HÄNSCH, Manfred (Salzstrasse 56, Ainring, 83404, DE)
PRIBIL, Leopold (Staufenstrasse 9a, Aufham, 83454, DE)
HIERHAMMER, Wilhelm (Tannenweg 10, Saaldorf, 83416, DE)
EADS DEUTSCHLAND GMBH (Willy-Messerschmitt-Strasse 1, Ottobrunn, 85521, DE)
KRINGS, Wilhelm (Watzmannstrasse, Laufen, 83410, DE)
HÄNSCH, Manfred (Salzstrasse 56, Ainring, 83404, DE)
PRIBIL, Leopold (Staufenstrasse 9a, Aufham, 83454, DE)
HIERHAMMER, Wilhelm (Tannenweg 10, Saaldorf, 83416, DE)
| Patentansprüche ; 1. Flexibles Flächenmaterial zur Begrenzung eines Matrix- material- Zuführraums bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen aus Faserverbund-Halbzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Flächenmaterial eine Textillage umfasst, die zumindest einseitig mit einer gasdurchlässigen, jedoch matrixmaterialundurchlässigen, als Sperrschicht für das Matrixmaterial wirkenden Funktionsschicht beschichtet ist, die durch Direktbeschichtung der Textillage mit einem Schaum oder einer Paste hergestellt ist. 2. Flexibles Flächenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Textillage ein Gewebe, Gewirke, Gestrick, Vlies oder Filz ist und zumindest überwiegend aus einem oder mehreren der folgenden Materialien besteht: Polyester Polyamid Aramid Glasfaser Polyacryl Polypropylen Polyethylen Viskose Cellulose Baumwolle . 3. Flexibles Flächenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht aus einem Schaum oder einer Paste hergestellt ist, der bzw. die aus einer wässrigen Polymer-Dispersion zumindest überwiegend mit einer oder mehreren der folgenden Substanzen hergestellt ist: Polyurethan Fluorpolymere Acrylat Styrolacrylat Nitril-Butadien-Latex Styrol-Butadien-Latex Ethylenvinylacetat Polyvinylacetat Silikon Copolymerisate der vorgenannten Substanzen, zuzüglich Zuschlagstoffen. 4. Flexibles Flächenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht aus einer Paste hergestellt ist, die aus einem lösemittelhaltigen Polymer zumindest überwiegend mit einer oder mehreren der folgenden Substanzen hergestellt ist: Polyurethan Fluorpolymere Acrylat Styrolacrylat Nitril -Butadien-Latex Styrol-Butadien- Latex Ethylenvinylacetat Polyvinylacetat Silikon Copolymerisate der vorgenannten Substanzen, zuzüglich Zuschlagsstoffen. 5. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenmaterials für die Begrenzung eines Matrixmaterial - Zuführraums , wobei das Flächenmaterial eine Textillage umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Textillage zumindest einseitig mittels eines Direktbeschichtungsverfahren mit einer gasdurchlässigen, jedoch eine matrixmaterialundurchlässige Sperrschicht für das Matrixmaterial bildenden Schaum- schicht oder Pastenschicht beschichtet wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaum- oder Pastenschicht unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck mittels einer Kalandervorrichtung ver- dichtet wird, um die Gasdurchlässigkeits- und/oder Matrix- materialundurchlässigkeitseigenschaften des Flächenmaterials gezielt zu beeinflussen. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich- net, dass die Textillage mit einem Schaum oder einer Paste auf der Basis einer wässrigen Polymer-Dispersion beschichtet wird, wobei der Schaum oder die Paste zumindest überwiegend aus einer oder mehreren der folgenden Substanzen hergestellt wird: Polyurethan Fluorpolymere Acrylat Styrolacrylat NBR SBR Ethylenvinylacetat Polyvinylacetat Silikon Copolymerisate der vorgenannten Substanzen, zuzüglich Zuschlagstoffen. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum beim Aufbringen auf die Textillage ein Schaumgewicht von 100-900 g/1 hat, wobei die Trockenauflage 10- 120 g/m2 beträgt. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich- net , dass der Schaum beim Aufbringen auf die Textillage ein Schaumgewicht von 200-350 g/1 hat, wobei die Trockenauflage 30-40 g/m2 beträgt. 