EP1738005A1 - Verfahren zum herstellen von faserverbund-halbzeugen mittels rundflechttechnik - Google Patents

Verfahren zum herstellen von faserverbund-halbzeugen mittels rundflechttechnik

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EP1738005A1
EP1738005A1 EP05733313A EP05733313A EP1738005A1 EP 1738005 A1 EP1738005 A1 EP 1738005A1 EP 05733313 A EP05733313 A EP 05733313A EP 05733313 A EP05733313 A EP 05733313A EP 1738005 A1 EP1738005 A1 EP 1738005A1
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EP
European Patent Office
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threads
braided
partially
braiding
core
Prior art date
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EP05733313A
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English (en)
French (fr)
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EP1738005B1 (de
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Andreas Gessler
Franz Maidl
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Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C1/00—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof
    • D04C1/02—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof made from particular materials
    • 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 present invention relates to a method for producing semi-finished fiber composites by means of circular braiding technology according to the preamble of claim 1.
  • a semi-finished fiber composite manufactured according to the invention is specified in claim 10.
  • the known methods have the disadvantage that the braiding fibers are damaged and weakened by the shear forces acting on them during the braiding or by friction at corresponding crossover points, which is the case, for example, with a braiding machine with two braiding rings that perform periodic lifting movements (DE-C- 101 15 935) can be reduced.
  • the problem of fiber waviness continues to exist even with this arrangement.
  • the present invention is therefore based on the object of creating a method for producing braided fiber composite semifinished products, in which the fiber damage is reduced and such semifinished products can be produced with significantly reduced waviness and improved material properties.
  • the invention is based on the round braiding technique, in which a braiding core is braided with braiding threads, which are unwound via bobbins concentrically rotating around the braiding core, and is characterized in that the bobbins of a circulation notch with reinforcing threads and the bobbins of the opposite circulation at least are partially equipped with support threads, the support threads at least partially consisting of thermoplastic threads.
  • thermoplastic threads which are known to be made of plastics (polyamides, polystyrenes, polyethylenes, polyesters etc.) and which melt when heated above the softening point, can be thermoformed and solidify again after cooling and also have good sliding properties, the friction of the braiding threads crossing each other during braiding are reduced, since the reinforcing threads slide on the thermoplastic threads with reduced friction. This results in a significant reduction in fiber damage and consequently an improvement in the material properties of the braid.
  • the support threads which at least partially consist of thermoplastic threads, expediently hold the reinforcement threads deposited on the fiber core in position, so that at the same time the flexibility of the braiding process with regard to the braid core geometry is ensured.
  • the elastic thermoplastic threads nestle so closely between the reinforcing threads that they come to lie parallel with practically no space and are therefore deposited almost without any waves.
  • the associated reduced fiber waviness allows the positive properties of the reinforcing threads to be optimally utilized, so that the material properties of semi-finished fiber composite products produced according to the invention are greatly improved.
  • the braided core is expediently braided several times in succession, in each case unidirectional reinforcing fiber individual layers being deposited on the braided core.
  • the term "unidirectional" expresses that the layers are flat, not wavy. This in turn has the advantage that the predictability of the fiber structure of braids produced according to the invention is improved since the mathematical models can be used for unidirectional scrims the thickness of such individual layers is reduced to approximately half compared to a braid produced using conventional braiding technology, ie all bobbins are covered with reinforcing threads.
  • Another advantage is that if the braid core is layered in layers before another individual layer is deposited, the previously deposited individual layer can be fixed by melting the thermoplastic threads. This prevents slipping or shifting in a simple and effective manner.
  • the melting can be done, for example, by local. Warming or by applying a vacuum hose with subsequent heating. In the latter method, the deposited individual layer is compressed accordingly, which further reduces the waviness of the braid.
  • An asymmetrical clapper is expediently possible, in which the number of clappers rotating in one direction is not equal to the number of clappers rotating in the opposite direction, which ensures a high degree of variation.
  • the reinforcing threads consist of carbon, glass, Armid and / or Kevlar fibers, which are characterized by high tensile and compressive rigidity and high tensile and compressive strength.
  • the support threads dissolve completely or at least partially at temperatures at which the braid is usually infiltrated.
  • the support threads consist entirely or at least partially of Grilon threads or other thermoplastic threads with melting temperatures in the range of the infiltration temperature.
  • the support threads can also consist of materials that are only partially melting.
  • thermoplastic threads can be used that have a melting point that is above the typical infiltration temperature (e.g. polyester threads).
