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Patent Searching and Data


Title:
SEWN FABRIC LAYER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/218756
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an optimized fabric layer having plies of fibers that are sewn together and have specified properties. This reduces the waviness of fabric layers having plies of fibers in the 0° direction and 90° direction. The invention additionally relates to an intermediate product composed of at least two fabric layers according to the invention as well as to a composite made from at least one intermediate product.

Inventors:
REHBEIN JOHANNES (DE)
WOCKATZ RONNY (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/058967
Publication Date:
October 20, 2022
Filing Date:
April 05, 2022
Export Citation:
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Assignee:
TEIJIN CARBON EUROPE GMBH (DE)
International Classes:
D04B21/16
Domestic Patent References:
WO2010067003A12010-06-17
WO2011113752A12011-09-22
Foreign References:
EP1174533A12002-01-23
EP2547816A12013-01-23
DE19925588A12000-12-07
EP1057605A12000-12-06
US6890476B22005-05-10
Attorney, Agent or Firm:
CPW GMBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Vernähte Textillage (1), wobei die Textillage (1) mindestens zwei Faserlagen (2, 2') aufweist, wobei jede der Faserlagen (2,2') von mindestens einer Tapelage aus innerhalb der Tapelage zueinander parallel und nebeneinander aneinander anliegend angeordneten Rovings (4,4') aus Multifilamentverstärkungsfasern gebildet wird, wobei die Textillage eine 0° - Richtung (6) aufweist und mindestens eine Faserlage (2) innerhalb der Textillage (1) in einem Winkel von 90° zur 0°-Richtung (6) innerhalb der Textillage (1) angeordneten ist, wobei die in einem Winkel von 90° angeordnet Faserlage (2') eine Außenlage der Textillage (1 ) ist, wobei die Textillage (1) ausschließlich Faserlagen (2,2') abgelegt in 90°zur 0°- Richtung oder einer Kombination aus Faserlagen abgelegt in 90°zur 0°- Richtung und Faserlagen abgelegt in 0°-Richtung aufweist, wobei eine Vernähung die Faserlagen (2,2') der Textillage (1) mit einer Stichlänge (s) im Bereich von 2,5 mm bis 5,5 mm erfolgt und zur Vernähung ein Nähgarn mit 20-35 dtex verwendet wird wobei die Faserlagen (2, 2') ein Flächengewicht im Bereich von 100 bis 400 g/m2 aufweisen und die Rovings (4, 4') eine darauf angepasste Breite von 4 bis 32 mm haben.

2. Vernähte Textillage (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Multifilamentverstärkungsfasern der Rovings (4,4') Kohlenstofffaser-, Glasfaser- oder Aramidfaser oder hochverstreckte Ultra-high-molecular- weight Polyethylenfasern sind.

3. Vernähte Textillage (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Multifilamentverstärkungsfasern der Rovings (4,4') aus Kohlenstofffasergarne mit einer Festigkeit von mindestens 5000 MPa, gemessen nach JIS-R- 7608 und einem Zugmodul von mindestens 260 GPa, gemessen nach JIS-R- 7608 hergestellt sind und/oder aus Kohlenstofffasergarne mit einer Festigkeit von mindestens 4500 MPa, gemessen nach JIS-R-7608 und einem Zugmodul von mindestens 240 GPa, gemessen nach JIS-R- 7608.

4. Vernähte Textillage (1) nach mindestens einem den vorhergehenden Ansprüchen, wobei auf und/oder zwischen den Faserlagen (2,2') wenigstens ein Vlies angeordnet ist.

5. Vernähte Textillage (1) nach Anspruch 4, wobei das wenigstens eine Vlies ein Flächengewicht im Bereich von 3 und 25 g/m2 aufweist und/oder das wenigstens eine Vlies ein Bindermaterial in Partikelform aufweist, wobei die Partikelgröße des Bindermaterials zwischen 50 - 160 pm liegt und/oder das wenigstens eine Vlies aus thermoplastischem Polymermaterial gebildet ist.

6. Vernähte Textillage (1) nach mindestens einem den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Textillage (1) in Trikot und/oder Trikot-Loop vernäht ist.

7. Vernähte Textillage (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Faserlage (2,2') aus wenigstens zwei Tapelagen gebildet ist, wobei innerhalb einer Tapelage die einzelnen Rovings (4,4') versetzt oder unversetzt nebeneinander abgelegt sind innerhalb einer Tapelage. 8. Vernähte Textillage (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Faserlage (2,2') aus einer einzelnen Tapelage gebildet ist, wobei die Tapelage aus zwei übereinander abgelegten Rovinglagen (3, 3') gebildet ist.