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Textillage mit einer wässrigen Paste beschichtet wird, deren Trockenauflage 10-120 g/m2 beträgt. 11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Textillage mit einer wässrigen Paste beschichtet wird, deren Trockenauflage 35-45 g/m2 beträgt. 12. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Textillage mit einer Paste auf der Basis eines lösemittelhaltigen Polymers beschichtet wird, wobei die Paste zumindest überwiegend aus einer oder mehreren der folgenden Substanzen hergestellt wird: Polyurethan Fluorpolymere Acrylat Styrolacrylat Nitril -Butadien-Latex Styrol-Butadien-Latex Ethylenvinylacetat Polyvinylacetat Silikon Copolymerisate der vorgenannten Substanzen, zuzüglich Zuschlagstoffen. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Textillage mit einer losemittelhaltigen Paste beschichtet wird, deren Trockenauflage 10-120 g/m2 beträgt . 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Textillage mit einer losemittelhaltigen Paste beschichtet wird, deren Trockenauflage 40-50 g/m2 beträgt . 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Textillage vor ihrer Beschichtung mittels Additive vorbehandelt wird, die aus wässrigen oder organischen Lösungen hergestellt werden und eine oder mehrere der folgenden Substanzen umfassen: Fluorcarbonharze Imprägnierharze Tenside Kieselsol -Derivate Haftvermittler. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, gekennzeichnet durch eine Koagulationsbeschichtung der Textilla- ge mit einer wässrigen Dispersionspaste, einem Schaum oder lösemittelbasierten Paste, wobei auf die Textillage vor ihrer Beschichtung Elektrolytsalze, chemische Additive oder Ionen-Differenz-Additive zur Herbeiführung von Fäl- lungsreaktionen im Beschichtungsmaterial aufgebracht werden . 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, gekennzeichnet durch eine Koagulationsbeschichtung der Textilla- ge mit einer wässrigen Dispersionspaste, einem Schaum oder lösemittelbasierten Paste, wobei das beschichtete Flächenmaterial einer anschließenden Nachbehandlung mittels Alkalisieren oder Säureabspaltung aus wässrigen Flotten unterzogen wird, um Porosität im Polymerfilm zu erzeugen. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, gekennzeichnet durch eine Extraktionsbeschichtung der Textillage mit einer wässrigen Dispersionspaste, einem Schaum oder lösemittelbasierten Paste, wobei das Beschichtungsmaterial Additive enthält, die durch Nachbehandlung des beschichteten Flächenmaterials aus dem Beschichtungsmaterial wieder partiell oder komplett extrahiert werden. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum oder die Paste thermosen- sibel auf der Textillage zur Fällung / Koagulation gebracht wird. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum oder die Paste durch eine auftretende Instabilität während des Trocknens auf der Textillage zur Fällung / Koagulation gebracht wird. |
Die Erfindung betrifft ein flexibles Flächenmaterial zur Begrenzung eines Matrixmaterial-Zuführraums bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen aus Faserverbund-Halbzeugen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen flexiblen Flächenmaterials .
Bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen werden bekanntermaßen zunächst trockene Faserverbund- Halbzeuge, sogenannte Preforms, verwendet, die mit fließfähigem, aushärtbarem Matrixmaterial in Form von Harz getränkt werden. Das trockene Faserverbund-Halbzeug kann hierbei als Gewebe, als Multiaxialgelege oder als kettverstärktes unidirektionales Halbzeug vorliegen und besteht insbesondere aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramidfasern, Borfasern oder Hybridwerkstoffen.
