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Die
Erfindung betrifft ein Bewehrungsmaterial und ein Verfahren zu seiner
Herstellung.
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Als
Bewehrungsmaterial, beispielsweise für Bauteile in der Autoindustrie
oder in der Sportartikel-Herstellung, werden in großem Umfang
Glasfasern oder sogar Carbonfasern eingesetzt. Die Herstellung der
Glasfasern ist kosten- und energieintensiv. Darüber hinaus ist die Festigkeit
von Glasfasern in Hinsicht auf ihre Einsatzbereiche unbefriedigend. Carbonfasern
erregten ihrer höheren
Festigkeit wegen Aufsehen, ihr Einsatz ist aber aufgrund ihres hohen
Preises begrenzt.
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Mit
Blick auf den Schutz der vorhandenen Energie-Ressourcen gewinnt
die Verwendung nachwachsender, natürlicher Rohstoffe mehr und
mehr an Bedeutung. Das betrifft auch den Einsatz von Naturfasern.
Es ist bekannt, Naturfasern wie Sisal, Hanf und sogar Stroh als
Bewehrung in Baustoffen wie Gips, Zement oder Lehm zu verwenden.
Diese Naturfasern werden dabei als lose Schüttung, in Form von Wirrlagen
oder als gedrehte Seile, Stränge
oder Garne verwendet. Wie beispielsweise in der
DE 30 05 288 A1 beschrieben,
wird die Asbestbewehrung in Dachziegeln aus Zement teilweise durch
Hanffasern mit einer Stapellänge
von 5–55
mm und durch Eukalyptusfasern ersetzt.
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Die
genannten Naturfasern besitzen eine gegenüber Glasfasern etwa dreifach
höhere
Zugfestigkeit sowie eine gegen Null gehende Dehnbarkeit. Aufgrund
ihrer teils relativ kurzen Stapellänge sind sie aber nur in Form
gedrehter Garne, Seile oder Stränge
beziehungsweise als Wirrlagen verwendbar. In dieser Darreichungsform
wirkt nicht mehr die Dehnbarkeit der reinen Faser, sondern die viel
höhere
Dehnbarkeit des gedrehten Elements. Dieser weitaus höhere Wert
ist für
ein Bewehrungsmaterial nicht akzeptabel, da es bei Belastung elastisch
nachgibt, während
die Festigkeit des umhüllenden
Werkstoffs überschritten
wird und dieser bricht.
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Aus
der Textiltechnik ist bekannt, mit Hilfe von Schmelzbindefasern,
thermoplastischen Überzügen oder
Beschichtungen eine Verbindung, von Einzelfasern durch ein so genanntes
Sondieren herbeizuführen.
So ist zum Beispiel aus der
DE
42 40 335 A1 bekannt, die Strapazierfähigkeit eines Fasergarns aus
Wolle für
die Herstellung hochfloriger Bodenbeläge durch das Hinzufügen einer
Schmelzbindefaser zu erhöhen.
Dabei wird einem schon gesponnenen Fasergarn aus Wolle die zusätzliche
Schmelzbindefaser hinzugefügt
und durch Aufschmelzen mit dem Wollfasergarn bondiert.
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Für ein besseres
Einbinden der Pole bei der Teppich- oder Bezugsstoff-Herstellung wird
in der
DE 21 02 581
A ebenfalls für
die Teppich-Herstellung ein ähnliches
Verfahren zur Behandlung eines Garns beschrieben, wobei ein künstliches,
organisches oder polymeres Grundgarn mit einer Kunstharz-Heißschmelz-Klebmasse
beschichtet wird. Das Beschichten geschieht durch ein Hindurchführen des
Grundgarns durch ein die Klebmasse in geschmolzener Form enthaltendes
Bad sowie durch Hindurchführen des
Grundgarns durch eine Abstreifvorrichtung.
