Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer insbesondere nichttextilen Zellenstruktur mit textilen Deckschichten zu einer Sandwich¬ struktur gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere sollen dabei beliebige Materialkombinationen, wie z.B. Textilien, Kunststoffe, Metalle verbunden werden.

Es ist bekannt, daß mit Hilfe der Maschenbildungsverfahren, wie z.B. der Wirk- oder Nähwirktechnik verschiedene textiie Strukturen miteinander verbunden und fixiert werden können. So wird beispielsweise mit Hilfe der Kettenwirktechnik ein System von unterschiedlich orientierten parallelen Fadenscharen, welche Gelege genannt werden, durch ein Maschensystem verbunden. Diese Produkte nennt man verwirkte multiaxiale Gelege bzw. auch multiaxiale Kettengewirke. Weiterhin ist bekannt, daß auf Basis der Nähwirktechnologie (Malimo-Verfahren) beispielsweise Gewebe mit Wirr- fasermatten oder Vliesen vernäht werden. Der Vorteil dieser textilen Halb¬ zeuge liegt zum einen in der Verknüpfung von unterschiedlichen Textilien und der damit verbundenen Möglichkeit zur rationelleren Weiterverarbeitung bzw. zu einem rationelleren Transport sowie in der Verknüpfung unter¬ schiedlicher mechanischer Eigenschaften. Zum anderen vermindert der damit erzielbare gute Verbund zwischen den Textilien die Gefahr des Ablösens auf Grund von Schubspannungen, wobei bei Faserverbundwerkstoffen insbesonde¬ re die Delamination im Hinblick auf die dadurch sich stark vermindernde Festigkeit kritisch ist. Mit diesem bekannten Verfahren erhält man ein

dreidimensionales verstärktes Textil. Der wesentliche Nachteil der beschriebe¬ nen Verfahren besteht jedoch darin, daß aus der Verknüpfung der unter¬ schiedlichen Textilien als Endprodukt wiederum ein textiles Halbzeug ent¬ steht.

Sandwich-Werkstoffe, wie sie beispielsweise im Leichtbau mit stark zuneh¬ mender Tendenz eingesetzt werden, weisen in der Regel Deckflächen auf, welche mit einem Inlay verklebt sind. Das zwischen den Deckflächen verklebte Inlay muß dabei nicht textiler Natur sein. Als Inlay werden bisher vor allem Schaumstoffe sowie Aluminium- bzw. Papierwabenstrukturen, die sogenannten Honeycombs, eingesetzt.

Bei den bisher üblichen und verwendeten Sandwich-Werkstoffen werden zunächst die Deckflächen gefertigt. Das kann beispielsweise ein textiles Halbzeug als Verstärkung für einen Faserverbund sein. Anschließend erfolgt dann die Verklebung der Deckflächen mit dem Inlay. Derartige Deckflächen¬ laminate werden insbesondere für Flugzeugböden eingesetzt. Neben der aufwendigen Fertigungstechnik besteht zudem der Nachteil, daß die mechani¬ schen Eigenschaften des Sandwich- Verbundes nicht optimal eingestellt werden können. So besteht die Gefahr des vorzeitigen Versagens des Sandwich- Werkstoffes durch Delamination zwischen Deckfläche und Inlay.

Aus der EP 0 526 363 A2 ist des weiteren eine flexible Compositdecke bekannt, welche zu Wärmeisolationszwecken eingesetzt wird. Ein Silizium- carbid-Grundgewebe und mehrfache abwechselnde Schichten aus einzelnen aluminierten Schichten und/oder bienenwabenartigen Folien werden durch ein geeignetes Fadensystem in Form einer Steppnaht zusammengehalten, wozu zwei Fäden erforderlich sind. Als Nähgarn wird dabei temperaturbeständiges Keramikgarn verwendet. Die eingesetzten Bienenwabenstruktu-

ren dienen als Abstandshalter, um die Wärmeleitungseigenschaften der wärmeisolierenden Decke zu verringern. Als Zellstruktur werden Bienen¬ waben mit, bezogen auf die Längsrichtung, bis zu 60° geneigten Zellwänden verwendet.