Ein Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffbauteile ist als sogenanntes Resin-Film- Infusion (RFI) - Verfahren bekannt. Hierbei wird ein trockenes Kohlefasergewebe oder -gelege in einer Aushärtevorrichtung abgelegt und von außen mit einer definierten Harzfilmmenge belegt. Anschließend wird das aus den Kohlefasern und dem Harz be- stehende Kunststoffbauteil in einem Autoklaven oder einem anderen Druckbehältnis unter Druck und Temperatur ausgehärtet. Die Verwendung von Druckbehältnissen und die hierfür notwendigen komplexen Werkzeuge sind jedoch sehr aufwendig. Weiterhin ist ein derartiges Verfahren hinsicht- lieh Temperaturen und Druck schwer zu handhaben. Die zur Verfügung stehenden Autoklaven begrenzen darüber hinaus die Größe der herzustellenden Kunststoffbauteile .
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits ein in der DE 100 13 409 Cl beschriebenes Verfahren entwickelt worden, das als "VAP" (Vacuum Assisted Process) bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird ein mehrlagiges, flexibles Flächenmaterial verwendet, mit dem ein Matrix- Zuführraum begrenzt wird, in dem das Halbzeug angeordnet ist. Das Flä- chenmaterial besteht dort aus mehreren voneinander getrennten, unabhängig voneinander zu handhabenden Lagen, nämlich einer gasdurchlässigen, jedoch matrixmaterialun- durchlässigen Membran, einer hoch gasdurchlässigen Ab- standshalterlage sowie einer gasundurchlässigen Folie. Diese Lagen werden nacheinander einzeln über eine Fließhilfschicht gelegt, die auf das Halbzeug aufgelegt wird. Wird nun der Bereich zwischen der Folie und der Membran evakuiert und dadurch ein Unterdruck aufgebaut, wird durch die Membran hindurch auch im innenliegenden Matrix-Zuführ- räum der Druck entsprechend abgesenkt, wodurch flüssiges
Harz (Matrixmaterial) aus einem externen Harzbehälter in den Matrixmaterial-Zuführraum hinein gesaugt wird. Die Membran ermöglicht hierbei zwar ein Entweichen von Gasen aus dem Matrix-Zuführraum in die Abstandshalterlage hinein und von dort nach außen, hält jedoch gleichzeitig das Harz im Matrixmaterial-Zuführraum zurück, so dass es in das Halbzeug infiltrieren kann.
Obwohl dieses VAP-Verfahren gegenüber den Verfahren, bei denen Autoklaven verwendet werden, beträchtliche Vorteile bringt, besteht ein gewisses Problem darin, dass die einzelnen Lagen des Flächenmaterials, nämlich die Membran, die Abstandshalterlage sowie die gasundurchlässige Folie, nacheinander sehr exakt und spannungsfrei über das Halbzeug gelegt werden müssen. Dies ist entsprechend zeitaufwendig und kann, falls dies nicht exakt durchgeführt wird, die Prozesssicherheit negativ beeinflussen und zu un- gleichmäßigen Anhäufungen im Matrixmaterial führen.
