DE102008012098A1

DE102008012098A1 - Flachteil mit in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Naturfasern

Info

Publication number: DE102008012098A1
Application number: DE102008012098A
Authority: DE
Inventors: Heiko Holighaus; Siegfried Boehme
Original assignee: Rittal GmbH and Co KG
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flachteil mit in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Naturfasern. Eine Weiterbearbeitung und Anpassung für verschiedene Einsatzzwecke wird dadurch erreicht, dass das Flachteil (1) mit mindestens einem nachträglich von einer durchgehend flachen Platte entlang einer Abkantlinie (5) abgekanteten Abschnitt versehen ist, wobei im Bereich der Abkantlinie (5) eine Kerbe (10) eingebracht ist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flachteil mit in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Naturfasern.
Ein derartiges Formteil mit in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Naturfasern und ein Verfahren zu seiner Herstellung sind in der DE 197 05 280 C1 angegeben. Die Kunststoffmatrix selbst kann hierbei wiederum vermischte Polymere aufweisen, von denen eines ein Bio-Polymer und das andere ein aus nachwachsenden Rohstoffen bestehendes und gegenüber biologischen Beanspruchungen resistentes Polymer ist. Dabei sind verschiedene Grundwerkstoffe solcher Formteile und Zusatzstoffe sowie Verfahrensweisen zur Herstellung genannt. Diese bekannten Formteile werden beispielsweise in der Fahrzeugtechnik angewandt, wobei die Formgebung in Abstimmung auf den Einsatz des Endprodukts bei der Herstellung erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flachteil der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, das dem Anwender erweiterte Anpassmöglichkeiten an unterschiedliche Einsatzzwecke bietet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass das Flachteil mit mindestens einem nachträglich von einer durchgehend flachen Platte entlang einer Abkantlinie abgekanteten Abschnitt versehen ist, wobei im Bereich der Abkantlinie eine Kerbe eingebracht ist.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Flachteils ist vorgesehen, dass eine flache Platte aus einem Werkstoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Naturfasern mit einer nutartigen Kerbe entlang mindestens einer Abkantlinie versehen wird, dass die Platte zumindest entlang der Abkantlinie(n) soweit erwärmt wird, dass eine Plastifizierung des Plattenmaterials über die Materialstärke zwischen Nutgrund und von der Kerbe abgewandter Plattenoberfläche eintritt, und dass ein Plattenabschnitt entlang der Abkantlinie abgekantet und solange in der Abkantstellung gehalten wird, bis eine Materialerkaltung und Erstarrung im Bereich der Abkantung erfolgt ist.
Mit diesen Maßnahmen kann ein Flachteil mit einem Aufbau aus nachwachsenden Rohstoffen für verschiedene Einsatzzwecke, beispielsweise als Verkleidungsteil für die Beplankung eines Schaltschranks oder Racks oder als Montageteil desselben angepasst werden, wobei sich bei gut handhabbarem Aufbau eine erhöhte Stabilität erreichen lässt.
Eine exakte, stabile Gestaltung wird dadurch begünstigt, dass die Kerbe im Bereich der Innenkante der Abkantung angeordnet und bezüglich der ursprünglichen Plattenebene als im Querschnitt dreieckförmige Nut ausgebildet ist.
Eine für viele Einsatzzwecke vorteilhafte Ausgestaltung mit definierter Formgebung besteht darin, dass die Nut als gleichschenkliges Dreieck mit einem vom Nutgrund ausgehenden Öffnungswinkel (α) von 90° ausgebildet ist und dass die Abkantung 90° beträgt.
Zu einer vorteilhaften Bearbeitung ohne Gefahr einer Materialbeschädigung oder Schwächung tragen die Maßnahmen bei, dass die Nut mit einem abgeflachten oder gerundeten Nutgrund versehen ist.
Ist vorgesehen, dass die Tiefe der Kerbe größer ist als der Abstand zwischen der auf ihrer Öffnungsseite liegenden Plattenoberfläche und der bezüglich einer Biegung ursprünglichen neutralen Faser, so wird einer Rissbildung vorteilhaft vorgebeugt und eine exakte Ausbildung der Abkantung unterstützt.
Zu einer zusätzlichen Stabilisierung des abgekanteten Abschnittes im Abkantbereich tragen die Maßnahmen bei, dass die Begrenzungsflächen der Kerbe durch Erwärmung und Oberflächenplastifizierung beim Abkanten verschmelzen und anschließenden Erkalten in einem Verbindungsbereich auf der Innenseite der Abkantung miteinander verbunden sind.
Eine für viele Anwendungszwecke vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das Flachteil rechteckig oder quadratisch geformt ist und dass der mindestens eine abgekantete Abschnitt mindestens einen Längsrandabschnitt und/oder mindestens einen Schmalrandabschnitt bildet.
Zu einer vorteilhaften Fertigung tragen auch die Maßnahmen bei, dass in der Abkantstellung die plastifizierten Flächenbereiche der Kerbe in Kontakt gehalten werden bis durch Erkalten eine Verbindung eingetreten ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 verschiedene Ansichten eines Flachteils mit Detaildarstellungen,
2 eine vergrößerte Detaildarstellung nach 1 in einem abzukantenden Bereich und
3 eine vergrößerte Detaildarstellung der 1 im Bereich einer Abkantung.