Die Nachteile eines derartigen Compositwerkstoffes bzw. des zu dessen Herstellung verwendeten Verfahrens bestehen zum einen darin, daß die Deckschichten, welche sogenannte Interlock-Siliziumcarbid-Gewebe sind, zunächst in einem separaten Arbeitsgang vor dem eigentlichen Versteppen der vielfachen Schichten hergestellt werden. Erst dann kann ein Überein- anderanordnen der einzelnen Schichten und ein anschließendes Vernähen in nachfolgenden Arbeitsgängen erfolgen. Zum anderen besteht der Nachteil darin, daß beim Vernähen durch die geneigten Wände der Wabenstruktur die Wände durch die Nadel zerstochen und damit erheblich geschwächt werden. Das ist für Materialien besonders nachteilig, welche als Ausgangsstoff für Verbundwerkstoffe dienen. Das trifft gleichermaßen zu für das Übereinander- anordnen von zahlreichen einzelnen dünnen Schichten einer Wabenstruktur, welche niemals so angeordnet werden können, daß die zum Steppnähen verwendeten Nadeln die Wände der einzelnen Bienenwaben nicht zerstören. Beschränkend im Hinblick auf die zu erzielende Festigkeit ist des weiteren die Tatsache, daß beim Nähen durch die Nadelköpfe nur ein relativ großer Nadelabstand erzielbar ist.

Des weiteren ist in der WO 80/02253 eine Sandwich-Struktur beschrieben, welche aus Deckschichten besteht, die zwischen sich eine Weichschaum¬ stoffeinlage einschließen und miteinander vernäht sind. Um entsprechende Festigkeiten zu erzielen, sind bei der beschriebenen Struktur an gegenüber¬ liegenden Außenseiten der Schaumstoffeinlage Abschnitte von hochfesten Fasern durch die die Schaumstoffeinlage abdeckenden Außenschichten gezo- gen. Diese hochfesten Fasern werden im anschließenden Nähvorgang als

Fasern benutzt, welche die Nähfaser sich nicht in den weichen Schaumkern einziehen lassen. Darüber hinaus ist bei dem beschriebenen Verbundwerkstoff die Art der Deckschichten als dünne Haut ausgebildet, d.h. bildet eine relativ geschlossene Außenfläche. Der Schaumkern dient dazu, nach einem Tränken mit einem aushärtbaren Harz eine steife zellenartige Harzstruktur im Innern des Compositwerkstoffes zu bilden. Auch bei diesem beschriebenen Sandwich-Material sind mehrere Arbeitsgänge für das Herstellen des für den ausgehärteten Verbundwerkstoff notwendigen Zwischenproduktes erforderlich. Darüber hinaus sind derartige Verbundwerkstoffe durch das Ausbringen von Harz in die gesamte zellulare innere Struktur des Schaumstoffes relativ schwer und benötigen relativ große Mengen an Harz, welche im Bereich von ca. 4 - 5 kg/m ² liegen. Außerdem läuft der Harzausbringvorgang relativ langsam ab.