Diese Probleme werden durch ein Multifunktionslaminat vermieden, das in der DE 10 2008 006 261 B3 beschrieben ist. Dort wird auf die gasdurchlässige, jedoch matrixmaterial - undurchlässige Membran eine Textillage auflaminiert und darüber hinaus auch die Abstandshalterlage auf der Textillage fixiert. Die gasdurchlässige Folie kann entweder separat über die Abstandshalterlage gelegt oder fest mit der Abstandshalterlage verbunden werden, wobei im letzteren Fall die Folie auch fester Bestandteil des Multifunktions- laminats ist. Dieses Multifunktionslaminat bringt bereits erhebliche Vorteile in Bezug auf Handhabung, Prozessgenauigkeit und Prozesssicherheit. Bei einem derartigen Mehrlagenlaminat lassen sich jedoch die gewünschten mechanischen Materialeigenschaften sowie die Eigenschaften bezüglich Gasdurchlässigkeit, Matrixmaterialundurchlässigkeit und Temperaturbeständigkeit der Membran und der Textillage häufig nicht auf die gewünschte einfache Weise genau ein- stellen. Gründe hierfür sind unter anderem, dass sich die vor dem Laminationsprozess vorhandenen Eigenschaften der Membran einerseits und der Textillage andererseits aufgrund des Laminationsprozesses und in Abhängigkeit von Art, Auftragsweise und Menge des verwendeten Klebers zwischen Membran und Textillage beim Laminieren nicht unerheblich ändern können. Als weiterer Nachteil ist anzuführen, dass bei diesen bekannten Ausführungen die Fließfront des Harzes nicht zu beobachten ist, da oben genannte Flä- chenmaterialien undurchsichtig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Flächenmaterial zur Begrenzung eines Matrixmaterial-Zuführraums der eingangs genannten Art zu schaffen, das für das VAP-Verfahren besonders geeignet ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen flexiblen Flächenmaterials geschaffen werden, mit dem das Flächenmaterial auf möglichst einfache und in Bezug auf seine Eigenschaften hinsichtlich Gasdurchlässigkeit und Matrixma- terialundurchlässigkeit auf besonders genaue Weise herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein flexibles Flächenmaterial mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß umfasst das flexible Flächenmaterial eine Textillage, die zumindest einseitig mit einer gasdurchlässigen, jedoch matrixmaterialundurchlässigen, als Sperrschicht für das Matrixmaterial wirkenden Funktionsschicht beschichtet ist, die durch Direktbeschichtung der Textil- lage mit einem Schaum oder einer Paste hergestellt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Textil- lage ein Gewebe, Gewirke, Gestrick, Vlies oder Filz und besteht zumindest überwiegend aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Polyester, Polyamid, Aramid, Glasfaser, Polyacryl, insbesondere Polyacrylnitril , Polypropylen, Polyethylen, Viskose, Cellulose, Baumwolle. Diese Textillage wirkt als Träger für die mittels des Di- rektbeschichtungsverfahrens direkt auf die Textillage aufgebrachte Funktionsschicht, die beim Beschichtungsvorgang eine Schaum- oder Pastenstruktur hat und dem fertigen Flächenmaterial die gewünschten, für das VAP-Verfahren not- wendigen Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf Gasdurchlässigkeit und Matrixmaterialundurchlässigkeit (Harz- undurchlässigkeit) , verleiht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Funk- tionsschicht aus einem Schaum oder einer Paste hergestellt, der bzw. die aus einer wässrigen Polymer-Dispersion zumindest überwiegend mit einer oder mehreren der folgenden Substanzen hergestellt ist: Polyurethan, Fluorpolymere, insbesondere Polytetrafluorethylen, Acrylat, insbesondere Styrolacrylat , Latex, insbesondere Nitril- Butadien-Latex (NBR) oder Styrol-Butadien-Latex (SBR) , Silikon, Copolymerisate , jeweils mit Zuschlagstoffen.
Alternativ hierzu kann die Funktionsschicht auch aus einer Paste hergestellt sein, die aus einem lösemittelhaltigen Polymer zumindest überwiegend mit einer oder mehreren der folgenden Substanzen hergestellt ist: Polyurethan, Fluorpolymere, insbesondere Polytetrafluorethylen, Acrylat, insbesondere Styrolacrylat, Latex, insbesondere Nitril-Bu- tadien-Latex (NBR) oder Styrol-Butadien-Latex (SBR) , Ethy- lenvinylacetat , Polyvinylacetat , Silikon, Copolymerisate der vorstehend genannten Substanzen, jeweils mit Zuschlagstoffen .