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In
der
EP 255 202 A2 wird
beschrieben, dass bei der Teppichweberei der Florstrang, bestehend aus
unverdrehten synthetischen oder natürlichen Fasern, zum Zweck ihres
besseren Zusammenhalts mit einem Schmelzbindefaden aus einem bei
niedrigen Temperaturen schmelzenden Thermoplast spiralförmig umschlungen
ist. Nach einer thermischen Endbehandlung werden die zuvor umwickelten
parallelen Fasern wieder freigegeben. Durch Schrumpfen bei der Schmelze
bildet das Thermoplast eine feste Verbindung im Unterflor des Teppichs.
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Schließlich dient
das Sondieren eines Schussfadens in der Teppichweberei dazu, den
Florschlingen in dem textilen Flächengebilde
einen besseren Halt zu geben. So wird in der
DE 19 85 592 U beschrieben,
dass die das Teppichmuster bildende Florkette mit einem Schussfaden
aus Flachs- oder Hanfzwirn verwebt wird, der mit einem thermoplastischen Überzug versehen
ist. Das führt
zu einer festeren Bindung der Florschlingen und zu einer Verminderung
der Elastizität
des Schussfadens. Zur Herstellung des thermoplastischen Überzugs
wird der Schussfaden von einer Ablaufspule abgezogen, durch eine
Auftragvorrichtung in Form eines Tauchbades und durch einen Abstreifer
geführt,
in einem Trockenkanal getrocknet und schließlich aufgespult. Hier wird
ein fertiges Garn erst bei oder nach dem Weben durch ein Thermoplast
verschmolzen, um dem Gewebe oder Gespinst einen besseren Zusammenhalt
zu geben. Zwar wird dadurch die Elastizität des Garns vermindert, die
verbleibende Restelastizität
des gedrehten Garns ist für
ein Bewehrungsmaterial aber unakzeptabel.
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Mit
der
US 5,213,889 A sind
ein faserverstärkter
Verbundwerkstoff und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Verbundwerkstoffes bekannt gemacht worden. Es wird eine Mehrzahl
endloser Filamente durch ein Schmelzbad eines thermoplastischen
Polymers zwecks Benetzung der Filamente mit dem geschmolzenen Polymer
gezogen, wobei die Filamente in der Zugrichtung ausgerichtet sind. Geeignete
Materialien sind endlose Glasfasern, Carbonfasern, Jute und hochmolekulare
synthetische Polymerfasern. Im letzteren Fall ist es wichtig, dass die
Polymerfasern der Bedingung einer ausreichenden Festigkeit entsprechen,
um sie ohne einen den Prozess unterbrechenden Bruch durch die Polymerschmelze
ziehen zu können.
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Nachteilig
an dem vorgeschlagenen Verbundwerkstoff ist, dass es sich nur für endlose
Chemiefasern und bedingt für
Jute eignet. Allein die lange Jutefaser ist gleich den endlosen
Chemiefasern von sich aus gerade, bedarf keiner Streckung und gewährt eine
ausreichende Haftung im Faserverband. In dem beschriebenen Verfahren
verursachen die erwähnte
Jutefaser und ausführlich
beschriebenen Chemiefasern einen nachteiligen Effekt. In dem Bestreben
eine maximale Benetzungstiefe des zugefügten Kunststoffes zu erreichen,
werden die Fasern mehrfach durch Aufspreizen der Faserbündel vereinzelt.
Hierbei kommt es zum Bruch einzelner Fasern, die am fertigen Erzeugnis
aus der erstrebten glatten Oberfläche herausragen.
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Ferner
wird in der
EP 0 119
287 A1 ein thermisch und/oder mechanisch zusammenverbundener temperaturbeständiger weitgehend
drehungsloser Faden aus zwei oder mehreren Materialkomponenten vorgeschlagen.
Dieser Faden ist ein Fadenverband, der Garne bzw. Fadenteile enthält, die
durch ihre mögliche
thermische, jedoch nur einmalige Verflüssigung bleibend miteinander
verklebt sind. Alternativ ist vorgesehen, diesen Fadenverband einer
mechanischen Verpressung zu unterziehen.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, aus Naturfasern ein
Bewehrungsmaterial zu gewinnen, das unter Belastung in etwa eine
Dehnbarkeit gleich der reinen, gestreckten Naturfaser aufweist.