9. Vernähte Textillage (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nähgarn einen Titer im Bereich von 21-33 dtex aufweist.

10. Zwischenprodukt, wobei das Zwischenprodukt mindestens zwei vernähte Textillagen (1) gemäß des Anspruchs 1 aufweist, wobei die mindestens zwei Textillagen (1) im Zwischenprodukt aufeinander abgelegt sind und vorzugsweise zumindest partiell miteinander verbunden sind.

11.Zwischenprodukt nach Anspruch 10, wobei die mindestens zwei Textillagen (1) zumindest partiell mittels eines Bindermaterials miteinander verklebt sind.

12. Komposit, wobei der Komposit mindestens ein Zwischenprodukt nach Anspruch 10 und ein Matrixmaterial aufweist.

13. Komposit nach Anspruch 12, wobei das Matrixmaterial ein Thermoplast oder ein Epoxid ist.

14. Verwendung des Komposit nach Anspruch 12, für die Luft- und Raumfahrt, Automobil und/oder für die Herstellung von Leichtbauteilen.

Description:
VERNÄHTE TEXTILLAGE

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine vernähte Textillage, gemäß dem Anspruch 1.

Vernähte Textilien sind allgemein bekannt. Beispielsweise beschreibt die Schrift EP 2547816 eine Textillage, die mittels einer Kombination aus Stichweite, Stichlänge und Garntiter vorteilhaft vernäht wurde. Die Vernähung ist dabei auf diagonal ausgerichtete Faserlagen ausgelegt. Mit Hilfe der Formel wird eine unerwünschte Faserbündelung verhindert. In Faserlagen, die in 90°-Richtung verlaufen (d.h. senkrecht zur Vernähung), ist so eine Bündelung zu einem gewissen Grad nicht vermeidbar, da hier über die ganze Breite des Textils, nahezu dieselben Verstärkungsfasern in einer Stichreihe fixiert und damit gebündelt werden. Textillagen, die beispielsweise ausschließlich aus Faserlagen in der Orientierung 0° und 90° bestehen, sind nach der Schrift EP 2547816 daher nicht vorgesehen und die Formel berücksichtigt solche Aufbauten nicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Überwindung der Nachteile aus dem Stand der Technik, die sich speziell für Textilien ergeben aufgebaut aus Faserlagen abgelegt ausschließlich in 90° Richtung oder Textilien ausschließlich aufgebaut aus Faserlagen abgelegt in einer Kombination aus 90° zur 0°-Richtung und 0° Richtung. Gelöst werden diese Nachteile durch ein Textil nach Anspruch 1. Ein Textil besteht in der Regel aus mehreren unidirektionalen Faserlagen. Diese Faserlagen werden während der Produktion wiederum aus weiteren Lagen aufgebaut. Dafür werden weiterhin die folgenden Definitionen verwendet:

• Textillage oder Textil: Eine Lage des gesamten vernähten Multiaxialgeleges (Beispiel: 0/90 NCF (Non-Crimp-Fabric) mit 536 g/m 2 (Gramm pro Quadratmeter))

• Faserlage: unidirektionale Lage des Multiaxialgeleges (Beispiel: 90°-Lage mit 268 g/m 2 ), aufgebaut aus einer oder mehreren Tapelagen.

• Tapelage: Die Faserlage kann aus einer oder mehreren Tapelagen bestehen. Die Tapelage wird aufgebaut aus einer Mehrzahl gespreizter Rovings. Die einzelnen Rovings sind innerhalb der Tapelage spaltenfrei angeordnet. Eine Tapelage besteht in der Regel aus zwei Rovinglagen, die übereinander versetzt abgelegt sind. Zwei Tapelagen von je 134 g/m 2 können zusammen das Flächengewicht von 268 g/m 2 dieser 90°-Faserlage des Multiaxialgeleges bilden.