1 zeigt ein Flachteil 1, das rechteckförmig ausgeführt und abgekantete Längsrandabschnitte 2 sowie Schmalrandabschnitte 3 aufweist. Der Werkstoff des Flachteils 1 besteht zumindest großen Teils aus nachwachsendem Rohstoff, wobei in eine Kunststoffmatrix Naturfasern von Jute, Flachs, Hanf, Sisal oder dgl. beispielsweise auch in Kombination miteinander eingebracht sind. Die Kunststoffmatrix kann ganz oder teilweise aus biologischen Polymeren gewonnen aus z. B. Stärke, Proteinen, Ölen und dgl. auch in Kombination miteinander aufweisen. Zur Steuerung der Materialeigenschaften sind entsprechende Additive in den Werkstoff eingebracht. Solche Additive sind z. B. UV-Absorber, Flammschutzmittel, Gleitmittel, Haftvermittler, Titandioxid, Katalysatoren und/oder als Nanotubes (oft in Verbindung mit Rußpartikeln) bezeichnete Bestandteile, womit sich z. B. auch eine erhöhte Festigkeit, Feuchtigkeitsresistenz und/oder elektrische Leitfähigkeit erreichen lassen. Die Naturfasern sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt über die Fläche des Flachteils 1 eingebracht und können gleichmäßig in unterschiedlichen Richtungen oder aber in einer gewünschten Vorzugsrichtung orientiert sein und im Wesentlichen längs erstreckt oder gekräuselt oder ineinander verdrillt eingebracht sein, wodurch die Materialeigenschaften, wie z. B. Schwingungsdämpfung, Elastizität, Steifigkeit, Zug- oder Druckfestigkeit beeinflusst werden können. Auch können unterschiedliche Materialstärken z. B. durch Einbringen von Poren oder mit einer kompakten Ausbildung erzeugt werden, so dass sich insgesamt durch das Material vorteilhafte Anpassungsmöglichkeiten an unterschiedliche Einsatzzwecke ergeben. Dabei ist der Werkstoff umweltverträglich und basiert auf nachhaltigen Produkten. Wert ist auch auf CO₂-neutrale Werkstoffe gelegt.
Die genannten Flachteile können z. B. als Verkleidungsteile zur Beplankung von Schaltschränken oder Racks oder als Montageplatten verwendet werden, wobei die Längsrandabschnitte 2 und/oder Schmalrandabschnitte 3 eine erhöhte Stabilität und Versteifung auch bei relativ geringer Materialstärke von einigen Millimetern (z. B. zwischen 3 und 6 mm) und entsprechend geringem Gewicht und Materialbedarf ergeben.
Wie 1 zeigt, werden die Längsrandabschnitte 2 bzw. Schmalrandabschnitte 3 von einem ebenen Plattenabschnitt 4 entlang einer jeweiligen Abkantlinie 5 abgekantet, wobei im Bereich der Abkantlinie 5 eine nutartige Kerbe 10 eingebracht ist. Wie insbesondere der Ausschnitt E nach 1 und der entsprechende vergrößerte Ausschnitt der 2 zeigen, besitzt die als Nut ausgebildete Kerbe 10 dreieckförmigen Querschnitt in der ursprünglich flachen Platte. Für eine rechtwinklige Abkantung hat der Nutquerschnitt die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Öffnungswinkel α von 90° ausgehend von dem Nutgrund zur betreffenden Plattenoberfläche. Zur Gestaltung anderer Abkantwinkel beträgt der Öffnungswinkel α entsprechend mehr oder weniger als 90°, wobei die durch die Dreieckschenkel gebildeten seitlichen Nutflächen im abgekanteten Zustand benachbart sind bzw. im Wesentlichen aneinander grenzen.
Wie 2 zeigt, ist der Nutgrund 11 abgeflacht oder zumindest abgerundet, so dass beim Biegen verdrängtes Material ausweichen kann und Spannungen bzw. Stauchungen über die Restwandstärke zwischen dem Nutgrund 11 und der der Öffnungsseite gegenüberliegenden Plattenoberfläche weitgehend vermieden werden.
Durch die Kerbe 10 bzw. Nut wird im Bereich der Abkantung die ursprünglich in der Mitte zwischen den beiden Plattenoberflächen verlaufende neutrale Faser 7 (vgl. 2) in den Bereich der Restwandstärke verlagert, wodurch im Bereich der Abkantung Stauchungen im Bereich der Innenkante und Dehnungen im Bereich der Außenkante auf ein Minimum reduziert werden. Dadurch wird beim Abkantvorgang die Gefahr einer Schwächung oder Rissbildung in dem Material, insbesondere quer verlaufenden Fasern aber auch den übrigen Bestandteilen des Werkstoffs zumindest weitgehend vermieden. Hierzu ist zum einen die Nut so tief in die Platte eingebracht, dass der Nutgrund 11 unterhalb der ursprünglichen neutralen Faser 7, in der Regel also unterhalb einer Mittelebene liegt, wobei zum einen die Restwandstärke so bemessen ist, dass sie noch eine genügende Festigkeit behält und zum anderen ein Einreißen sicher vermieden wird, wobei die Nuttiefe in Abhängigkeit der Plattenstärke b und der jeweiligen Materialeigenschaften gewählt wird. Die Nutgrundbreite a und die Nutöffnungsseite c sind so gewählt, dass zum einen genügend Freiraum zum Ausweichen verdrängten Materials besteht und zum anderen aber kein schwächender Hohlraum gebildet wird, sondern die Seitenwände der Nut in der Abkantstellung in Berührung treten.
Zur Herstellung der Abkantung wird die fertige flache Platte entlang der vorgesehenen Abkantlinien 5 mit der Kerbe 10 bzw. Nut versehen. Vor der Biegung zum Herstellen der Abkantung wird das Plattenmaterial zumindest im Bereich der Abkantlinie 5 so weit erwärmt, dass das Plattenmaterial über die Restwandstärke, vorzugsweise aber nicht über die gesamte Plattenstärke, erweicht bzw. plastifiziert wird und in diesem Zustand leicht abgebogen werden kann. Die miteinander oder mit verdrängtem Material in Berührung kommenden Seitenwandabschnitte der Nut 10 sind dabei ebenfalls plastifiziert bzw. etwas angeschmolzen. Nach dem Biegevorgang, wobei die Abbiegung je nach Material wegen eines evtl. Zurückweichens über den vorgesehenen Abkantwinkel, beispielsweise also über 90°, hinaus ausgeführt wird, wird der abgekantete Abschnitt bis zum Erkalten in der Biegestellung gehalten. Dabei ergibt sich auch eine Verbindung der seitlichen Nutflächen in einem Verbindungsbereich 6, der zur Verstärkung der Abkantung beiträgt, wie in 3 dargestellt. Zudem lassen sich auch, soweit erwünscht, die Längsrandabschnitte 2 und Schmalrandabschnitte 3 im Bereich ihrer benachbarten Enden z. B. durch Erwärmen und Aufschmelzen und anschließendes Erkalten oder durch Kleben miteinander verbinden.
Die genannten Maßnahmen ergeben wesentliche Vorteile zu einer nachträglichen Bearbeitung von flachen Platten beispielsweise für die Beplankung von Schaltschränken oder Racks oder Montageplatten für dieselben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19705280 C1 [0002]