Das Bewehrungsmaterial soll mit derartigen Eigenschaften ausgestattet
sein, die dessen gute Einbindung in einen umhüllenden Werkstoff gestatten. Schließlich ist
es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen
Bewehrungsmaterials vorzuschlagen.
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Die
Aufgabe wird durch ein Bewehrungsmaterial mit den im Anspruch 1
genannten Merkmalen und ein Verfahren mit den im Anspruch 7 genannten Merkmalen
gelöst.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass gestreckte und weitgehend parallel liegende Naturfasern durch
einen aufgeschmolzenen Kunststoff miteinander verbunden und zu einem Faden
geformt sind. Die innenliegenden Naturfasern sind von dem Kunststoff
vollständig
umschlossen, und die Außenfläche des
Fadens ist durch den Kunststoff gebildet. Die an der Peripherie
des Fadens liegenden Naturfasern sind von dem Kunststoff mindestens
teilweise umschlossen und die Außenfläche des Fadens ist weitgehend
durch die Naturfasern gebildet. Der Faden besteht aus einheitlichen
oder aus einem Gemisch unterschiedlicher Naturfasern. Die Naturfasern
weisen eine Stapellänge
von nicht unter 50 mm auf. Der Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff.
Der Faden weist einen Anteil von 5–50% Kunststoff auf, besitzt
einen Schmelzpunkt von unter 200°C
und einen Schrumpfungsgrad nach Erreichen des Schmelzpunktes und
anschließender
Abkühlung von
maximal 5%. In einer bevorzugten Ausführung ist der thermoplastische
Kunststoff ein Biopolymer. Aus den Fäden wird ein Bewehrungsmaterial
gebildet, das in einem Verbundwerkstoff eingearbeitet werden kann.
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Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Bewehrungsmaterials,
bei dem die Naturfasern vorbehandelt, insbesondere gereinigt und
gekämmt,
weitgehend parallel ausgerichtet und gestreckt, mit einem Kunststoff
durchmischt und verschmolzen werden.
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Gegenstand
der Erfindung ist weiterhin auch ein Verfahren zur Herstellung des
Bewehrungsmaterials, bei dem die Naturfasern vorbehandelt, insbesondere
gereinigt und gekämmt,
weitgehend parallel ausgerichtet und gestreckt, zu einem Strang
geformt werden, wobei den Naturfasern ein vorbestimmter Anteil Kunststoff
beigefügt
und mit ihnen durchmischt wird, der Strang verdichtet und der Kunststoff
aufgeschmolzen wird und schließlich
die Naturfasern in der Schmelze zu einem Faden geformt werden. Der Kunststoff
wird in Form von Fasern den Naturfasern beigefügt. In einer anderen Ausführung wird
der Kunststoff in Form von Pulver den Naturfasern beigefügt. Vorteilhafterweise
wird der Kunststoff den Naturfasern in einem Tauchbad als eine Flüssigkeit
oder in einem Sprühbad
als ein Aerosol beigefügt.
Die Naturfasern werden durch ein Kammband gereinigt, gekämmt, weitgehend
parallel ausgerichtet und gestreckt. Vorteilhafterweise sind dem
Kammband Karden vorgeordnet. Der Strang wird in einer Formierdüse verdichtet.
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Vorteilhafterweise
wird den Naturfasern in der Formierdüse der Kunststoff beigefügt. Der
Kunststoff wird mittels Schmelzrollen aufgeschmolzen, und die Naturfasern
werden in der Schmelze zu dem Faden geformt. Die Naturfasern werden
mit dem Kunststoff über
eine Schmelzrolle oder durch ein Paar Schmelzrollen hindurchgeführt. Der
geformte Faden wird mittels Kühlrollen
gekühlt.
Die Schmelzrollen besitzen ein eckiges oder ein gerundetes Profil
und sind mit einer Antihaft-Beschichtung versehen. Die Schmelzrollen
sind beheizt und in einem Bereich von 120 bis 320°C temperaturgeregelt.