• Roving: Als Rovings wird ein Bündel, Strang oder Multifilamentgarn aus parallel angeordneten Filamenten (Endlosfasern) bezeichnet. Zur Bildung der Tapelage werden in der Regel mindestens zwei Lagen von einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Rovings erzeugt. (Beispiel: Jeder einzelne Roving wird innerhalb der Tapelage auf ca. 134 g/m 2 gespreizt. Zwei übereinander angeordnete Lagen aus nebeneinander angeordneten Rovings werden dann zu einer Tapelage zusammengeführt)

Jede Faserlage der Textillage besteht vorzugsweise aus einer Tapelage oder zwei oder mehr übereinander abgelegten Tapelagen. Die Tapelage besteht aus parallel abgelegten Rovings. Lücken oder Zwischenräume zwischen den Rovings einer Tapelage liegen im Wesentlichen nicht vor (keine garnfreien Bereiche). Um eine homogene Faserlage zu erreichen, werden die Rovinglagen zur Bildung der Tapelage überlappend übereinander abgelegt, vorzugsweise beträgt die Überlappung 50%. Vorzugsweise werden auch die Taplagen zur Bildung der Faserlagen überlappend abgelegt, bevorzugt mit 50% Überlappung für eine Faserlage, deren Flächengewicht doppelt so hoch ist wie das der verwendeten Tapelagen. Die Breite der einzelnen Tapelagen liegt typischerweise zwischen 100 mm und 700 mm.

Die Tapelagen werden vorzugsweise aus Rovings aus Multifilamentverstärkungsfasern gebildet. Eine Tapelage kann aus einer oder mehreren Rovinglagen bestehen. In der Regel werden mindestens zwei Rovinglagen übereinander abgelegt. Die Rovings überlappen sich dabei typischerweise um 50% ihrer Breite, um ein gleichmäßige, spaltenfreie Tapelage zu bilden. Die Rovings können gespreizt oder gebündelt werden, um das jeweils gewünschte Flächengewicht zu erreichen.

Erfindungsgemäß weist die Textillage ausschließlich Faserlagen abgelegt in 90°zur 0°-Richtung (kurz auch nur 90° Faserlage) auf oder ausschließlich Faserlagen abgelegt in einer Kombination aus 0°-Richtung und 90° Richtung. Weiterhin erfolgt die Vernähung der Faserlagen zur Bildung der Textillage mit einer Stichlänge im Bereich von 2,5mm bis 5,5mm und zur Vernähung wird ein Nähgarn mit 20-35 dtex verwendet, wobei die Faserlagen ein Flächengewicht im Bereich von 100 bis 400 g/m 2 aufweisen. Die Faserlagen werden gebildet aus Tapelagen, wobei die Rovings in den Tapelagen jeweils eine Breite im Bereich von 4 bis 32 mm, vorzugsweise 6 bis 14 mm haben.

Insbesondere bei einer Textillage, die lediglich Faserlagen in 90°-Richtung aufweist, kommt es verstärkt zur Faserbündelung innerhalb der 90°-Lage und dadurch zu einer vermehrten out-of-plane Lagenwelligkeit. Eine solche Lagenwelligkeit kann auch bei Textillagen beobachtet werden, die lediglich aus einer Kombination aus 90°-Lagen und 0°-Lagen bestehen, wobei die out-of-plane Lagenwelligkeit innerhalb der benachbarten 0°-Lage entsteht.

In vorteilhafter Weise kann durch eine Kombination der in Anspruch 1 genannten Parameter wirkungsvoll verhindert werden, dass bei der Vernähung der Faserlagen zu der Textillage immer wieder ein Einstich zwischen den Rovings einer Tapelage erfolgt. Hierdurch kann die Entstehung einer Garnbündelung innerhalb der Faserlage und eine Welligkeit der benachbarten Faserlage wirkungsvoll verhindert werden. Dabei wirken alle Parameter synergetisch zusammen, um eine optimale Vernähung zu erreichen. Aufgrund dieser entscheidend reduzierten Garnbündelung stellt sich eine sehr homogene Oberflächenqualität ein. Diese führt neben einer höheren Bauteilbelastbarkeit aufgrund reduzierter Faserondulation zu einer Oberflächengüte, welche sich vor allem im Bereich von Sichtanwendungen, z.B. im Automobilbereich, als besonders geeignet herausstellt.

Faserlagen, die innerhalb der Textillage in einem Winkel von 90° zur 0°-Richtung abgelegt werden, können eine Abweichung von +/- 2° bis 5° aufweisen und sollen trotzdem noch als Faserlage -abgelegt in einem 90° Winkel zur 0°-Richtung - gelten. Faserlagen, die innerhalb der Textillage in 0°-Richtung abgelegt werden, können eine Abweichung von +/- 2° bis 5° aufweisen und sollen trotzdem noch als Faserlage -abgelegt in 0°-Richtung - gelten.

Die in einem Winkel von 90°abgelegte Faserlage ist eine Außenlage der Textillage, sofern keine andere Faserlage (aus Tapelagen) der Textillage mit einer anderen Faserausrichtung der Rovings (beispielweise der Multifilamentverstärkungsfasern) eine Außenlage bilden. Eine Textillage, die eine 90° Faserlage als Außenlage hat, kann trotzdem noch eine Vlieslage aufweisen, die die letzte Lage der Textillage darstellt.

