DE102005060500A1

DE102005060500A1 - Faserverstärkter Kunststoff, enthaltend Bambusfasern, sowie Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number: DE102005060500A1
Application number: DE102005060500A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Mischok
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-06-21

Abstract

Ein faserverstärkter Kunststoff, bestehend aus mindestens einer Kunststoffkomponente, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff als Faserkomponente Bambusfasern mit einem Gewichtsanteil von 0-40 Gew.-% enthält. DOLLAR A Der Kunststoff wird hergestellt aus einem ein- oder mehrlagigen Kunststoff-Faservlies, einem Prepreg oder einem SMC, wobei dem Vlies, Prepreg oder SMC Bambusfasern in einem Gewichtsanteil von 0-40 Gew.-% zugesetzt werden. DOLLAR A Alternativ wird der Kunststoff aus einem Kunststoffgranulat hergestellt, dessen Ausgangsstoff Bambusfasern in einem Gewichtsanteil von 0-40 Gew.-% zugesetzt werden.

Description

Faserverstärkte Kunststoffe kommen im Bereich der Technik in vielen Gebieten zum Einsatz. Sie weisen im Vergleich zu anderen Werkstoffen hohe spezifische Steifigkeiten und Festigkeiten bei geringem spezifischem Gewicht auf. Diese an sich widersprüchlichen Eigenschaften verdanken diese Werkstoffe der Tatsache, dass sie aus wenigstens zwei Komponenten bestehen, nämlich einer Faserkomponente sowie einer Matrixkomponente. Die Fasern der Faserkomponente weisen in Längsrichtung ein hohes Elastizitätsmodul auf und sind daher in der Lage, starke Zugkräfte aufzunehmen. Die Matrixkomponente bettet und stützt die Fasern, schützt sie vor Knicken und anderen Umwelteinflüssen und weist überdies eine hohe Bruchfestigkeit auf, so dass sie in der Lage ist, starke Drücke und Schubkräfte aufzunehmen.

Eine innige Verbindung zwischen Faser- und Matrixkomponente trägt dazu bei, dass Zugkräfte, Drücke und Schubkräfte gleichmäßig auf den gesamten Werkstoff übertragen werden.

Bei der Faserkomponente handelt es sich in der Regel um Glas- oder Kohlefasern. Vereinzelt kommen auch Stahlfasern oder aber Fasern aus Aramid, Nylon oder PE zum Einsatz.

Bei der Matrixkomponente handelt es sich gewöhnlich um einen thermoplastischen, einen duroplastischen oder einem elastomeren Kunststoff. Letztere kommen nur vereinzelt zum Einsatz, zum Beispiel bei Keil- oder Zahnriemen. Erstere sind besonders vielseitig verwend- und verarbeitbar, während die als zweites genannten faserverstärkten Kunststoffe mit duroplastischer Matrix in der Regel die höchsten Festigkeiten aufweisen.

Faserverstärkte Kunststoffe haben sich in all den Einsatzbereichen, bei denen es auf eine hohe Zug- und Bruchfestigkeit bei geringem spezifischen Gewicht ankommt, durchgesetzt, so zum Beispiel im Karosseriebau, im Flugzeugbau, im Schiffbau, im Tief- und Hochbau sowie bei Artikeln des täglichen Lebensbedarfs.

Aufgrund der innigen Verbindung zwischen Faser- und Matrixkomponente, die für die oben genannten positiven Eigenschaften unverzichtbar ist, lassen sich faserverstärkte Kunststoffe in der Regel nur schlecht oder gar nicht wiederverwerten. So können zum Beispiel faserverstärkte Duroplaste zwar eingeschmolzen werden, dies erleichtert die Auftrennung in die Matrix- und die Faserkomponente jedoch nicht. Eine chemische Extraktion der Fasern verbietet sich in der Regel aus Umwelt- sowie aus Kostengründen. Allenfalls lassen sich solche Kunststoffe zermahlen und als Streckmittel wiederverwenden. Letztere sind jedoch im Vergleich zu den Ausgangsstoffen von minderer Qualität.

Faserverstärkte Thermoplaste können unter Umständen ebenfalls zermahlen und als kurzfaserverstärkte Kunststoffe wie derverwendet werden. Durch das erneute Aufschmelzen werden jedoch die Eigenschaften des thermoplastischen Kunststoffs wesentlich verschlechtert.