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Für die Anwendung
wird aus Fäden
ein Bewehrungsmaterial gebildet. Das Bewehrungsmaterial wird in
einen ihn umhüllenden
Werkstoff eingebracht und mit ihm zu einem Verbundwerkstoff verbunden. Bevorzugt
ist der umhüllende
Werkstoff ein aushärtbarer
Kunststoff. Dazu wird das Bewehrungsmaterial in Form eines Gebildes
aus parallel ausgerichteten, gestreckten und mit dem Kunststoff
verbundenen Naturfasern in den aushärtbaren Kunststoff eingebracht.
In einer anderen Ausführung
enthält
der aushärtbare
Kunststoff das Bewehrungsmaterial in Form von parallel ausgerichteten
Fäden aus
den mit dem Kunststoff verschmolzenen Naturfasern. Die Fäden sind
in Form eines Geleges mit sich in einem Winkel kreuzenden Fäden oder
in Form eines Gewebes mit sich kreuzenden Kett- und Schussfäden oder
auch in Form von Wirrlagen in den aushärtbaren Kunststoff eingebracht.
Dabei wird das Bewehrungsmaterial in einheitlicher Form oder in
unterschiedlichen Formen in den aushärtbaren Kunststoff eingebracht
und bildet derart den Verbundwerkstoff.
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Das
erfindungsgemäße Bewehrungsmaterial weist
aufgrund der Verschmelzung der Naturfasern mit dem Kunststoff eine
Eigenstabilität
auf, die es gestattet, aus ihm unterschiedlich gestaltete Gebilde
zu formen. Diese Gebilde aus parallel ausgerichteten und mit Kunststoff
verschmolzenen Naturfasern können
Formteile, ähnlich
dem herzustellenden Produkt, Flächengebilde
oder ein Faden sein, aus dem Gelege, Gewebe oder Wirrlagen gearbeitet
werden. Von Vorteil ist, dass für
das erfindungsgemäße Bewehrungsmaterial
auch Naturfasern mit relativ kurzen Stapellängen verarbeitet werden können, die
bisher nicht oder nur mit sehr hohen Drehungen genutzt werden konnten.
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Das
Bewehrungsmaterial ist drehungsfrei und besitzt aufgrund seiner
parallel ausgerichteten Einzelfasern unter Belastung in etwa eine
Dehnbarkeit, die der gestreckten Naturfaser entspricht. Dadurch
wird die Festigkeit eines fertigen Verbundwerkstoffs in signifikanter
Weise erhöht.
In der Praxis bedeutet das eine erhebliche Gewichtseinsparung bei gleicher
Festigkeit.
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Durch
die Kombination von unterschiedlichen Formen des Bewehrungsmaterials
in einem Teil lassen sich Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften
an unterschiedlichen Stellen des Teils herstellen, beispielsweise
Teile mit eingebauten Sollbruch- oder Sollknickstellen. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung ist das Bewehrungsmaterial schrumpfungsfrei bei
nachfolgenden thermischen Verpressungen. Durch den erfindungsgemäß verwendeten
Kunststoff entsteht eine gute Einbindung in den daraus herzustellenden
Verbundwerkstoff. Für
das erfindungsgemäße Bewehrungsmaterial
lassen sich Hanf, Flachs und Sisal verwenden.
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Die
Merkmale der Erfindung gehen außer aus
den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen
Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen schutzfähige Ausführungen
darstellen, für
die hier Schutz beansprucht wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.
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In
den zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
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1 Querschnitt
durch einen Faden aus dem erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterial,
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2 schematische
Darstellung des Verfahrens zur Herstellung des Bewehrungsmaterials,
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3 schematische
Darstellung einer Formierdüse,
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4 Schmelzrollen
für einen
Faden des Bewehrungsmaterials mit eckigem Querschnitt,
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5 Schmelzrollen
für einen
Faden des Bewehrungsmaterials mit gerundetem Querschnitt,
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6 Querschnitt
durch einen Verbundwerkstoff mit einem Gelege aus dem erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterial
und
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7 Querschnitt
durch einen Verbundwerkstoff mit einem Gewebe aus dem erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterial.
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Das
erfindungsgemäße Bewehrungsmaterial wird
im Folgenden näher
erläutert.
