußlegeschiene 4, 5, über die zusätzliche 0°-Schußfäden (4', 5') einlaufen, die im Bedarfsfall seitlich versetzt werden. Die Fadenlegeorgane bestehen ferner aus nicht schwingenden Fadenlegern 6 bis 13. Der Fadenleger 6 ist der vorderen Nadelbarre 1 zugeordnet und trägt ein 90°-Fadensystem 6' ein, das von den Grundfäden 3' mittels Legeschiene 3 im Bereich der vorderen Nadelbarre 1 abgebunden wird. Je nach Kraftlinienverlauf kann der Fadenleger 6 auch aussetzen oder nur über Teilstrecken legen. Die Fadenleger 7 und 9 sind für den Eintrag von Diagonalfäden 7', 9' vorgesehen, die beispielsweise als Röhrchen ausgebildet und auf einer oszillierenden oder umlaufenden Mitnahmeeinrichtung im Abstand der Nadelteilung über die gesamte Arbeitsbreite angeordnet sind. Nach dem Erreichen des jeweiligen Warenrandes wandern die Fadenleger 7 in die Position der Fadenleger 9 und die Fadenleger 9 in die Position der Fadenleger 7. Die Versatzlänge je Maschenreihe richtet sich dabei nach dem gewünschten Legewinkel der Diagonalfäden 7', 9'. Im Bedarfsfall können die Diagonalfäden 7', 9' auch mustergemäß aussetzen und als 0°-Fäden verlaufen.
Der starr angeordnete Fadenleger 8 ist für die Zuführung der 0°-Fäden 8' vorgesehen, die im Gewirke zwischen den Diagonalfäden 7' und 9' liegen. Die Fadenleger 10 bis 13 sind der hinteren Nadelbarre 1' zugeordnet. Die hinteren Diagonalfäden 10' und 12' werden durch die Fadenleger 10 und 12 gelegt, wobei das Eintragsprinzip dem der Fadenleger 7 und 9 entspricht.
Die hinteren 0°-Fäden 11' werden durch starr angeordnete Fadenleger 11 analog der Fäden 8' zwischen die Diagonalfäden 10' und 12' gelegt. Der Fadenleger 13 trägt das hintere 90°-Fadensystem 13' ein, wobei wie bei Fadenleger 6 auch ein Aussetzen oder ein Eintrag über Teilstrecken erfolgen kann.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich gemäß Figur 2 folgende Anordnung der Fadenlagen im Gewirke: 90°; -diagonal; 0°; +diagonal; 0° mit mustergemäßem Versatz; 0° mit mustergemäßem Versatz; -diagonal; 0°; +diagonal; 90°. Die Legewinkel der Diagonalfäden 7'und 9' bzw. 10' und 12' sind durch Verlängerung oder Verkürzung der Unterlegungslänge je Maschenreihe veränderbar.
In der Figur 3 ist ein Kreuzungspunkt von vier Fadensystemen 6', 7', 8' und 9' an der vorderen Nadelbarre 1 dargestellt. Dementsprechend liegen die 90°-Fäden 6' vor den Diagonalfäden 7' und 9' und die 0°-Fäden 8' verlaufen zwischen den Digonalfäden 7', 9'.
Analog sind die 90°-Fäden, Diagonalfäden und 0°-Fäden an der hinteren Nadelbarre 1' mit den Fadensystemen 10', 11', 12' und 13' angeordnet, wobei entsprechend der Rechts/Rechts-Gewirkestruktur die Kreuzungspunkte der vorderen Fadensysteme und der hinteren Fadensysteme zueinander versetzt angeordnet sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Multiaxialstrukturen mit einem gezielten Kraftlinienverlauf in allen Richtungen für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten optimal herstellen.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung von multiaxialen Kettengewirken mit gestreckt verlaufenden Fäden in Längs-, Quer- und Diagonalrichtung durch direkten Eintrag der Diagonaifäden als Schußfadenabschnitte an die Rücken der aufsteigenden Nadeln der Nadelbarren (1; 1'), gekennzeichnet dadurch, daß auf einer Rechts/Rechts-Kettenwirkmaschine je Nadelbarre (1; 1') mindestens zwei Diagonalfadensysteme (7',9' ; 10',12') gleichzeitig konträr als Teitschüsse eingelegt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Diagonalfaden-systemen (7',9' ;10',12') 0°-Fäden (8', 11') als Stehschüsse eingetragen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß gleichzeitig 90°-Fäden (6'; 13') als maschenreihengerechte Durchschüsse eingetragen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die 90°-Fäden (6'; 13') teilweise aussetzen bzw. als Teilschuß weiterarbeiten.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich 0°-Fäden (4', 5') einlaufen, die im Abstand seitlich versetzt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Diagonalfäden (7', 9' ; 10',12') mustergemäß aussetzen und als 0°-Fäden verlaufen.
EP00930957A 1999-06-23 2000-06-09 Verfahren zur herstellung multiaxialer kettengewirke Expired - Lifetime EP1187947B1 (de)

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