Die erwähnten, eingeschränkten Recyclingmöglichkeiten gelten allerdings nicht für glasfaserverstärkte Kunststoffe, die einen überwältigend großen Anteil der Gesamtmenge der faserverstärkten Kunststoffen darstellen, da sie die oben genannten Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit und spezifisches Gewicht in nahezu idealer Weise verbinden. Überdies sind sie sehr kostengünstig in der Herstellung, insbesondere im Vergleich zu kohlefaser- oder aramidfaserverstärkten Kunststoffen.

Da Glasfasern nicht brennen, können glasfaserverstärkte Kunststoffe zu Zwecken der Entsorgung nicht oder nur schlecht verbrannt werden. Ebenso wenig können sie zermahlen werden, da die Glasfasern eine große Oberflächenhärte aufweisen, die die zu benutzenden Mahlwerkzeuge, insbesondere zum Beispiel Extruder, beschädigen würde. Außerdem werden beim Zermahlen von Glasfasern Mikrofasern freigesetzt, die stark gesundheitsschädlich sind. Aus diesem Grunde dürfen nach deutscher Gesetzgebung glasfaserverstärkte Kunststoffe nicht wiederverwertet werden, sondern müssen endgelagert werden.

Da aufgrund der Richtlinie 2000/53/EG des Europäischen Parlaments die EU-Mitgliedsstaaten verpflichtet sind, Maßnahmen zu treffen, um sicherzustellen, dass bis spätestens 01.01.2006 Altfahrzeuge zu mindestens 85% des durchschnittlichen Fahrzeugsgewichts wiederverwertet werden müssen, und bis spätestens 01.01.2015 zu mindestens 95% wiederverwertet werden, ist mittelfristig absehbar, dass glasfaserverstärkte Kunststoffe im Automobilbau nicht mehr in nennenswertem Unfang verwendet werden können.

Nach einer Studie des VDI ist der Gewichtsanteil von Kunststoffen im Autobomilbau in den letzten 30 Jahren von 6 Gew.-% auf 15 Gew.-% angestiegen, während der Metallanteil um denselben Betrag zurückging. Grund hierfür ist, dass mehr und mehr metallische KFZ-Bauteile aus Gewichts- und Korrosionsgründen durch Kunststoffbauteile ersetzt werden. Ein Großteil dieser Kunststoffe sind glasfaserverstärkte Kunststoffe, deren Anteil in Zukunft aufgrund der genannten EU-Richtlinie mehr und mehr reduziert werden muß.

Es besteht also ganz offensichtlich ein dringender Bedarf für einen recyclefähigen Werkstoff, der geeignet ist, glasfaserverstärkte Kunststoffe im Automobilbau zu ersetzen, und der ähnliche Eigenschaften in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit, die Zug- und Bruchfestigkeit sowie das spezifische Gewicht aufweist. Aber auch für andere Einsatzbereiche ist ein solcher Werkstoff dringend erforderlich.

Aus dem Stand der Technik sind faserverstärkte Kunststoffe bekannt, deren Faserkomponente aus nachwachsenden Verstärkungsfasern bestehen, so zum Beispiel aus Flachs, Hanf oder Sisal.

So ist zum Beispiel aus der DE 297 20 598 ein Vliesstoff aus Natur- und Kunstfasern bekannt, bei welchem als Naturfasern Flachs, Hanf, Sisal, Capok, Jute, Ramie, Kokos, Nessel oder Banane verwendet werden. Aus der DE 42 26 988 ist ein Formteil aus mit einem geschäumten Kunstharz durchtränkten Na turfasern bekannt, bei dem als Naturfasern Flachs, Hanf, Sisal, Kokos-, Bauwoll-, Seide- oder Jutefasern zum Einsatz kommen.

