DE102020000109A1 - Faserverbundkunststoff und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

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Dr. Riedel Ulrich
Dr. Arlt Christine
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Manaomea GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Faserverbundkunststoff (11,13), umfassend ein Polymer (40,41) und mindestens ein Textil (50), welches mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche (60,61) mit einer Textilstruktur aufweist und vollständig von Polymer (40,41) umschlossen ist, wobei der Faserverbundkunststoff (11, 13) mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche (60, 61) aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind und ein Verfahren zur Herstellung des Faserverbundkunststoffes (11, 13).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Faserverbundkunststoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • Aus dem Stand der Technik sind diverse Faserverbundkunststoffe und Verfahren zur Herstellung dieser Faserverbundkunststoffe bekannt. Hierbei kann eine Vielzahl unterschiedlicher Fasern mit unterschiedlichen Materialien als Matrix zu einem Verbundwerkstoff zusammengefügt werden. Diese Faserverbundkunststoffe erfüllen meist lediglich eine Trage- bzw. Stabilitätsfunktion und werden, um für den Benutzer optisch ansprechend zu wirken, zusätzlich mit einer Dekoroberfläche versehen.
  • Platten, Profile oder Formteile werden meist als Rohlinge hergestellt und anschließend mit einer Dekoroberfläche versehen. Bei der Herstellung von Holzfaserformstoffen, wie z.B. MDF-Platten (Mitteldichtefaserplatten), werden die kurzen Holzfasern beleimt, getrocknet und anschließend in einem plattenförmigen Werkzeug gestreut und unter Druck und Temperatur gebacken. So entsteht die Platte, die meistens für den Möbelbau und andere ähnliche sichtbare Anwendungen mit einer Dekorfläche versehen wird. Hierzu existiert eine Reihe von Verfahren. Häufig werden Papiere mit entsprechenden Dekorseiten mit einem Harz beleimt und auf die Platten aufgeklebt. Typische Anwendungsformen hierzu sind Küchenplatten. Alternativ können die Platten auch mit thermoplastischen Folien kaschiert werden. Hierzu wird die Folie angewärmt, um den Kleber zu aktivieren. In einer Furnierpresse wird die Platte anschließend damit beschichtet. Für die Stabilitäts- bzw. Tragefunktion ist die häufig als Substrat bezeichnete Platte verantwortlich und für die Designoberfläche die Dekorschicht.
  • Kunststoffformteile für den Automobilbau werden typischerweise im Hinterspritzverfahren gefertigt. Dazu wird ein Dekormaterial vorgelegt und mit aufgeschmolzenem Kunststoff hinterspritzt. Bei anderen üblichen Verfahren werden Dekormaterialien vorgelegt und anschließend mit einem thermoplastischen Naturfaserverbundwerkstoff, der vorher aufgeschmolzen worden ist, hinterpresst. Auch bei diesen Verfahren wird die Tragefunktion vom hinterspritzten oder hinterpressten Werkstoff erzeugt und das Dekormaterial übernimmt die Designfunktion.
  • Bei Verbundwerkstoffen oder Faserverbundkunststoffen wird der Leichtbauwerkstoff, meist ein glas- oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, als Tragestruktur ausgeformt. In Flugzeugen oder anderen Leichtbauwendungen wie z. B. der Formel 1 oder auch im Schiffsbau wird der Werkstoff anschließend mit einem Lack versehen, um den Werkstoff vor Umweltbedingungen zu schützen und das Design darzustellen. Im Schiffsbau für Bootsrümpfe ist es bekannt, dass ein Gelcoat, also ein stark gefülltes Reaktivharz, vorgelegt wird. Dieser übernimmt die Schutzfunktion z. B gegen Feuchtigkeit oder UV-Strahlung. In dieses Material, das noch nicht vollständig ausgehärt ist, wird dann das eigentlich tragende Faserverbundmaterial eingelegt und ausgehärtet.
  • Eine Ausnahme bilden die sichtbaren carbonfaserverstärkten Dächer einiger Autos, die nicht mit einer Dekorschicht versehen werden. Hierbei werden die Harze mit entsprechenden Additiven ausgerüstet, um beispielsweise eine UV-Beständigkeit zu erhalten. Diese Bauteile sind dabei auch so gestaltet, dass sie eine sogenannte Class A Oberfläche erreichen, also extrem eben und glänzend sind und keine Faserabzeichnungen auf der Oberfläche zu fühlen sind. Hier werden ausschließlich geschlossene Flächenlagen verwendet, die bereits mit Bindern so versehen sind, dass sie keine Falten aufwerfen können. Diese sogenannten Vorformlinge sind schon ähnlich der Endproduktgeometrie geformt und die Fasern sind dabei bereits so ausgerichtet, dass sie entsprechend der Belastungen im Anwendungsfall orientiert sind. Durch die Behinderung bleibt die Faserausrichtung auch für den Fertigungsprozess genügend stabil.
  • Das Gebrauchsmuster DE 20 2012 011 048 U1 zeigt eine Platte, wie Bodenbelags-, Wand- oder Deckenverkleidungsplatte, Möbelbauteil-, Gehäuse-, Abdeck- oder Trockenausbauplatte, und/oder ein Fassaden-, Paneel oder Dielenelement, eine Sichtblende oder dergleichen, mit einem Plattengrundkörper und wenigstens einer auf den Plattengrundkörper aufgebrachten Nutzschicht, wobei ein textiles Flächengebilde die Außenseite der Nutzschicht bildet, wobei das textile Flächengebilde eine Schichtdicke zwischen 0,2 bis 0,8 mm und der Plattengrundkörper eine Dicke von 0,6 bis 10 mm aufweist.
  • Das Gebrauchsmuster DE 20 2010 006 959 U1 zeigt eine Werkstoffplatte, insbesondere zur Herstellung von Möbeln, Fußbodenbelägen oder Türenelementen, umfassend zumindest eine mittlere Substratschicht und eine Dekorschicht auf wenigstens einer Seite der Substratschicht, wobei die Dekorschicht benachbarte angrenzende Bezirke aufweist, welche zumindest teilweise einen Dekor- und/oder Strukturverlauf mit unterschiedlichen Richtungen aufweisen.
  • In der DE 10 2011 075 720 A1 ist ein trägerloses Interieurteil für ein Fahrzeug gezeigt, dass eine Haptikschicht aus Textil aufweist, wobei ein Versteifungsmaterial so in das Textil eingebracht ist, dass das Textil zumindest partiell versteift ist, wobei die Einbringtief des Versteifungsmaterials stets so ist, dass auf der Dekorseite des Textils eine Haptikzone erhalten bleibt.
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Faserverbundkunststoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen, wobei der Faserverbundkunststoff gleichzeitig eine Stabilitätsfunktion und eine Designfunktion erfüllt und das Verfahren zur Herstellung des Faserverbundkunststoffs möglichst einfach und wirtschaftlich durchzuführen ist.
  • Die Aufgabe wird durch einen Faserverbundkunststoff gemäß den vorliegenden Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich auch aus der vorliegenden Beschreibung sowie den Figuren.
  • Entsprechend wird ein Faserverbundkunststoff zur Verfügung gestellt, der ein Polymer und mindestens ein Textil umfasst, welches mindestens eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche mit einer Textilstruktur aufweist und bevorzugt vollständig von Polymer umschlossen ist, und wobei der Faserverbundkunststoff mindestens eine fühlbar inhomogene Faserverbundkunststoff-Oberfläche aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind.
  • Aus dem erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoff können Formteile, Platten, Profile, Möbel und andere Gebrauchsgegenstände gefertigt werden.
  • Dadurch, dass der Faserverbundkunststoff mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind, wird ein Faserverbundwerkstoff bereitgestellt, welcher gleichzeitig eine Stabilitäts- bzw. Tragefunktion und eine Designfunktion erfüllt.
  • Der Faserverbundkunststoff bzw. die aus dem Faserverbundkunststoff hergestellten Formteile, Platten, Profile, Möbel oder andere Gebrauchsgegenstände weisen hierdurch ein neues und vor allem authentisches Erscheinungsbild auf, wobei das haptische Erlebnis zum Erscheinungsbild passt, da die Struktur der verwendeten Textilien an der Oberfläche des Faserverbundkunststoffes gefühlt werden kann. Selbstverständlich können diese Inhomogenitäten auch technische Funktionen aufweisen, z.B. kann eine raue Oberfläche rutschhemmend wirken. Dieses neue und authentische Erscheinungsbild wird ohne einen zusätzlichen Schritt zum Aufbringen einer Dekorschicht erreicht, wodurch zusätzliche Verarbeitungsschritte und Material eingespart werden.
  • Faserverbundkunststoffe sind Werkstoffe, welche Fasern und ein Polymer, also eine Kunststoffmatrix, umfassen, und im Allgemeinen daraus bestehen. Die Matrix umgibt die Fasern, die durch adhäsive Wechselwirkungen an die Matrix gebunden sind. Durch die Verwendung von Faserwerkstoffen haben Faserverbundkunststoffe ein richtungsabhängiges Elastizitätsverhalten. Die Fasern in dem erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoff liegen zumindest zum Teil in Form eines Textils vor.
