AT510219B1 - Verbundbauteil - Google Patents

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Abstract

Schichtförmig zusammengesetzter Verbundbauteil, insbesondere für Anwendungen im Außenbereich, der erfindungsgemäß einen Kunststoffträger (1) umfasst, der mit einer plattenförmigen Abdeckschicht (2) aus einem Holzwerkstoff mit einer Dicke unter 2 mm versehen ist, und die Abdeckschicht (2) eine transparente, äußere Kunststoffhaut (3) aufweist. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes vorgeschlagen. Der so gefertigte Verbundwerkstoff weist täuschend ähnliches, holzartiges Aussehen auf, und verfügt über ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Verschleiß, Verwitterung, mikrobieller Einwirkung und UV-Exposition. Das Herstellungsverfahren ist dabei kostengünstig zu verwirklichen, sodass der erfindungsgemäße Werkstoffverbund preisgünstig herzustellen ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen schichtförmig zusammengesetzten Verbundbauteil, insbesondere für Anwendungen im Außenbereich, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundbauteils, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 und 8.
[0002] Verbundwerkstoffe mit einem Kunststoff- und einem Holzanteil sind etwa als so genannte WPC (Wood-plastic compounds) bekannt. Hierbei wird ein Kunststoffanteil, etwa Polypropylen oder Polyvinylchlorid (PVC), mit Holzmehl vermengt und als Hohl- oder Vollprofil extrudiert. Um das holzähnliche Aussehen zu verbessern, kann eine anschließende Oberflächenbehandlung erfolgen, etwa durch Bürsten. Verbundwerkstoffe dieser Art sind zwar kostengünstig herzustellen und werden insbesondere für Anwendungen im Außenbereich, etwa zur Herstellung von Zäunen, Gartenmöbel, Terrassenflächen und dergleichen, gerne eingesetzt, da sie über ein holzähnliches Aussehen verfügen, sie weisen aber den Nachteil auf, dass sie trotz dem Kunststoffverbund anfällig gegenüber Verwitterung sind und ihr optisches Erscheinungsbild im Laufe der Benutzung zunehmend leidet. Des Weiteren stellen sich aufgrund des Holzanteils mitunter mikrobielle Probleme ein.
[0003] Des Weiteren ist es bekannt und üblich, durch Aufträgen von Lack- oder Ölbeschichtungen auf eine Holzplatte die Witterungsbeständigkeit von Holzbauelementen zu erhöhen.
[0004] Dieses Aufträgen stellt jedoch einen erheblichen Aufwand dar und muss jährlich wiederholt werden, um den gewünschten Schutz zu erzielen. Des Weiteren leidet durch die Beschichtungen das optische Erscheinungsbild der Werkstoffoberfläche, insbesondere gehen die für einen Holzwerkstoff typische Textur und das natürliche Aussehen verloren.
[0005] Es ist daher das Ziel der Erfindung, einen Werkstoffverbund zu verwirklichen, der einerseits das Aussehen eines Holzwerkstoffes vermittelt, aber andererseits beständiger gegenüber Verschleiß, Witterung, mikrobieller Einwirkung und UV-Bestrahlung ist. Der Werkstoffverbund soll dabei kostengünstig herstellbar sein.
[0006] Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 verwirklicht. Anspruch 1 bezieht sich hierbei auf einen schichtförmig zusammengesetzten Verbundbauteil, insbesondere für Anwendungen im Außenbereich, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass er einen Kunststoffträger umfasst, der mit einer plattenförmigen Abdeckschicht aus einem Holzwerkstoff mit einer Dicke unter 2 mm versehen ist, und die Abdeckschicht eine transparente, äußere Kunststoff haut aufweist. Der erfindungsgemäße Verbundbauteil ist somit schichtförmig zusammengesetzt, wobei ein kostengünstig herzustellender Kunststoffträger mit einer dünnen, plattenförmigen Abdeckschicht aus einem Holzwerkstoff versehen wird, der zum Schutz gegen Verschleiß, Verwitterung, mikrobieller Einwirkung und UV-Exposition mit einer transparenten, äußeren Kunststoffhaut überzogen ist. Die Abdeckschicht dient im Wesentlichen als Dekorschicht, die dem Verbundbauteil holzähnliches Aussehen verleiht, das durch die transparente, äußere Kunststoff haut nicht leidet. Die geforderte Dicke der Abdeckschicht von unter 2 mm dient dem zusätzlichen Schutz des Holzwerkstoffes, da auf diese Weise, wie noch näher beschrieben werden wird, im Zuge des Herstellungsverfahrens eine beidseitige Diffusion von Kunststoffmaterial über den gesamten Querschnitt der Abdeckschicht ermöglicht wird. Der erfindungsgemäße Verbundbauteil eignet sich auch für bedarfsgerechten Zuschnitt, da die so entstehenden Stirnseiten im Wesentlichen über dieselben verschleißbeständigen Eigenschaften verfügen, wie die äußeren Oberflächen.
