EP2764150A1 - Drapierfähige gelege-vorrichtung - Google Patents

Drapierfähige gelege-vorrichtung

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EP2764150A1
EP2764150A1 EP11815751.0A EP11815751A EP2764150A1 EP 2764150 A1 EP2764150 A1 EP 2764150A1 EP 11815751 A EP11815751 A EP 11815751A EP 2764150 A1 EP2764150 A1 EP 2764150A1
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yarns
amplifier
reinforcing
angle
threads
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Gustav Gerster & Co KG GmbH
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    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B21/00—Warp knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B21/14—Fabrics characterised by the incorporation by knitting, in one or more thread, fleece, or fabric layers, of reinforcing, binding, or decorative threads; Fabrics incorporating small auxiliary elements, e.g. for decorative purposes
    • D04B21/16—Fabrics characterised by the incorporation by knitting, in one or more thread, fleece, or fabric layers, of reinforcing, binding, or decorative threads; Fabrics incorporating small auxiliary elements, e.g. for decorative purposes incorporating synthetic threads
    • D04B21/165—Fabrics characterised by the incorporation by knitting, in one or more thread, fleece, or fabric layers, of reinforcing, binding, or decorative threads; Fabrics incorporating small auxiliary elements, e.g. for decorative purposes incorporating synthetic threads with yarns stitched through one or more layers or tows, e.g. stitch-bonded 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
    • D10B2403/00—Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02—Cross-sectional features
    • D10B2403/024—Fabric incorporating additional compounds
    • 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 scrim device with a plurality of reinforcing yarns, which are divided into at least two groups, of which a first, referred to as 0 ° reinforcing yarns group is oriented in a longitudinal direction and a second, referred to as 90 ° amplifier yarns group perpendicular to the Longitudinal direction of the first group is oriented.
  • the reinforcing yarns are designed for reinforcing a composite structure to be formed in a separate process. Scrim devices of the type mentioned above are used in the prior art to produce flat textiles with a substantially planar and possibly slightly concave or convex curved surface.
  • the known scrim devices however, have the disadvantage that a local drapability for forming highly curved surfaces is not given.
  • the object of the invention is therefore to provide a jelly device whose local drapability for the formation of strongly curved concave / convex surfaces over the known scrim devices is substantially improved.
  • the scrim device according to the invention is intended intended to form together with an applied matrix of resin or thermoplastic a solid fiber composite, for example, for use in aircraft or for the production of rotors for wind turbines.
  • this object is achieved in that both groups of VerMarchrgamen of the VerMarchrgame at least partially enveloping wrapping threads are held together so loosely that a displacement of any of the amplifier yarns is ensured in relation to an adjacent amplifier yarn.
  • the merlanal combination ensures that both groups of reinforcing yarns are held together loosely by covering yarns at least partially enveloping the reinforcing yarns so as to ensure displaceability of any one of the reinforcing yarns in relation to an adjacent reinforcing yarn so as to provide local drapability without being at one
  • Formation of concave / convex structures takes place an expansion or wrinkling of adjacent reinforcing yarns.
  • An extension of a reinforcing yarn which is necessary for the formation of concave / convex structures is not achieved by stretching the same, but by drawing in a respective reinforcing yarn from the edge region.
  • the novel and advantageous properties of the scrim device according to the invention are achieved by a mesh-compatible incorporation of the reinforcing yarns, which furthermore has the advantage that damage to reinforcing yarns is ruled out.
  • This is in contrast to the prior art scrim devices wherein needles for introducing fixation threads from one side pierce the scrim, thereby damaging individual scrim yarns.
  • the fixation threads conventionally introduced in this manner for connecting the individual reinforcing yarns to one another prevent mutually displacing the reinforcing yarns against one another and thus prevent the possibility of forming locally strongly curved concave / convex structures.
  • the Omhüllungsfäden contain stitch-forming crochet threads, which are arranged parallel to and between the 0 ° Verorgorgrgamen and envelop each with a mesh of each of the 80 ° amplifier yarns.