Die Textillage kann ein- oder zweiseitig mit der Funktionsschicht beschichtet sein. Vorteilhafterweise ist die Textillage lediglich einseitig mit der Funktionsschicht beschichtet, während auf der gegenüberliegenden Seite der Textillage eine Abstandshalterlage vorgesehen ist, welche eine über der Abstandshalterlage anordenbare, gasundurchlässige Folie auf Abstand zur Textillage hält. Die Abstandshalterlage ist dabei hoch gasdurchlässig und hält, wenn im Zwischenraum zwischen Folie und Textillage ein Unterdruck erzeugt wird, die Folie auf Abstand zur Textillage. Abstandshalterlage und Folie befinden sich somit immer auf derjenigen Seite der Textillage, die dem Matrixmaterial-Zuführraum abgewandt ist. Es ist auch möglich, dass die Textillage auf ihrer dem Matrixmaterial-Zuführraum abgewandten Seite mit einer mittels des Direktbeschichtungsverfahrens aufgebrachten Abstandshalterlage direkt beschichtet ist. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Abstandshalterlage auf die Textillage auflaminiert wird, vor oder nachdem die Textillage auf der gegenüberliegenden Seite mit der Funktionsschicht beschichtet worden ist.
Das erfindungsgemäße flexible Flächenmaterial hat den Vorteil, dass es gegenüber bekannten Flächenmaterialien einfacher und genauer hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Gasdurchlässigkeit und Matrixmaterialundurchlässigkeit , herstellbar ist. Weiter- hin kann das Flächenmaterial ohne weiteres transparent oder halbtransparent ausgebildet werden, wodurch die Harzfließfront beim VAP-Verfahren beobachtet werden kann. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Textillage zumindest einseitig mittels eines Direktbeschichtungsverfah- rens mit einer gasdurchlässigen, jedoch eine matrixmate- rialundurchlässige Sperrschicht für das Matrixmaterial bildenden Schaum- oder Pastenschicht beschichtet. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es somit charakteristisch, dass die gasdurchlässige, matrixmaterialundurchlässige Funktionsschicht nicht mehr in Form einer getrennt hergestellten Membran auf die Textillage auflaminiert wird, sondern dass eine aus Schaum oder Paste bestehende Funk- tionsschicht mittels einer Direktbeschichtung auf die Textillage aufgebracht wird, die den Träger für die Schaumoder Pastenschicht bildet. Mittels dieses Direktbeschichtungsverfahrens können die gewünschten Materialeigenschaften, insbesondere der Grad der Gasdurchlässigkeit und der Matrixmaterialundurchlässigkeit , sehr genau eingestellt werden. Weiterhin bietet das Direktbeschichtungsverfahren Vorteile und größere Variationsmöglichkeiten in der Rezepturgestaltung und bietet weitere Möglichkeiten der Vor- und Nachbehandlung der Textillage, wodurch ebenfalls die Gasdurchlässigkeit und Matrixmaterialundurchlässigkeit des Flächenmaterials gesteuert werden können. Ferner ist es möglich, durch Auswahl entsprechender Beschichtungsmate- rialien und Zuschlagstoffe sowie durch ein gezieltes Kalandrieren des aufgebrachten Beschichtungsmaterials das Flächenmaterial transparent oder halbtransparent herzustellen. Hierdurch kann, wie bereits ausgeführt, die Harzfließfront beobachtet werden, wenn das fertige Flächenmaterial beim VAP-Verfahren eingesetzt wird. Für die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Tex- tillage eignen sich, wie bereits vorstehend erwähnt, Gewebe, Gewirke, Gestricke, Vlies oder Filz, das bwz . der zumindest überwiegend aus einem oder mehreren der folgenden Materialien besteht: Polyester, Polyamid, Aramid, Glasfaser, Polyacryl, Polypropylen, Polyethylen, Viskose, Cellu- lose, Baumwolle. Mischungen der vorgenannten Materialien sind ohne weiteres möglich.
