DE102007024045A1

DE102007024045A1 - Biologisch abbaubarer Naturfaserverbundwerkstoff

Info

Publication number: DE102007024045A1
Application number: DE102007024045A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Wimmer
Original assignee: Wk Naturfaser Technologie & Co KG GmbH; WK NATURFASER TECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: Wk Naturfaser Technologie & Co KG GmbH; WK NATURFASER TECHNOLOGIE GmbH
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-08-07
Also published as: EP1958762B1; DE502008001854D1; ATE489224T1; EP1958762A1

Abstract

Ein Hybridvliesstoff umfasst ein Naturfaservlies aus Strohfasern und mindestens einer weiteren Naturfaser sowie eine Matrix aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff, wobei das Naturfaservlies und die Matrix durch Temperatureinwirkung zum Hybridvliesstoff verbunden werden. Aus dem Hybridvliesstoff können Naturfaserformteile oder Wandelemente gebildet werden, die biologisch abbaubar sind.

Description

Die Erfindung betrifft biologisch abbaubare Naturfaserverbundwerkstoffe, insbesondere einen biologisch abbaubaren Hybridvliesstoff, ein Faserverbundformteil und ein Wandelement, die aus dem biologisch abbaubaren Hybridvliesstoffs gefertigt sind.
Faserverbundwerkstoffe, wie sie heute als Platten- oder Formteil erhältlich sind, bestehen zu einem nicht unerheblichen Anteil aus synthetischen Rohstoffen, wobei üblicherweise eine synthetische, thermoplastische Stützfaser als Bindemittel in der Fasermatrix verwendet wird. Dadurch wird aber die biologische Abbaubarkeit des bekannten Faserverbundwerkstoffes verhindert. Nur durch den Einsatz von Bindemitteln und Klebstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen können die Vorteile eines Vlieswerkstoffs aus Naturfasern und der daraus gefertigten Produkte erhalten werden, insbesondere deren biologische Abbaubarkeit. Die Entwicklung von natürlichen Bindemittel-Faser-Compounds ist daher ein wichtiger Bestandteil einer konsequent nachhaltigen Produktion.
Die Herstellung von Vliesen und Faserplatten auf der Basis nachwachsender Rohstoffe ist grundsätzlich bekannt. So werden beispielsweise Formteile aus Hanffasern für die Autoindustrie oder Dämmvliese für den Hausbau produziert. In der überwiegenden Mehrzahl aller dieser Entwicklungen kommen jedoch synthetische Materialien in derartigen Formteilen neben den Naturfasern zum Einsatz.
Als Stand der Technik kann die Verwendung eines synthetischen Bindemittels im Verbund mit natürlichen Fasern angesehen werden, insbesondere der Einsatz von thermoplastischen Spritzfasern aus Polyester. Die so hergestellten Produkte bestehen folglich nicht vollständig aus nachwachsenden oder unbedenklichen Rohstoffen und können daher nicht in biologische Kreisläufe rückgeführt werden. Auch ein technisches Recycling ist kaum sinnvoll möglich. Beispiele für bereits am Markt verbreitete Produkte mit synthetischen Komponenten sind fibre-boards, die von verschiedenen Unternehmen angeboten werden.
Des weiteren sind überwiegend aus Hanf hergestellte und als Dämmstoffe verwendete Faservliese bekannt, die jedoch keine Eigenstabilität besitzen und weder Zug- noch Druckkräfte aufnehmen bzw. übertragen können.
Im Bereich der Plattenproduktion aus Holzwerkstoffen sind Entwicklungen mit stärkegebundenen Sägespäne zu beobachten. Diese genügen zwar den Ansprüchen, vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen zu bestehen, sind jedoch derzeit noch nicht marktfähig.
Ferner sind technische Lösungen für die Herstellung von mineralisch gebundenen Strohplatten mit Wasserglas ebenfalls Gegenstand von Untersuchungen. Die Entwicklungen von Strohplatten mit Bindemitteln aus nachwachsenden Rohstoffen beschränkt sich derzeit auf die Verwendung von Kaseinklebern und Stärke- bzw. Lignin/Tanin-Bindemitteln. Eine kleb- und kunststofffreie Alternative sind im Nassverfahren hergestellte poröse Platten, mittelharte und harte Platten aus Holzfasern. Ferner werden stranggepresste Strohplatten produziert, die ebenfalls bindemittelfrei sind. Diese haben aber eine relativ geringe Wandstärke und eine sehr hohe Dichte.