Die Filamente eines Rovings haben auch in der aus vielen Rovings bestehenden Tapelage noch einen besseren Zusammenhalt zueinander als zu Filamenten anderer Rovings. Demnach ist bezüglich der Querfestigkeit insbesondere der Übergangsbereich zwischen zwei benachbarten Rovings eine Schwachstelle der Tapelage. Treffen die Einstichlöcher der Vernähung genau diese Schwachstelle einer 90°-Lage, besteht ein größeres Risiko der Faserbündelung oder sogar der Gassenbildung. Es ist unvermeidlich, dass die Vernähung gelegentlich auch diese Übergangsbereiche trifft. Nachteilig für die Textilqualität ist es allerdings, wenn dies über längere Bereiche des Textils mehrere Male aufeinanderfolgend passiert. Es konnte überraschender Weise festgestellt werden, dass dies der Fall ist, wenn die Rovingbreite im Textil b ungefähr gleich oder ein Vielfaches der Stichlänge s ist.

Demnach lassen sich günstige Stichlängen aus der Rovingbreite über folgende Formel berechnen:

Darin ist:

• s die Stichlänge der Vernähung des Textils

• n TL die Anzahl der Tapelagen in einer Faserlage

• n RL die Anzahl der übereinanderliegenden Lagen von Multifilamentverstärkungsgarnen (Rovinglagen) in einer Tapelage

• b die Breite eines Rovings nach dem Einstellen des gewünschten Flächengewichts der Tapelage in mm

• FAW das Flächengewicht der einzelnen Faserlagen in g/m 2

• Tt der Titer der Multifilamentverstärkungsgarne der Rovings in tex

• n ein Faktor mit den möglichen Werten 1 ; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 9; 10

• m ein Faktor mit den Bedingungen: 0,86 <m < 0,97 und 1,03<m < 1,15.

Erfindungsgemäß werden die Faserlagen mit einer Stichlänge im Bereich von 2,5 mm bis 5,5 mm miteinander vernäht. Stichlängen, die unter 2,5 mm liegen oder größer als 5,5 mm sind, werden ausgeschlossen, da sie zu keinem technisch zufriedenstellenden Ergebnis bei einer Textillage mit den Eigenschaften nach Anspruch 1 führen.

Vorzugsweise werden die Faserlagen der Textillage gemäß der obenstehenden Formel miteinander vernäht. Bei einer Kombination aus der genannten Stichlänge, dem Titer des Vernähgarns, dem Flächengewicht der Faserlagen und der definierten Breite der Rovings kann vorteilhafterweise bei einer Textillage die ausschließlich aus Faserlagen abgelegt in 90° Winkel zur 0°-Richtung oder einer Kombination aus Faserlagen abgelegt in 0° Richtung und 90°-Richtung eine gute Drapierfähigkeit ohne Lagenwelligkeit erreicht werden, was bei einer Textillage ohne die Kombination dieser Parameter nicht gegeben wäre.

Vorzugsweise werden die Tapelagen (und somit die Faserlagen) hergestellt aus Rovings aus Kohlenstofffasergarnen, Glasfaser- oder Aramidgarnen und/oder hochverstreckten ultra-high-molecular-weight Polyethylengarnen.

Als Näh- bzw. Wirkfäden kommen die zur Herstellung von Multiaxialgelegen eingesetzten Garne wie z.B. Polyester, Polyamide und Co-Polyamide in Betracht. Dabei werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Nähfäden auch solche Fäden verstanden, die nicht über Nähen in die Textillage eingebracht werden, sondern über andere maschenbildende textile Prozesse, wie insbesondere über Wirkprozesse. Die Maschen, über die die Nähfäden die Faserlagen der Textillage miteinander verbinden, können zum Beispiel Trikotbindung oder Fransenbindungen sein. Bevorzugt für Multiaxialgelege mit 0°/90° - Lagenaufbau ist eine Trikotbindung oder eine Kombination aus Trikot- und Fransenbindung.

Vorzugsweise ist die Textillage in Trikot und/oder Trikot-Loop Art vernäht.