  • Als Textil wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein mindestens flächenförmiges textiles Gebilde bezeichnet, welches aus mehreren miteinander verbundenen linienförmigen textilen Gebilden (meist Garnen, aber bei Vliesen auch Fasern), hergestellt ist. Garne können aus einer oder mehreren Fasern hergestellt sein. Flächig bedeutet hierbei, dass die Länge und die Breite des Textils größer sind als die Dicke des Textils. Als Oberfläche des Textils wird im Zusammenhang mit der Erfindung dabei die Unterseite und/oder die Oberseite des flächigen Textils bezeichnet.
  • Mindestens flächenförmig bedeutet, dass auch ein räumliches textiles Gebilde (z.B. ein textiler Schlauch oder Strumpf) eingesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang können sowohl Innen- als auch Außenseiten als Oberflächen bezeichnet werden.
  • Für die Erfindung wird ein Textil eingesetzt, welches mindestens eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche mit einer Textilstruktur aufweist. Oft weisen beide Oberflächen von Textilien eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche mit einer Textilstruktur auf, wobei die Strukturen der beiden Oberflächen oft ähnlich oder reziprok zueinander sind. Die Oberflächen eines Textils können sich jedoch auch deutlich voneinander unterscheiden, z.B. im Falle bestickter Textilien oder von textilen Strukturtapeten oder Teppichen. Daher kann die Orientierung des Textils in dem Faserverbundkunststoff die Oberflächenstruktur des Faserverbundkunststoffs beeinflussen und sollte dementsprechend ausgewählt sein. Im Allgemeinen wird die der Außenseite des Faserverbundkunststoffs zugewandte Seite des Textils die Oberfläche des Faserverbundkunststoffs am meisten prägen.
  • Unter einer inhomogenen Oberfläche wird im Rahmen der Erfindung eine Oberfläche verstanden, welche nicht glatt ist, sondern eine fühlbare Struktur aufweist. Die Inhomogenität des Textils setzt also eine fühlbare Struktur bzw. fühlbare Unebenheiten und/oder Muster voraus. Dies kann sich z.B. durch ein Web- oder Strickmuster oder eine andere Art der Verknüpfung von Faser oder Garnen ergeben. Bevorzugt bedeutet eine Inhomogenität des Textils, dass das verwendete Textil eine Vielzahl an Höhenunterschieden von mindestens 0,02 mm, bevorzugt 0,05-3 mm, optional 1-2 mm, gemessen mit einem Messschieber, aufweist.
  • Die Makrostruktur einer Oberfläche kann eben sein, muss sie jedoch nicht. Bei Verwendung entsprechender Fertigungsverfahren und geeigneter Textilien sind z.B. gerundete, wellige oder eckige Oberflächen des hergestellten Faserverbundkunststoffs möglich. Für die Erfindung wesentlich ist jedoch die fühlbar inhomogene Mikrostruktur der Faserverbundkunststoff-Oberfläche.
  • Der Faserverbundkunststoff kann mit einem einzigen Textil hergestellt werden, es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Textilien verarbeitet werden, wobei diese Textilschichten in dem Faserverbundkunststoff übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein können. Allgemein bedeutet „ein“ oder „eine“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung „ein oder mehrere“, also z.B. ein oder zwei oder 1-50, 2-20, oder 5-10, sofern nicht anders spezifiziert.
  • Es können alle Arten von Textilien mit allen möglichen rauen Oberflächen eingesetzt werden. Beispielsweise können Bettlaken mit einer relativ geringen Rauigkeit oder Flickenteppiche mit einer relativ hohen Rauigkeit verwendet werden.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dadurch, dass mindestens ein Textil mit mindestens einer inhomogenen Oberfläche verwendet wird, möglich, einen Faserverbundwerkstoff herzustellen, welcher mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind. Weiterhin erfüllt der erfindungsgemäße Faserverbundwerkstoff hierbei gleichzeitig eine Trage- bzw. Stabilitätsfunktion und eine Designfunktion.
  • Inhomogenität der Oberfläche des Faserverbundkunststoffes bedeutet, dass der fertige Faserverbundkunststoff an mindestens einer Oberfläche eine Vielzahl von Höhenunterschieden von mindestens 0,01 mm, bevorzugt 0,01-0,5 mm, gemessen mit dem oben erläuterten Verfahren aufweist. Inhomogenitäten der Faserverbundkunststoff-Oberfläche sind durch die Textilstruktur bedingt. Dabei sind bevorzugt die meisten, bevorzugt im Wesentlichen alle oder alle Inhomogenitäten der Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt. Es können also, müssen aber nicht alle Inhomogenitäten des Textils auf die Oberfläche des fertigen Faserverbundkunststoffes abgebildet werden. Es ist beispielsweise auch möglich, dass sich nur gröbere Inhomogenitäten (z. B. Höhenunterschiede von 0,7 - 3 mm) des Textils als Inhomogenitäten auf der Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes wiederfinden und damit fühlbar sind, während kleinere Inhomogenitäten derart von Polymer bedeckt sind, dass sie an der Oberfläche des fertigen Faserverbundwerkstoffes nicht fühlbar sind. Typischerweise wird die Rauigkeit der Faserverbundkunststoff-Oberfläche geringer sein als die Rauigkeit der der Oberfläche am dichtesten kommenden (obersten oder untersten) TextilOberfläche. Bevorzugt ist die ein Großteil (mehr als 50% der Fläche, bevorzugt mehr als 60% der Fläche, mehr als 70% der Fläche, mehr als 80% der Fläche oder mehr also 90% der Fläche oder im wesentlichen die ganze Oberfläche inhomogen.
  • Diese Inhomogenitäten auf der Faserverbundkunststoff-Oberfläche sind haptisch eindeutig wahrnehmbar. Zum Beispiel können die oben beschrieben fühlbaren Strukturen bzw. fühlbare Unebenheiten und/oder Muster des Textils teilweise oder vollständig auf der Faserverbundkunststoff-Oberfläche gefühlt werden, beispielsweise wenn mit den Fingern darüber gestrichen wird.
  • Als Matrix wird in dem erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoff ein Polymer verwendet, wobei dieses als Bindemittel wirkt. Es dient z.B. dazu, die Fasern des Textils zu stützen und die auf aus dem Faserverbundkunststoff gefertigten Formteile, Platten, Profile, Möbel oder andere Gebrauchsgegenstände einwirkenden Kräfte auf diese zu verteilen.
  • Die Textilien des Faserverbundkunststoffes bzw. deren Fasern sind in dem fertigen Produkt vollständig oder im Wesentlichen vollständig von Polymer umschlossen. Vollständig umschlossen wird im Rahmen der Erfindung so verstanden, dass die Oberflächen des Faserverbundkunststoffes nicht offenporig sind. Die Oberflächen des Faserverbundkunststoffes sind also vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit Polymer imprägniert oder bedeckt. „Im Wesentlichen vollständig“ bedeutet, dass der fertige Faserverbundkunststoff Verarbeitungsfehler aufweisen kann, derart, dass die verwendeten Fasern teilweise nicht von Polymer bedeckt sind, wobei bevorzugt mehr als 95%, mehr bevorzugt mehr als 99% oder mehr als 99,9% der Oberfläche von Polymer bedeckt sind.
  • Dadurch, dass die Fasern des Faserverbundkunststoffes vollständig von Polymer umschlossen sind, erhält der Faserverbundkunststoff eine Oberfläche, welche optisch ansprechend ist und gleichzeitig gegen Umwelteinflüsse, Feuchtigkeit bzw. Nässe, Hitze und mechanische Beanspruchungen geschützt ist.
  • Bevorzugt ist das Textil ein Alttextil oder Textilabfall. Unter Alttextilien wird jegliche Art von Textilien verstanden, welche in irgendeiner Weise benutzt wurden. Zu den Alttextilien gehören beispielsweise benutzte Kaffeesäcke, Bettlaken, Vorhänge, Teppiche, Handtücher, Putzlappen, oder jegliche Art von Kleidung wie beispielsweise Stoffhosen, Jeanshosen, T-Shirts, Hemden, Schals, Tücher, Unterwäsche, Socken oder Kleider, technische Textilien, textile Dämmstoffe oder Teile davon. Textilabfall entsteht z.B. bei der Produktion von Textilien als Reste bei Zuschnitten, Stanzreste, Restbahnen, Webkanten oder in Form unbenutzter nicht verkäuflicher oder nicht verkaufter Textilien.
  • Bevorzugt werden Alttextilien und, soweit nötig, auch Textilabfälle, vor Einsatz im Rahmen der Erfindung gewaschen oder gereinigt, da dies eine bessere Haftung zum Polymer gewährleistet. Bei einigen Kombinationen von Textilien und Polymeren kann eine weitere Vorbehandlung, z.B. mit einem Benetzungsmittel, sinnvoll sein.
  • Auch eine andere Verarbeitung, z.B. Schneiden, etwa Auftrennen von Stücken oder Abtrennen von Nähten, ist möglich.