Die genannten Naturfasern haben jedoch im Vergleich zu den herkömmlicherweise verwendeten Fasern, wie zum Beispiel Glasfasern, Kohlefasern, Stahlfasern oder Aramidfasern eine geringe mechanische Widerstandsfähigkeit, insbesondere ein kleines Elastizitätsmodul. Aus diesen Gründen werden diese Fasern nicht in Strukturbauteilen verwendet, die Druck- und Zugkräfte aufnehmen müssen, sondern lediglich in Verkleidungsbauteilen. Überdies werden sie – im Kurzschnitt – als Streckmittel für Kunststoffe eingesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen faserverstärkten Kunststoff bereitzustellen, der recyclebar ist, dabei höchste Ansprüche an das spezifische Gewicht und die Zug- und Bruchfestigkeit erfüllt, und der daher auch für tragende Strukturen, zum Beispiel im Fahrzeugbau, im Flugzeugbau oder im Schiffbau verwendet werden kann.

Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Erfindung gelöst.

Demnach ist ein Faserverstärkter Kunststoff vorgesehen, der aus mindestens einer Kunststoffkomponente besteht sowie als Faserkomponente Bambusfasern mit einem Gewichtsanteil von 0- 40 Gew.-% enthält.

Bei dem erfindungsgemäßen Kunststoff kann es sich um ein Granulat oder Pellets, um ein Halbzeug, ein Vlies, ein Prepreg, ein SMC (Sheet Moulding Compound), ein BMC (Bulk Moulding Compound), ein Formstück, einen Rohling oder ein Kunststoffbauteil handeln.

Bei den Bambusfasern kann es sich insbesondere um Rohfasern, also durch Spanen oder Schneiden von Bambusrohr gewonnene Fasern sowie Faserverbünde handeln.

Je nach Anwendungszweck sowie dem Verarbeitungsverfahren können die Rohfasern Längen von 20-80 mm bzw. 0.1-3 mm aufweisen.

Als Kunststoffe für die Matrixkomponente kommen grundsätzlich alle Thermoplaste, Duroplaste oder Elastomere zum Einsatz.

So können z.B. Polyolefine, Polybuthylene, Polyurethane, Acrylharze, Polycarbonate, Thermoplastische Elastomere Styropolymere, Polyester, Polyacetale, Polyamide, Polethylene, Polypropylene, PVC, ABS und und Compounds auf Basis der oben aufgeführten Materialien verwendet werden. Ebenso kommen technische Kunststoffe (PA, PAG, PAGG) in Frage.

Die erfindungsgemäße Verwendung von Bambusfasern als Faserkomponente in einem faserverstärkten Kunststoff weist eine Reihe von signifikanten Vorteilen auf:
So lassen sich solchermaßen ausgebildete Kunststoffe im Gegensatz zu glasfaserverstärkten Kunststoffen leicht schreddern, und können dann eingeschmolzen und wiederverwertet werden. Ebensogut können sie auch thermisch wiederverwertet, d.h. verbrannt, werden.

Im Gegensatz zu mit Flachs, Hanf oder Sisal versetzten Kunststoffen weisen Bambusfaserverstärkte Kunststoffe eine weitaus höhere Reißfestigkeit auf, da Bambusfasern ein sehr viel höheres Elastizitätsmodul aufweisen als erstere. Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, dass Bambusrohfasern eine mittlere Zugfestigkeit von 87,5 N mm^–2, eine mittlere Reißdehnung von 10,5 % sowie ein mittleres Zug-E-Modul von 3420 N mm^–2 aufweisen.

Weiter haben Versuche der Erfinder gezeigt, dass ein Werkstück aus einem erfindungsgemäßen Kunststoff, bestehend aus Polypropylen als Matrix- und Bambusfasern als Faserkomponente, Zug- und Duckeigenschaften aufweist, die dem von glasfaserverstärkten Kunststoffen mit 20% Glasfaseranteil entsprechen.

Bambusfasern sind – trotz ihrer grundsätzlichen Brennbarkeit – im Gegensatz zu vielen anderen Naturfasern relativ schwer entflammbar, was bereits bei einem unveredelten erfindungsgemäßen Kunststoff zu einer erschwerten Entflammbarkeit führt. Gleichwohl lassen sich die erfindungsgemäßen Kunststoffe, wie oben angedeutet, zu Entsorgungszwecken verbrennen.

Hinzu kommt, dass Bambusfasern im getrockneten Zustand – wiederum im Gegensatz zu vielen anderen Naturfasern – praktisch keine Feuchtigkeitsaufnahme aufweisen.

Bambusfasern weisen im Gegensatz zu Kohle-, Glas-, Stahl- oder Aramidfasern durch ihre raue Struktur eine große Oberfläche auf. Dies führt zu einer besonders innigen Verbindung mit der Kunststoffmatrix.