Zur Steuerung der Penetration des Schaums oder der Paste in die Textilware, zur Verbesserung von Haftung, Festigkeit und Abrieb besteht eine große Anzahl von Ausrüstungs- möglichkeiten auf chemischer, chemisch-thermischer, als auch physikalisch maschineller Basis. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, dass die Textillage vor ihrer Be- schichtung mittels Additive vorbehandelt wird, die aus wässrigen oder organischen Lösungen hergestellt werden und Imprägnierharze, Tenside, Kieselsol-Derivate, Additive für Materialschutz, Flammschutz, Haftvermittler oder dergleichen umfassen.
Die Applikation des Schaums oder der Paste auf die Textillage kann mittels unterschiedlichster Techniken erfolgen, beispielsweise durch
· Streichtechnik mit Rakelmesser
• Tauchtechnik mit Foulardwalzen
• Druck- oder Rastertechnik mittels Gravurwalzen oder Siebdruckschablonen.
• Gießtechniken (wie z. B. Curtain-Coating)
Nach dem Aufbringen des Schaums oder der Paste auf die Textillage und anschließendem Trocknen bei moderater Temperatur wird die Schaum- oder Pastenschicht zweckmäßiger- weise unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck mittels einer Kalandervorrichtung verdichtet und geglättet, um die Gasdurchlässigkeit und/oder Matrixmaterialundurchlässig- keitseigenschaften des Flächenmaterials gezielt zu beein- flussen. Hierdurch ergeben sich in großem Umfang Steuerungsmöglichkeiten zur Erzielung der gewünschten Materialeigenschaften .
Für die Direktbeschichtung der genannten Textilträgermate- rialien werden vorteilhafterweise Schäume auf wässriger Basis, Pasten auf wässriger Basis oder Pasten auf löse- mittelhaltiger Basis verwendet. Insbesondere kann die Tex- tillage mit einem Schaum oder einer Paste auf Basis einer wässrigen Polymer-Dispersion beschichtet werden, wobei der Schaum oder die Paste zumindest überwiegend aus einer oder mehreren der folgenden Substanzen besteht: Polyurethan, Fluorpolymere, insbesondere Polytetrafluorethylen, Acry- lat, insbesondere Styrolacrylat , Latex, insbesondere Ni- tril-Butadien-Latex oder Styrol-Butadien-Latex, Ethylenvi- nylacetat, Polyvinylacetat , Silikon, Copolymerisate der vorgenannten Substanzen. Mischungen der vorgenannten Substanzen sind möglich. Zusätzliche Zuschlagstoffe wie Ver- schäumer, Entschäumer, Schaumstabilisatoren, Vernetzungsreagenzien, Füllstoffe (u.a. Kaolin, Kreide, Kieselsäure- derivate, ...) werden nach Bedarf zugegeben.
Besonders vorteilhaft und vielseitig einsetzbar sind dabei Polyurethan-Schaum- und -Pastenbeschichtungen auf wässriger Dispersionsbasis.
Für die Schaumbeschichtung können Schäume verwendet werden, die entweder mechanisch ("Schlagschaum") oder chemisch ("Treibschaum") hergestellt werden. Als Spezialge- biet der chemischen - eigentlich besser physikalischen - Verschäumung, sei die Herstellung des Schaumes unter Zuhilfenahme sogenannter Microsphären-Kapseln (z. B. Expan- cel ® von Akzo Nobel) erwähnt. Diese Kapseln dehnen sich bei Temperaturerhöhung auf das bis zu 40- fache Volumen aus und bilden in der Matrix eine schaumartige Struktur.
Bei der Verwendung von Pasten bzw. mechanisch hergestelltem Schaum werden zweckmäßigerweise spezielle Additive zur Beeinflussung der Viskosität, sowie Füllstoffe, Pigmente, Vernetzer etc. hinzugefügt, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Zusätzlich werden bei der Schaumherstellung zweckmäßigerweise Mittel zur Beeinflussung der Schaumdichte zugegeben.