Vorzugsweise sind die Nähfäden Multifilamentgarne. Dabei können solche Nähgarne eingesetzt werden, die bei einer späteren Harzinjektion (zur Herstellung eines Faserverbundbauteiles) zum Beispiel oberhalb der Harzinjektionstemperatur, jedoch unterhalb der Aushärtetemperatur, des eingesetzten Harzes schmelzen. Die Garne können auch bei der Härtetemperatur selbst aufschmelzbar sein. Die Nähgarne können auch solche sein, die im Matrixharz zum Beispiel während der Injektion oder auch während dessen Aushärtung auflösbar sind. Derartige Nähfäden oder Nähgarne werden zum Beispiel in der DE 19925588, der EP 1 057605 oder der US 6890476 beschrieben, auf deren diesbezügliche Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird. Bevorzugt bestehen die Nähfäden aus Polyamid, Polyaramid, Polyester, Polyacryl, Polyhydroxyether oder aus Copolymeren dieser Polymere. Besonders bevorzugt sind die Nähfäden Multifilamentgarne aus Polyester, Polyamid oder Polyhydroxyether oder aus Copolymeren dieser Polymere.

Vorteilhafterweise weisen die Nähfäden bei Raumtemperatur eine Bruchdehnung von > 50 % auf. Durch die hohe Bruchdehnung lässt sich eine verbesserte Drapierfähigkeit der erfindungsgemäßen Textillage erreichen, wodurch auch komplexere Strukturen beziehungsweise komplexere Bauteile faltenfrei realisiert werden können.

Erfindungsgemäß weisen die Nähfäden einen Titer im Bereich von 20 bis 35 dtex, besonders bevorzugt von 25 bis 33 dtex, auf. Es hat sich zu dem bereits erwähnten Vorteil der Drapierfähigkeit gezeigt, dass insbesondere die Stabilität gegenüber Druckbeanspruchungen deutlich verbessert wird, wenn der Titer der Nähfäden in dem genannten Bereich liegt. Sowohl die Verbesserung der Drapierfähigkeit als auch die verbesserte Druckbeaufschlagung wird darauf zurückgeführt, dass bei Verwendung solcher Nähfäden das Fadenbild der einzelnen Faserlagen deutlich vergleichmäßigt ist, da die Einstichlöcher kleiner sind. Insbesondere ist festzustellen, dass die Filamente der Multifilamentverstärkungsfasern einen geradlinigeren Verlauf zeigen als dies bei einer Textillage des Stands der Technik der Fall ist obwohl die Faserlagen nur in 90° Ausrichtung in der Textillage oder nur eine Kombination aus Faserlagen in 90° und 0° Richtung in der Textillage vorliegen.

Bei der bevorzugten Verwendung von Kohlenstofffasergarnen als Multifilamentverstärkungsfasern für die Tapes haben die Kohlenstofffasergarne vorzugsweise eine Festigkeit von mindestens 5000 MPa, gemessen nach JIS-R- 7608 und ein Zugmodul von mindestens 260 GPa, gemessen nach JIS-R- 7608. Weiterhin bevorzugt weisen die Kohlenstofffasergarne in einer Ausführungsform eine Festigkeit von mindestens 4500 MPa, gemessen nach JIS-R-7608 und ein Zugmodul von mindestens 240 GPa, gemessen nach JIS-R- 7608 auf.

In einer Ausführungsform der Textillage weist die Textillage mindestens eine Vlieslage auf. Die Vlieslage kann zwischen den Faserlagen angeordnet sein und/oder auf einer oder beiden Außenseiten der Textillage vorgesehen sein.

Vorzugsweise weist die mindestens eine Vlieslage (Vlies) ein Flächengewicht im Bereich von 3 und 25 g/m 2 auf. Besonders bevorzugt beträgt das Flächengewicht der Vlieslage 4 bis 6 g/m 2 . Weiterhin bevorzugt weist das wenigstens eine Vlies ein Bindermaterial in Partikelform auf, wobei die Partikelgröße des Bindermaterials zwischen 50 - 160 gm liegt. Es ist zudem bevorzugt, wenn das wenigstens eine Vlies aus thermoplastischem Polymermaterial gebildet ist. Es soll klar sein, dass die Textillage unterschiedliche Vlieslagen aufweisen kann, die sich hinsichtlich ihrer Flächengewichte und/oder Bindermaterialien und/oder Materialausgangstoffen voneinander unterscheiden. Auch der Einsatz von verschiedenen Komponenten zur Erreichung von differenzierten Schmelzbereichen -z.B. als sogenanntes Hybridvlies, stellt eine potenzielle Ausführungsform dar.