Bambusfasern sind zudem ein nachwachsender Rohstoff, der im Vergleich zu den herkömmlicherweise verwendeten Fasern, aber auch im Vergleich zu anderen Naturfasern, sehr kostengünstig ist.

Überdies haben Bambusfasern eine antibakterielle Wirkung, was Ihre Verwendung in faserverstärkten Kunststoffen für den medizinischen Bereich denkbar macht.

Grundsätzlich ist die Verwendung von Bambusfasern für gewerbliche Zwecke bekannt.

So beschreibt die WO2005068697 die Verwendung von Bambusgarn für die Produktion von Textilien. Handtücher, die gemäß diesem verfahren hergestellt wurden, zeichnen sich nach Aussage der Anmelder durch große Weichheit, hohe Saugfähigkeit und antibakterielle Eigenschaften aus.

Die Taiwanesische Firma Paiho Ltd. verkohlt Bambus und stellt daraus ein Mehl her, das in einem Garn versponnen und für die Herstellung von Funktionskleidung verwendet wird.

Die so hergestellte Kleidung soll sich durch gute Isolationseigenschaften, hohe Feuchtigkeitsaufnahme, Pilzresistenz sowie desodorierende Eigenschaften auszeichnen. Zudem wird behauptet, dass die Kleidung permeabel für FIR-Strahlen (Far Infrared) sei, was stimulierende und gesundheitsfördernde Wirkungen habe.

Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils oder eines Kunststoffhalbzeugs, be stehend aus einem ein- oder mehrlagigen Kunststoff-Faservlies, einem Prepreg oder einem SMC, vorgesehen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Vlies, dem Prepreg, dem SMC oder dem BMC Bambusfasern in einem Gewichtsanteil von 0-40 Gew.-% zugesetzt werden.

Bevorzugt werden für dieses Verfahren Duroplaste verwendet, es können aber ebenso gut auch Thermoplaste verwendet werden.

Handelt es sich um ein Vlies, können z.B. gekrempelte Stapelfasern mit einer Stapellänge zwischen 15 und 100 mm verwendet werden.

Dabei können verschiedene Fasertypen verwendet werden, z.B. der Thermoplast PE für eine Matrixfaser-Komponente und Acryl für eine Bindefaserkomponente. Ebenso geeignete Kombinationen sind verstrecktes PE-Terephthalat und unverstrecktes PE-Terephthalat sowie verstrecktes PE-Terephthalat und Copolyester. Wichtig dabei ist, dass die Bindefaserkomponente einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist.

Das Faservlies kann überdies vor dem Zusetzen der Bambusfasern durch Nadelbehandlung oder flächige Wärmeeinwirkung vorverfestigt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die Bambusfasern dem Vlies, Prepreg oder SMC zugesetzt werden, indem lose Bambusfasern auf eine Lage des Vlieses, des Prepregs oder des SMC aufgegeben werden.

Im Unterschied zu geschnittenen Glasfasern legen sich Bambusfasern ungeordnet auf dem Vlies, Prepreg oder SMC aus, während letztere zu einer polaren Ausrichtung tendieren, da sie sich im Gegensatz zu den Bambusfasern statisch aufladen.

Die sogenannte Wirrwar-Anordnung bietet jedoch wesentliche Vorteile, da das produzierte Material in praktisch allen Richtungen eine erhöhte Zugfestigkeit aufweist (anisotrope Verstärkung), während bei polarer Ausrichtung der Fasern in einer Richtung einen höhere Zugfestigkeit vorliegt als in den anderen Richtungen (isotrope Verstärkung).

Hierbei können sowohl Bambusrohfasern als auch gesponnene Bambusfasern verwendet werden. Besonders geeignet sind Bambusrohfasern mit einer Länge im Bereich zwischen 40 und 80 mm, weil diese eine optimale Festigkeit aufweisen.

Die Bambusrohfasern der genannten Länge weisen überdies bevorzugt Stärken von 0.2-0.5 mm auf.