  • Support threads of this type do not dissolve in the matrix system of the infiltrated braid, so that a targeted introduction of support threads is possible, which can be advantageous for some applications.
  • each individual layer being braided at least partially has support threads consisting of thermoplastic threads. It is advantageous here that suitable requirements can be met in a simple manner to suit special requirements, so that the supporting threads in the infiltrated mesh are either completely, partially or not at all resolved.
  • Figure 1 is a schematic representation of the thread guide on the braid core in side view.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the thread guide on the braid core in front view
  • 3 shows a schematic configuration of the braiding machine for the laying down of reinforcing threads and supporting threads in a ratio of 3: 1.
  • bobbins i.e. Bobbin holders, which take up braiding thread bobbins, are moved relative to one another on guideways, so that braid-forming thread crossovers occur.
  • the guideways are two opposing concentric circular paths around a braid core to be braided. In this way it is achieved that the braiding threads of the bobbins cross in the positive direction of rotation with those of the negative direction of rotation, so that a braid is formed when braiding a three-dimensional braid core.
  • Fig. 1 shows a simplified representation in side view of the thread guide in the inventive method.
  • the braiding core 1 is moved in a known manner, for example with a robot (not shown) relative to the stationary braiding machine body 2 in the direction of the arrow 3 moves, the braiding threads 4a, 4b unwinding from the bobbins 5a and 5b and, after a deflection on the braiding ring 6, are deposited on the braiding core 1 via a corresponding crossover at the braiding points.
  • the clappers 5a and 5b have different directions of rotation around the fiber core 1. For the sake of simplifying the drawing, only two of the many other braided threads 4a, 4b and bobbins 5a, 5b are shown in FIG. 1.
  • the clappers 5a are equipped with reinforcing threads 4a made of carbon, glass, Armid and / or Kevlar fibers, and the clappers 5b rotating in the opposite direction are included
  • Support threads 4b which at least partially consist of thermoplastic threads (e.g. Grilon or polyester threads).
  • thermoplastic threads e.g. Grilon or polyester threads.
  • the reinforcing threads 4a are shown in solid lines in FIG. 1, and the supporting threads 4b are shown in broken lines. Due to the good sliding properties of the thermoplastic threads, the friction during the deflection on the braided ring 6 and at the crossing points of the reinforcing threads 4a and the supporting threads 4b is reduced, which results in a significant decrease in the fiber damage.
  • the reinforcing threads 4a are deposited without waves, being held in position by the supporting threads 4b, so that the flexibility of the braiding process with regard to the core geometry is the same as in conventional ones
  • the braided core 1 is repeatedly in succession, by correspondingly moving the braided core 1 in Direction of the movement arrow 3, braided, with unidirectional individual layers being deposited in each case.
  • the braiding process can also take place in only one direction of movement, with a renewed approach of
  • Braided threads can be avoided, for example, by pulling the braided threads in the longitudinal direction of the braided core 1.
  • the previously deposited individual layer can be pre-fixed before melting another individual layer by melting the braided thermoplastic threads. This can be done either by local heating or by applying a vacuum hose with subsequent heating. The latter has the advantage that the ripple is further reduced.
  • Fig. 2 shows schematically the thread guide on the braid core 1 in front view with an asymmetrical assignment of the bobbin.
  • the clappers are not shown in Fig. 2 for reasons of clarity.
  • three quarters of the bobbins run counterclockwise around the braided core 1 and are covered with reinforcing threads 4a.
  • the remaining bobbins, which run clockwise around the braid core 1, are covered with support threads 4b (shown in broken lines).
  • support threads 4b shown in broken lines.
  • FIG. 3 shows the placement of the braiding machine for depositing reinforcing threads and support threads in a ratio of 3: 1 in a schematic manner
  • FIG. 3 shows the position of the clapper after a quarter Rotation.
  • the rectangles marked in gray stand for bobbins that run counterclockwise around the braid core.
  • the rectangles with the crosses represent bobbins that run clockwise, and the white rectangles represent empty spaces.
  • Braided semi-finished fiber composite products according to the invention consequently consist of a multiplicity of unidirectional individual layers deposited in layers, each individual layer having braided support threads which at least partially consist of thermoplastic threads.
  • support threads which have a melting temperature of approx. 85 ° C, they dissolve when the mesh is infiltrated in the matrix system.
  • polyester threads are used that have a melting point above 180 ° C, they remain undissolved in the infiltrated braid.