Ferner sind Verpackungsformteile bekannt, die derzeit überwiegend aus biologischen nichtabbaubaren Rohstoffen hergestellt sind, wobei Polystyrol und Polyethylen zwei der am häufigsten eingesetzten Werkstoffe für diese Zwecke sind.
Als Faserrohstoffe für die Vliesentwicklung werden derzeit Flachskämmlinge bzw. Flachsfasern, die auch in der Automobilindustrie als Faserverbundwerkstoffe eingesetzt werden, sowie Strohfasern verwendet. Stroh ist als landwirtschaftliches Nebenprodukt billig und in großen Mengen verfügbar. Es bedarf jedoch einer mechanischen Aufbereitung, um die Strohfasern für den Vlieslegeprozess zu konditionieren. Flachskämmlinge sind ein Nebenprodukt der textilen Verarbeitungskette und dienen aufgrund ihrer feinen Fasern für die Verbesserung des Vliesaufbaus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen biologisch abbaubaren Hybridvliesstoff mit optimierter Zusammensetzung zu schaffen, sowie einen aus einem derartigen Hybridvliesstoff hergestellten Faserverbundwerkstoff, Faserverbundformteil sowie Wandelement zu erstellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Hybridvliesstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Naturfaserformteil mit den Merkmalen des Anspruchs 12, sowie ein Wandelement mit den Merkmalen des Anspruchs 15 und die entsprechenden Verfahren zu deren Herstellung gemäß den Ansprüchen 22, 23 und 26 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Hybridvliesstoff umfasst ein Naturfaservlies aus Strohfasern und mindestens eine weitere Naturfaser, wobei das Naturfaservlies in einer Matrix aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff angeordnet ist. Dabei werden das Naturfaservlies und die Matrix durch Temperatureinwirkung mit einander zu dem erfindungsgemäßen Hybridvliesstoff verbunden. Als Matrix wird dabei das umhüllende Material bezeichnet, welches die Naturfasern umgibt, und in denen die Fasern angeordnet sind. Vorzugsweise wird genau eine weitere Naturfaser verwendet, die entweder eine Flachsfaser oder eine Hanffaser ist.
Als Matrix für den Hybridvliesstoff kommt vorzugsweise Polyactid, kurz PLA, zur Anwendung, die in das Naturfaservlies eingebracht wird. Insbesondere kann eine Polyactidfaser verwendet werden, die in Faserform mit den Naturfasern gemischt wird.
Vorzugsweise liegt bei dem Hybridvliesstoff der Anteil an Strohfasern zwischen 1 und 99%, der Anteil der mindestens einen weiteren Naturfaser liegt ebenfalls zwischen 1 und 99% und der Anteil der Matrix beträgt 1 bis 99%.
Weiter bevorzugt beträgt das Verhältnis von Strohfaser zu der mindestens einen weiteren Naturfaser 0,5 bis 2, insbesondere 0,9 bis 1,1 und weiter bevorzugt beträgt das Verhältnis der Anteile 1. Weiter bevorzugt liegt der Matrixanteil des Hybridvliesstoffes zwischen 20 und 30%. Beispielsweise führt eine Verteilung von 35% Stroh, 35% Flachsfaser und 35% Polyactidfaser zu guten Ergebnissen.
Vorzugsweise werden Strohfasern mit verminderter Wachsschicht verwendet. Dies kann beispielsweise durch Überlagerung des Strohs erzielt werden, da durch die Überlagerung ein teilweise Abbau der Wachsschicht am Halm erfolgt. Durch diesen Abbau der Wachsschicht bei überlagertem Stroh wird die Verklebung und das Vlieslegen erleichtert.
Die Aufbereitung des Strohs zu den entsprechenden Längen wird beispielsweise mittels Hammermühlen realisiert, wobei vorzugsweise die Länge der Strohfasern zwischen 0,5 und 7 cm beträgt. Durch die Aufbereitung des Strohs werden aufgeschlitzte Strohhalme mit einer Rohdichte von beispielsweise ca. 80 kg/m³ erzeugt.
Weiterhin wird ein Feuchtigkeitsgehalt der Strohfasern von bis zu 20% bevorzugt, da dies eine bessere Verarbeitung und Vlieslegung ermöglichte, da die Fasern weniger brüchig sind.