Claims

Flachteil mit in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Naturfasern, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachteil (1) mit mindestens einem nachträglich von einer durchgehend flachen Platte entlang einer Abkantlinie (5) abgekanteten Abschnitt versehen ist, wobei im Bereich der Abkantlinie (5) eine Kerbe (10) eingebracht ist.
Flachteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (10) im Bereich der Innenkante der Abkantung angeordnet und bezüglich der ursprünglichen Plattenebene als im Querschnitt dreieckförmige Nut ausgebildet ist.
Flachteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut als gleichschenkliges Dreieck mit einem vom Nutgrund (11) ausgehenden Öffnungswinkel (α) von 90° ausgebildet ist und dass die Abkantung 90° beträgt.
Flachteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut mit einem abgeflachten oder gerundeten Nutgrund (11) versehen ist.
Flachteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Kerbe größer ist als der Abstand zwischen der auf ihrer Öffnungsseite liegenden Plattenoberfläche und der bezüglich einer Biegung ursprünglichen neutralen Faser (7).
Flachteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsflächen der Kerbe (10) durch Erwärmung und Oberflächenplastifizierung beim Abkanten verschmelzen und anschließendes Erkalten in einem Verbindungsbereich (6) auf der Innenseite der Abkantung miteinander verbunden sind.
Flachteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachteil (1) rechteckig oder quadratisch geformt ist und dass der mindestens eine abgekantete Abschnitt mindestens einen Längsrandabschnitt (2) und/oder mindestens einen Schmalrandabschnitt (3) bildet.
Verfahren zum Herstellen eines Flachteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine flache Platte aus einem Werkstoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Naturfasern mit einer nutartigen Kerbe (10) entlang mindestens einer Abkantlinie (5) versehen wird, dass die Platte zumindest entlang der Abkantlinie(n) soweit erwärmt wird, dass eine Plastifizierung des Plattenmaterials über die Materialstärke zwischen Nutgrund (11) und von der Kerbe (10) abgewandter Plattenoberfläche eintritt, und dass ein Plattenabschnitt entlang der Abkantlinie (5) abgekantet und solange in der Abkantstellung gehalten wird, bis eine Materialerkaltung und Erstarrung im Bereich der Abkantung erfolgt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abkantstellung die plastifizierten Flächenbereiche der Kerbe (10) in Kontakt gehalten werden bis durch Erkalten eine Verbindung eingetreten ist.
Verwendung eines Flachteils (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Beplankungsteil oder Montageteil eines Schaltschranks oder Racks.