  • the Wrapping threads are formed by traversing threads running between in each case two adjacent crochet threads and linked to the hook threads at respective connecting points. As a result, falling out of the 0 ° amplifier yarns is reliably prevented.
  • a traversing thread is preferably at an angle of 90 ° to 20 °, in the narrower sense at an angle of 70 ° to 30 ° and in particular at an angle of 50 ° to 40 ° or 45 ° to the longitudinal axis of a 0 ° amplifier yarns arranged.
  • the traversing yarns are preferably arranged alternately in the direction of the longitudinal axis of a 0 ° amplifier yarn in a positively dimensioned angle (80 ° to 20 °) and a negative-sized angle (80 ° to -20 °).
  • a third group of amplifier yarns which are arranged at an oblique angle to the longitudinal axis of the 0 ° amplifier yarns and are held by Haschen, each enveloping different of the 90 ° amplifier yarns.
  • a reinforcing yarn is typically not necessarily formed from a bundle of parallel filaments, however, wherein a filament may be formed of a natural fiber or a synthetic fiber and made of glass fiber, carbon fiber or aramid fiber.
  • a draping of the fabric to form concave / convex structures is generally accomplished by pulling the reinforcement yarns of all groups from the edge region of the fabric.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the device according to the invention in a view from above;
  • Fig. 2 in Fig. 1 illustrated preferred embodiment of the device according to the invention in a view from below;
  • Fig. 3 shows a further preferred embodiment of the device according to the invention in a view from above.
  • the inventive scrim device 100 illustrated in FIGS. 1 and 3 includes a plurality of reinforcing yarns 110, 120 divided into two main groups / of which a first group designated as 0 ° reinforcing yarns 110 is oriented in a longitudinal direction and a second, is defined as 90 ° amplifier yarns 120 group perpendicular to the longitudinal direction of the first group 110 is oriented. Both groups of reinforcing yarns 110, 120 are held together by the reinforcing yarns 110, 120 at least partially enveloping sheath threads 130, which contact the reinforcing yarns 110, 120 of both groups only at the periphery, and thus relocate any reinforcing yarn 110, 120 to ensure an adjacent amplifier yarn 110, 120.
  • the wrapping threads 130 include hook forming thread 140 which are arranged parallel to and between the 0 ° reinforcing threads 110 and each wrap one loop at each of the 90 ° reinforcing threads 120.
  • the wrapping threads 130 are furthermore formed by traversing threads 150 that run between two mutually adjacent crochet threads 140 and are linked to the crochet threads 140 at respective connecting points 141, which reliably prevent the 0 ° reinforcing threads 110 from falling out.
  • a traversing yarn 150 is arranged at an angle of approximately 45 ° to the longitudinal axis of a 0 ° amplifier yarn 110, wherein the traversing yarns 150 in the direction of the longitudinal axis of a 0 ° amplifier arm 110 alternately in a positive-sized angle (+ 45 °) and a negative-sized angle (-45 °) are arranged.
  • a third group of amplifier yarns 125 is arranged at an oblique angle to the longitudinal axis of the 0 ° amplifier yarns 110.
  • the respective amplifier arms 125 are held by Haschen 126, each enveloping different of the 90 ° amplifier arms 120.
  • An amplifier yarn 110, 120, 125 is formed from a bundle of parallel filaments.
  • a filament is formed by an aramid fiber.
  • Draping of the fabric 100 to form concave / convex structures is done by drawing in the Reinforcing yarns 110, 120, 125 of all groups from the edge region of the fabric.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

Bei einer Gelege-Vorrichtung (100) mit einer Mehrzahl von Verstärkergarnen (110, 120), die in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind, von denen eine erste, als 0° Verstärkergarne (110) bezeichnete Gruppe in einer Längsrichtung orientiert ist und eine zweite, als 90° Verstärkergarne (120) bezeichnete Gruppe rechtwinklig quer zur Längsrichtung der ersten Gruppe (110) orientiert ist, wird eine lokale Drapierbarkeit zur Ausbildung stark gebogener konkav/konvexer Oberflächen dadurch erreicht, dass beide Gruppen von Verstärkergarnen (110, 120) von die Verstärkergarne (110, 120) mindestens teilweise umhüllenden Umhüllungsfäden (130) derart locker zusammengehalten sind, dass eine Verschiebbarkeit eines beliebigen der Verstärkergarne (110,120) in Relation zu einem benachbarten Verstärkergarn (110,120) sichergestellt ist.