Bevorzugt weisen die Faserlagen jeweils ein Flächengewicht von wenigstens 60 g/m 2 , bevorzugter von 150 g/m 2 , besonders bevorzugt von wenigstens 190 g/m 2 auf. Beispielweise kann das Flächengewicht einer Faserlage 120 g/m 2 , 134 g/m 2 , 190 g/m 2 , 194 g/m 2 , 240 g/m 2 , 268 g/m 2 oder 360 g/m 2 betragen. Selbstverständlich können in einer Textillage eine Kombination von Faserlagen mit einem gleichen Flächengewicht oder mit unterschiedlichen Flächengewichten kombiniert werden. Beispielsweise kann die Textillage aus zwei Faserlagen aufgebaut sein, wobei eine Faserlage ein Flächengewicht von 360 g/m 2 und die andere 120 g/m 2 aufweist. Die Faserlage mit einem Flächengewicht von 360 g/m 2 kann eine Faserlage in 0°-Richtung der Textillage sein oder eine Faserlage in 90° zur 0°-Richtung abgelegte Faserlage sein. Ebenso kann die Faserlage mit einem Flächengewicht von 120 g/m 2 in 0°-Richtung oder in 90° zur 0°-Richtung in der Textillage abgelegt worden sein.

In einer Ausführungsform besteht die Textillage vollständig aus Faserlagen, die in einem Winkel von 90° zur 0°-Richtung der Textillage abgelegt wurden. Die 0°- Richtung ist dabei die Fierstellungsrichtung der Textillage. In einer anderen Ausführungsform weist die Textillage neben mindestens einer Faserlage in 90°- Richtung mindestens eine Faserlage in 0°-Richtung auf.

In einer anderen Ausführungsform besteht die Textillage lediglich aus zwei Faserlagen und optional einer oder mehreren Vlieslage(n), wobei eine Faserlage in 0°-Richtung und die andere Faserlage in 90° zur 0°-Richtung innerhalb der Textillage abgelegt ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Zwischenprodukt, das mindestens zwei Textillagen der vorherbeschriebenen Art aufweist. Vorzugsweise sind die mindestens zwei Textillagen innerhalb des Zwischenproduktes zumindest partiell miteinander verbunden. Unter einer partiellen Verbindung soll dabei verstanden werden, wenn die zwei Textillagen nur an diskreten Stellen (und somit nicht vollflächig) miteinander verbunden sind. Die Verbindung soll derart sein, dass die Textillagen dauerhaft oder temporär eine Einheit bilden und beispielsweise nicht gegeneinander verschoben werden können. Eine partielle Verbindung hat dabei den Vorteil, dass die Drapierfähigkeit des so gebildeten Zwischenprodukts weiterhin sehr gut ist (keine Versteifung), aber ein Verrutschen der einzelnen Textillagen im Zwischenprodukt beispielsweise bei einer Harzinfiltrierung vermieden wird. Flierdurch wird auch die Flandhabbarkeit des Zwischenproduktes deutlich verbessert. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die partielle Verbindung der Textillagen innerhalb des Zwischenprodukts mittels Verklebung. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform eine Außenseite einer Textillage eine Vlieslage aufweisen, die ein pulverförmiges, polymeres Bindermaterial aufweist. Nachdem eine Vielzahl von Textillagen aufeinander gestapelt wurden kann das Zwischenprodukt kurzfristig erwärmt werden, sodass der polymere Binder anschmilzt und es zu einer partiellen Verklebung zwischen benachbarten Textillagen kommt. Die Stärke der Verklebung kann dabei vorteilhafterweise durch die Menge, Verteilung und die Art (Material und/oder Partikelgröße) des Bindermaterials und die Anzahl und Anordnung von so aufgebauten Vlieslagen in den Textillagen variiert werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kompositmaterial oder Komposit, der wenigstens ein Zwischenprodukt der vorher beschriebenen Art und ein Matrixmaterial aufweist. Für die Herstellung des Kompositmaterials wird der erforderliche Matrixanteil über Infusion oder Injektion, auch unter Anwendung von Vakuum, in das Zwischenprodukt eingebracht. Abschließend erfolgt eine Aushärtung des Matrixmaterials bei in der Regel erhöhten Temperaturen und Drücken zum fertigen Kompositmaterial (Bauteil). Bekannte Verfahren zur Infusion oder Injektion des Matrixmaterials sind hier das sogenannte Liquid Molding (LM- Verfahren) oder damit verwandte Verfahren wie z.B. Resin Transfer Molding (RTM), Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), Resin Film Infusion (RFI), Liquid Resin Infusion (LRI) oder Resin Infusion Flexible Tooling (RIFT).

Zur Herstellung des Zwischenprodukts und des späteren Komposits können eine Mehrzahl der Textillagen (wie oben beschrieben) ohne Matrixmaterial in eine an die Bauteilkontur angepasste Form in mehreren Schichten übereinander gelegt werden, bis die gewünschte Dicke erreicht ist.