Dazu zeigt 1 einen Querschnitt durch einen
Faden 1, aus dem das erfindungsgemäße Bewehrungsmaterial besteht. Wesentlich
sind die gestreckten und weitgehend parallel ausgerichteten Naturfasern 2 und
der aufgeschmolzene Kunststoff 3. Die Figur zeigt das Umschließen der
einzelnen Naturfasern 2 durch den Kunststoff 3,
wodurch diese unabhängig
von ihrer Stapellänge
in den Verbund des Bewehrungsmaterials eingebunden werden. In dem
dargestellten Beispiel ist der äußere Umfang
des Fadens 1 von dem Kunststoff 3 umschlossen.
In einer anderen vorteilhaften Ausführung sind die Naturfasern 2 nur
im Innern des Fadens 1 von dem Kunststoff 3 umschlossen.
Am äußeren Umfang
des Fadens 1 sind die Naturfasern 2 nicht oder
nur teilweise von dem Kunststoff 3 bedeckt.
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2 zeigt
die schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrensablaufs
zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterials. Dabei
wird ein lockerer Strang mit schon weitgehend parallel ausgerichteten
und gestreckten Naturfasern 2 mit einem vorbestimmten Anteil
von Fasern aus dem Kunststoff 3 einem nur schematisch dargestellten Kammband 4 zugeführt. Pfeile
zeigen die Bewegungsrichtung des Stranges und des Kammbandes 4 an.
Ein Zugrollenpaar 5 fördert
den Strang zu einer Formierdüse 6.
In relativ kurzem Abstand folgt ein Schmelzrollenpaar 7 und
ein Kühlrollenpaar 8.
Der fertige Faden 1 des erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterials gelangt
danach in eine nicht dargestellte Aufspulvorrichtung.
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3 zeigt
in einer ebenfalls schematischen Darstellung die Formierdüse 6.
Der zugeführte,
gekämmte
Strang aus den Naturfasern 2 mit dem vorbestimmten Anteil
von Fasern aus dem Kunststoff 3 verlässt die Formierdüse 6 als
ein verdichteter Strang mit gedrängt
aneinander liegenden Fasern. In einer anderen, ebenfalls bevorzugten
Ausführung
wird über
die Formierdüse 6 einem
zugeführten
Strang aus vorwiegend reinen Naturfasern 2 ein Pulver aus dem
Kunststoff 3 zugemischt.
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4 und 5 zeigen
unterschiedliche Profile des Schmelzrollenpaares 7. Das
Profil des Schmelzrollenpaares 7 gemäß 4 dient
zur Herstellung des Fadens 1 des erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterials
mit einem eckigen Querschnitt. Das Profil des Schmelzrollenpaares 7 gemäß 5 dient
dagegen zur Herstellung des Fadens 1 mit gerundetem Querschnitt.
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6 zeigt
in einem Querschnitt einen Verbundwerkstoff 9 mit einer
Bewehrung in Form eines Geleges 10. Die Fäden 1 des
erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterials
kreuzen sich in einem Winkel von 90°, so dass ein Faden 1 in
seiner Längserstreckung
und weitere Fäden 1 mit
ihren Querschnitten dargestellt sind.
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7 zeigt
in einer ähnlichen
Darstellung einen Querschnitt des Verbundwerkstoffs 9 mit
einer Bewehrung in Form eines Gewebes 11. Die Kett- und Schussfäden des
Gewebes 11 bestehen aus den Fäden 1 des erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterials.
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Die
Funktion des erfindungsgemäßen Bewehrungsmaterials
wird im Folgenden näher
erläutert.
Gestreckte und weitgehend parallel ausgerichtete Naturfasern 2 werden
von einem aufgeschmolzenen Kunststoff 3 miteinander verbunden
und zu unterschiedlichen Gebilden, unter anderem auch zu einem Faden 1,
geformt. Die Festigkeit der verwendeten Naturfasern 2,
Hanf, Flachs oder Sisal, ist etwa dreifach höher als die von Glasfasern.
Die Dehnbarkeit der Naturfasern 2 geht im gestreckten Zustand gegen
Null. Das bedeutet, dass eine Bruchdehnung der Naturfasern 2 unter
Belastung erst unmittelbar vor Erreichen der maximalen Festigkeit
eintritt. Die Naturfasern 2 lassen sich üblicherweise
nur durch eine Drehung beim Spinnen zu einem Garn miteinander verbinden.