  • Dadurch, dass bevorzugt Alttextilien und/oder Textilabfall verwendet werden, wird eine neue Verwendung für die jährlich anfallenden, riesigen Mengen an Alttextilien und Textilabfall geschaffen, wodurch gleichzeitig Ressourcen geschont werden können. Selbstverständlich können auch neue, z.B. extra zu diesem Zweck hergestellte Textilien erfindungsgemäß eingesetzt werden.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Textil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gewebe, Maschenware, etwa Gestricke oder Gewirke, Geflecht, Vlies und Gelege. Gewebe sind Textilien, die aus rechtwinklig verkreuzenden Fäden zweier Fadensysteme gebildet werden. Dazu können z.B. Teppiche, wie Flickenteppiche, zählen. Gestricke sind Maschenware, bei welchen die Fasern in Form von Maschen in der Textilstruktur liegen. Durch ihre hohe Flexibilität werden Gestricke bevorzugt dort eingesetzt, wo eine hohe Tiefziehfähigkeit oder Drapierbarkeit sowie Stoßdämpfung benötigt wird. T-Shirts sind z.B. typischerweise Gestricke. Ein Geflecht beschreibt, ähnlich dem Gewebe, eine Struktur, bei der sich zwei Faserrichtungen überkreuzen. Vliese bestehen aus ungeordneten Lang- oder Kurzfasern, wobei Kurzfasern eine Länge < 3 mm aufweisen und Langfasern eine Länge von > 3 mm. Auch Filze können eingesetzt werden. Ein Gelege beschreibt ein unidirektionales Fasergelege, welches aus streng parallelen Faserstränge (sogenannten Rovings) besteht, sodass ein flächiges Textil vorliegt. Die nebeneinander liegenden Fasern werden mit einem Nähfaden fixiert. Durch die unidirektionale, parallele Lage der Fasern lassen sich höhere mechanische Festigkeiten erzielen als mit Geweben. Auch Spitze oder Tufting oder Mischungen verschiedener Textilarten können eingesetzt werden.
  • Optional umfasst der Faserverbundkunststoff mehrere gleiche (z.B. mehrere Schichten Bettlaken oder Bettlakenstücke) oder unterschiedliche (z.B. ein oder mehrere Schichten Bettlakenstücke und ein oder mehrere Schichten Vorhang oder Handtuch) Textilien, z.B., wenn eine höhere Stabilität erzielt werden soll. Diese mehreren gleichen oder unterschiedlichen Textilien können in dem Faserverbundkunststoff nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein. Hierbei kann die Orientierung der Fasern zwischen den mehreren gleichen oder unterschiedlichen Textilien derart gewählt sein, dass die Fasern verschiedener Textilschichten jeweils zueinander einen Winkel von 0-90°aufweisen.
  • Durch Verwendung mehrerer Textilien können gleichmäßige Verstärkungsschichten aufgebaut werden, welche keine Schwachstellen aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, gezielt an Stellen, an denen eine größere Verstärkungswirkung, etwa eine größere Biegefestigkeit, gewünscht ist, gezielt mehrere Lagen Textil und/oder andere Textilien oder Textilstücke einzusetzen.
  • Textilien können z.B. stückhaft so aufgelegt werden, dass es zu Überlappungen kommt und damit Kräfte übertragen werden können.
  • Mehrere gleiche oder unterschiedliche Textilien können - im Allgemeinen vor dem Kontakt mit dem Polymer, aber auch nach Kontakt mit einem Polymer, etwa in Form von Prepregs - durch Bindeprozess wie Nähen, Kleben, Schweißen und Bügeln miteinander verbunden werden. Es sind auch weitere Verfahren, welche dazu geeignet sind, Textilien miteinander zu verbinden, anwendbar. Ein Verbinden ist z.B. dann vorteilhaft, wenn eine Anordnung der Textilen im Wesentlichen nebeneinander (also in der Ebene der relevanten inhomogenen Oberfläche, optional mit Überlappungen) gewünscht ist, etwa um eine flächige Abdeckung der gesamten Oberfläche mit Textilien zu gewährleisten. Bei einer Anordnung von Textilen übereinander kann ein Verbinden z.B. vorteilhaft sein, wenn bestimmte Muster erreicht werden sollen. Es ist auch möglich, eine Verbindung nur durch das Polymer, also ohne vorherige Verbindung der Textilien, zu erreichen.
  • Es können unterschiedlich Textilarten oder unterschiedliche große Textilstücke in beliebiger Art miteinander verbunden werden, wodurch ein ansprechendes Design kreiert werden kann und/oder die Orientierung der Fasern in unterschiedlichen Textilschichten derart gewählt werden kann, dass eine optimale Biegefestigkeit für die entsprechende Belastung des aus dem Faserverbundkunststoff gefertigten Gegenstandes erreicht werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst mindestens ein Textil des Faserverbundkunststoffes Naturfasern, optional alle in dem Faserverbundkunststoff umfassten Textilien. Unter Naturfasern werden Fasern verstanden, welche von natürlichen Quellen wie Pflanzen, Tieren oder Mineralien stammen und sich ohne chemische Umwandlungsreaktionen direkt einsetzen lassen. Die Naturfasern können pflanzliche Naturfasern sein, wie beispielsweise Baumwolle, Leinen, Koos, Flachs, Hanf, Nessel, Kapok, Ramie, Sisal, Jute, Kenaf, Abaca, Kokos oder Manila, oder tierische Naturfasern wie beispielsweise Wolle, Seide, Angora, Kaschmir, Vikunja, Lama, Alpaka, Kamel, Mohair oder Rosshaar oder Mischungen daraus.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Textil Chemiefasern. Unter Chemiefasern werden Fasern verstanden, die künstlich mit chemisch-technischen Verfahren aus natürlichen oder synthetischen Polymeren oder aus anorganischen Stoffen hergestellt werden. Chemiefasern werden überwiegend in Form von Filamenten (Monofilamente oder Multifilamente) hergestellt und zu Filamentgarnen oder zu Spinnfasern (Stapelfasern) durch Schneiden oder Reißen verarbeitet und anschließend durch Sekundärspinnverfahren zu Garnen versponnen, oder z. B. durch Vliesstoff-Herstellungsverfahren direkt zu textilen Flächengebilden verarbeitet. Die Chemiefasern können z.B. Chemiefasern aus natürlichen Polymeren sein, wie beispielsweise Polymere, Viskose, Cupro, Modal, Lyocell, Acetat, Triacetat, Polynosic, oder Chemiefasern aus synthetischen Polymeren wie beispielsweise Polyester, Polyamid, Polyacryl, Elasthan, Polypropylen oder Polyurethan.
  • Selbstverständlich kann das mindestens eine Textil auch Naturfaser und Chemiefaser umfassen, oder es können Textilien aus Naturfasern und Textilien aus Chemiefasern und/oder Textilien aus Naturfaser und Chemiefaser zur Verstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffs verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform sind die Textilien in dem Faserverbundkunststoff bioabbaubar. In einer Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffe keine Carbonfasern oder Textilien daraus.
  • Bevorzugt erhöht das Textil die Biegefestigkeit des Faserverbundkunststoffs. Die Biegefestigkeit beträgt bevorzugt in mindestens eine Richtung, typischerweise in mehrere Richtungen mindestens in 0° mindestens 30 MPa, und in 90° mindestens 30 MPa, bevorzugt 45-400 MPa. Biegefestigkeit kann z.B. mit einer normalen Zug-Druck-Prüfeinrichtung bestimmt werden.
  • Die Biegefestigkeit kann z.B. dadurch beeinflusst werden, welche Art von Textil, z.B. Gewebe, Gestricke, Geflecht, Vlies und/oder Gelege, eingesetzt wird. Die Biegefestigkeit kann auch durch die Anzahl an Textilschichten bzw. die Dicke der einzelnen Textilschichten und die Orientierung der Fasern einzelner Textilschichten zueinander beeinflusst werden.
  • Der Faserverbundkunststoff kann ferner Verstärkungsfasern, bevorzugt Naturfasern, umfassen, die als linienförmige Gebilde vorliegen. Hierbei werden zusätzlich zu dem mindestens einen strukturgebenden Textil, durch welches Inhomogenitäten der Faserverbundkunststoff-Oberfläche bedingt sind, Verstärkungsfasern eingebracht. Diese Verstärkungsfasern können die Stabilität des Faserverbundkunststoffs erhöhen. Die Verstärkungsfasern können hierbei an beliebigen Stellen des mindestens einen Textils angeordnet sein und/oder an beliebigen Stellen mit dem mindestens einen Textil verbunden sein. Bindeprozesse zum Verbinden der Verstärkungsfasern können z.B. Nähen, Weben, Kleben, Schweißen, und Bügeln sein. Es sind jedoch auch weitere Verfahren anwendbar, welche dazu geeignet sind, Verstärkungsfasern und Textilien miteinander zu verbinden. Verstärkungsfasern können auch ausschließlich oder zusätzlich in Stellen des Faserverbundkunststoffs eingebracht werden, die von der Fläche des Textils nicht abgedeckt werden, wie z.B. bei Verwendung von Kleidung, welche nicht die ganze Fläche des Faserverbundkunststoffs abdeckt. Verstärkungsfasern müssen nicht vor Kontakt mit dem Polymer mit dem Textil oder den Textilien verbunden werden. Sie können auch z.B. mit dem Polymer gemischt werden, bevor dieses mit dem Textil oder den Textilien in Kontakt kommt.
  • Durch Einsatz von Verstärkungsfasern zusätzlich zum Textil kann die Stabilität bzw. Biegefestigkeit des Faserverbundkunststoffes, wenn nötig, den Anforderungen entsprechend erhöht werden.
  • Das Polymer kann ein Duroplast, Elastomer oder ein Thermoplast sein. Bevorzugt sind die Polymere im Rahmen der Erfindung Duroplaste.