Bei der Erzeugung von chemisch bzw. thermisch hergestelltem Schaum können ebenfalls spezielle Additive zur Beeinflussung der Viskosität und des Schaumlitergewichts sowie Stabilisatoren, Füllstoffe, Vernetzer etc. hinzugefügt werden.
Nach dem Aufbringen einer derartigen Beschichtung auf die Textillage und anschließendem Trocknen wird die Beschichtung unter bestimmter Temperatur und mit bestimmtem Druck auf Kalanderanlagen verdichtet und geglättet. Hierbei wird die Kalandertemperatur je nach Polymer- und Vernetzungs- typ, Verschäumungsgrad, Härtemodul der Dispersion und in Abhängigkeit der sonstigen Additive genau abgestimmt, damit unter dem Aspekt der Gasdurchlässigkeit und Matrixma- terialundurchlässigkeit (Harzdichte) bei der Injektion nach dem VAP-Verfahren optimale Resultate erzielt werden.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn bei einer Schaumbe- schichtung das zu verschäumende Material vor dem Verschäu- men eine Viskosität von 5-60 dPas (bevorzugt 35-45 dPas) und beim Aufbringen auf die Textillage ein Schaumgewicht von 100 bis 900 g/1 (bevorzugt 200-350 g/1) hat, wobei die Trockenauflage 10-120 g/m 2 beträgt (bevorzugt 30-40 g/m 2 ) .
Bei wässrigen Pasten ist je nach Auftragsverfahren eine Viskosität von 5-160 dPas (bevorzugt 40-100 dPas) vorteilhaft. Beim klassischen Rakelverfahren erweisen sich als besonders vorteilhaft 60-80 dPas . Die Trockenauflage beträgt auch hier 10-120 g/m 2 (bevorzugt 35-45 g/m 2 ) .
Sämtliche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung angegebenen Viskositätswerte beziehen sich auf Messungen mit "Haake Viskotester 2 plus", Messkörper 1 bzw. 2.
Wie bereits ausgeführt, können alternativ zu wässrigen Dispersionsschäumen oder -pasten auch Pasten auf der Basis eines lösemittelhaltigen Polymers verwendet werden. In diesem Fall besteht die Paste zumindest überwiegend aus einer oder mehreren der folgenden Substanzen: Polyurethan, Fluorpolymere, insbesondere Polytetrafluorethylen, Acry- lat, insbesondere Styrolacrylat , Latex, insbesondere Ni- tril-Butadien-Latex oder Styrol-Butadien-Latex, Ethylenvi- nylacetat, Polyvinylacetat , Silikon, Copolymerisate der vorgenannten Substanzen, Mischungen dieser Substanzen. Weiterhin enthält die Paste die nötigen Zuschlagstoffe.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die lösemittel- haltige Paste beim Aufbringen auf die Textillage eine Viskosität von 5-60 dPas (bevorzugt 35-45 dPas) hat, wobei die Trockenauflage 10-120 g/m 2 beträgt (bevorzugt 40-50 g/m 2 ) . Die Beschichtung der Textillage kann auch mittels einer sogenannten "Koagulationsbeschichtung" oder "Extraktionsbeschichtung" erfolgen.
Bei einem Verfahren der Koagulationsbeschichtung werden auf die Textillage vor ihrer Beschichtung z.B. Elektrolytsalze, chemische Additive oder Ionen-Differenz -Additive zur Herbeiführung von Fällungsreaktionen in der Paste oder im Schaum aufgebracht. Bei einem anderem Verfahren der Koagulationsbeschichtung werden in das Beschichtungsmedium (Paste oder Schaum) z.B. Elektrolytsalze, Additive zur thermosensiblen Fällung oder Ionen-Differenz-Additive zur Herbeiführung von Fällungsreaktionen in die Paste oder in die zu verschäumende Mischung eingebracht. Alternativ oder zusätzlich ist es bei der Koagulationsbeschichtung auch möglich, das beschichtete Flächenmaterial einer anschließenden Nachbehandlung mittels Alkalisieren oder Säureabspaltung aus wässrigen Flotten zu unterziehen, um Poren- bildung im Polymerfilm herbeizuführen.