Grundsätzlich bereitet es Probleme, Bambusrohfasern herzustellen, die für die erfindungsgemäßen Kunststoffe geeignet sind. So weist Bambusrohr in Längsrichtung wachstumsbedingte Konten auf, die für die Herstellung der Rohfasern ungeeignet sind. Es kann daher nur das zwischen den Knoten befindliche Material für die Herstellung der Rohfasern verwendet werden. Dies impliziert, dass die hergestellten Bambusrohfasern nicht länger sein können als der Anstand der Knoten eines Rohrs zueinander. Die Knoten weisen Abstände von maximal 360 mm auf. Bei den bevorzugt verwendeten Bambusarten liegen die Knotenabstände im Bereich zwischen 40 und 80 mm.

Da die Abstände der Knoten zueinander variieren, bereitet es Schwierigkeiten, die Rohfasern maschinell herzustellen. Aus diesem Grunde wurden Faserverstärkte Kunststoffe mit Bambusrohfasern bislang noch nicht hergestellt.

Den Anmeldern der vorliegenden Erfindung ist es erstmals gelungen, Bambusrohfasern in den genannten Längen in großer Menge kostengünstig herzustellen. Erst durch diesen Schritt ist es möglich, faserverstärkte Kunststoffe mit Bambusrohfasern der genannten Längen wirtschaftlich herzustellen.

Aus der JP 10 058411 ist eine Laminatplatte aus Bambuspartikeln bekannt. Für deren Herstellung werden feine getrocknete Stücke von in Faserrichtung gespaltenem Bambus mit 10 Gew.-% Phenolharz vermischt und dann in Faserrichtung als Strukturschicht angeordnet. Darauf werden als vibrationsabsorbierende Schicht kleinere Bambusteilchen aufgelegt. Die Laminatbildung soll dadurch erreicht werden, dass man die o. g. Schichten abwechselnd übereinander legt und dann mehrere Schichtlagen gemeinsam verpresst und aushärtet. Bei den verwendeten Bambusteilchen handelt es sich nicht um Bambusfasern gemäß der obigen Definition. Das Verfahren ist überdies insgesamt sehr aufwendig in der Herstellung und für teilautomatisierte Herstellungsprozesse nicht geeignet.