  • Als Duroplaste werden Kunststoffe bezeichnet, die nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung nicht mehr verformt werden können. Der Duroplast kann z.B. ein Kunstharz sein, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz, Acrylatharze und/oder Methacrylatharze und/oder Mischungen mit Comonomeren davon, z. B. auch auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie acrylierte Pflanzenöle, z.B. acryliertes Leinöl oder acryliertes Sojaöl, z.B. Mercryl-S und Mercryl LT von Hobum Oleochemicals, oder Photomer 3005 F der Firma Cognis, Itakonsäureharzen, Polyurethanharz, Vinylesterharz, Furanharz, Phenol-Formaldehydharz und Melaminharz. Vor Verarbeitung liegt der Duroplast bevorzugt in flüssiger Form vor oder in Form von aufschmelzbaren Granulaten, aufschmelzbaren Pulvern aufschmelzbaren Folien, flüssigen Polymerlösungen, flüssigen Polymerdispersionen, welche dann zur Verwendung aufgeschmolzen werden.
  • Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich verformen lassen. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt, er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt. Der Thermoplast kann z.B. ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactidacid (PLA), , Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenfuranoat (PEF), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder anderes Polyolefin, Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC), Celluloseacetat (CA), Cellulosebutyrat (CB), Cellulosepropionat (CP), Celluloseacetopropionat (CAP) und Celluloseacetobuytrate (CAB), Polyalkonate wie Polyhyhroxybuttersäure sowei andere Biopolymere basierend auf Casein, Stärke, Schellack, Gelatine und andere Proteine, Chitin, Lignin (z. B. Arboform) und Pflanzenöle. Der Thermoplast liegt vor Verarbeitung meist in fester Form vor, wie beispielsweise in Form von Folien, Granulaten, Pulvern, Bändern, Garnen oder Monofilamenten, wobei der Thermoplast zur Verwendung aufgeschmolzen wird.
  • Elastomere sind Kunststoffe, die durch Druck oder Dehnung ihre Form kurzzeitig verändern können. Nach Beendigung von Druck oder Dehnung nimmt das Elastomer schnell wieder seine ursprüngliche Form an. Die Elastomere sind weitmaschig vernetzt und daher flexibel. Sie werden beim Erwärmen nicht weich und sind in den meisten Lösemitteln nicht löslich. Zu den Elastomeren gehören alle Arten von vernetztem Kautschuk, z.B. Naturkautschuk (NR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), StyrolButadien-Kautschuk (SBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Butadien-Kautschuk (BR) und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Die Vernetzung erfolgt beispielsweise durch Vulkanisation mit Schwefel, mittels Peroxiden, Metalloxiden oder Bestrahlung.
  • Heutzutage werden Kunststoffe noch vor allem auf petrochemischer Basis hergestellt, und solche Kunststoffe können im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Polymer teilweise oder bevorzugt ganz aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Beispiele für solche sogenannten Biokunststoffe sind Naturkautschuk, Stärke oder Stärkederivate oder Stärkeblends, Celluloseprodukte, z.B. Cellulose oder Celluloseacetat (CA), Schellack, PLA, Polyhydroxyalkanoate wie Polyhydroxybuttersäure (PHB), Polyethylenfuranoat (PEF), ligninbasierte Kunststoffe wie Arboform, Ecovio (BASF), und Polytrimethylenterephthalat (PTT, z.B. DuPont). Besonders bevorzugte Biokunststoffe sind acryliertes Pflanzenöle, z.B. acryliertes Leinöl oder acryliertes Sojaöl, z.B. Mercryl S und Mercryl LT von Hobum Oleochemicals, oder Photomer 3005 F der Firma Cognis; oder Itakonsäureharze. Durch Verwendung von Biokunststoffen können Ressourcen eingespart werden. Biokunststoffe können im Rahmen der Erfindung mit Textilien, bevorzugt Alttextilien oder Textilabfällen, welche z.B. Naturfasern umfassen oder daraus bestehen, kombiniert werden. So sind die hergestellten Produkte besonders nachhaltig herstellbar. Sie können auch besonders gut bioabbaubar sein. Alternativ können - je nach herzustellendem Produkt - auch möglichst langlebige Biokunststoffe ausgewählt werden.
  • Die Anteile von Textil und Polymer werden so gewählt, dass so viel Polymer zugesetzt wird, dass das Textil vollständig von Polymer umschlossen ist. Vorteilhafterweise wird im Allgemeinen nicht deutlich mehr Polymer zugegeben, als dafür nötig ist. Bei Thermoplasten ist hier thermischer Schwund mit einzukalkulieren, bei Duroplasten thermischer und reaktiver Schwund.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Faservolumengehalt 25-75% W, z.B. 25-65 %V/V, bevorzugt 35-50 %V/V, am besten etwa 45% V/V oder weniger, optional 40%V/V oder weniger.
  • Ohne an die Therorie gebunden sein zu wollen, gehen die Erfinder davon aus, dass v.a. bei einem Pultrusionsverfahren ein geringer Faservolumengehalt dazu beiträgt, eine inhomogene Oberfläche zu schaffen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an Polymer, z.B. Furanharz, 25-75%V/V, bevorzugt 50-65% V/V, am besten etwa 55% V/V oder mehr, optional etwa 60%V/V oder mehr.
  • Hierbei verhält sich der Faservolumengehalt in Bezug auf den Anteil an Polymer reziprok, das heißt je höher der Faservolumengehalt, desto geringer der Anteil an Polymer und umgekehrt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Verhältnis von Textil zu Polymer 35 -330 %m/m, bevorzugt etwa 116 %m/m. Es werden 2 Lagen Handtuchtextil mit einem Flächengewicht von 218 g/m2 und 2 Lagen Kaffeesacktextil mit einem Flächengewicht 417 g/m2 zusammen mit einer Harzmenge von 10,9 g zu einer Platte mit einer Dicke von 2 mm und einer Fläche von 20 cm2 verpresst. Die Fasermenge ergibt sich damit zu 12,7 g. 12,7 g Fasern durch 10,9 g Harz ergibt 116 % Fasern. Etwa bedeutet im Rahmen der Erfindung bevorzugt +/- 10%.Die Dichte des hergestellten Faserverbundkunststoffes beträgt bevorzugt mehr als ein 1 g/ml.
  • Die Erfindung stellt weiterhin auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffes zur Verfügung, wobei der Faserverbundkunststoff ein Polymer und mindestens ein Textil umfasst, welches mindestens eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche mit einer Textilstruktur aufweist und vollständig von Polymer umschlossen ist, wobei der Faserverbundkunststoff mindestens eine fühlbar inhomogene Faserverbundkunststoff-Oberfläche aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind.
  • Ein solches Verfahren kann Schritte umfassen, bei denen man:
    1. a) das Textil als Rohling zur Verfügung stellt,
    2. b) das Textil mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling entsteht,
    3. c) den Rohling verfestigt, z.B. härtet.
  • Erfindungsgemäße Verfahren verwenden im Allgemeinen entweder eine weiche Auflageschicht oder nutzen, bevorzugt, Pultrusion zur Herstellung des erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffes.
  • Ein auf Pultrusion basierendes erfindungsgemäßes Verfahren kann Schritte umfassen, bei denen man:
    1. a) mindestens ein Textil als Rohling zur Verfügung stellt,
    2. b) das mindestens eine Textil in einem Tauchbad mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling entsteht,
    3. c) das mindestens eine Textil in ein Werkzeug einzieht,
    4. d) den Rohling in dem Werkzeug verfestigt, z.B. härtet.
  • Um für Pultrusion geeignet zu sein, muss das Textil eine Länge aufweisen, die die Länge des fertigen Werkstücks überschreitet, z.B. die Länge vom Harzbad bis zur Abzugsvorrichtung nach dem Werkzeug. In der Praxis sind das oft ca. 3-4 m. Das Textil kann, wie oben beschrieben, durch Verbindung, z.B. Nähen mehrerer Einzeltextilien entstanden sein.
  • In einer Ausführungsform werden mehrere Textilien verwendet, entweder mehrere gleiche oder mehrere unterschiedliche. Z. B kann man flächige Stoffreste, welche z.B. Streifenform aufweisen können, Webkanten oder zu Streifen aufgeschnittene Alttextilien in Kombination mit Garnen oder ohne diese einsetzen. Die Garne erhöhen die Zugfestigkeit, was die Pultrusion erleichtert, vor allem, wenn die Textilien selbst keine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen.
  • Die Textilien können eine größere Breite aufweisen als die Breite der Kavität des Werkzeugs, z.B. können Bettlaken nach der Imprägnierung gefaltet oder durch eine Kulisse auf die gewünschte Form gebracht werden. Es können auch Textilstreifen mit einer Breite von 3-10, z.B. 4-5 cm eingesetzt werden, oder schmalere Textilstreifen, die der Breite der Kavität entsprechen.
  • Es ist erfindungsgemäß nicht nötig, eine gleichmäßige Fadenspannung zu erreichen, sondern sogar vorteilhaft, nicht auf alle Textilien die gleiche Spannung aufzubringen, und die mehr zu belasten, die eine höhere Zugkraft vertragen.
  • Bei Pultrusionsverfahren sind allgemein Duroplaste bevorzugt, insbesondere solche mit einem hohen Anteil nachwachsender Rohstoffe, wie Furanharz oder Itakonsäureharz.