Das erfindungsgemäße Naturfaserformteil wurde durch die Verwendung von mindestens einer Lage eines im vorangegangenen beschriebenen Hybridvliesstoffes durch Formpressung unter Wärmeeinfluss erzeugt. Vorzugsweise kann die Oberfläche des erhaltenen Naturfaserverbundwerkstoffs eine Oberflächenbeschichtung aufweisen, beispielsweise durch Aufbringen transparenter oder farbiger Polyactidfolien oder textile Kaschierungen.
Derartige durch Formpressung erzeugte Naturfaserverbundwerkstoffe können beispielsweise als Verpackungsmaterial oder ähnliches eingesetzt werden.
Ein erfindungsgemäßes Wandelement besteht aus zwei oder mehreren übereinander gelegten und miteinander verbundenen Wandelementschichten, wobei eine Wandelementschicht mindestens eine Lage des oben beschriebenen Hybridvliesstoffes umfasst, die unter Zuführung von Wärme verpresst sind. Vorzugsweise haben die Deckschichten des Wandelements eine höhere Dichte als der innere Teil, d. h., die inneren Schichten des Wandelements. Dadurch wird eine geeignete Wärmedämmung und akustische Dämmung für das Wandelement erreicht. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßes Wandelement aus einer oberen und unteren Deckschicht aus je einer Lage des Hybridvliesstoffes bestehen, während zwischen den Deckschichten zwei Wandelementschichten angeordnet sind, von denen jede jeweils aus zwei Lagen des oben erläuterten Hybridvliesstoffes bestehen. Die Wandelementschichten sind miteinander durch eine Verklebung verbunden, wobei eine Verklebung beispielsweise durch den Auftrag eines Klebemittels oder durch ein Heißpressen bewirkt wird. Letzterer Vorgang führt zu einem erneuten Aufschmelzen der in der Oberfläche der Wandelementschicht angeordneten PLA-Matrix, so dass die Oberflächen mit einander verschmelzen, d. h., verkleben. Bei einem Leimauftrag kann beispielsweise ein Weißleim verwendet werden, der aufgesprüht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Hybridvliesstoffes weist die folgenden Schritte auf:

– mechanische Aufbereitung der Strohfasern auf Längen bis maximal 7 cm, vorzugsweise zwischen 5 und 7 cm,
– Mischen der aufbereiteten Strohfasern mit Flachs- und/oder Hanffasern sowie den Matrixfasern in einem vorgegebenen Verhältnis,
– Erzeugung einer Wirrlage der Fasern und
– Verdichtung der Wirrlage durch Wärmeeinwirkung.

Dabei wird die mechanische Aufbereitung der Strohfasern beispielsweise durch eine Hammermühle vorgenommen.
Zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Naturfaserformteils wird mindestens eine Lage des im vorangegangen erläuterten Hybridvliesstoffes formgepresst, wobei der Formpressung eine vorgegebene Wärmezufuhr in das Vlies erfolgen kann. Zur Erzielung einer geeigneten Oberfläche wird vorzugsweise eine Folie aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff, beispielsweise PLA, auf der Lage des Hybridvliesstoffes aufgebracht und mit verpresst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des im vorangegangen beschriebenen Wandelements werden mehrere Wandelementschichten durch Verkleben flächig mit einander verbunden, wobei jede Wandelementschicht aus mindestens einer Lage des Hybridvliesstoffes hergestellt wird. Insbesondere kann das Verkleben durch Heißpressen und/oder einen Leimauftrag erfolgen.
Bevorzugt wird eine Oberflächenbehandlung des Wandelements durchgeführt, wobei eine derartige Oberflächenbehandlung das Aufbringen einer Kaschierung, eines Putzes oder eines Oberflächenfinish sein kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert, wobei
1 die schematische Darstellung eines Faserverbundwerkstoffes,
2 ein Flussdiagramm zur Erzeugung des Hybridvliesstoffes,
3 eine schematische Darstellung der Formpresstechnologie zur Erzeugung des Naturfaserformteils, und
4 einen Querschnitt durch ein Wandelement zeigt.