Die DE 198 13 152 beschreibt ein Gewebe, das zur Herstellung eines Innenausstattungs- bzw. -verkleidungs-Trägerelements für einen Automobil-Himmel, eine Automobil-Tür, einen Automobil-Gepäckraum und dgl. verwendet wird. Dieses Gewebe wird hergestellt nach einem Verfahren, bei dem eine Mischung aus einer steifen pflanzlichen Faser, beispielsweise einer Bambusfaser, und einer thermoplastischen Faser erhitzt wird, so dass die thermoplastische Faser weich wird und auf diese Weise die steife pflanzliche Faser und die thermoplastische Faser miteinander verbunden werden. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem nach diesem verfahren hergestellten Material also um ein Gewebe und nicht um ein Vlies, Prepreg oder SMC.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bambusfasern dem Vlies, Prepreg oder SMC zugesetzt werden, indem einer Lage des Vlieses, des Prepregs oder des SMC eine Lage eines Bambusfaserverbundes auf- oder unterlegt wird.
Bei diesem Faserverbund kann es sich z.B. um ein Gewebe, ein Gewirke, ein Gestrick oder ein Gelege, eine Matte, ein Roving oder ähnliches handeln.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist zudem vorgesehen, dass mindestens eine Lage des Vlieses, des Prepregs oder des SMC vor der Zusetzung der Bambusfasern mit einem Bindemittel beschichtet wird. Hierbei kann es sich z.B. um ein Polyesterharz handeln. Dieser Schritt ist u.A. dann verzichtbar, wenn zwei verschiedene Fasertypen verwendet werden, die durch thermische Behandlung miteinander verbunden werden.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC kalandriert wird, zum Beispiel, um dem Material eine gewünschte Dicke zu verleihen.
Weiterhin kann das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC einem Temperschritt unterworfen werden.
Wenn das Vlies, wie oben erwähnt, aus zwei verschiedenen Fasertypen besteht, kann es dabei vorteilhaft sein, die Temperatur während des Temperschritts auf einem Wert oberhalb des Schmelzpunkts der einen und unterhalb des Schmelzpunkts der anderen Faser zu bringen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC – ggf. nach der Kalandrierung und/oder nach dem Tempern – einem Formpressvorgang unterworfen wird.
Die Presstemperatur liegt dabei bevorzugt unterhalb der Schmelztemperatur der Kunststoffkomponente. Der Pressdruck kann z.B. im Bereich zwischen 6 und 10 kg cm^–2 liegen, und die Pressdauer kann z.B. 1,5-6 Minuten betragen.
In einer anderen erfindungsgemäßen Variante ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen oder Kunststoffgranulat vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Ausgangsstoff Bambusfasern in einem Gewichtsanteil von 0- 40 Gew.-% zugesetzt werden.
Bei den verwendeten Kunststoffen handelt es in dieser Variante bevorzugt um Thermoplaste. Es können jedoch auch Duroplaste verwendet werden. Bevorzugt werden weiterhin Bambusfasern mit einer Faserlänge von 0.1-3 mm verwendet.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung dieses Verfahrens ist vorgesehen, dass der Ausgangsstoff und die Bambusfasern coextrudiert werden.
Dieser Schritt der sogenannten Compoundierung findet bevorzugt in einem Zwei-Schnecken-Extruder statt. Dabei muß stets darauf geachtet werden, dass die Zufuhr der Fasern störungsfrei verläuft.
Hierfür wird bevorzugt ein Einfülltrichter mit Dosiereinrichtung verwendet.
Es können jedoch auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Compoundierverfahren verwendet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass den Ausgangsstoffen vor der Coextrusion ein Haftvermittler zugefügt wird. Dieser trägt zu einer besonders inningen Verbindung zwischen Bambusfasern und der Matrixkomponente bei. Geeignete Haftvermittler sind z.B. MAH-PP, HC5, Polybond 3200, oder MHA.
Ebenso können den Ausgangsstoffen Additive zur Erhöhung der Schlagfestigkeit oder auch Entflammungshemmer zugefügt werden.
Bei ersteren kann es sich z.B. um EPDM handeln, das in einem Anteil von 7-15 Gew.-% hinzugefügt wird und die Schlagfestigkeit wesentlich erhöht.
Letztere können alle handelsüblichen Entflammungshemmer sein. Grundsätzlich wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Bambusfaser selbst bereits schwer entflammbar ist und diese Eigenschaft auf den erfindungsgemäßen Verbundkunststoff übertragen kann.
Besonders bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass bei der Coextrusion von Ausgangsstoff und Bambusfasern ein Granulat, Pellets, ein Profil, ein Rohr, eine Platte oder eine Folie hergestellt wird. Die hierfür weiter erforderlichen Schritte sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik wohlbekannt.
Zur Herstellung von Rohren und Profilen ist dabei ein anschließender Kalibrationsschritt erforderlich, der ggf. im Vakuum und/oder unter Wasserkühlung durchgeführt wird.
Um ein Granulat oder aber Pellets herzustellen, wird das Extrudat z.B. zu gleichmässigen, runden Strängen ausgeformt, die in einem Wasserbad heruntergekühlt und anschließend geschnitten werden (Stranggranulierung).
Ebenso können Granulat oder Pellets auch mit dem Verfahren der Unterwassergranulierung hergestellt werden.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das wie oben beschrieben erhaltene Granulat bzw. die Pellets einem Spritzgußverfahren unterzogen werden. Auf diese Weise lassen sich komplexe Werkstücke und Bauteile herstellen, die allein auf dem Weg der Extrudierung nicht herstellbar sind.
In Frage kommen hier insbesondere Thermoplast-Spritzgussverfahren und In-Mold-Verfahren, aber auch alle anderen dem Fachmann geläufigen Spritzgussverfahren aus dem Stand der Technik.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist z.B. ein Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff vorgesehen, das mit einem der erwähnten Verfahren hergestellt wurde. Ebenso ist ein Granulat oder Pellets aus einem faserverstärkten Kunststoff vorgesehen, das bzw. die mit einem der erwähnten Verfahren hergestellt wurde.
Weiterhin ist ein faserverstärkter Kunststoff enthaltend Bambusfasern vorgesehen, der mit einem der erwähnten Verfahren hergestellt wurde.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung eines faserverstärkten Kunststoffs gemäß der obigen Beschreibung zur Herstellung von Karosserie- oder Verkleidungsteilen im Automobil-, Flugzeug- und/oder Schiffbau.
Im Automobilbau ist dabei insbesondere an Dachhimmel, Türverkleidungen, Armaturenbretter, und Stoßfänger gedacht.
Ebenso vorgesehen ist die Verwendung zur Herstellung von Rotorblättern, z.B. für Windkraftanlagen. Gerade für diesen Einsatzbereich empfiehlt sich der erfindungsgemäße Kunststoff aufgrund seiner Wiederverwertbarkeit.
Ein weiterer Einsatzbereich ist die Herstellung von Rohren für den Hoch- und den Tiefbau. So müssen Kunststoffrohre im Tiefbau häufig in einer gewissen Mindesttiefe verlegt werden, um vor Frost geschützt zu sein. Ein weiterer Grund ist, dass die maximalen Punktbelastungen nicht überschritten werden dürfen.
Rohre aus einem erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoff weisen einerseits eine größere Frostsicherheit auf und andererseits eine höhere Belastbarkeit gegenüber Druck und Zug als konventionelle Kunststoffrohre, und können daher in geringerer Tiefe verlegt werden. Auf diese Weise lassen sich Kosten für Tiefbauarbeiten erheblich reduzieren.
Weitere Verwendungsgebiete sind z.B. die Herstellung von Fassadenteilen für den Hochbau, Fenster- und Türrahmen, Kunststoffprofilen, Werkzeugen und Arbeitsgeräten, Kunststoffgehäusen, und dergleichen.
Grundsätzlich kommen alle Anwendungsbereiche in Frage, die nach einem hochbelastbaren, wieder verwertbaren Werkstoff mit geringem spezifischen Gewicht verlangen.

