DE102015117436A1 - Composite fiber board and apparatus and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faserverbundplatte sowie Vorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung. Die Faserverbundplatte weist einen Plattenkern aus wenigstens einer Mittellage, die aus einem aus thermoplastischen Bindemittelfasern und Verstärkungsfasern ausgebildeten Vliesmaterial ausgebildet ist, und ober- und unterseitig der Mittellage vorgesehene Decklagen auf, die aus den in ungeordneter Anordnung vorgesehenen und mit einer Bindemittelbeschichtung verfestigten Verstärkungsfasern ausgebildet sind, wobei der Plattenkern und die Decklagen miteinander thermisch verpresst sind. Bei der erfindungsgemäßen Faserverbundplatte ist das aus den Bindemittelfasern und den Verstärkungsfasern ausgebildete Vliesmaterial ein Krempelvlies oder Krempelvliesstoff mit einer Faservorzugsausrichtung, wobei zwischen der Mittellage und jeder der Decklagen jeweils eine Duroplastlage vorgesehen ist. Dadurch ist die erfindungsgemäße Faserverbundplatte besonders mechanisch stabil.The present invention relates to a fiber composite plate and apparatus and method for their preparation. The fiber composite plate comprises a core plate of at least one middle layer, which is formed of a nonwoven material formed of thermoplastic binder fibers and reinforcing fibers, and provided on top and bottom of the central layer cover layers, which are formed of the provided in a disordered arrangement and solidified with a binder coating reinforcing fibers, wherein the plate core and the cover layers are thermally pressed together. In the fiber composite sheet of the present invention, the nonwoven fabric formed of the binder fibers and the reinforcing fibers is a carded nonwoven or carded nonwoven fabric having a fiber preferential orientation, with a thermoset layer being provided between the middle layer and each of the cover layers. As a result, the fiber composite plate according to the invention is particularly mechanically stable.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faserverbundplatte, die einen Plattenkern aus wenigstens einer Mittellage, die aus einem aus thermoplastischen Bindemittelfasern und Verstärkungsfasern ausgebildeten Vliesmaterial ausgebildet ist, und ober- und unterseitig der Mittellage vorgesehenen Decklagen, die aus den in ungeordneter, wirrer Anordnung vorgesehenen und mit einer Bindemittelbeschichtung verfestigten Verstärkungsfasern ausgebildet sind, aufweist, wobei der Plattenkern und die Decklagen miteinander thermisch verpresst sind. The present invention relates to a fiber composite plate, which comprises a plate core of at least one middle layer, which is formed from a formed of thermoplastic binder fibers and reinforcing fibers nonwoven material, and provided on top and bottom of the central layer cover layers, which provided for in the random, confused arrangement and with a Binder coating solidified reinforcing fibers are formed, wherein the plate core and the cover layers are thermally pressed together.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserverbundplatte, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Vliesbildungseinrichtung mit einer Bindemittelfaserzuführung und einer Verstärkungsfaserzuführung, und eine Thermofusionspresseinrichtung mit einer ersten Decklagenzuführung, wenigstens einer der ersten Decklagenzuführung in Arbeitsrichtung der Vorrichtung nachgeordneten Vlieszuführung und einer der Vlieszuführung in Arbeitsrichtung der Vorrichtung nachgeordneten zweiten Decklagenzuführung aufweist. The invention further relates to a device for producing a fiber composite plate, wherein the device at least one web forming means with a binder fiber feed and a reinforcing fiber supply, and a thermal fusion press with a first cover feed, at least one of the first cover feed in the direction of the device downstream fleece feed and one of the web feed in the working direction of Device downstream second cover layer feed has.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Faserverbundplatte, bei dem wenigstens ein Vliesmaterial aus thermoplastischen Bindemittelfasern und Verstärkungsfasern abgelegt, eine erste Decklage, das wenigstens eine Vliesmaterial und eine zweite Decklage, wobei die erste Decklage und die zweite Decklage aus den in ungeordneter Anordnung vorgesehenen und mit einer Bindemittelbeschichtung verfestigten Verstärkungsfasern ausgebildet sind, übereinander gelegt und thermisch miteinander verpresst werden. The invention also relates to a method for producing a fiber composite board in which at least one nonwoven material of thermoplastic binder fibers and reinforcing fibers deposited, a first cover layer, the at least one nonwoven material and a second cover layer, wherein the first cover layer and the second cover layer of the provided in disorderly arrangement and reinforced with a binder coating reinforcing fibers are formed, superimposed and thermally pressed together.