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Naturfaserverbundwerkstoff 1, bestehend aus in einer Matrix 2 eingelagerten Fasern 3. Für die hier verwendeten Fasern kommen Flachs-, Hanf- und Strohfasern in Betracht, wobei als Matrix ein biologisch abbaubarer Kunststoff dient, der aus Dextrose gewonnen wird. Er wird als Polyactid, kurz PLA, bezeichnet, ist wasserabweisend und durch seine biologische Abbaubarkeit kompostierbar. Die Verarbeitung des PLA erfolgt wie bei handelsüblichen Massenkunststoffen, beispielsweise Polypropylen oder Polyethylen. Verwendet werden in der bevorzugten Ausführungsform Polyactidfasern, kurz PLA-Fasern, wobei das Polyactid mittels Milchsäure hergestellt wird, welche wiederum aus Dextrose durch Fermentation gewonnen wird.
Der Zweck der Matrix 2 ist es, die Fasern 3 zu umhüllen, so dass die Fasern fixiert werden, der Kraftschluss zwischen den einzelnen Fasern gewährleistet wird, ein Ausknicken unter Druckbelastung verhindert wird und die Fasern vor Umgebungseinflüssen, wie Feuchtigkeit, geschützt werden.
Ein solcher Naturfaserverbundwerkstoff kann beispielsweise ein Hybridvliesstoffes sein, der wie gemäß dem Flussdiagramm der 2 erzeugt wird. Es werden Strohfasern 4 sowie Flachsfasern 5 und Polyactid-Fasern 6 in einem Mischvorgang 7 mit einander gemischt und die Mischung auf einem Förderband 8 abgelegt. In einer nachfolgenden Phase der Temperatureinwirkung und Konsolidierung 9 wird die Mischung zu einem Hybridvliesstoff 10 verarbeitet, wie dies im folgenden genauer erläutert wird.
Als Faserrohstoffe für die Schaffung eines oben erläuterten Hybridvliesstoffes werden in einer bevorzugten Ausführungsform sowohl Flachskämmlinge bzw. Flachsfasern als auch Strohfasern herangezogen. Stroh ist als landwirtschaftliches Nebenprodukt billig und in großen Mengen verfügbar. Es bedarf jedoch einer mechanischen Aufbereitung, um die Strohfasern für den Vlieslegeprozess zu konditionieren. Flachskämmlinge sind ein Nebenprodukt der Textilverarbeitungskette und dienen aufgrund ihrer feinen Fasern für die Verbesserung des Vliesaufbaus. Verwendet wird vorzugsweise Weizenstroh oder Gerstenstroh mit verminderter Wachsschicht, die durch eine Überlagerung des Strohs bewirkt werden kann. Durch die Überlagerung erfolgt ein teilweiser Abbau der Wachsschicht am Halm, so dass die Verklebung und das Vlieslegen der Strohfasern erleichtert wird. Die Aufbereitung des Strohs zu entsprechenden Längen erfolgt mittels Hammermühlen, wobei für den Vlieslegeprozess Strohfasern einer Länge zwischen 0,5 und 7 cm optimal sind.
Ferner verbessert ein Feuchtegehalt des Strohs von rund 20% den Vlieslegeprozess weiter, da aufgrund des Feuchtegehaltes die Fasern weniger brüchig sind.
Die durchschnittliche Länge der Flachsfasern betrug in etwa 20 mm, wobei auch Längen von bis zu 200 mm eingesetzt wurden. Es wurden ausschließlich Produkte verwendet, die für die Herstellung von Flachsgarnen oder -zwirnen über keine ausreichende Qualität verfügten.
Ferner können Hanffasern oder ein Gemisch aus Hanf- und Flachsfasern verwendet werden, wobei die Hanffasern jedoch dicke Fasern aufweisen, was bei der Vlieslegung gegenüber Flachsfasern von Nachteil ist.