[0007] Der Kunststoffträger ist vorzugsweise aus Polyurethan (PUR) gefertigt, wobei auch vorgeschlagen wird, dass er zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit Beimengungen von Naturfasern, wie z.B. Hanffasern aufweist.
[0008] Bei der Abdeckschicht kann es sich insbesondere um ein Holzfurnier handeln. Das vollständige Eindringen von Kunststoffmaterial in die Abdeckschicht wird erleichtert, wenn die Abdeckschicht eine Dicke unter 1 mm aufweist.
[0009] Die äußere Kunststoffhaut des Verbundwerkstoffes wird vorzugsweise aus Polyurethan (PUR), einem thermoplastischen Polyurethan (TPU), oder einem lonomer (ionisch vernetztem Thermoplast) gefertigt.
[0010] Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines schichtförmig zusammengesetzten Verbundbauteiles, insbesondere für Anwendungen im Außenbereich, vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass in einem ersten Schritt zur Herstellung einer äußeren Kunststoffhaut ein flocken- oder pulverförmiges Kunststoffmaterial in eine Form eingebracht und durch Erhitzen aufgeschmolzen wird, sodass es an der Werkzeugwand anhaftet und eine dünne Filmschicht ausbildet. In einem zweiten Schritt wird eine plattenförmige Abdeckschicht aus einem Holzwerkstoff mit einer Dicke unter 2 mm in die Form eingebracht und mit dem noch viskosen Kunststoffmaterial hinterpresst und abgekühlt. In einem dritten Schritt zur Herstellung eines Kunststoffträgers wird die in der Form positionierte Kunststoff haut und Abdeckschicht mit einem Kunststoff (PUR) hinterschäumt und nach ensprechender Reaktionszeit aus der Form entnommen.
[0011] Alternativ zu diesem Verfahren kann auch nur die Abdeckschicht in einer Form positioniert werden und mit dem Kunststoffträger-Material hinterschäumt werden. In einem zweiten Schritt wird der erzeugte Verbundbauteil in einem Sprühverfahren mit einer Kunststoff haut überzogen.
[0012] Die Erfindung wird im Folgenden mithilfe der beiliegenden Figuren anhand zweier Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen hierbei die [0013] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer Ausfüh rungsform eines erfindungsgemäßen Verbundbauteiles, und die [0014] Fig. 2 einen Schnitt durch den Verbundbauteil gemäß der Fig. 1 mit einer zusätzlichen
Variante mit zwei Abdeckschichten.
[0015] Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbundbauteiles mit einem Kunststoffträger 1, der mit einer plattenförmigen Abdeckschicht 2 aus einem Holzwerkstoff versehen ist, sowie einer transparenten, äußeren Kunststoffhaut 3. Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Darstellungen dienen dabei lediglich der Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus des erfindungsgemäßen Verbundbauteiles, sind aber nicht maßstabsgerecht ausgeführt.
[0016] Der Kunststoffträger 1 ist vorzugsweise aus Polyurethan (PUR) gefertigt, wobei er zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit auch Beimengungen von Naturfasern aufweisen kann. Bei der Abdeckschicht 2 kann es sich insbesondere um ein Holzfurnier handeln. Die transparente, äußere Kunststoff haut 3 des Verbundwerkstoffes wird vorzugsweise aus Polyurethan (PUR), einem thermoplastischem Polyurethan (TPU), oder einem lonomer gefertigt, und bietet guten Schutz gegen Verschleiß, Verwitterung, mikrobieller Einwirkung und UV-Exposition. Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Verbundwerkstoff gemäß der Fig. 1, sowie eine weitere Variante mit zwei Abdeckschichten 2. In der Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Verbundbauteil nur einseitig mit einer Abdeckschicht 2 versehen, der Kunststoffträger 1 könnte aber wie optional in Fig. 2 dargestellt, auch beidseitig mit einer Abdeckschicht 2 und einer gesamt umschließenden Kunststoffhaut 3 versehen sein.
[0017] Die Dicke der Abdeckschicht 2 beträgt unter 2 mm, vorzugsweise unter 1 mm. Dadurch wird die Abdeckschicht 2 im Zuge des Herstellungsverfahrens gewissermaßen mit Kunststoffmaterial „getränkt", was die verschleißbeständigen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verbundbauteiles deutlich erhöht. Zudem kann der Verbundbauteil beliebig zugeschnitten werden, da die durch den Zuschnitt entstehenden Stirnflächen den Holzwerkstoff zwar frei legen, aufgrund der geringen Dicke der Abdeckschicht 2 und des eindiffundierten Kunststoff materials aber dennoch hohe Verbundfestigkeit und somit auch hohe Verschleiß- und Witterungsbeständigkeit gegeben ist.