Description

DRAPIERFÄHIGE GELEGE-VORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Gelege-Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Verstärkergarnen, die in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind, von denen eine erste, als 0° Verstärkergarne bezeichnete Gruppe in einer Längsrichtung orientiert ist und eine zweite, als 90° Verstärkergarne bezeichnete Gruppe rechtwinklig quer zur Längsrichtung der ersten Gruppe orientiert ist. Die Verstärkergarne sind dabei für eine Verstärkung einer in einem getrennten Prozess zu bildenden Kompositstruktur ausgelegt. Gelege-Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um ebene Textilien mit im Wesentlichen planer und allenfalls leicht konkav oder konvex gebogener Oberfläche herzustellen. Die bekannten Gelege-Vorrichtungen weisen indes den Nachteil auf, dass eine lokale Drapierfähigkeit zur Ausbildung stark gebogener Oberflächen nicht gegeben ist. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Gelege- Vorrichtung zu schaffen, deren lokale Drapierbarkeit zur Ausbildung stark gebogener konkav/konvexer Oberflächen gegenüber den bekannten Gelege-Vorrichtungen wesentlich verbessert ist.
Die erfindungsgemäße Gelege-Vorrichtung ist dabei bestimmungsgemäß vorgesehen, um zusammen mit einer aufgebrachten Matrix aus Harz oder Thermoplast einen festen Faserverbund beispielsweise zur Verwendung im Flugzeugbau oder zur Herstellung von Rotoren für Windkraftanlagen zu bilden. Für eine Gelege-Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beide Gruppen von Verstärkergamen von die Verstärkergame mindestens teilweise umhüllenden Umhüllungsfäden derart locker zusammengehalten sind, dass eine Verschiebbarkeit eines beliebigen der Verstärkergarne in Relation zu einem benachbarten Verstärkergarn sichergestellt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merlanalskombination, dass beide Gruppen von Verstärkergarnen von die Verstärkergarne mindestens teilweise umhüllenden Umhüllungsfäden derart locker zusammengehalten sind, dass eine Verschiebbarkeit eines beliebigen der Verstärkergarne in Relation zu einem benachbarten Verstärkergarn sichergestellt ist, erreicht, dass eine lokale Drapierbarkeit gegeben ist, ohne dass bei einer Ausbildung konkav/konvexer Strukturen eine Dehnung oder Faltenbildung benachbarter Verstärkergarne erfolgt. Eine für die Ausbildung konkav/konvexer Strukturen notwendige Verlängerung eines Verstärkergarnes wird dabei nicht durch Dehnung derselben erreicht, sondern dadurch, dass ein betreffendes Verstärkergarn vom Randbereich her eingezogen wird.
Die neuen und vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Gelege-Vorrichtung werden durch ein maschengerechtes Einbinden der Verstärkergarne erreicht, das des Weiteren den Vorteil in sich trägt, dass ein Beschädigen von Verstärkergarnen ausgeschlossen ist. Dies steht im Gegensatz zu den Gelege-Vorrichtungen gemäß Stand der Technik, bei denen Nadeln zum Einbringen von Fixierungsfäden von einer Seite her unter Beschädigung einzelner Verstärkergarne das Gelege durchstoßen. Die herkömmlicherweise auf diese Art eingebrachten Fixierungsfäden zum Verbinden der einzelnen Verstärkergarne miteinander verhindern indes ein mutuelies Verschieben der Verstärkergarne gegeneinander und unterbinden dadurch gerade die Möglichkeit einer Ausbildung lokal stark gebogener konkav/konvexer Strukturen. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Omhüllungsfäden Maschen bildende Häkelfäden enthalten, die parallel zu und zwischen den 0° Verstärkergamen angeordnet sind und mit jeweils einer Masche ein jedes der 80° Verstärkergarne umhüllen.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Umhüllungsfäden von zwischen jeweils zwei jeweils benachbarten Häkelfäden verlaufenden und mit den Hakelfäden an jeweiligen Anknüpfungspunkten verknüpften Changierfäden gebildet sind. Dadurch ist ein Herausfallen der 0° Verstärkergarne sicher verhindert.