Der Komposit kann vorzugsweise für die Luft- und Raumfahrt, Automobile und/oder für die Herstellung von Leichtbauteilen verwendet werden. Insbesondere im Bereich Automobil oder Luft- und Raumfahrt hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Textillage (wie oben beschrieben) besonders gut drapierfähig sowie eine sehr homogene Oberfläche besitzt und sich so auch Komposits mit beispielweiser gebogener Kontur vereinfacht und in ausgezeichneter Oberflächenqualität hersteilen lassen.

Die Erfindung wird mittels zwei Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Hierzu wird eine Textillage aus zwei Faserlagen aufgebaut. Jede Faserlage wurde aus zwei Tapelagen (n TL = 2) gebildet. Jede Tapelage besteht wiederum aus zwei Rovinglagen aus Multifilamentverstärkungsgarnen (n RL = 2).

Als Multifilamentverstärkungsfasern für die Tapelagen wurden Kohlenstofffasern Tenax™-E ITS55 E23 24K mit 1600 tex verwendet. Das Flächengewicht jeder Faserlage beträgt 268 g/m 2 (FAW). Das Flächengewicht der Tapelagen daher 134 g/m 2 .

Die Breite der Rovings in mm (b) innerhalb der Faserlage beträgt 11 ,94 mm. Zur Bildung der Textillage wurde jeweils eine Faserlagen in 0°-Richtung und eine Faserlage in 90°-Richtung (zur 0°-Richtung) aufeinander abgelegt. Beide Faserlagen wurden mittels Vernähung miteinander verbunden. Als Nähfaden wurde ein Co-Polyamidfaden mit 33dtex verwendet, die Vernähung erfolgte in 0°- Richtung mit einer Trikot 3,6 mm Bindung, wobei der Einstich durch die 90°-Lage erfolgte.

Die Vernähung erfolgte unter folgender Bedingung: s = (b*n_TL)/n * m = (Tt*n_TL*n_RL)/(FAW*n) * m

0,86 <m< 0,97 und 1 ,03<m< 1 ,15

Mit der Auswahl einer Stichlänge im Bereich > 2,5 mm und < 5,5 mm und 0,86 <m< 0,97 und 1 ,03<m< 1 ,15 ergibt sich damit folgender idealer Bereich für n: 5; 6; 7; 8 und 9.

Beispiel 2 Der Aufbau der Textillage und das Material für die Vernähung ist wie im Beispiel 1 gewählt, wobei als Multifilamentverstärkungsgarn jedoch das Kohlenstofffasergarn Tenax -E HTS45 E23 12K mit 800tex, verwendet wurde und die einzelne Faserlagen ein Flächengewicht von 194 g/m 2 hatten.

Die Textillage wird folglich aus zwei Faserlagen aufgebaut. Jede Faserlage wurde aus zwei Tapelagen (hti_=2) gebildet. Jede Tapelage besteht wiederum aus zwei Rovinglagen aus Multifilamentverstärkungsgarnen (nRi_=2). Das Flächengewicht der Tapelagen beträgt 97 g/m 2 . Die Breite der Rovings in mm (b) innerhalb der Faserlage beträgt 8,25 mm. Zur Bildung der der Textillage wurde jeweils eine Faserlage in 0°-Richtung und eine Faserlage in 90°-Richtung (zur 0°-Richtung) aufeinander abgelegt. Beide Faserlagen wurden mittels Vernähung miteinander verbunden. Als Nähfaden wurde ein Co-Polyamidfaden mit 33dtex verwendet, die Vernähung erfolgte in 0°-Richtung mit einer Trikot 3,6 mm Bindung, wobei der Einstich durch die 90°-Lage erfolgte. Die Vernähung erfolgte unter der Bedingung:

0,86 <m< 0,97 und 1,03<m< 1,15

Die Erfindung wird beispielhaft mittels der Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt schematisch die Seitenansicht eines Querschnitts einer nicht erfindungsgemäßen Textillage

Figur 2 zeigt schematisch zwei Faserlagen, die miteinander vernäht zu einer Textillage sind, wobei die Vernähung nicht erfindungsgemäß erfolgte. Figur 3 zeigt schematisch zwei Faserlagen, die miteinander vernäht sind zu einer Textillage, wobei die Vernähung erfindungsgemäß erfolgte. Figur 4 zeigt eine Textillage mit einer Vernähung gemäß der Erfindung und eine Textillage mit einer Vernähung außerhalb der beanspruchten Erfindung.