  • support threads or support thread compositions can be used which only partially dissolve when the braid is infiltrated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Braiding, Manufacturing Of Bobbin-Net Or Lace, And Manufacturing Of Nets By Knotting (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

Verfahren zum Herstellen von Faserverbund-Halbzeugen mittels Rundflechttechnik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserverbund- Halbzeugen mittels Rundflechttechnik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein erfindungsgemäß hergestelltes Faserverbund-Halbzeug ist in Patentanspruch 10 angegeben.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen (DE-A-42 34 979) oder dreidimensionalen Geflechten (US-5630349) bekannt. Derartige Rundgeflechte besitzen aufgrund der Tatsache, dass Flechtfasern auf einen Flechtkern aufgewickelt werden, naturgemäß eine sogenannte Leinwand- bzw. Körperbindung. Dies hat eine Welligkeit der Flechtfasern zur Folge, was dazu führt, dass die positiven Eigenschaften der Fasern, nämlich eine hohe Zug- und Drucksteifigkeit bzw. eine hohe Zug- und Druckfestigkeit, in einem mit konventioneller Flechttechnik hergestellten Faserverbundwerkstoff nicht optimal ausgenutzt werden können.
Daneben weisen die bekannten Verfahren den Nachteil auf, dass die Flechtfasern durch die während des Flechtens auf sie einwirkenden Scherkräfte bzw. durch Reibung an entsprechenden Überkreuzungsstellen beschädigt und geschwächt werden, was beispielsweise durch eine Flechtmaschine mit zwei, periodische Hubbewegungen ausführenden Flechtringen (DE-C-101 15 935) verringert werden kann. Allerdings besteht auch bei dieser Anordnung weiterhin das Problem der Faserwelligkeit. Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von geflochtenen Faserverbund-Halbzeugen zu schaffen, bei dem die Faserschädigung verringert ist und derartige Halbzeuge mit deutlich verminderter Faserwelligkeit und verbesserten Materialeigenschaften hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 10 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung basiert auf der Rundflechttechnik, bei der ein Flechtkern mit Flechtfäden beflochten wird, welche über konzentrisch um den Flechtkern in unterschiedliche Richtung umlaufende Klöppel abgespult werden, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Klöppel einer Umlaufnchtung mit Verstärkungsfäden und die Klöppel der entgegengesetzten Umlaufnchtung zumindest teilweise mit Stützfäden bestückt sind, wobei die Stützfäden zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehen.
Durch das Einflechten von Thermoplastfäden, die bekanntlich aus Kunststoffen (Polyamide, Polystyrole, Polyethylene, Polyester etc.) bestehen und bei Erwärmung über den Erweichungspunkt schmelzen, sich warmverformen lassen und nach Abkühlung wieder erstarren und darüber hinaus gute Gleiteigenschaften aufweisen, wird zunächst die Reibung der sich beim Flechten überkreuzenden Flechtfäden reduziert, da die Verstärkungsfäden auf den Thermoplastfäden reibungsvermindert abgleiten. Dies hat eine deutliche Verringerung der Faserschädigung und folglich eine Verbesserung der Materialeigenschaften des Geflechtes zur Folge. Zweckmäßigerweise halten die zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehenden Stützfäden die auf dem Faserkern abgelegten Verstärkungsfäden in Position, so dass gleichzeitig die Flexibilität des Flechtprozesses bezüglich der Flechtkerngeometrie gewährleistet ist. Die elastischen Thermoplastfäden schmiegen sich dabei so eng zwischen die Verstärkungsfäden, dass diese praktisch ohne Zwischenraum parallel zu liegen kommen und somit nahezu wellenfrei abgelegt werden. Durch die damit einhergehende reduzierte Faserwelligkeit können die positiven Eigenschaften der Verstärkungsfäden optimal ausgenutzt werden, so dass die Materialeigenschaften erfindungsgemäß hergestellter Faserverbund-Halbzeuge stark verbessert sind.