Faserverbundplatten sind nicht nur aus dem Bauwesen und der Möbelproduktion bekannt, sondern werden auch im Fahrzeugbau verwendet. Beispielsweise werden Faserverbundplatten als flächige Boden-, Wand- und Deckenelemente im Wohnwagen- bzw. Wohnmobilaufbau eingesetzt. Traditionelle Faserverbundplattenwerkstoffe, die als Sperrholzplatten bekannt sind, basieren auf dem Werkstoff Holz, welcher jedoch wenig verwitterungsbeständig und schimmelanfällig ist. Fiber composite panels are not only known in construction and furniture production, but are also used in vehicle construction. For example, fiber composite panels are used as flat floor, wall and ceiling elements in the caravan or RV. Traditional fiber composite board materials, known as plywood boards, are based on the wood material, which, however, is less weather resistant and mold susceptible.
Im Wand- und Deckenbereich von Wohnwagen kommen als Faserverbundplatten meist Holz-Styropor-Aufbauten zum Einsatz, wobei ein Trend dahin geht, auf Holz zu verzichten und reine Isolierschaumwände oder Kunststoffplatten zu verwenden, welche zwar feuchtebeständig und kostengünstig sind, aber ein schlechteres Wärmedämmverhalten und eine geringere Stabilität im Verhältnis zu spezifischen Masse aufweisen. In the wall and ceiling area of caravans come as a fiber composite panels mostly wood Styrofoam structures used, with a trend is to dispense with wood and pure insulating foam walls or plastic plates to use, which are resistant to moisture and cost, but a poorer thermal insulation behavior and a have lower stability in relation to specific mass.
Man hat daher Versuche unternommen, die bekannten Kunststoffplatten durch Einbindung von Glasfasern mechanisch zu stabilisieren. Davon kommt man jedoch gerade im Innenbereichsausbau von Wohnwagen in letzter Zeit ab, da die verwendeten Glasfasern von Menschen, die mit solchen Platten in Berührung kommen, zumeist als unangenehm empfunden werden. Attempts have therefore been made to mechanically stabilize the known plastic plates by incorporating glass fibers. However, this is especially the case in the interior development of caravans lately, since the glass fibers used by people who come into contact with such plates, are usually perceived as unpleasant.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Faserverbundplatte zur Verfügung zu stellen, die zwar kostengünstig herstellbar ist, aber dennoch eine sehr hohe Stabilität aufweist. Ferner soll eine möglichst kompakte Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Faserverbundplatte bereitgestellt werden und ein preisgünstiges Verfahren zur Herstellung einer solchen Faserverbundplatte vorgeschlagen werden. It is the object of the present invention to provide a fiber composite plate available, which is inexpensive to produce, but still has a very high stability. Furthermore, a compact device for producing such a fiber composite plate is to be provided and an inexpensive method for producing such a fiber composite plate proposed.
Die Aufgabe wird zum einen durch eine Faserverbundplatte der eingangs genannten Gattung gelöst, bei der das aus den Bindemittelfasern und den Verstärkungsfasern ausgebildete Vliesmaterial ein unverfestigtes Krempelvlies oder ein mechanisch und/oder thermisch verfestigter Krempelvliesstoff mit einer Faservorzugsausrichtung ist, wobei zwischen der Mittellage und jeder der Decklagen jeweils eine Duroplastlage vorgesehen ist. The object is achieved on the one hand by a fiber composite plate of the type mentioned, in which the formed from the binder fibers and the reinforcing fibers nonwoven material is an unconsolidated carded web or a mechanically and / or thermally bonded carded web with a fiber orientation, wherein between the middle layer and each of the cover layers in each case a thermoset layer is provided.
Die erfindungsgemäße Faserverbundplatte zeichnet sich durch ein im Vergleich zu Sperrholzplatten deutlich geringeres Flächengewicht aus, ist besonders schlagfest und von –40 °C bis + 90 °C funktionsstabil. Durch das für die Ausbildung der Mittellage der Faserverbundplatte verwendete Vlies oder den Vliesstoff können die Dicke und die Wärmedämmeigenschaften der erfindungsgemäßen Faserverbundplatte gezielt eingestellt werden. Aufgrund der Vorzugsausrichtung der Fasern in dem für die Mittellage verwendeten Krempelvlies oder -vliesstoff erreicht man eine besonders hohe mechanische Stabilität der Faserverbundplatte in Längs- oder in Querrichtung der Faserverbundplatte. Die Duroplastlagen bewirken nicht nur eine besonders hohe mechanische Steifigkeit der Faserverbundplatte, sondern halten auch die Verstärkungsfasern in der Mittellage, sodass selbst bei Verwendung von vom Menschen als unangenehm empfundenen Fasern in der Mittellage eine Körperberührung weitgehend ausgeschlossen werden kann. Durch die beidseitig der Faserverbundplatte vorgesehenen Decklagen wird eine zusätzliche Stabilitätserhöhung erreicht, die aufgrund der ungeordneten Faserausrichtung in den Decklagen in allen Richtungen wirksam ist. Zudem werden durch die Decklagen die Oberflächen der Faserverbundplatte begradigt, wodurch sich die erfindungsgemäße Faserverbundplatte hervorragend für die Innen- und Außengestaltung beispielsweise von Wohnwagen oder Wohnmobilen eignet und mit allen Dekormaterialien verklebbar ist. Die Decklagen erhöhen auch die Auszugskräfte für in die Faserverbundplatte eingebrachte Schrauben. Darüber hinaus können die Decklagen in Form von Folien ausgebildet sein, die als schlagfeste und verwitterungsbeständige