Das zur Erzeugung des Vlieses verwendete Matrix aus Polyactid ist ein Kunststoff, der aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird, wobei seine steigende Verfügbarkeit aufgrund zunehmender industrieller Produktion ihn für biologisch abbaubare Verbundwerkstoffe interessant macht. Dabei erfolgt die Verarbeitung wie bei üblichen Massenkunststoffen. Die Schmelztemperatur von PLA liegt unter der Zersetzungstemperatur von Naturfasern, wodurch biologisch abbaubaren Naturfaserverbundwerkstoffen hergestellt werden können. Chemisch betrachtet ist PLA ein Polyester und basiert auf Milchsäure, welche in Pflanzen und Tieren vorgefunden wird und von verschiedenen Bakterienarten produzierten werden kann. Als Ausgangsrohstoffen dienen stärke- oder zuckerhaltige Pflanzen und organische Abfälle. Unterschieden wird zwischen der L-Milchsäure, welche in der Natur am häufigsten vorkommt, und der D-Milchsäure. PLA ist aufgrund seiner Eigenschaften zwischen Polyethylenterephthalat (PET) und Polypropylen (PP) einzuordnen. Es ist ein Polyester mit einem sehr breiten Anwendungsgebiet, und aus ihm können transparente Folien, Fasern oder spritzgegossene Werkstücke oder Rohlinge hergestellt werden. PLA mit hohen Molekulargewicht hemmt Bakterien und Pilzwachstum und wird unter hoher Luftfeuchtigkeit und hoher Temperatur abgebaut. Solche Bedingungen finden sich beispielsweise in Kompostieranlagen. Dabei erfolgt der Abbau in zwei Schritten, nämlich das hochmolekulare PLA wird durch Hydrolyse zu niedermolekularem PLA abgebaut, wonach die Fragmente von Bakterien zersetzt werden.
Die Strohfasern 4, Flachsfasern 5 und Matrix 6, wobei die Matrix in Faserform vorliegt, werden gemischt und mittels des aerodynamischen Prinzips wird ein Vlies mit Wirrlage der eingesetzten Fasern 4, 5, 6 erzeugt. Dabei liegen die Fasern in einem festgelegten Mischverhältnis in dem so erzeugten Fasergemisch vor. Das Fasergemisch wird auf dem Förderband 8 abgelegt und unter Temperatureinwirkung und Konsolidierung wird der Hybridvliesstoff 10 gebildet. Die Temperatureinwirkung und Konsolidierung kann beispielsweise mittels einer geheizten kontinuierlichen Doppelbandpresse durchgeführt werden, wobei dieses Verfahren als Thermobonding bezeichnet wird. Dabei wird der anfangs sehr lockere Faserflor mittels Siebbänder komprimiert und anschließend von der Unter- als auch der Oberseite mittels Luftdüsen auf die gewählte Temperatur gebracht, wobei die Kompression des Faserflors variabel ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verhältnis von Strohspänen zu Flachsfasern im Bereich von 0,5 bis 2, bevorzugt 0,9 bis 1,1 und insbesondere 1 festgelegt, wobei sich der PLA-Anteil zwischen 20 und 30% bewegt.
Die erzeugten Faservliese weisen ein Flächengewicht von 500 bis 8000 g/m² auf, wobei durch das Thermobonding Verdichtungen von 70 bis 200 kg/m³ erreicht werden.
3 zeigt in schematischer Darstellung das Verfahren zur Herstellung des Naturfaserformteils aus dem Hybridvliesstoff mittels Formpresstechnologie. In Schritt A wird das Presswerkzeug 11 auf ca. 60 bis 80°C temperiert. Schritt B dient der schematischen Darstellung der Erwärmung der Hybridvliesmatte 10 auf eine vorgegeben Temperatur, beispielsweise von ca. 180 bis 210°C, wobei dieser Schritt zur Erweichung der Matrix dient. In Schritt C wird das erwärmte Presswerkzeug 11 der Formpresse mit dem Hybridvliesstoff 10 beschickt und in Schritt D erfolgt die Pressung der Hybridvliesmatte 10 durch das Presswerkzeug 11, in welchem das Material zerstörungsfrei verformt wird. Die Presszeiten sind sehr kurz, da der Kunststoff an den wesentlich kühleren Presswerkzeugen rasch auskühlt und erstarrt. Im Schritt E schließlich wird das fertige Naturfaserformteil aus dem Presswerkzeug 11 der Formpresse ausgeformt.
Mittels des erläuterten Formpressverfahrens können verschiedenartigste Formteile erzeugt werden, beispielsweise Verpackungsformteile usw. Bei der Verwendung geeigneter Vliese, beispielsweise mit einem Flächengewicht von 500 g/m², können kurze Presszeiten erreicht werden, wobei je nach Anzahl der verwendeten Vlieslagen unterschiedlich hohe Festigkeiten erzielbar sind. Um Oberflächenrauhigkeiten auszugleichen, können entweder Kaschierungen aufgebracht werden oder es kann auf der Außenseite eine Folie aus einem abbaubaren Kunststoff, beispielsweise PLA, aufgebracht werden, um die hydrophilen Eigenschaften des Naturfasercompounds zu unterbinden. Die PLA-Folie kann gleichzeitig mit der erwärmten Hybridnaturfasermatte in die Formpresse der 3 eingebracht werden, so dass auf der Presse ein oberflächenveredelter Compound ausgeformt wird.