Zweckmäßigerweise wird der Flechtkern mehrmals nacheinander beflochten, wobei jeweils unidirektionale Verstärkungsfaser-Einzellagen auf dem Flechtkern abgelegt werden. Der Begriff „unidirektional" bringt dabei zum Ausdruck, dass es sich um ebene, nicht wellige Einzellagen handelt. Dies hat wiederum den Vorteil, dass die Berechenbarkeit des Faseraufbaus erfindungsgemäß hergestellter Geflechte verbessert ist, da die mathematischen Modelle für unidirektionale Gelege anwendbar sind. Zudem ist die Dicke derartiger Einzellagen im Vergleich zu einem mittels herkömmlicher Flechttechnik hergestelltem Geflecht, d.h. alle Klöppel sind mit Verstärkungsfäden belegt, auf ungefähr die Hälfte reduziert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einem schichtweisen Beflechten des Flechtkerns vor dem Ablegen einer weiteren Einzellage die zuvor abgelegte Einzellage durch Schmelzen der Thermoplastfäden fixiert werden kann. Dadurch wird auf einfache und effektive Weise ein Verrutschen oder Verschieben verhindert. Das Schmelzen kann beispielsweise durch lokale. Erwärmung oder durch Aufbringen eines Vakuumschlauches mit nachfolgender Erwärmung durchgeführt werden. Bei letzterem Verfahren wird die abgelegte Einzellage entsprechend verdichtet, was die Welligkeit des Geflechtes weiter reduziert. Zweckmäßigerweise ist eine asymmetrische Klöppelbesetzung möglich, bei der die Anzahl der in einer Richtung umlaufenden Klöppel ungleich der Anzahl der in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Klöppel ist, was einen hohen Variationsgrad gewährleistet. Belegt man beispielsweise drei Viertel der in eine Richtung umlaufenden Klöppel mit Verstärkungsfäden und ein Viertel der in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Klöppel mit Thermoplastfäden, kann in einer Einzellage die anderthalbfache Anzahl an Verstärkungsfäden verarbeitet werden, so dass eine um 50 % erhöhte Ablagebreite erreicht wird. Der beflechtbare Kernumfang steigt in gleichem Maße. Dies hat den Vorteil, dass entsprechend kleinere und damit billigere Maschinen verwendet werden können.
Typischerweise bestehen die Verstärkungsfäden aus Kohle-, Glas-, Armid- und/oder Kevlarfasem, die sich durch hohe Zug- und Drucksteifigkeit sowie hohe Zug- und Druckfestigkeit auszeichnen.
Besonders vorteilhaft ist, dass sich die Stützfäden bei Temperaturen, bei denen das Geflecht üblicherweise infiltriert wird, ganz oder zumindest teilweise auflösen. Je nach Anwendungsfall bestehen die Stützfäden ganz oder zumindest teilweise aus Grilon-Fäden oder anderen Thermoplastfäden mit Schmelztemperaturen im Bereich der Infiltrationstemperatur. Daneben können die Stützfäden auch aus Materialien bestehen, die lediglich teilweise schmelzend sind.
Alternativ können aber auch Thermoplastfäden verwendet werden, die einen Schmelzpunkt haben, der oberhalb der typischen Infiltrationstemperatur liegt (z.B. Polyester-Fäden). Derartige Stützfäden lösen sich nicht im Matrixsystem des infiltrierten Geflechts auf, so dass ein gezieltes Einbringen von Stützfäden möglich ist, was für manche Anwendungen vorteilhaft sein kann.
Erfindungsgemäß geflochtene Faserverbund-Halbzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus einer Vielzahl schichtweise abgelegter unidirektionaler
Einzellagen bestehen, wobei jede Einzellage eingeflochtene, zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehende Stützfäden aufweist. Vorteilhaft ist dabei, dass durch geeignete Wahl der Stützfäden auf einfache Weise auf spezielle Anforderungen eingegangen werden kann, so dass die Stützfäden im infiltrierten Geflecht entweder ganz, teilweise oder gar nicht aufgelöst sind.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Fadenführung am Flechtkern in Seitenansicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Fadenführung am Flechtkern in Vorderansicht, und
Fig. 3 eine schematische Besetzung der Flechtmaschine für das Ablegen von Verstärkungsfäden und Stützfäden im Verhältnis von 3:1.
Beim Flechtvorgang werden bekanntlich Klöppel, d.h. Spulenhalter, die Flechtfadenspulen aufnehmen, auf Führungsbahnen relativ zueinander bewegt, so dass geflechtbildende Fadenüberkreuzungen entstehen. Beim Rundflechten sind die Führungsbahnen zwei gegenläufige konzentrische Kreisbahnen um einen zu beflechtenden Flechtkern. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Flechtfäden der Klöppel in positiver Drehrichtung mit denen der negativen Drehrichtung überkreuzen, so dass beim Umflechten eines dreidimensionalen Flechtkerns ein Geflecht entsteht.
Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung in Seitenansicht die Fadenführung beim erfindungsgemäßen Verfahren. Beim Flechten wird der Flechtkern 1 in bekannter Weise, beispielsweise mit einem Roboter (nicht dargestellt) relativ zu dem feststehenden Flechtmaschinenrumpf 2 in Richtung des Bewegungspfeils 3 bewegt, wobei sich die Flechtfäden 4a, 4b von den Klöppeln 5a bzw. 5b abspulen und nach einer Umlenkung am Flechtring 6 über entsprechende Überkreuzung an den Flechtpunkten auf dem Flechtkern 1 abgelegt werden. Die Klöppel 5a und 5b weisen dabei unterschiedliche Umlaufrichtungen um den Faserkern 1 auf. Aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung sind in Fig. 1 nur zwei der vielen weiteren Flechtfäden 4a, 4b bzw. Klöppel 5a, 5b dargestellt.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, sind die Klöppel 5a mit Verstärkungsfäden 4a aus Kohle-, Glas-, Armid- und/oder Kevlarfasem bestückt, und die in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Klöppel 5b sind mit
Stützfäden 4b, die zumindest teilweise aus Thermoplastfäden (z.B. Grilon- oder Polyesterfäden) bestehen, bestückt. Zur besseren Unterscheidung sind in Fig. 1 die Verstärkungsfäden 4a mit durchgezogenen Linien dargestellt, und die Stützfäden 4b sind gestrichelt eingezeichnet. Auf Grund der guten Gleiteigenschaften der Thermoplastfäden wird die Reibung bei der Umlenkung am Flechtring 6 sowie an Überkreuzungspunkten von Verstärkungsfäden 4a und Stützfäden 4b reduziert, was eine deutliche Abnahme der Faserschädigung zur Folge hat. Zudem werden die Verstärkungsfäden 4a wellenfrei abgelegt, wobei sie durch die Stützfäden 4b in Position gehalten werden, so dass die Flexibilität des Flechtprozesses bezüglich der Kerngeometrie wie bei herkömmlichen
Flechttechniken erhalten bleibt. Die schmelzbare, elastische Thermoplastfäden enthaltenden Stützfäden 4b schmiegen sich dabei so eng zwischen die Verstärkungsfasern 4a, dass diese praktisch ohne Zwischenraum parallel zu liegen kommen. Auf diese Weise werden ebene, nicht wellige Einzellagen (sogenannte Unidirektionallagen) auf dem Flechtkern 1 abgelegt, was die mathematische Berechenbarkeit des Faseraufbaus derartiger Geflechte verbessert, da auf bestehende theoretische Modelle für unidirektionale Gelege zurückgegriffen werden kann.
Zum Aufbau eines Faserverbund-Halbzeuges wird der Flechtkern 1 mehrmals nacheinander, durch entsprechendes Hin- und Herbewegen des Flechtkernes 1 in Richtung des Bewegungspfeils 3, beflochten, wobei jeweils unidirektionale Einzellagen abgelegt werden. Hier bietet es sich an, den Flechtvorgang sowohl bei der Hin- als auch bei Herbewegung durchzuführen, um einen erneuten Ansatz der Flechtfäden zu vermeiden. Selbstverständlich kann der Flechtvorgang auch nur in einer Bewegungsrichtung erfolgen, wobei ein erneuter Ansatz der
Flechtfäden beispielsweise durch Abziehen der Flechtfäden in Längsrichtung des Flechtkerns 1 vermieden werden kann.
Alternativ kann vor dem Ablegen einer weiteren Einzellage die zuvor abgelegte Einzellage durch Aufschmelzen der eingeflochtenen Thermoplastfäden vorfixiert werden. Dies kann entweder durch lokales Erwärmen oder durch Aufbringen eines Vakuumschlauches mit nachfolgender Erwärmung durchgeführt werden. Letzteres hat den Vorteil, dass die Welligkeit weiter reduziert wird.
Fig. 2 zeigt schematisch die Fadenführung am Flechtkern 1 in Vorderansicht bei einer asymmetrischen Belegung der Klöppel. Die Klöppel sind in Fig. 2 aus Gründen der besseren Übersicht nicht dargestellt. Bei der exemplarischen Anordnung gemäß Fig. 2 laufen drei Viertel der Klöppel in Gegenuhrzeigerrichtung um den Flechtkern 1 und sind mit Verstärkungsfäden 4a belegt. Die restlichen Klöppel, die in Uhrzeigerrichtung um den Flechtkern 1 verlaufen, sind mit Stützfäden 4b (gestrichelt dargestellt) belegt. Auf diese Weise kann die anderthalbfache Anzahl von Verstärkungsfäden 4a in einer unidirektionalen Einzellage verarbeitet werden, was eine um 50 % erhöhte Ablagebreite ermöglicht. Folglich würde sich bei einer derartigen drei Viertel / ein Viertel- Belegung eine 144 Klöppel-Maschine wie eine konventionell betriebene Maschine mit 216 Klöppeln verhalten, so dass eine entsprechend kleinere und damit preiswertere Maschine verwendet werden könnte.