Beschichtung der Faserverbundplatte, die idealerweise mit üblichen Fahrzeuglacken überlackierbar ist, dienen. Die erfindungsgemäße Faserverbundplatte zeigt zudem eine minimale Wärmeausdehnung und ist akustisch wirksam. Sie kann in Größen hergestellt werden, die beispielsweise die relevanten Flächen von Wohnwagen bzw. Wohnmobilen vollständig überdecken. The composite fiber board according to the invention is characterized by a significantly lower compared to plywood panels basis weight, is particularly impact-resistant and from -40 ° C to + 90 ° C functionally stable. The nonwoven or the nonwoven used for the formation of the middle layer of the fiber composite plate, the thickness and the thermal insulation properties of the fiber composite sheet according to the invention can be adjusted specifically. Due to the preferential orientation of the fibers in the carded web or nonwoven fabric used for the middle layer, a particularly high mechanical stability of the fiber composite board in the longitudinal or in the transverse direction of the fiber composite board is achieved. The Duroplastlagen not only cause a particularly high mechanical stiffness of the fiber composite plate, but also hold the reinforcing fibers in the middle layer, so that even when using perceived by humans as unpleasant fibers in the middle layer body contact can be largely excluded. By provided on both sides of the fiber composite cover layers an additional stability increase is achieved, which is effective in all directions due to the disordered fiber orientation in the cover layers. In addition, the surfaces of the fiber composite plate are straightened by the cover layers, whereby the composite fiber plate according to the invention is ideal for the interior and exterior design, for example, caravans or mobile homes and can be glued with all decorative materials. The cover layers also increase the Pull-out forces for screws introduced into the fiber composite panel. In addition, the cover layers may be in the form of films which serve as an impact-resistant and weather-resistant coating of the fiber composite board, which is ideally recoatable with conventional vehicle paints. The fiber composite board according to the invention also shows a minimal thermal expansion and is acoustically effective. It can be produced in sizes that completely cover, for example, the relevant areas of caravans or motorhomes.
Vorzugsweise sind die Verstärkungsfasern Hanffasern und/oder Flachsfasern und/oder Kenaffasern und/oder Manilahanffasern und/oder Nesselfasern. Werden bei der erfindungsgemäßen Faserverbundplatte solche Naturfasern als Verstärkungsfasern eingesetzt, ergeben sich im Vergleich zur Verwendung von beispielsweise Textilglasfasern deutliche Effekte hinsichtlich Festigkeits- und Biegeeigenschaften. E-Modul und Biege-Modul lassen sich durch die Verwendung der genannten Naturfasern um bis zu 100 % steigern. The reinforcing fibers are preferably hemp fibers and / or flax fibers and / or kenaf fibers and / or manila hemp fibers and / or nettle fibers. If such natural fibers are used as reinforcing fibers in the fiber composite board according to the invention, clear effects with regard to strength and bending properties are produced in comparison with the use of, for example, textile glass fibers. The modulus of elasticity and bending modulus can be increased by up to 100% by using the natural fibers mentioned.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Faserverbundplatte sind die Bindemittelfasern und die Bindemittelbeschichtung aus Polymilchsäure ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine besonders gute biologische Recycelbarkeit der Faserverbundplatte. In a particularly advantageous embodiment of the fiber composite board according to the invention, the binder fibers and the binder coating are formed from polylactic acid. This results in a particularly good biological recyclability of the fiber composite sheet.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung der oben genannten Gattung gelöst, bei der die Vliesbildungseinrichtung eine Krempeleinrichtung aufweist, und zwischen der ersten Decklagenzuführung und der Vlieszuführung sowie zwischen der Vlieszuführung und der zweiten Decklagenzuführung jeweils eine Duroplastpulverstreueinrichtung vorgesehen ist. The object is further achieved by a device of the above-mentioned type, wherein the web forming means comprises a carding device, and between the first cover sheet feed and the web feed and between the web feed and the second cover sheet feed each a Duroplastpulverstreueinrichtung is provided.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vliesbildungseinrichtung ferner eine mechanische und/oder thermische Vliesverfestigungseinrichtung auf, die der Krempeleinrichtung in der Arbeitsrichtung der Vorrichtung nachgeordnet ist und in der Arbeitsrichtung der Vorrichtung vor einer ersten der Duroplastpulverstreueinrichtungen vorgesehen ist. Hierdurch wird die durch die Vorrichtung auszubildende Faserverbundplatte mechanisch noch stabiler. In a preferred embodiment of the device according to the invention, the nonwoven forming device further comprises a mechanical and / or thermal web bonding device, which is arranged downstream of the carding device in the working direction of the device and is provided in the working direction of the device before a first of Duroplastpulverstreueinrichtungen. As a result, the fiber composite sheet to be formed by the device becomes mechanically more stable mechanically.
Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Gattung gelöst, bei dem die Bindefasern mit den Verstärkungsfasern zu Binde- und Verstärkungsfaserflocken aufbereitet, die Bindemittel- und Verstärkungsfaserflocken vermischt und als ein Bindemittel- und Verstärkungsfaserflocken-Gemisch-Flor abgelegt werden, das Bindemittel- und Verstärkungsfaserflocken-Gemisch-Flor zu einem Bindemittel- und Verstärkungsfaserflocken-Gemisch-Krempelflor gekrempelt und das Bindemittel- und Verstärkungsfaserflocken-Gemisch-Krempelflor als unverfestigtes Vlies weiterverarbeitet oder nach dem Krempeln mechanisch und/oder thermisch zu einem Vliesstoff verfestigt wird, und zwischen die erste Decklage und das aus dem Vlies oder dem Vliesstoff bestehende Vliesmaterial sowie zwischen das Vliesmaterial und die zweite Decklage Duroplastpulver eingestreut wird. In addition, the object is achieved by a method of the type specified in the introduction, in which the binder fibers are treated with the reinforcing fibers to form binding and reinforcing fiber flakes, the binder and reinforcing fiber flakes are mixed and deposited as a binder and reinforcing fiber flake mixture pile, the binder and reinforcing fiber flake blend pile into a binder and reinforcing fiber flake blend card pile and the binder and reinforcing fiber flake blend card pile is further processed as unconsolidated web or mechanically and / or thermally bonded into a nonwoven web after carding, and between the first Cover layer and the fleece material consisting of the nonwoven or the nonwoven fabric and between the nonwoven material and the second cover layer thermoset powder is interspersed.
Es ist besonders von Vorteil, wenn bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als Verstärkungsfasern Hanffasern und/oder Flachsfasern und/oder Kenaffasern und/oder Manilahanffasern und/oder Nesselfasern verwendet werden. It is particularly advantageous if hemp fibers and / or flax fibers and / or kenaf fibers and / or manila hemp fibers and / or nettle fibers are used as reinforcing fibers in one embodiment of the method according to the invention.
Eine sehr gute biologische Abbaubarkeit der Faserverbundplatte ergibt sich, wenn in einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens als Bindemittelfasern Polymilchsäurefasern und als Bindemittelbeschichtung Polymilchsäure verwendet werden. A very good biodegradability of the fiber composite sheet is obtained when used in a variant of the method according to the invention as binder fibers polylactic acid fibers and as a binder coating polylactic acid.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei Preferred embodiments of the present invention, their structure, function and advantages are explained in more detail below with reference to figures, wherein
Die Faserverbundplatte
In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Plattenkern
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurden als Verstärkungsfasern
Die Verstärkungsfasern
Für die Herstellung der Faserverbundplatte
Die Faserverbundplatte von
Auf der Oberseite und der Unterseite der Mittellage
Dabei sind die Verstärkungsfasern
Die Decklagen
Die Decklagen
Vorzugsweise sind die Decklagen
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die verwendete Bindemittelbeschichtung ebenso wie die Bindemittelfasern
Bei dem thermomechanischen Verpressen der Lagen bzw. Schichten der Faserverbundplatte
Die geschmolzenen Duroplastlagen
Die Faserverbundplatte
Zwischen den Decklagen
Die Vorrichtung
In einer Aufbereitungs-, Misch- und Ablageeinrichtung
Das Bindemittel- und Verstärkungsfaserflocken-Gemisch-Flor
Das Bindemittel- und Verstärkungsfaserflocken-Gemisch-Flor
Das so ausgebildete Bindemittel- und Verstärkungsfaserflocken-Gemisch-Krempelflor
Die in der Vorrichtung
In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann anstelle oder zusätzlich zu der Vernadelungseinrichtung auch eine thermische oder thermomechanische Vliesverfestigungseinrichtung
Die Vorrichtung
Auf die erste Decklage
Daraufhin wird auf die erste Duroplastlage
Nachfolgend wird auf die Duroplastlage
Der Schichtstapel aus der ersten Dekorlage
Die thermomechanische Presseinrichtung
Den heißen Presswalzen
Die thermomechanische Presseinrichtung
Die Faserverbundplatte
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DE102015117436.7A Withdrawn DE102015117436A1 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Composite fiber board and apparatus and method for its production |
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2015
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R082 | Change of representative |
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