Ein Changierfaden ist dabei je nach Entfernung der Anknüpfungspunkte vorzugsweise in einem Winkel von 90° bis 20°, im engeren Sinne in einem Winkel von 70° bis 30° und insbesondere in einem Winkel von 50° bis 40° bzw. 45° zur Längsachse eines 0° Verstärkergarnes angeordnet.
Dabei sind die Changierfäden vorzugsweise in Richtung der Längsachse eines 0° Verstärkergarnes alternierend in einem positiv bemessenen Winkel (80° bis 20°) und einem negativ bemessenen Winkel (80° bis -20°) angeordnet.
Zur Ausbildung eines besondere robusten Geleges kann eine dritte Gruppe von Verstärkergarnen vorgesehen sein, die in einem schrägen Winkel zur Längsachse der 0° Verstärkergarne angeordnet sind und dabei von Haschen gehalten sind, die jeweils unterschiedliche der 90° Verstärkergarne umhüllen.
Ein Verstärkergarn ist in der Regel, indes nicht notwendigerweise aus einem Bündel parallel verlaufender Filamente gebildet, wobei ein Filament von einer Naturfaser oder einer synthetischen Faser gebildet und aus Glasfaser, Karbonfaser oder Aramidfaser hergestellt sein kann. Ein Drapieren des Geleges zur Ausbildung konkav/konvexer Strukturen erfolgt generell durch Einziehen der Verstärkergarne aller Gruppen aus dem Randbereich des Geleges . Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfin- dungsgeraäßen Vorrichtung in einer Ansicht von oben;
Fig. 2 in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäfien Vorrichtung in einer Ansicht von unten;
Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von oben.
Die in den Figuren 1 und 3 dargestellte erfindungsgemafie Gelege-Vorrichtung 100 enthalt eine Mehrzahl von Verstärkergarnen 110, 120, die in zwei Hauptgruppen unterteilt sind/ von denen eine erste, als 0° Verstärkergarne 110 bezeichnete Gruppe in einer Längsrichtung orientiert ist und eine zweite , als 90° Verstärkergarne 120 bezeichnete Gruppe rechtwinklig quer zur Längsrichtung der ersten Gruppe 110 orientiert ist. Beide Gruppen von Verstärkergarnen 110, 120 sind von die Verstärkergarne 110, 120 mindestens teilweise umhüllenden Umhüllungsfäden 130 zusammengehalten, die lediglich im Bereich der Peripherie mit den Verstärkergarnen 110, 120 beider Gruppen in Kontakt treten und so eine Verschiebbarkeit eines beliebigen Verstärkergarns 110, 120 in Relation zu einem benachbarten Verstärkergarn 110, 120 sicherstellen. Die Umhüllungsfäden 130 enthalten Haschen bildende Häkelfaden 140, die parallel zu und zwischen den 0° Verstärkergamen 110 angeordnet sind und mit jeweils einer Masche ein jedes der 90° Verstärkergarne 120 umhüllen.
Die Umhüllungsfäden 130 sind des Weiteren von zwischen jeweils zwei jeweils benachbarten Häkelfäden 140 verlaufenden und mit den Häkelfäden 140 an jeweiligen Anknüpfungspunkten 141 verknüpften Changierfäden 150 gebildet, die ein Herausfallen der 0° Verstärkergarne 110 sicher verhindern.