Es ist möglich, dass der Schaum oder die Paste durch eine auftretende Instabilität während des Trocknens auf der Textillage zur Fällung/Koagulation gebracht wird. Eine derartige Instabilität tritt insbesondere aufgrund einer Unverträglichkeit von Einzelbestandteilen des Beschich- tungsmaterials bei steigender Temperatur und/oder bei Änderung des pH-Wertes auf . Bei der Extraktionsbeschichtung enthält die Paste oder das zu verschäumende Material Additive, die durch Nachbehandlung des beschichteten Flächenmaterials aus der Beschichtung wieder partiell oder komplett extrahiert, ausgewa- schen oder auf andere Weise herausgelöst werden. Dies ist sowohl durch Nachbehandlung mittels Produkten auf wäss- riger Basis als auch auf Lösemittelbasis, insbesondere durch Perchlorethylen-Reinigung auf Kontinue-Anlagen, mög- lieh.
Für alle angeführten Direktbeschichtungsverfahren gilt, dass die verwendeten Textiltrager auf geeignete Weise vorbehandelt werden können, um bei der anschließenden Direkt- beschichtung auf diese vorappretierte Textillage spezielle Effekte zur positiven Beeinflussung von z.B. Koagulation, Mikroporosität, Gasdurchlässigkeit und Harz-Dichtheit auch bei höheren Infiltrationstemperaturen beim VAP-Verfahren zu erzielen. Eine vorteilhafte Vorbehandlung der Textilla- ge besteht aus einer separaten Vorimprägnierung der Textillage mit FC-Harzen zur Hydrophobierung, um ein Eindringen oder auch eine Penetration der Paste bzw. des Schaumes in das Textil zu vermindern. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben, mit denen besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden konnten. Im Beispiel 1 wurde ein Textilträger mit einem Schaum auf Basis einer wässrigen Dispersion beschichtet, während im Bei- spiel 2 ein Textilträger mit einer lösemittelhaltigen Paste beschichtet wurde. In beiden Fällen konnten sehr gute Ergebnisse hinsichtlich Herstellgenauigkeit, Gasdurchlässigkeit und Matrixmaterialundurchlässigkeit des fertigen Flächenmaterials erzielt werden.
Beispiel 1 (Schaum) :
Material Textillage: Gewebe aus Polyester Beschichtungsmate
(Schaum) : wässrige Dispersion auf Polyurethanbasis mit Zuschlagstoffen Viskosität des zu verschäumenden Materials: 35-45 dPas
Schaumgewicht: 200-240 g/1
Trockenauflage: 35-40 g/m 2
Kalandertemperatur
beim Vorchintzen des
Textils : 170-200'C, insbesondere 185'C
Auftragstechnik : Rakel- oder Schablonenbeschichtung Schaumtrocknungs- temperaturen : 80-130'C
Kalandertemperatur
beim Komprimieren: 170-200 "C, insbesondere 180 'C
Beispiel 2 (Paste) :
Material Textillage: Gewebe aus Polyester
Beschichtungsmaterial
(Paste) : Lösung aus Polyurethan mit Zusatzstoffen zur Erzielung einer Mikroporosität durch Koagulation (selektive Trocknung)
Viskosität: 35-45 dPas
Trockenauflage: 40-50 g/m 2
Kalandertemperatur
beim Vorchintzen: 170-200'C, insbesondere 185'C Auftragstechnik : Rakel- oder Schablonenbeschichtung Temperatur bei Trocknung/Kondensation : 20-225 * C
Kalandertemperatur
beim Komprimieren
(optional) : 120-190 " C
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