In Figur 1 ist schematisch eine Textillage 1 dargestellt, die eine Faserlage 2 in 0°- Richtung 6 (Richtung 6 nicht dargestellt in Figur 1) und eine Faserlage 2 ' in zur 0°- Richtung 6 senkrechten 90°-Richtung 7 (Richtung 7 nicht dargestellt in Figur 1) aufweist. In der Figur 1 ist lediglich für die Faserlage 2 ' in 90°-Richtung 7 schematisch dargestellt, dass sie aus einer einzigen Tapelage besteht, die wiederum aus zwei Rovinglagen 3,3 ' mit Rovings 4, 4 ' , aufgebaut ist. Die Tapelage bestehen jeweils aus Rovings 4 bzw. 4‘, die versetzt zueinander übereinander innerhalb der Tapelage angeordnet sind. Innerhalb jeder Tapelage liegen die Rovings 4, 4 ' parallel nebeneinander aneinander an, ohne dass garnfreie Bereiche vorliegen. Die Faserlagen 2, 2 ' werden mittels eines Nähfadens 5 miteinander vernäht. Dabei erfolgt die Vernähung in 0°-Richtung 6. In der Figur 1 beträgt eine Stichlänge s der Vernähung der Breite b der Rovings 4, 4 ' . Das führt dazu, dass in jeder Tapelage immer wieder ein Einstich zwischen den Rovings 4, 4 ' einer Rovinglage 3, 3 ' erfolgt. Hierdurch entsteht eine Garnbündelung 8 innerhalb der Faserlage 2 ' und eine Welligkeit der benachbarten Faserlage 2 (0°-Lage). In dem Bereich zwischen zwei Rovings 4,4 ' ist der Zusammenhalt der Rovinglagen 3, 3 ' gering, sodass das Risiko für Faserbündelungen besonders groß ist. Es kann nicht vollständig vermieden werden, dass die Einstichlöcher auch mal in diesem Trennbereich liegen, allerdings ist mit der erfindungsgemäßen Anwendung der Bedingungen die stetige Wiederholung ausgeschlossen. Daher ist die Breite b der Rovings 4, 4 ' in der 90°- Lage 2 ' von ganzzahligen Vielfachen der Stichlänge s verschieden. Die Stichlänge s ist folglich wesentlich von der Hälfte, dem Drittel, dem Viertel usw. der Breite b der Rovings 4, 4 ' verschieden. Insbesondere bei Faserlagen 2, 2 ' mit einem geringen Flächengewicht und einer geringen Breite b der Rovings 4, 4 ' sollte die Stichlänge s auch nicht das 1 ,5-fache oder 2,5-fache betragen. Hier treffen die Einstichlöcher zwar nicht mehr jeden Grenzbereich zwischen den Rovings 4, 4 ' , aber immer noch jeden zweiten. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 besteht die Faserlage 2 ' aus zwei Lagen von Rovings 4, 4 ' , so dass n RL = 2 ist.

In Figur 2 ist schematisch die Sicht von unten auf eine 90°-Faserlage 2 ' einer nicht erfindungsgemäßen Textillage dargestellt. Auch hier beträgt die Stichlänge s 1/2 der Breite b der Rovings 4,4 ' , wodurch eine Garnbündelung 8 innerhalb der Faserlage 2 ' in 90°-Richtung 7 entsteht. Die Vernähung erfolgte in 0°-Richtung 6, die auch die Produktionsrichtung war.

In der Figur 3 ist schematisch die Sicht von unten auf eine 90°-Faserlage 2 ' einer erfindungsgemäßen Textillage dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgte die Vernähung mit s= 0,8*b und m= 1 ,07 sowie n= 2, so dass nahezu keine Garnbündelungen Vorkommen. In Figur 4 zeigt der linke Teil der Figur eine Textillage mit einer Vernähung gemäß den Bedingungen des Anspruchs 1. Hierbei entstehen innerhalb der Textillage keine Lücken in den Faserlagen durch Bündelung der Rovings, wodurch auch im späteren Material (das die Textillage aufweist) keine garnfreien Bereiche gebildet werden.

Im rechten Teil der Figur ist eine Textillage dargestellt, die mittels einer Vernähung außerhalb der Parameter der Erfindung gebildet wurde. Hier entstehen innerhalb der Faserlage Verschiebungen der Rovings, so dass garnfreie Bereiche innerhalb der Faserlagen durch die Vernähung gebildet werden. Im späteren Material (das die Textillage aufweist) entstehen so Bereiche ohne Faserverstärkung, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Materials verringert und unvorhersehbar werden.