  • Mit Pultrusionsverfahren können z.B. Latten für Möbel hervorragend hergestellt werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren welches nicht mit Pultrusion, sondern mit einer Auflageschicht arbeitet, kann Schritte umfassen, bei denen man:
    1. a) das Textil als Rohling zur Verfügung stellt,
    2. b) das Textil mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling entsteht,
    3. c) eine weiche Auflageschicht auf den Rohling aufbringt, wobei man die Auflageschicht auf eine Oberfläche des Rohlings aufbringt, auf der das in dem Rohling enthaltene Textil eine fühlbar inhomogenen Textiloberfläche aufweist,
    wobei Schritte b und c in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können,
    • d) die Auflageschicht mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Auflageschicht derart verformt, dass Inhomogenitäten der Oberfläche des imprägnierten Rohlings entstehen, die durch die Textilstruktur bedingt sind,
    • e) den Rohling verfestigt, z.B. härtet, und
    • f) die Auflageschicht ablöst.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Schritte, bei denen man:
    • i) das Textil als Rohling zur Verfügung stellt,
    • ii) das Textil mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling, auch als Prepreg bezeichnet, entsteht,
    • iii) eine weiche Auflageschicht auf den imprägnierten Rohling aufbringt, wobei man die Auflageschicht auf eine Oberfläche des imprägnierten Rohlings aufbringt, auf der das in dem Rohling enthaltene Textil eine fühlbar inhomogenen Textiloberfläche aufweist,
    • iv) die Auflageschicht mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Auflageschicht derart verformt, dass Inhomogenitäten der Oberfläche des imprägnierten Rohlings entstehen, die durch die Textilstruktur bedingt sind,
    • v) den Rohling verfestigt, z.B. härtet, und
    • vi) die Auflageschicht ablöst.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren Schritte, bei denen man:
    • i) das Textil als Rohling zur Verfügung stellt,
    • ii) eine weiche Auflageschicht auf den Rohling aufbringt, wobei man die Auflageschicht auf eine Oberfläche des Textil aufbringt, auf der das Textil eine fühlbar inhomogenen Textiloberfläche aufweist,
    • iii) das Textil mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling, entsteht,
    • iv) die Auflageschicht mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Auflageschicht derart verformt, dass Inhomogenitäten der Oberfläche des imprägnierten Rohlings entstehen, die durch die Textilstruktur bedingt sind,
    • v) den Rohling verfestigt, z.B. härtet, und
    • vi) die Auflageschicht ablöst.
  • Der Rohling umfasst also mindestens ein Textil, bevorzugt zum Zeitpunkt des Imprägnierens genau ein Textil. Damit ist der Rohling ebenfalls ein mindestens flächiges Produkt. In einem späteren Fertigungsstadium umfasst der Rohling auch Polymer. Umfasst der hergestellte Faserverbundkunststoff mehrere Textilien, die getrennt voneinander imprägniert werden, werden die imprägnierten Textilien als Prepregs bezeichnet. Bevorzugt werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Prepregs verwendet, so dass das hergestellte Produkt ein Laminat ist. Es ist auch möglich, mehrere Textilien in einem Arbeitsgang gleichzeitig zu imprägnieren.
  • Als Imprägnieren wird ein Tränken des Textils mit Polymer bezeichnet. Dieses erfolgt üblicherweise mit einem flüssigen Polymer. Zur Tränkung werden hier bevorzugt duroplastische Polymere in Form von aufschmelzbaren Granulaten, aufschmelzbaren Pulvern aufschmelzbaren Folien, flüssigen Polymerlösungen, flüssigen Polymerdispersionen oder flüssigen Polymeren eingesetzt. Die aufschmelzbaren Granulate oder Pulver werden aufgeschmolzen und tränken dann das Fasermaterial. Im Falle der flüssigen Systeme werden die Fasermaterialien gleich durchtränkt. Zur Tränkung können auch thermoplastische Polymere, im Allgemeinen in Form von Folien, Granulaten, Pulvern, Bändern, Garnen oder Monofilamenten, eingesetzt werden. Diese Polymere werden aufgeschmolzen und durchtränken dann das Fasermaterial.
  • Ist das Polymer ein Duroplast, so kann das Harz bereits mit dem Härter in einem geeigneten Verhältnis gemischt sein.
  • Das Imprägnieren ist z.B. manuell mit Rakel, mit einem Foulard oder in einem Tauchbad, mit einem Vakuumverfahren oder mit einem Spritzverfahren möglich.
  • Vor oder nach dem Imprägnieren wird auf den Rohling eine Auflageschicht aufgelegt. Darunter fällt ebenfalls ein Auflegen der Auflageschicht auf den Rohling. Die Auflageschicht ist durch ein im Verfahren ausgeübten Druck verformbar bzw. weich. Sie wird bevorzugt ohne zusätzliches Trennmittel auf den Rohling aufgelegt. Es ist jedoch auch möglich, ein zusätzliches Trennmittel aufzutragen.
  • Unter weich wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine geringe Härte, insbesondere eine geringe Shore-Härte D verstanden. Durch diese Verformbarkeit bzw. geringe Härte der Auflageschicht wird sichergestellt, dass die Auflageschicht mithilfe eines entsprechenden Drucks derart an das Laminat angedrückt wird, dass sich das Polymer, welches die Fasern des Textils umschließt, entsprechend der Inhomogenitäten der Oberfläche des Textils formt, wodurch der fertige Faserverbundkunststoff eine fühlbar inhomogene Oberfläche erhält, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Auflageschicht eine Shore-Härte D von 0 - 90 auf, bevorzugt eine Shore-Härte D von 50-75.
  • Die Auflageschicht kann z.B. eine Dicke von 0,06 - 5 mm, bevorzugt 0,08 - 0,4 mm aufweisen. Durch diese Dicke der Auflageschicht wird sichergestellt, dass die Auflageschicht mithilfe eines geeigneten Drucks derart an den Rohling angedrückt wird, dass sich das Polymer, welches die Fasern des Textils umschließt, entsprechend der Inhomogenitäten der Oberfläche des Textils formt, wodurch der fertige Faserverbundkunststoff eine fühlbar inhomogene Oberfläche erhält, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die weiche Auflageschicht elastisch. Die Auflageschicht wird somit unter Belastung, das heißt wenn Druck aufgebeben wird, verformt. Bei Wegfall der die Verformung bewirkenden Kraft, also dem Druck, kann sich die weiche, elastische Auflageschicht wieder in ihre Ausgangsform zurückverformen. Dies hat den Vorteil, dass die Auflageschicht mehrfach und für verschiedene Anwendungen verwendet werden kann.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Auflageschicht ein Elastomer, z.B. einen Naturkautschuk. Die Auflageschicht kann vollständig aus dem Elastomer, z.B. Naturkautschuk bestehen, oder es kann eine Trägerschicht aus einem anderen Material damit beschichtet sein.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Auflageschicht Teflon, bevorzugt ein Teflongewebe. Hierbei ist es möglich, dass die Auflageschicht vollständig aus einem Teflongewebe besteht oder eine Trägerschicht aus einem anderen Material mit Teflon oder einem Teflongewebe beschichtet ist.
  • Die Auflageschicht, welche Teflon bzw. ein Teflongewebe umfasst, weist bevorzugt eine Dicke von 0,08-0,4 mm und eine Shore-Härte D von 50-72 auf.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst die Auflageschicht Silikon, bevorzugt ein gewebeverstärktes Silikon. Hierbei ist es möglich, dass die Auflageschicht vollständig aus einem Silikon bzw. gewebeverstärktem Silikon besteht oder eine Trägerschicht aus einem anderen Material mit Silikon bzw. gewebeverstärktem Silikon beschichtet ist.
  • Die Auflageschicht, welche Silikon bzw. gewebeverstärktes Silikon umfasst, weist bevorzugt eine Dicke von 0,25-0,35 mm und eine Shore-Härte D von 0-46 auf.
  • Die genannten Materialien können auch kombiniert sein, z.B. eine Trägerschicht aus einem Elastomer mit einer Beschichtung aus Silikon oder Teflon.
  • In einer Ausführungsform weist die weiche Auflageschicht mindestens eine glatte Oberfläche auf, die mit dem Rohling in Kontakt kommt. Glatt bedeutet hierbei, dass die entsprechende Oberfläche der Auflageschichte keinen Höhenunterschied von 0,1 mm oder mehr, bevorzugt nur Höhenunterschiede von ca. 1-10 µm aufweist. Durch die glatte Oberfläche der Auflageschicht erhält der fertige Faserverbundkunststoff eine glänzende Oberfläche.
  • In einer anderen Ausführungsform weist die weiche Auflageschicht mindestens eine raue Oberfläche auf, die mit dem Rohling in Kontakt kommt. Rau bedeutet hierbei, dass die entsprechende Oberfläche der Auflageschichte einen Höhenunterschied von mehr als 0,1 mm, bevorzugt 0,1-1,0 mm aufweist. Durch die raue Oberfläche der Auflageschicht erhält der fertige Faserverbundkunststoff eine matte Oberfläche.
  • Vorteilhafterweise weist die Auflageschicht eine Temperaturbeständigkeit auf, die es ermöglicht, den beim Härten (bei Duroplasten, bei Thermoplasten beim Schmelzen des Polymers zum Imprägnieren) auftretenden Temperaturen standhalten zu können, also z.B. im Bereich von 0-250°C oder 100-200°C oder 120-180°C, damit die Auflageschicht mehrfach verwendet werden kann.