In der DE 34 18 913 C2 ist ein Laminarblock beschrieben, welcher aus einer Vielzahl von laminierten plattenförmigen Elementen aus anorganischen Fasern besteht. Diese Vielzahl von aufeinandergestapelten Platten bzw. scheibenförmigen Elementen wird durch Vernähen zu einem Laminarkörper integriert. Ein derartiger Laminarkörper wird vor allen Dingen zum Aus- kleiden von wärmeisolierenden Konstruktionen verwendet und ist nicht beabsichtigt als Zwischenprodukt zur Herstellung eines ausgehärteten Sand¬ wich-Materials. Dadurch, daß im Innern keine Zellenstruktur vorhanden ist, besteht der wesentliche Nachteil eines derartigen Laminarbiockes gerade darin, daß er vom Harz unter Umständen, insbesondere wenn mehrere Schichten übereinander angeordnet werden, nicht vollständig durchdrungen werden kann und deshalb einer Aushärtung zur Erzielung eines harten Compositwerkstoffes nicht zugänglich ist. Die erzielbare Fadendichte des Fadensystems ist ebenfalls durch den durch die Nadelköpfe bedingten relativ großen Nadelabstand beschränkt, was Grenzen für die interlaminare Scherfe- stigkeit setzt.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden einer insbesondere nichttextilen Zellenstruktur mit insbesondere textilen Deckschichten zu einer Sandwich-Struktur als Ausgangsprodukt für einen Compositewerkstoff zu schaffen, welcher leicht zu handhaben ist, eine drastische Verringerung der zu seiner Herstellung erforderlichen Proze߬ schritte ermöglicht und darüber hinaus die Gefahr einer Delamination des fertigen Compositewerkstoffes bei Belastung durch Erhöhung der interlamina¬ ren Scherfestigkeit im wesentlichen eliminiert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß An¬ spruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt ein Verfahren zum Verbinden einer insbesondere nichttextilen Zellenstruktur dar, welche vorzugsweise eine Wabenstruktur ist, mit mindestens jeweils einer textilen Oberschicht und einer textilen Unterschicht zu einer Sandwich-Struktur mittels eines Fadensy¬ stems. Das Fadensystem wird vorzugsweise durch die Wirktechnik erzeugt. Die sich zwischen den textilen Außenschichten bzw. Deckschichten befinden¬ de Zellenstruktur weist im wesentlichen senkrechte Wände auf und ist über die gesamte Breite der Sandwich-Struktur durchlaufend. Die textilen Deck¬ schichten bestehen dabei vorzugsweise aus mindestens zwei multiaxialen Gelegen, vorzugsweise aus anorganischen Materialien, wie z.B. Glaswolle, Keramikfasern oder anderer Mineralwolle. Die multiaxialen Gelege werden dabei vorzugsweise auf einer Kettenwirkmaschine mit multiaxialen Schußein- tragssystemen (System LIBA) erzeugt, welche der Wabenstruktur, welche vor einer Verarbeitung noch relativ flexibel ist, in einer Weise zugeführt wird, daß diese zwischen den Deckschichten angeordnet wird. Je nach Anwen¬ dungsfall ist die Anzahl der für die Deckschichten verwendeten Gelege unter Umständen auch deutlich höher als zwei. Indem die Zellenstruktur so zugeführt wird, daß sie zwischen den Deckschichten angeordnet wird, wird

in einem trockenen Verfahren in einem einzigen Arbeitsgang mittels eines Fadensystems, welches vorzugsweise mit der Wirktechnik erzeugt wird, eine noch flexible, leicht handzuhabende mattenartige Struktur erzeugt, welche vorzugsweise auf Rollen aufwickelbar ist. Der kleinste Aufwickelradius richtet sich danach nach der Höhe der eingewirkten Wabenstruktur und somit nach deren Biegsamkeit.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Maschinenfaden eine Hochleistungsfaser eingesetzt. Wenn die als Zwischenprodukt dienende flexible mattenartige Struktur zu ausgehärteten ebenflächigen Sandwich-Platten verarbeitet werden soll, welche vor allen Dingen im Flugzeugbau als Flug¬ zeugböden Einsatz finden, ist es besonders bevorzugt, in einem nachgeschal¬ teten On-Line-Verfahrensschritt die verwirkte Sandwich-Struktur über eine Einrichtung zum Tränken mit einer aushärtbaren oder schmelzbaren Träger- matrix, eine Aushärteinrichtung oder eine nachgeordnete Kühleinrichtung zu führen. Plattenelemente gewünschter Länge können dann auf Standardgrößen bzw. beliebige Längen abgelängt werden.

Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens bzw. des mit dem Verfahren erziel- ten Produktes besteht darin, daß speziell bei der Sandwich-Fertigung statt einer Vielzahl von vorher in Einzelschritten herzustellenden zusammenzufü¬ genden Einzelteilen das Sandwich-Halbzeug direkt in einem einzigen Arbeits¬ gang hergestellt werden kann. Dabei können die mechanischen Eigenschaften des Materialverbundes optimiert bzw. eine Überdimensionierung vermieden werden. Ein weiterer Vorteil besteht auch in der guten Drapierbarkeit in Fällen, in denen vor allen Dingen gekrümmte Bauteile aus der Sandwich- Struktur erzielt werden sollen, die als Zwischenprodukt dienende Struktur bei extrem leichtem Handling an den Ort der Verarbeitung gebracht werden und in die jeweilige Form gedrückt werden kann, woran sich das eigentliche Imprägnieren und Aushärten oder Abkühlen anschliessen. Die Vorteile

bestehen gerade darin, daß nicht einzelne Schichten an derartigen Orten einzeln aufgetragen werden müssen und darüber hinaus darin, daß vor allen Dingen auch bei gekrümmten Bauteilen bei gesteigerter Belastung durch das enge Wirkfadensystem ein Delaminieren von Deckschichten und Inlay-Schicht vermieden wird.