Ein Changierfaden 150 ist dabei in einem Winkel von etwa 45° zur Längsachse eines 0° Verstärkergarnes 110 angeordnet, wobei die Changierfäden 150 in Richtung der Längsachse eines 0° Verstärkergarnes 110 alternierend in einem positiv bemessenen Winkel (+45°) und einem negativ bemessenen Winkel (-45°) angeordnet sind. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelege-Vorrichtung 100 ist eine dritte Gruppe von Verstärkergarnen 125 ist in einem schrägen Winkel zur Längsachse der 0° Verstärkergarne 110 angeordnet. Die betreffenden Verstärkergarne 125 sind dabei von Haschen 126 gehalten, die jeweils unterschiedliche der 90° Verstärkergarne 120 umhüllen.
Ein Verstärkergarn 110, 120, 125 ist aus einem Bündel parallel verlaufender Filamente gebildet. Im vorliegenden Fall ist ein Filament von einer Aramidfaser gebildet.
Ein Drapieren des Geleges 100 zur Ausbildung konkav/konvexer Strukturen erfolgt durch Einziehen der Verstärkergarne 110 ,120, 125 aller Gruppen aus demRandbereich des Geleges.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Aueführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Gelege-Vorrichtung (100) mit einer Mehrzahl von Verstärkergarnen (110, 120) , die in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind, von denen eine erste, als 0° Verstärkergarne (110) bezeichnete Gruppe in einer Längsrichtung orientiert ist und eine zweite, als 90° Verstärkergarne (120) bezeichnete Gruppe rechtwinklig quer zur Längsrichtung der ersten Gruppe (110) orientiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Gruppen von Verstärkergarnen {110, 120) von die Verstärkergarne (110, 120) mindestens teilweise umhüllenden Umhüllungsfäden (130) derart locker ' zusammengehalten sind, dass eine Verschiebbarkeit eines beliebigen der Verstärkergarne (110, 120) in Relation zu einem benachbarten Verstärkergarn (110, 120) sichergestellt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungsfäden (130) von Haschen bildenden Häkelfäden (140) gebildet sind, die parallel zu und zwischen den 0° Verstärkergarnen (110) angeordnet sind und mit jeweils einer Hasche ein jedes der 90° Verstärkergarne (120) umhüllen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungsfäden (130) von zwischen jeweils zwei jeweils benachbarten Häkelfäden (140) verlaufenden und mit den Häkelfäden (140) an jeweiligen Anknüpfungspunkten (141) verknüpften Changierfäden (150) gebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Changierfaden (150) je nach Entfernung der Anknüpfungspunkte (141) in einem Winkel von etwa 80° bis etwa 20° zur Längsachse eines 0° Verstärkergarnes (110) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Changierfaden (150) in einem Winkel von 70° bis 30° zur Längsachse eines 0° Verstärkergarnes (110) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Changierfaden (150) in einem Winkel von 50° bis 40° zur Längsachse eines 0° Verstärkergarnes (110) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Changierfaden (150) in einem Winkel von etwa 45° zur Längsachse eines 0° Verstärkergarnes (110) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Changierfäden (150) in Richtung der Längsachse eines 0° Verstärkergarnes (110) alternierend in einem positiv bemessenen Winkel (80° bis 20°) und einem negativ bemessenen Winkel (80° bis -20°) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Gruppe von Verstärkergamen (125) vorgesehen ist, die in einem schrägen Winkel zur Längsachse der 0° Verstärkergarne (110) angeordnet sind und dabei von Maschen (126) gehalten sind, die jeweils unterschiedliche der 90° Verstärkergarne (120) umhüllen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkergarn (110, 120, 125) aus einem Bündel parallel verlaufender Filamente gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filament aus einer synthetischen Faser, einer Naturfaser oder aus Glasfaser, Karbonfaser oder Aramidfaser hergestellt ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drapieren des Gelegee (100) zur Ausbildung konkav/konvexer Strukturen durch Einziehen der Verstärkergame (110, 120, 125) aller Gruppen aus dem Randbereich des Geleges (110) erfolgt.
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