  • Es ist möglich, auf beiden Seiten des Rohlings jeweils eine weiche Auflageschicht aufzulegen. Dies führt, insbesondere, wenn beide Textiloberflächen oder - bei mehreren Textilschichten - die jeweils äußeren Textilschichten ein fühlbar inhomogene Textiloberfläche aufweisen, dazu, dass beide Oberflächen des Endprodukts fühlbar inhomogene Oberflächen aufweisen.
  • Soll das Produkt vorteilhafterweise mehrere Textilien, insbesondere mehrere Textilschichten, umfassen, so werden diese bevorzugt zu Prepregs verarbeitet und mehrere Prepregs laminiert. Die Schichtung von mehreren Lagen Textil, bevorzugt in Form von Prepregs, kann vor oder nach oder gleichzeitig mit dem Auflegen der Auflageschicht erfolgen, jedoch vor der Beaufschlagung mit Druck.
  • Bevorzugt werden Prepregs bei Duroplasten als Polymer genutzt. Prepregs werden bevorzugt vor der weiteren Verarbeitung getrocknet, z.B. bis zur Gewichtskonstanz. Dies kann z.B. in einem Ofen bei 80°C geschehen. In diesem Schritt sollten die Bedingungen so gewählt werden, dass bei Duroplasten noch keine Härtung stattfindet.
  • Bei Thermoplasten können ebenfalls Prepregs eingesetzt werden. Dabei werden die Polymere vor der weiteren Verarbeitung in einer Ausführungsform verfestigt, z.B. durch Absenken der Temperatur. Zum Laminieren mehrerer Prepregs kann die Temperatur dann wieder soweit erhöht werden, dass das Polymer schmilzt.
  • Es können beliebig viele Laminatschichten übereinandern in beliebiger Orientierung, bezogen auf die Faserausrichtung in den einzelnen Schichten, zueinander angeordnet werden, z.B. 2-100, 3-80, 4-50, 5-20, 6-15, 7-10 oder 8-9. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass jeweils nur eine äußere oder beide äußeren Laminatschichten, also diejenigen Laminatschicht(en), die im fertigen Faserverbundkunststoff eine fühlbar inhomogene Oberfläche ergeben soll(en), mit einer Auflageschicht, wie in Schritt c beschrieben, versehen werden. Die inneren Lagen werden hierbei lediglich, wie in Schritt b beschrieben, imprägniert und ohne Auflageschicht weiterverarbeitet, das heißt übereinander geschichtet und im Allgemeinen gemeinsam gehärtet.
  • Nach dem Auflegen der Auflageschicht erfolgt eine Beaufschlagung mit Druck. Dies erfolgt bevorzugt in einem Werkzeug. Unter Werkzeug werden hierbei geschlossene oder halbgeschlossene Formwerkzeuge verstanden, welche dazu geeignet sein können, die Endgeometrie des Bauteils vorzugeben. Die Formwerkzeuge können jedoch auch derart gestaltet sein, dass der fertige Faserverbundkunststoff in Form von Platten oder ähnlichem vorliegt, welche dann zu einem Bauteil oder Gegenstand weiter verarbeitet werden können. Zum Beispiel kann zur Herstellung von Faserverbundkunststoff-Platten ein Werkzeug verwendet werden, welches über und unter dem Rohling (inklusive Auflageschicht oder den Auflageschichten) Platten, etwa aus Glas oder Metall umfasst, die sich unter dem Druck nicht oder nicht wesentlich verformen.
  • Die Beaufschlagung mit Druck hat einerseits den Zweck, eingeschlossene Luft herauszupressen und überschüssiges Harz herauszupressen. Andererseits wird durch den aufgebenden Druck die weiche Auflageschicht an das Laminat angedrückt, derart, dass sich das Polymer, welches die Fasern des Textils umschließt, entsprechend der Inhomogenitäten der Oberfläche des Textils formt, wodurch der fertige Faserverbundkunststoff eine fühlbar inhomogene Oberfläche erhält, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind.
  • Der Druck kann entweder in Form von Überdruck oder Unterdruck aufgebracht werden. Bevorzugt wird der Druck über die gesamte Fläche des Rohlings beaufschlagt.
  • Überdruck kann z.B. 0,1-250 bar, bevorzugt 1-15 bar, betragen. Bei Unterdruck entspricht der resultierende Druck einem Wert von -0,01 bis -1,0 bar, bevorzugt -0,1 bis -0,5 bar. Dabei werden vorteilhafterweise die Härte der weichen Auflageschicht und den Druck so aufeinander abgestimmt, dass das gewünschte Ergebnis erzielt wird.
  • Bei vollständig oder teilweise manuellen Verfahren kann der Druck partiell manuell aufgebracht werden, beispielsweise über eine Walze, Schraubzwingen, Schnellspannern oder Gewichten. Auch vollständig oder teilweise automatisierten Verfahren können verwendet werden.
  • Im nächsten Schritt wird der Rohling verfestigt. Bei einem Duroplasten wird der Rohling dabei gehärtet. Das Härten dient der Vernetzung des Polymers, also der Bettungsmatrix. Der Schritt des Härtens umfasst einerseits das Erwärmen des Laminats und andererseits die Beaufschlagung mit Druck. Beim Erwärmen werden z.B. Temperaturen von Raumtemperatur, also 25-200°C, bevorzugt 80-175°C oder 100-150°C für wenige Minuten (1 oder mehr Minuten) bis zu 12 h eingesetzt, je nachdem, welches Polymer als Bettungsmatrix eingesetzt wird. Durch das Härten erfolgt die eigentliche Vernetzung des Polymers. Im Anschluss an die Erwärmung folgt üblicherweise ein Abkühlen. Beim Abkühlen ist es vorteilhaft, wenn Druck, welcher beim Härten aufgegeben wurde, ganz oder zumindest zum Teil (z.B. ca. 10 bar) aufrecht erhalten bleibt, um Spannungen im Faserverbundkunststoff zu minimieren. Es ist möglich, eine zum Härten unter Druck verwendete Presse zu kühlen oder den Faserverbundkunststoff in eine andere Presse oder zwischen andere Platten zu transferieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt ein Verfahren zum Laminieren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Handlaminieren, Heißpressen, Nasspressen, Vakuumsackverfahren, Injektionsverfahren und Unterarten, Spaltimprägnieren, Hochdruckpressen, kontinuierliches Laminieren, Schleuderverfahren, automatisiertes Lageverfahren, Wickeln und Autoklavverfahren.
  • Bei einem Thermoplasten wird die Temperatur zum Verfestigen so gesenkt, dass sich das vorher aufgeschmolzene Polymer verfestigt.
  • Nach der Verfestigung erfolgt das Ablösen der Auflageschicht. Diese kann vorteilhafterweise aufgrund ihrer Oberflächenbeschaffenheit einfach und rückstandsfrei abgelöst werden. Hierbei ist kein zusätzliches Trennmittel erforderlich. Dadurch, dass die Auflageschicht einfach, ohne zusätzliches Trennmittel und rückstandsfrei abgelöst werden kann, kann die Auflageschicht beliebig oft wiederverwendet werden und der Arbeitsaufwand wird minimiert, da ein zusätzliches Auftragen und anschließendes Entfernen von Trennmittel entfällt.
  • Alternativ zu dem bevorzugten oben beschriebenen Verfahren können erfindungsgemäße Faserverbundkunststoffe auch ohne weiche Auflageschicht und Beaufschlagung derselben mit Druck hergestellt werden, wenn das Verhältnis von Polymer und Textil so gewählt wird, dass das Textil im Wesentlichen vollständig oder bevorzugt vollständig mit Polymer benetzt ist, und sich durch thermischen (und bei Duroplasten auch reaktiven) Schwund eine fühlbar inhomogene Oberfläche des Faserverbundkunststoffs bildet, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind. Auch in dieser Ausführungsform sind die Polymere bevorzugt Duroplaste.
  • Die Erfindung stellt damit erstmalig die Verwendung von Alttextilien oder Textilabfällen, insbesondere von Alttextilien zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs, z.B. eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffs, zur Verfügung. Bevorzugt werden Alttextilien wie Kleidung (z.B. Hose, Hemd, Unterwäsche) oder Säcke (z.B. Säcke aus groben Fasern, z.B. Jute, etwa Kaffeesäcke) oder Teppich (z.B. Flickenteppich), zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs, z.B. eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffs, verwendet.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung die Verwendung einer weichen Auflageschicht, wie hierin definiert, zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs, insbesondere eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffs, zur Verfügung.
  • In einer Ausführungsform ist die mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche des Faserverbundkunststoffs zusätzlich auch optisch inhomogen, wobei sie bevorzugt auch farbliche Inhomogenitäten aufweist. Bevorzugt sind auch diese farblichen Inhomogenitäten durch das farbliche Inhomogenitäten des Textils (z.B. eines Flickenteppichs oder eines Sacks mit Aufdruck) geprägt. In dieser Ausführungsform werden daher bevorzugt Polymere, die in dem Faserverbundkunststoff durchscheinend oder durchsichtig sind. Diese können, müssen aber nicht farblos sein.