Weitere Einsatzmöglichkeiten derartiger Naturfasercompounds sind Auto-Innenverkleidungen, Kofferschalen, Verpackungsformteile, Schachteln, Falttaschen etc.
4 zeigt einen Querschnitt durch ein Wandelement 13, bestehend aus mehreren Schichten 14, 15, 16, 17 aus Naturfaserverbundwerkstoff. Dabei weist das Wandelement zwei Oberflächenschichten 14, 15 auf, die im Beispiel aus einer Lage eines Hybridvliesstoffs geformt sind, während die inneren Schichten 16, 17 jeweils aus zwei Lage des oben beschriebenen Hybridvliesstoffs gepresst bzw. geformt sind. Im Beispiel sind die Oberflächenschichten 14, 15 höher verdichtet als die inneren Schichten 16, 17, um einerseits für die nötige statische Belastung des Wandelements 13 zu sorgen, und andererseits die notwendige Schalldämmung zu erzielen.
Derartige Wandelemente können als nicht-tragende Zwischenwände bzw. nicht-tragende Innenwände innerhalb einer gleichen Einheit, wie beispielsweise Büros oder Zimmer innerhalb einer Wohnung, verwendet werden. Dabei sind Zwischenwände aus dem Naturfaserverbundwerkstoff, d. h. Fasercompounds, im Vergleich zu konventionellen Wandstrukturen günstiger, insbesondere weil sie schneller und einfacher zu montieren sind. Für derartige Wandelemente, die sogenannte "Strohwand", gibt es im wesentlichen zwei Einsatzmöglichkeiten, nämlich als mobile Trennwand in Büros oder als stationäre Zwischenwand, die keine Fugen aufweist und bei der vor Ort nur noch die Oberflächenbehandlung durchgeführt werden muss, um eine fertige Wand zu erhalten.
Für eine eingebaute Bürowand muss eine Schalldämpfung von mindestens 37 dB vorliegen, wodurch der in 4 dargestellte mehrschichtige Wandaufbau die notwendige Schalldämpfung liefert.
Um eine glatte Oberfläche zu erzielen, kann Stärke oder Harz aufgebracht bzw. eine textile Oberfläche, wie beispielsweise Baumwolle, aufgeklebt werden.
Wie in 4 dargestellt, werden für einige Schichten mehrere Vlieslagen übereinander gelegt und anschließend verpresst. Durch den Bindemittelanteil, der durch Hitze wieder aktiviert wird, werden die einzelnen Vlieslagen miteinander verbunden und dadurch ein optimaler Wandaufbau erreicht.
Die Oberfläche des Wandelements müssen hart und widerstandsfähig ausgeführt werden, während der mittlere Teil eine geringere Dichte aufweist. Dadurch wird einerseits eine verbesserte Schalldämmung generiert und andererseits wurde eine spezifische Dichte pro Wandelement von rund 200 kg/m³ erzielt, wodurch derartige mobile Zwischenwände handhabbar werden.
Die Verbindung der Schichten des Wandelements können einerseits ohne Zufuhr von zusätzlichem Kleber erzielt werden, da durch Verpressen die einzelnen Schichten unter Wärmezufuhr die im Beispiel verwendete Thermoplastfaser wieder geschmolzen wird, so dass sich die Oberflächen der einzelnen Schichten nach dem Auskühlen wieder miteinander verbinden. Andererseits ist es auch möglich, die einzelnen Schichten im Pressverfahren zu erzeugen, und diese anschließend mit einem Naturkleber, wie beispielsweise das Aufsprühen von Weißleim, zum Wandelement miteinander zu verbinden.
Die Oberflächen der Wandelemente können je nach Wünschen des Konsumenten unbehandelt, verputzt oder kaschiert hergestellt werden. Eine Verputzung oder ein Aufbringen von Tapete kann vor Ort bei der eingebauten Zwischenwand ebenso erfolgen.