Ein gedrehtes Garn weist aber eine Dehnbarkeit auf, die für den Einsatz
in hochfesten Verbundwerkstoffen 9 nicht akzeptabel ist.
Dieser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße Bewehrungsmaterial vermieden,
bei dem Naturfasern 2 auch bei relativ geringen Stapellängen durch
den Kunststoff 3 drehungsfrei zu einem Gebilde, wie einem
Faden 1, geformt werden, der eine Dehnung annähernd gleich
der reinen, gestreckten Naturfaser 2 besitzt.
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Je
nach dem Anteil des Kunststoffs 3 im Verhältnis zu
der Menge der Naturfasern 2, der zwischen 5 und 50% liegen
kann, wird ein Faden 1 gebildet, dessen Außenfläche entweder
vollständig
von dem Kunststoff 3 umschlossen ist oder von freiliegenden Naturfasern 2 gebildet
wird. Ein Faden 1 mit einer Außenfläche aus dem Kunststoff 3 lässt sich
aufgrund seiner relativ glatten Außenfläche leicht verarbeiten. Durch
die Auswahl eines geeigneten Kunststoffs 3 ist eine gute
Einbindung in den Verbundwerkstoff 9 erzielbar. In der
anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausführung wird durch die an der
Außenfläche des
Fadens 1 freiliegenden Naturfasern 2 eine gute
Einbindung in den Verbundwerkstoff 9 erreicht. Alle dazwischen
liegenden Varianten liegen im Bereich der erfindungsgemäßen Lösung.
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Bevorzugt
werden für
das erfindungsgemäße Bewehrungsmaterial
sortenreine, einheitliche Naturfasern 2, wie Hanf, Flachs
oder Sisal, verwendet. Durch das Mischen unterschiedlicher Naturfasern 2 lassen
sich dagegen bestimmte Eigenschaften betonen, wie beispielsweise
ein verzögerter
Bruch unter Belastung, da die verschiedenen Naturfasern 2 voneinander
abweichende Festigkeiten besitzen.
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Der
eingesetzte Kunststoff 3 soll neben einer guten Affinität zu dem
Verbundwerkstoff 9 eine Schmelztemperatur besitzen, bei
der die Eigenschaften der Naturfasern 2 noch nicht einer
Degradation unterliegen. Der Schmelzpunkt soll aus diesem Grund
unter 200°C
liegen. Darüber
hinaus soll der Schrumpfungsgrad des Kunststoffs 3 nach
Aufschmelzen und Abkühlen
nicht größer als
5% sein. Als besonders geeignet hat sich ein thermoplastischer Kunststoff 3,
und zwar ein Biopolymer, erwiesen, das unter der Bezeichnung „Lactat
12" bekannt ist.
Es besitzt eine besonders hohe Bindungsfähigkeit zu den als Verbundwerkstoff
in Betracht kommenden Kunststoffen, beispielsweise Polypropylen. Das
schließt
den Einsatz anderer Kunststoffe 3 nicht aus. Unter Einhaltung
materialtypischer Bedingungen, wie beispielsweise die Biegsamkeit
des Fadens 1, ist selbst die Verwendung duroplastischer
Kunststoffe 3 möglich.
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Für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung des Bewehrungsmaterials für Verbundwerkstoffe 9 wird
ein lockerer Strang von gereinigten und von Schäben befreiten sowie schon ausgerichteten
Naturfasern 2 zusammen mit einem vorbestimmten Anteil von
Fasern aus dem Kunststoff 3 in einer schon annähernd homogenen
Mischung mit den Naturfasern 2 dem Kammband 4 zugeführt. Die
Naturfasern 2 und die Fasern aus dem Kunststoff 3 werden
gekämmt,
weiter ausgerichtet und gestreckt und zu einem ausgedünnten Strang geformt.