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren und Beispiele näher erläutert. Diese sollen die Erfindung nicht einschränken.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und eine weiche Auflageschicht 30 in einem Werkzeug 100 vor dem Aufgeben von Druck pü1 ,
    • 2 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und eine weiche Auflageschicht 30 in einem Werkzeug 100 nach dem Aufgeben von Druck pü1 ,
    • 3 zeigt den fertigen Faserverbundkunststoff 11 mit einer fühlbar inhomogenen Oberfläche 60,
    • 4 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und zwei weiche Auflageschichten 30, 31 in einem Werkzeug 100 vor dem Aufgeben von Druck pü1 ,pü2 ,
    • 5 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und zwei weiche Auflageschichten 30, 31 in einem Werkzeug 100 nach dem Aufgeben von Druck pü1 ,pü2 ,
    • 6 zeigt den fertigen Faserverbundkunststoff 13 mit zwei fühlbar inhomogenen Oberflächen 60, 61 und
    • 7 zeigt einen schematischen Überblick über ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffes.
    • 8 zeigt ein Bild eines Faserverbundkunststoffs hergestellt nach Ausführungsbeispiel 7
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele z.B. anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
  • 1 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und eine weiche Auflageschicht 30 in einem Werkzeug 100 vor dem Aufgeben von Druck pü1 . Der Rohling 10 entspricht hierbei einer Textilschicht 50 und einem Polymer 40, 41. Das Textil 50 weist zwei fühlbar inhomogene Oberflächen 70, 71 auf. Der Rohling 10 ist zwischen der oberen Oberfläche 40 und der unteren Oberfläche 41 eines Werkzeuges 100 angeordnet. Auf die obere Seite des Rohlings 10 ist eine weiche Auflageschicht 30 aufgelegt.
  • 2 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und eine weiche Auflageschicht 30 in einem Werkzeug 100 nach dem Aufgeben von Druck pü1 . Hierbei wird die Auflageschicht 30 durch Druck auf die obere Oberfläche 20 des Werkzeugs 100 mit einem Druck pü1 beaufschlagt. Alternativ kann der Druck auch auf die untere Oberfläche 21 des Werkzeugs 100 ausgeübt werden. Hierdurch wird die Auflageschicht derart an den Rohling gepresst, dass sich der Teil des Polymers 40, welcher das Textil 50 bzw. die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedeckt, derart formt, dass eine inhomogene Oberfläche 60 entsteht, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur, d.h. durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedingt sind. Der die untere fühlbar inhomogene Oberfläche 71 des Textils 50 bedeckende Teil des Polymers 41 formt sich entsprechend dem verwendeten Werkzeug 100 bzw. der unteren Oberfläche 21 des Werkzeugs 100.
  • 3 zeigt den fertigen Faserverbundkunststoff 11 mit zwei Oberflächen 60, 62 nach dem Abkühlen und dem Ablösen der Auflageschicht 30. Die fühlbar inhomogene Oberfläche 60 weist hierbei Inhomogenitäten 60 auf, welche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedingt sind. Die Oberfläche 62 weist dabei keine Inhomogenitäten auf, welche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 71 des Textils 50 bedingt sind, sondern sie weist eine Oberfläche 62 auf, welche durch die Oberflächenbeschaffenheit der unteren Oberfläche 21 des Werkzeugs 100 bedingt ist. In diesem Fall ist sie homogen, bzw. glatt.
  • Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, Faserverbundkunststoffe herzustellen, bei denen die Oberfläche 62 des Faserverbundkunststoffes 11 Inhomogenitäten aufweist, welche nicht durch die inhomogene Oberfläche 71 des Textils 50 bedingt sind.
  • 4 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und zwei weiche Auflageschichten 30, 31 in einem Werkzeug 100 vor dem Aufgeben von Druck pü1 ,pü2 . Das Textil 50 weist zwei fühlbar inhomogene Oberflächen 70, 71 auf. Der Rohling 12 entspricht einer Textilschicht 50 und einem Polymer 40, 41. Hierbei ist der Rohling 12 zwischen der oberen Oberfläche 20 und der unteren Oberfläche 21 eines Werkzeuges 100 angeordnet. Auf die obere Seite des Rohlings 12 ist eine erste weiche Auflageschicht 40 aufgelegt und auf die untere Seite des Rohlings 12 ist eine zweite weiche Auflageschicht 41 aufgelegt.
  • 5 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und zwei weiche Auflageschichten 30, 31 in einem Werkzeug 100 nach dem Aufgeben von Druck pü1 ,pü2 . Hierbei wird die Auflageschicht 30 durch die obere Oberfläche 20 des Werkzeugs 100 mit einem Druck pü1 beaufschlagt. Alternativ (oder zusätzlich) kann der Druck pü2 auch auf die untere Oberfläche 21 des Werkzeugs 100 ausgeübt werden. Hierdurch werden die Auflageschichten 30, 31 derart an den Rohling 12 gepresst, dass das Polymer 40,41, welches die beiden fühlbar inhomogenen Oberflächen 70, 71 des Textils 50 bedeckt, derart geformt wird, dass inhomogene Oberflächen 60, 61 entstehen, wobei Inhomogenitäten durch die fühlbar inhomogenen Oberflächen 70, 71 des Textils 50 bedingt sind.
  • In 6 ist der fertige Faserverbundkunststoff 13 mit zwei fühlbar inhomogenen Oberflächen 60, 61 nach dem Abkühlen und dem Ablösen der Auflageschichten 30, 31 gezeigt. Die fühlbar inhomogenen Oberflächen 60, 62 weisen Inhomogenitäten auf, welche durch die fühlbar inhomogenen Oberflächen 70, 71 des Textils 50 bedingt sind.
  • 7 zeigt einen schematischen Überblick über ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffes. Hierbei wird in einem ersten Schritt des Imprägnierens 200 das Textil 50 mit dem Polymer 40, 41 imprägniert, also miteinander in Verbindung gebracht, wodurch ein imprägnierter Rohling 10 entsteht. In einem zweiten Schritt wird eine weiche Auflageschicht 30 auf eine Oberfläche des Rohlings 10 aufgelegt. Im nächsten Schritt wird die Auflageschicht 30 durch die obere Oberfläche des Werkzeugs 100 mit einem Druck pü1 beaufschlagt. Hierdurch wird die Auflageschicht derart an den Rohling gepresst, dass sich der Teil des Polymers 40, welcher die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedeckt, derart formt, dass eine inhomogene Oberfläche 60 entsteht, wobei Inhomogenitäten dieser Rohling-Oberfläche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedingt sind. Der nächste Schritt ist das Härten 201 des Rohlings 10 zu einem Faserverbundkunststoff. Hierbei erfolgt eine Vernetzung des Polymers 40, 41, wodurch ein Faserverbundkunststoff 11 entsteht. Abschließend erfolgt das Abkühlen 202 des Faserverbundkunststoffes und das Ablösen der Auflageschicht 30. Durch das in 7 beschriebene Verfahren entsteht ein Faserverbundkunststoff 11, welcher eine fühlbar inhomogene Oberfläche 60 aufweist, welche Inhomogenitäten 60 aufweist, welche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedingt sind. Die Oberfläche 62 weist dabei keine Inhomogenitäten auf, welche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 71 des Textils 50 bedingt sind, sondern ist homogen, bzw. glatt, d.h. sie weist eine Oberfläche 62 auf, welche durch die Oberflächenbeschaffenheit der unteren Oberfläche 21 des Werkzeugs 100 bedingt ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Oberfläche 62 des Faserverbundkunststoffes 11 Inhomogenitäten aufweist, welche nicht durch die Textilstruktur 50 bedingt sind.
  • 8 ist der fertige Faserverbundkunststoff mit fühlbar inhomogenen Oberflächen 60 nach dem Pultrudieren und dem Abkühlen. Die fühlbar inhomogenen Oberflächen 60 weisen Inhomogenitäten auf, welche durch die fühlbar inhomogenen Oberflächen des Textils bedingt sind.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im Folgenden beschrieben.
  • Ausführungsbeispiel 1 (Dekorplatte, 2 mm stark)
  • Ein gebrauchter Kaffeesack bestehend aus einem Jutefasergewebe mit einem Flächengewicht von 417 g/m2 wurde rundherum von den Nähten befreit. Anschließend wurde er in rechteckige Flächen geschnitten, mit einer Breite von 50 cm. Diese Lagen wurden mit einem Furanharz, bestehend aus 95% Furolite 120514 RF DAC MV (Harz) und 4,8% PAT 6399 (Härter) per Hand so imprägniert, dass die Harzmenge bezogen auf das Textilgewicht 1,26 beträgt. Anschließend wurde das Prepreg im Ofen bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dasselbe wurde mit einer gebrauchten alten Handtuchrolle, bestehend aus Baumwollgewebe durchgeführt. Da die Handtuchlagen nur eine Breite von 25 cm aufweisen, wurden diese auf Stoß zusammengenäht. Das Flächengewicht des Textils beträgt 218 g/m2 und die Harzmenge beträgt ebenfalls das 1,26-fache des Textilgewichts. Nach dem Trocknen wurden 1 Lage Kaffeesackprepreg, dann 2 Lagen Handtuchprepreg und abschließend wieder 1 Lage Kaffeesackprepreg übereinander geschichtet. Dieser Lagenaufbau wurde zwischen 2 Stahlplatten in eine heiße Presse bei 150°C eingebracht und auf 2 mm Distanzen 10 min verpresst. Anschließend wurde die Platte aus der Presse zügig entnommen und unter Druck auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Platte weist eine Biegefestigkeit von 90 MPa in 0° auf und 85 MPa in 90°.