1: Naturfaserverbundwerkstoff
2: Matrix
3: Naturfasern
4: Strohfasern
5: Flachsfasern
6: Polyactid
7: Mischvorgang
8: Ablegen auf dem Förderband
9: Temperatureinwirkung und Konsolidierung
10: Hybridvliesstoff
11: Presswerkzeug
12: Naturfaserformteil
13: Wandelement
14: Außenschicht
15: Außenschicht
16: Innenschicht
17: Innenschicht
A: Vorwärmung
B: Erwärmung
C: Beschickung
D: Druck
E: Entformen

Claims

Hybridvliesstoff bestehend aus einem Naturfaservlies aus Strohfasern und mindestens einer weiteren Naturfaser sowie einer Matrix aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff, wobei das Naturfaservlies und die Matrix durch Temperatureinwirkung zum Hybridvliesstoff verbunden werden.
Hybridvliesstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine weitere Naturfaser verwendet wird.
Hybridvliesstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Naturfaser eine Flachsfaser oder eine Hanffaser ist.
Hybridvliesstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Polyactid als biologisch abbaubarer Kunststoff verwendet wird.
Hybridvliesstoff nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass Polyactid-Fasern verwendet werden.
Hybridvliesstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Strohfasern 1 bis 99%, der Anteil der mindestens einen weiteren Naturfaser 1 bis 99% und der Anteil der Matrix 1 bis 99% beträgt.
Hybridvliesstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Strohfasern zu der mindestens einen weiteren Naturfaser 0,5 bis 2 beträgt, und insbesondere 1 beträgt.
Hybridvliesstoff nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrix-Anteil 20 bis 30% beträgt.
Hybridvliesstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Strohfasern mit verminderter Wachsschicht verwendet werden.
Hybridvliesstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Strohfasern größer oder gleich 0,5 cm und kleiner oder gleich 7 cm ist.
Hybridvliesstoff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strohfasern einen Feuchtigkeitsgehalt von kleiner oder gleich 20% aufweisen.
Naturfaserformteil unter Verwendung von mindestens einer Lage eines Hybridvliesstoffs nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Naturfaserverbundwerkstoff durch Formpressung unter Wärmeeinfluss der mindestens einen Lage des Hybridvliesstoffs erzeugt wird.
Naturfaserformteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Naturfaserverbundwerkstoffs eine Oberflächenbeschichtung aufweist.
Naturfaserformteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung durch eine Folie aus biologisch abbaubarem Kunststoff gebildet wird.
Wandelement bestehend aus zwei oder mehreren übereinandergelegten Schichten, wobei eine Schicht aus mindestens einer Lage eines Hybridvliesstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 10 besteht. die unter Zuführung von Wärme verpresst sind.
Wandelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichten des Wandelements eine höhere Dichte als der innere Teil des Wandelements aufweist.
Wandelement nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des Wandelements hart ausgeführt sind.
Wandelement nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichten des Wandelements jeweils einer Lage Hybridvliesstoff umfassen.
Wandelement nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandelement eine oder mehrere Innenschichten umfasst, wobei jede Innenschicht aus zwei Lagen Hybridvliesstoff gefertigt ist.
Wandelement nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten des Wandelements miteinander verklebt sind.
Wandelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklebung durch Leimauftrag und/oder Heißpressen erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Hybridvliesstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit den folgenden Schritten: – mechanische Aufbereitung der Strohfasern auf Längen von 0,5 cm bis maximal 7 cm, – Mischen der aufbereiteten Strohfasern mit Flachs- oder Hanffasern sowie den Matrixfasern in einem vorgegebenen Verhältnis, – Erzeugen einer Wirrlage der Fasern, und – Verdichten der Wirrlage durch Wärmeeinwirkung.
Verfahren zur Herstellung eines Naturfaserformteils nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lage des Hybridvliesstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 11 formgepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie eines biologisch abbaubaren Kunststoffs auf der mindestens einen Lage des Hybridvliesstoffs aufgebracht und mit formgepresst wird.
Verfahren zur Herstellung eines Wandelements nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schichten aus jeweils mindestens einer Lage des Hybridvliesstoffes nach Anspruch 20 durch Verkleben miteinander verbunden werden,
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleben durch Heißpressen und/oder Leimauftrag erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenbehandlung des Wandelements erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung durch das Aufbringen einer Kaschierung, eines Putzes und/oder eines Oberflächenfinish erfolgt.