Die bekannten sogenannten Prepreg-Produkte sind wegen ihrer Klebrigkeit dafür nur bedingt geeignet, vor allem eben wegen der komplizierten Handha¬ bung.

Durch die senkrechte Anordnung der Wände der Wabenstruktur wird ein Beschädigen der Wände der Wabenstruktur durch die Nadeln beim Wirkvor¬ gang weitestgehend vermieden. In einem besonders bevorzugten Ausführungs¬ beispiel wird die Zufuhrbewegung der Zellenstruktur in die Wirkmaschine mit der Nadelstellung so synchronisiert, daß durch jede Zelle der Waben¬ struktur im wesentlichen die gleiche Anzahl von Fäden gezogen wird und die Wände weitestgehend unbeschädigt bleiben, d.h. von den Nadeln nicht getroffen werden.

Die Erfindung wird nun an Hand eines speziellen Ausführungsbeispiels, welches in der beigefügten Figur dargestellt ist, detailliert erläutert.

Die Figur zeigt eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Sandwich-Struktur, welche aus als Fadengelege ausgebildeten Deckschichten 1, 3 mit einer Wabenstruktur 2 dazwischen durch Verwirken auf der Basis der Kettenwirktechnik mit multiaxialen Schußeintragssystemen, z.B. nach dem System LIBA, hergestellt ist.

Die in der Figur dargestellte Materialkombination der Sandwich-Struktur zeigt als Unterschicht 1 und als Deckschicht 3 ein Fadengelege, welches

jeweils aus zwei Schichten besteht und in unterschiedlichen Winkeln zuein¬ ander angeordnet ist. Die Ausrichtung der Gelegeschichten zueinander sowie bezüglich der Vorschubbewegung des herzustellenden Sandwich-Produktes ist dabei für die Unterschicht 1 und die Deckschicht 2 verschieden. Bei dem dargestellten Beispiel ist das Gelege der Unterschicht 1, bezogen auf die Förderrichtung, in einer 45° -Winkelanordnung zueinander übereinandergelegt, während die beiden Gelegeschichten der Deckschicht 2 in 90°-Anordnung zueinander gelegt sind. Die unterschiedlichen Orientierungen der Gelege dienen der weiteren Festigkeitserhöhung der fertigen Sandwich-Struktur, ohne Erhöhung des Materialaufwandes. Als Material für die Gelege der Deck¬ schichten 1, 3 werden vorzugsweise anorganische Fasern wie z.B. Glaswol¬ le, Mineralwolle u.a. verwendet.

Die so übereinandergeschichteten Materialien werden einer Wirkmaschine zugeführt und zu einem Verbund zu einer Einheit miteinander verbunden. Vorzugsweise kann die Anordnung der einzelnen Gelegestränge auf den Abstand der Nadeln 4 abgestimmt werden, so daß beim Verwirken in Syn¬ chronabstimmung zwischen Vorschubbewegung des Materialpaketes 5 und Wabenstrukturabmessung sowie Gelegestrangdicke ein möglichst verletzungs- freies Verwirken der einzelnen Bestandteile der Sandwich-Struktur erzielt wird. Die Verbindungsfäden, welche sich durch das gesamte Material er¬ strecken, saugen sich während des Tränkens mit der aushärtbaren Trägerma¬ trix durch Kapillarwirkung voll Harz und dienen somit neben einer Siche¬ rung gegen Delamination von Deck- und Unterschicht 1, 3 von der Waben- Struktur 3 einer zusätzlichen Stütze und somit Erhöhung der Festigkeit der fertig ausgehärteten Sandwich-Struktur.

Gegenüber bekannten Sandwich-Strukturen erreicht die mit dem erfindungs¬ gemäßen Verfahren hergestellte Sandwich-Struktur eine um mindestens 15% höhere interlaminare Scherfestigkeit.