Zusätzlich zeigt Fig. 3 die Besetzung der Flechtmaschine für das Ablegen von Verstärkungsfäden und Stützfäden im Verhältnis 3:1 in schematischer
Darstellung. Jede Zeile von Fig. 3 zeigt die Position der Klöppel nach einer viertel Drehung. Die grau markierten Rechtecke stehen für Klöppel, die im Gegenuhrzeigersinn um den Flechtkern laufen. Die Rechtecke mit den Kreuzen stehen für Klöppel, die im Uhrzeigersinn laufen, und die weißen Rechtecke stehen für leere Plätze.
Selbstverständlich können auch andere Belegungsverhältnisse der Klöppel gewählt werden, und Figs. 2 und 3 dienen lediglich zur beispielhaften Erläuterung.
Erfindungsgemäß geflochtene Faserverbund-Halbzeuge bestehen folglich aus einer Vielzahl von schichtweise abgelegten unidirektionalen Einzellagen, wobei jede Einzellage eingeflochtene, zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehende Stützfäden aufweist. Werden als Stützfäden beispielsweise Grilon- Fäden verwendet, die eine Schmelztemperatur von ca. 85 °C haben, lösen sich diese beim Infiltrieren des Geflechtes im Matrixsystem auf. Werden jedoch Polyester-Fäden verwendet, die einen Schmelzpunkt oberhalb von 180 °C haben, verbleiben diese unaufgelöst im infiltrierten Geflecht. Daneben können auch Stützfäden bzw. Stützfädenzusammensetzungen verwendet werden, die sich beim Infiltrieren des Geflechtes nur teilweise auflösen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Faserverbund-Halbzeugen mittels Rundflechttechnik, wobei ein Flechtkem (1) mit Flechtfäden (4a, 4b) beflochten wird, die über konzentrisch um den Flechtkern (1) in unterschiedliche Richtung umlaufende Klöppel (5a, 5b) abgespult werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Klöppel (5a) einer Umlaufnchtung mit Verstärkungsfäden (4a) und die Klöppel (5b) der entgegengesetzten Laufrichtung zumindest teilweise mit Stützfäden (4b) bestückt sind, wobei die Stützfäden (4b) zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfäden (4a) durch die Stützfäden (4b) in Position gehalten werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flechtkern (1) mehrmals beflochten wird, wobei jeweils unidirektionale Einzellagen auf dem Flechtkern (1 ) abgelegt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ablegen einer weiteren Einzellage die zuvor abgelegte Einzellage durch Schmelzen der Thermoplastfäden fixiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der in einer Richtung umlaufenden Klöppel ungleich der Anzahl der in gegengesetzter Richtung umlaufenden Klöppel ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungsfäden (4a) Kohle-, Glas-, Armid-, und/oder Kevlarfasern verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfäden (4b) bei einer Temperatur, bei der das Geflecht infiltriert wird, ganz oder teilweise schmelzbar sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfäden (4b) ganz oder zumindest teilweise aus Grilon-Fäden bestehen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfäden (4b) zumindest teilweise aus Polyester-Fäden bestehen, die sich bei einer Temperatur, bei der das Geflecht infiltriert wird, nicht auflösen.
10. Geflochtenes Faserverbund-Halbzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Vielzahl von schichtweise abgelegten unidirektionalen Einzellagen besteht, wobei jede Einzellage eingeflochtene, zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehende Stützfäden aufweist.
11. Geflochtenes Faserverbund-Halbzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfäden beim Infiltrieren des Geflechtes zumindest teilweise schmelzbar sind.
12. Geflochtenes Faserverbund-Halbzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfäden zumindest teilweise aus Grilon-Fäden bestehen.
13. Geflochtenes Faserverbund-Halbzeug nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfäden zumindest teilweise aus Polyster-Fäden bestehen, die beim Infiltrieren des Geflechtes nicht schmelzbar sind.
EP05733313A 2004-04-06 2005-04-06 Verfahren zum herstellen von faserverbund-halbzeugen mittels rundflechttechnik Expired - Lifetime EP1738005B1 (de)

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