Claims

Faserverstärkter Kunststoff, bestehend aus mindestens einer Kunststoffkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff als Faserkomponente Bambusfasern mit einem Gewichtsanteil von 0-40 Gew.-% enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils oder eines Kunststoffhalbzeugs bestehend aus einem ein- oder mehrlagigen Kunststoff-Faservlies, einem Prepreg oder einem SMC, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vlies, Prepreg oder SMC Bambusfasern in einem Gewichtsanteil von 0-40 Gew.-% zugesetzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bambusfasern dem Vlies, Prepreg oder SMC zugesetzt werden, indem einer Lage des Vlieses, Prepregs oder SMC eine Lage eines Bambusfaserverbundes auf- oder unterlegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bambusfasern dem Vlies, Prepreg oder SMC zugesetzt werden, indem lose Bambusfasern auf eine Lage des Vlieses, Prepregs oder SMC aufgegeben werden.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage des Vlieses, Prepregs oder SMC vor der Zusetzung der Bambusfasern mit einem Bindemittel beschichtet wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC kalandriert wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC einem Temperschritt unterworfen wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC einem Formpressvorgang unterworfen wird.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen oder Kunststoffgranulat, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgangsstoff Bambusfasern in einem Gewichtsanteil von 0-40 Gew.-% zugesetzt werden.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen oder Kunststoffgranulat gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsstoff und die Bambusfasern coextrudiert werden.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen oder Kunststoffgranulat gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausgangsstoffen vor der Coextrusion ein Haftvermittler zugefügt wird
Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen oder Kunststoffgranulat gemäß einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Coextrusion ein Granulat, Pellets, ein Profil, ein Rohr, eine Platte oder eine Folie hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen gemäß einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass das erhaltene Granulat einem Spritzgußverfahren unterzogen wird.
Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2-8 bzw. einem der Ansprüche 9-13 hergestellt wird.
Granulat oder Pellets aus einem faserverstärkten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-13 hergestellt wird.
Faserverstärkter Kunststoff gemäß Anspruch 1, enthaltend Bambusfasern, herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2-13.
Verwendung eines faserverstärkten Kunststoffs gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 16, zur Herstellung von a) Karosserie- oder Verkleidungsteilen im Automobil-, Flugzeug- und/oder Schiffbau; b) Rotorblättern, z.B. für Windkraftanlagen c) Rohren für den Hoch- und den Tiefbau; d) Fassadenteilen für den Hochbau; e) Fenster- und Türrahmen, f) Kunststoffprofilen, g) Werkzeugen und Arbeitsgeräten h) Kunststoffgehäusen.