[0018] Zur Herstellung einer Kunststoffhaut 3 der erfindungsgemäß benötigten Art kann auf bekannte Verfahren zur Produktion von Sinter- oder Formfolien zurückgegriffen werden, wie sie etwa als Formaufschmelzverfahren (Slush-Verfahren) bekannt sind. Bei diesen Verfahren wird Kunststoffpulver in eine Produktionsform eingebracht und in dieser so erwärmt, dass es als dünne Kunststoffschicht boden- und wandseitig anschmilzt.
[0019] Zur Herstellung eines schichtförmig zusammengesetzten Verbundbauteiles gemäß der Erfindung wird in erfinderischer Weiterbildung bekannter Verfahren vorgeschlagen, dass in einem ersten Verfahrensschritt zur Fierstellung der äußeren Kunststoffhaut 3 ein flocken- oder pulverförmiges Kunststoffmaterial in eine Form eingebracht und durch Erhitzen in einen viskosen Zustand übergeführt wird, in einem zweiten Schritt die plattenförmige Abdeckschicht 2 aus einem Holzwerkstoff mit einer Dicke unter 2 mm in die Form eingebracht und mit dem viskosen Kunststoff material hinterpresst wird, und in einem dritten Schritt zur Herstellung des Kunststoffträgers 1 die Form mit einem Kunststoff ausgeschäumt und nach Verfestigung der Verbundbauteil der Form entnommen wird.
[0020] Ein alternatives Verfahren, insbesondere für die Fertigung von Verbundbauteilen mit zwei Abdeckschichten 2 ist das Sprühverfahren, bei dem der fertige Verbund aus Kunststoffträger 1 und Abdeckschichten 2 mit flüssigen PUR-Systemen gleichmäßig besprüht wird, wodurch eine geschlossene Kunststoff haut realisiert wird.
[0021] Es zeigt sich, dass im Zuge des Hinterpressens des Holzwerkstoffes und des nachträglichen Ausschäumens des Kunststoffträgers Kunststoff material in den Holzwerkstoff eindringt und den Holzwerkstoff fast zur Gänze durchdringt, falls die Dicke unterhalb von 1-2 mm gewählt wird. Der so gefertigte Verbundbauteil weist somit täuschend ähnliches, holzartiges Aussehen auf, verfügt aber über ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Verschleiß, Verwitterung, mikrobieller Einwirkung und UV-Exposition. Das Herstellungsverfahren ist dabei kostengünstig zu verwirklichen, sodass der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff preisgünstig herzustellen ist.

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1. Schichtförmig zusammengesetzter Verbundbauteil, insbesondere für Anwendungen im Außenbereich, der einen Kunststoffträger (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffträger (1) mit einer plattenförmigen Abdeckschicht (2) aus einem Holzwerkstoff mit einer Dicke unter 2 mm versehen ist, und die Abdeckschicht (2) eine transparente, äußere Kunststoff haut (3) aufweist.
  2. 2. Schichtförmig zusammengesetzter Verbundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffträger (1) aus Polyurethan (PUR) gefertigt ist.
  3. 3. Schichtförmig zusammengesetzter Verbundbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffträger (1) Beimengungen von Naturfasern, vorzugsweise Hanffasern aufweist.
  4. 4. Schichtförmig zusammengesetzter Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abdeckschicht (2) um ein Holzfurnier handelt.
  5. 5. Schichtförmig zusammengesetzter Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht (2) eine Dicke unter 1 mm aufweist.
  6. 6. Schichtförmig zusammengesetzter Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhaut (3) aus Polyurethan (PUR), einem thermoplastischen Polyurethan (TPU), oder einem lonomer gefertigt ist.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines schichtförmig zusammengesetzten Verbundbauteiles, insbesondere für Anwendungen im Außenbereich, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt zur Herstellung einer äußeren Kunststoff haut (3) ein flocken- oder pulverförmiges Kunststoffmaterial in eine Form eingebracht und durch Erhitzen in einen viskosen Zustand übergeführt wird, in einem zweiten Schritt eine plattenförmige Abdeckschicht (2) aus einem Holzwerkstoff mit einer Dicke unter 2 mm in die Form eingebracht und mit dem viskosen Kunststoffmaterial hinterpresst wird, und in einem dritten Schritt zur Herstellung eines Kunststoffträgers (1) die Form mit einem Kunststoff ausgeschäumt und nach Verfestigung der Verbundbauteil der Form entnommen wird.
  8. 8. Verfahren zur Herstellung eines schichtförmig zusammengesetzten Verbundbauteiles mit 2 Abdeckschichten, insbesondere für Anwendungen im Außenbereich, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt zwei plattenförmige Abdeckschichten (2) aus einem Holzwerkstoff mit einer Dicke unter 2 mm in eine Form eingebracht und zur Herstellung eines Kunststoffträgers (1) mit einem viskosen Kunststoffmaterial hinterschäumt werden, in einem zweiten Schritt nach Verfestigung der Verbundbauteil der Form entnommen und zur Herstellung einer äußeren Kunststoffhaut (3) in einem Sprühverfahren mit einem flüssigen Kunststoff besprüht wird. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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