Papier sowie daraus hergestellte Wabenstruktur

Die Erfindung betrifft ein Papier, insbesondere zur Herstellung einer Wabenstruktur.

Wabenstrukturen werden unter anderem im Leichtbau eingesetzt, beispielsweise für Strukturen von Luftfahrzeugen. Herkömmliche Wabenstrukturen werden aus speziellen Papieren hergestellt, die ein- oder beidseitig mit einer Deckschicht versehen sein können.

Herkömmliche Wabenkerne, die auch als Honeycombs bezeichnet werden, werden beispielsweise von der Firma DuPont unter der Marke Nomex angeboten. Derartige Papiere bestehen aus Metaaramidfasern, die fibrilliert sind und gleichzeitig als Binder bei der Herstellung des Papiers dienen. Da derartige Papiere und Wabenkerne vergleichsweise teuer sind, besteht Bedarf an einem Papier, das sich für die Herstellung einer Wabenstruktur eignet und das kostengünstig herstellbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Papier anzugeben, das zur Herstellung einer Wabenstruktur geeignet und kostengünstig herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Papier vorgesehen, das thermoplastische Fasern und mineralische Fasern enthält.

Das erfindungsgemäße Papier weist den Vorteil auf, dass die für die Herstellung benötigten Komponenten kostengünstig erhältlich sind, sodass es als Ersatz für das herkömmliche hochpreisige Papier eingesetzt werden kann. Die einzelnen Komponenten, nämlich die thermoplastischen und die mineralischen Fasern, sind schwer oder nicht entflammbar, sodass das erfindungsgemäße Papier die Anforderungen an den Brandschutz erfüllt. Bei dem erfindungsgemäßen Papier umfassen die thermoplastischen Fasern Aramid- Jet-Spun-Fibride und/oder Aramid-Stapelfasern. Aramid-Jet-Spun-Fibride sind unter der Bezeichnung Twaron D8016 kommerziell erhältlich. Aramid-Stapelfasern sind unter der Bezeichnung Twaron 1080 kommerziell erhältlich.

Erfindungsgemäß enthält das Papier mineralische Steinwollfasern, beispielsweise vom Typ MS 675 Rockforce von Lapinus. Diese dienen als kostengünstige und brandhemmende Faserkomponente.

Im Rahmen der Erfindung wird es bevorzugt, dass die mineralischen Fasern Basaltfasern umfassen. Es handelt sich dabei insbesondere um nicht lungengängige Basaltfasern. Beispielsweise handelt es sich um Kurzschnittfasern mit einer Länge von 4 mm.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erfindungsgemäße Papier aus Polyvinylalkohol (PVA) hergestellte organische Bindefasern umfasst. Vorzugsweise handelt es sich um Polyvinylalkohol-Kurzfasern mit 4 mm Länge, insbesondere mit der Bezeichnung VPB 105-2.

Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Papiers weist die folgende Zusammensetzung auf: 30 bis 50 Gewichtsprozent Aramid-Jet-Spun-Fibride, 6 bis 10 Gewichtsprozent Aramid-Stapelfasern, 15 bis 30 Gewichtsprozent mineralische Steinwollfasern, 20 bis 40 Gewichtsprozent Basaltfasern, 1 bis 10 Gewichtsprozent aus Polyvinylalkohol hergestellte organische Bindefasern, wobei die Summe aller Anteile 100 Gewichtsprozent beträgt.

Das auf diese Weise hergestellte Papier lässt sich kostengünstig herstellen, es zeichnet sich durch gute mechanische Eigenschaften und die Erfüllung der Brandschutzvorschriften aus.

Eine besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Papiers weist die folgende Zusammensetzung auf: 36 Gewichtsprozent Aramid-Jet-Spun-Fibride, 9 Gewichtsprozent Aramid-Stapelfasern, 20 Gewichtsprozent mineralische Steinwollfasern, 30 Gewichtsprozent Basaltfasern und 5 Gewichtsprozent aus Polyvinylalkohol hergestellte organische Bindefasern. Das erfindungsgemäße hergestellte Papier kann ein Flächengewicht zwischen 30 g/m ² und 100 g/m ² aufweisen. Vorzugsweise beträgt das Flächengewicht 70 bis 80 g/m ² , besonders bevorzugt 75 g/m ² .

Daneben betrifft die Erfindung eine Wabenstruktur, die aus einem Papier der beschriebenen Art hergestellt ist. Die Wabenstruktur kann sechseckige Waben aufweisen, die auch als "Honeycomb" bezeichnet werden. Alternativ kann die Wabenstruktur Sinuswaben aufweisen. Sinuswaben werden aus wellenförmig (sinusförmig) gebogenen Papier- streifen hergestellt, die zwischen parallelen Papierstreifen aufgenommen sind. Die sechseckigen Waben und die Sinuswaben sind vorzugsweise mit einer oberen und einer unteren Deckschicht versehen. Die Deckschicht kann aus einem anderen Material als Papier hergestellt sein, beispielsweise kann die Deckschicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sein, der Epoxidharz als Matrixwerkstoff umfasst.

Eine Variante der Wabenstruktur sieht vor, dass die aus Papier hergestellten Komponenten durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden. Aufgrund der vorteilhaften mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Papiers kann dieses thermisch bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen umgeformt werden, z. B. auf einer Riffelanlage.

Das erfindungsgemäße Papier und die aus dem Papier hergestellte Wabenstruktur zeichnen sich durch ein günstiges Brandverhalten aus, zudem sind die für das Papier verwendeten Rohstoffe kostengünstig erhältlich.