Ein Zugrollenpaar 5 fördert
den ausgedünnten
Strang zu einer Formierdüse 6,
in der der Strang weiter durchmischt und verdichtet wird. Der derart verdichtete
Strang, in dem die Naturfasern 2 gedrängt aneinander liegen, durchläuft in relativ
kurzem Abstand die Schmelzrollen 7, in denen der Kunststoff 3 aufgeschmolzen
und die Naturfasern 2 zu dem Faden 1 mit dem gewünschten
Querschnitt geformt werden. Es folgen die Kühlrollen 8, in denen
der Faden 1 bis zum Erreichen seiner Formstabilität abgekühlt wird,
so dass sich der Faden 1 anschließend aufspulen lässt.
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In
einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausführung wird der Kunststoff 3 in
Form eines Pulvers in der Formierdüse 6 den Naturfasern 2 beigefügt. In der
Formierdüse 6 wird
das Pulver aus dem Kunststoff 3 mit den Naturfasern 2 durchmischt,
und der derart behandelte Strang wird, wie schon beschrieben, verdichtet
und den Schmelzrollen 7 zugeführt. In den Schmelzrollen 7 wird
der Kunststoff 3 aufgeschmolzen, die Naturfasern 2 werden
zu dem Faden 1 mit dem gewünschten Querschnitt geformt,
der in den Kühlrollen 8 abgekühlt und
dann aufgespult wird.
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Die
Schmelzrollen 7 können
jeweils derart ausgeführt
sein, dass der Faden 1 entweder über eine Schmelzrolle 7 geführt oder
zwischen einem Rollenpaar hindurch geführt wird. Die Schmelzrollen 7 besitzen
jeweils ein Profil, das dem gewünschten Querschnitt
des Fadens 1 entspricht. Das Profil kann dabei eckig, gerundet
oder in beliebigen anderen Variationen ausgeführt sein. Von Vorteil ist eine
Antihaft-Beschichtung der Schmelz- und Kühlrollen 7; 8. Zumindest
die Schmelzrolle 7 ist beheizt und in einem Bereich zwischen
120 und 320°C
temperaturgeregelt.
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Für die Anwendung
wird das nach der Lehre der Erfindung beschaffene und hergestellte
Bewehrungsmaterial in einen umhüllenden
Werkstoff eingebracht und mit ihm zu einem Verbundwerkstoff 9 verbunden.
In bevorzugten Anwendungen ist der umhüllende Werkstoff ein aushärtbarer
Kunststoff, wie Polyester oder Polypropylen. Von besonderem Vorteil für die Anwendung
ist, dass das Bewehrungsmaterial zu unterschiedlichen Gebilden geformt
sein kann. Die parallel ausgerichteten und mit dem Kunststoff 3 umschlossenen
Naturfasern 2 lassen sich beispielsweise zu einem Gebilde
formen, dessen Gestalt schon annähernd
der Form des herzustellenden Produkts entspricht. Das Gebilde aus
den parallel ausgerichteten und gestreckten Naturfasern 2 mit
dem umschließenden
Kunststoff 3 kann in einer anderen Ausführung ein Flächengebilde
in Form einer Matte sein, das in den umhüllenden Werkstoff eingebracht wird.
Schließlich
lassen sich aus den parallel ausgerichteten Naturfasern 2 auch
Fäden 1 formen,
aus denen Gelege 10 mit sich unter einem Winkel kreuzenden
Fäden 1,
Gewebe 11 mit sich kreuzenden Kett- und Schussfäden oder
Wirrlagen aus Fäden 1 herstellbar
sind.
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Mit
den unterschiedlichen Gebilden aus dem Bewehrungsmaterial entstehen
Verbundwerkstoffe 9 mit unterschiedlichen Eigenschaften,
die sich beispielsweise in unterschiedlichen Zug- oder Bruchfestigkeiten
ausdrücken.
Durch die Kombination unterschiedlicher Gebilde des Bewehrungsmaterials
lassen sich auch diese Eigenschaften kombinieren, beispielsweise
durch Stellen mit erhöhter
oder mit verminderter Festigkeit. So lassen sich zum Beispiel für die Autoindustrie
Teile mit Sollbruch- oder Sollknickstellen herstellen.