  • Ausführungsbeispiel 2 (Sichtplatte, dick)
  • Es wird ein Flickenteppich bestehend aus Webkanten mit einem Flächengewicht von 1,5 kg/m2 auf eine Glasplatte gelegt. Die Glasplatte wird vorher mit einem Trennmittel Jost Chemicals Mold Sealer S-31 eingetrennt. Auf den Flickenteppich wird ein Abreißgewebe aufgelegt und darüber eine Fließhilfe. Der gesamte Aufbau wird mittels umlaufendem Tacky-Tape auf der Glasplatte und einem darüber gelegten Vakuumfoliensack abgedichtet. Anschließend wird Vakuum gezogen und dann mit dem RIM Harz der Firma Lange + Ritter infusioniert. Das Harz besteht aus RIMR 935 (Harz) und dem Härter RIMH 936 in einem Mischungsverhältnis 100:29. Nachdem das Bauteil komplett infusioniert ist wird es bei 80°C in einem Ofen über 14 h gehärtet. Anschließend wird das Bauteil entformt und das Abreißgewebe entfernt.
  • Ausführungsbeispiel 3 (Profil)
  • Es wurden für ein Rundprofil mit einem Durchmesser von 8 mm Webkanten bestehend aus Baumwolle und Polyester so beschnitten, dass sie einen Titer von 3650 tex aufweisen. 6 dieser Kanten wurden mittels Pultrusion zum Profil verarbeitet. Als Matrixharz wurde ein ungesättigtes Itakonsäureharz, bestehend aus 86,2% Itakonsäurester (Harz), 8,6% Dibutylitakonat (Reaktivverdünner), 1,7 % PAT 654 ME (Trennmittel) und 3,5% Tert-Butylperbenzoat eingesetzt. Die Tränkung erfolgte in einem Tauchbad. Die Härtung erfolgte im Werkzeug bei 175°C.
  • Die Stäbe weisen eine Biegefestigkeit von 200 MPa in 0° auf.
  • Ausführungsbeispiel 4 (Formteil, hier Wellenplatte)
  • Ein gebrauchter Baumwollvorhang mit einem Flächengewicht von 238 g/m2 wurde in rechteckige Flächen geschnitten, mit einer Breite von 50 cm. Diese Lagen wurden mit dem Furanharz, bestehend aus 97,7% Furolite 120514 RF DAC MV (Harz) und 2,3% PTSA (Härter) mit einem Foulard so imprägniert, dass die Harzmenge bezogen auf das Textilgewicht 1,26 beträgt. Anschließend wurde das Prepreg im Ofen bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dasselbe wurde mit einer gebrauchten alten Handtuchrolle, bestehend aus Baumwollgewebe durchgeführt. Da die Handtuchlagen nur eine Breite von 25 cm aufweisen, wurde auf Stoß zusammengenäht. Das Flächengewicht des Textils beträgt 218 g/m2 und der Harzmenge beträgt ebenfalls das 1,26-fache des Textilgewichts. Nach dem Trocknen wurden 1 Lage Baumwollvorhang, 1 Lage Handtuchprepreg, 1 Lage Baumwollvorhang, 1 Lage Handtuchprepreg und abschließend wieder 1 Lage Baumwollvorhang, übereinander geschichtet. Dieser Lagenaufbau wurde zwischen 2 Wellenwerkzeuge aus Aluminium gelegt und in einer heißen Presse bei 150°C auf 2 mm Distanzen 10 min verpresst. Anschließend wurde die Wellenplatte unter Druck auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Das Material weist eine Biegefestigkeit von 110 MPa in 0° auf und 130 MPa in 90°.
  • Ausführungsbeispiel 5 (Dekorplatte, 2 mm stark)
  • Ein ausrangiertes Bettlaken aus einem Krankenhaus mit einem Flächengewicht von 240 g/m2 wurde in rechteckige Flächen mit einer Breite von 50 cm geschnitten, nachdem der Saum entfernt worden ist. Diese Lagen wurden mit dem Furanharz, bestehend aus 95% Furolite 120514 RF DAC MV (Harz) und 4,8% PAT 6399 (Härter) mittels Rakel so imprägniert, dass die Harzmenge bezogen auf das Textilgewicht 1,26 beträgt. Anschließend wurde das Prepreg im Ofen bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dasselbe wurde mit einer gebrauchten alten Handtuchrolle, bestehend aus Baumwollgewebe durchgeführt. Da die Handtuchlagen nur eine Breite von 25 cm aufweisen, wurden auf Stoß zusammengenäht. Das Flächengewicht des Textils beträgt 218 g/m2 und der Harzmenge beträgt ebenfalls das 1,26-fache des Textilgewichts. Nach dem Trocknen wurden 1 Lage Baumwollvorhang, 1 Lage Handtuchprepreg, 1 Lage Baumwollvorhang, 1 Lage Handtuchprepreg und abschließend wieder 1 Lage Baumwollvorhang, übereinander geschichtet. Auf die äußerste Lage wurde eine trockene Schnecke aus Baumwoll- und Flachsgarn gelegt. Dieser Lagenaufbau wurde zwischen 2 Stahlplatten in eine heiße Presse bei 150°C eingebracht und auf 2 mm Distanzen 10 min verpresst. Anschließend wurde die Platte aus der Presse zügig entnommen und unter Druck auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Das Material weist eine Biegefestigkeit von 110 MPa in 0° auf und 130 MPa in 90°.
  • Ausführungsbeispiel 6 (dicke Platte)
  • Ein hellbuntes Vlies, bestehend aus gepressten Fasern mit hohem Baumwollanteil aus Alttextilien, mit einem Flächengewicht von 165 g/m2 wird in rechteckige Flächen mit einer Breite von 50 cm geschnitten. Diese Lagen werden mit dem Furanharz, bestehend aus 95% Furolite 120514 RF DAC MV (Harz) und 4,8% PAT 6399 (Härter) mittels Foulard so imprägniert, dass die Harzmenge bezogen auf das Textilgewicht 1,26 beträgt. Anschließend wird das Prepreg im Ofen bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dasselbe passiert mit gebrauchten Kaffeesack bestehend aus einem Jutefasergewebe mit einem Flächengewicht von 417 g/m2. Dieser wird rundherum von den Nähten befreit. Zusätzlich wird eine gebrauchte alte Handtuchrolle, bestehend aus Baumwollgewebe eingesetzt. Da die Handtuchlagen nur eine Breite von 25 cm aufweisen, werden auf Stoß zusammengenäht. Das Flächengewicht des Textils beträgt 218 g/m2 und der Harzmenge beträgt ebenfalls das 1,26-fache des Textilgewichts. Nach dem Trocknen werden 1 Kaffeesackprepreg, 1 Lage Handtuchprepreg, 1 Lage Kaffeesackprepreg, 1 Lage Handtuchprepreg, 68 Lagen Vliesprepreg, 1 Lage Handtuchprepreg, 1 Lage Kaffeesackprepreg, 1 Lage Handtuchprepreg und abschließend wieder 1 Lage Kaffeesackprepreg übereinander geschichtet. Dieser Lagenaufbau wird zwischen 2 Stahlplatten in eine heiße Presse bei 150°C eingebracht und auf 20 mm Distanzen 100 min verpresst. Anschließend wird die Platte unter Druck auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Ausführungsbeispiel 7 (dickes Profil)
  • Es wurden insgesamt 40 Flachsgarne mit einem Titer von je 1000 tex, 48 Jutegarne mit einem Titer von je 830 tex, 22 schwarze Baumwollrecyclinggarne mit einem Titer von je 800 tex, 28 weiße Baumwollrecyclinggarne mit einem Titer von je 800 tex, 6 kokosfarbene Baumwollrecyclinggarne mit einem Titer von je 800 tex, 2 Webkanten aus Baumwolle mit einem Titer von je 4300 tex, weiße Textilstreifen aus verschiedenen Alttextilien mit einem Titer 10.500 tex und schwarz gefärbte Textilstreifen aus verschiedenen Alttextilien mit einem Titer 10.500 tex, für ein quadratisches Profil mit einer Kantenlänge von 16 mm vorbereitet. Als Matrixharz wurde ein ungesättigtes Itakonsäureharz, bestehend aus 86,2% Itakonsäurester (Harz), 8,6% Dibutylitakonat (Reaktivverdünner), 1,7 % PAT 654 ME (Trennmittel) und 3,5% Tert-Butylperbenzoat eingesetzt. Die Tränkung erfolgte in einem Tauchbad. Die Härtung erfolgte im Werkzeug bei 170°C.
  • Die Stäbe weisen eine Biegefestigkeit von 250 MPa in 0° auf.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in der Beschreibung und/oder den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 12
    Rohling
    11
    Faserverbundkunststoff mit einer fühlbar inhomogenen Oberfläche
    13
    Faserverbundkunststoff mit zwei fühlbar inhomogenen Oberflächen
    20
    obere Oberfläche eines Werkzeugs
    21
    untere Oberfläche eines Werkzeugs
    30, 31
    Auflageschicht
    40, 41
    Polymer
    50
    Textilschicht
    60, 61
    fühlbar inhomogene Oberfläche des Faserverbundkunststoffes
    62
    glatte Oberfläche des Faserverbundkunststoffes
    70, 71
    fühlbar inhomogene Oberfläche des Textils
    100
    Werkzeug
    200
    Laminieren
    201
    Härten
    202
    Abkühlen
    pü1,pü2
    Druck
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (16)

  1. Faserverbundkunststoff (11, 13), umfassend ein Polymer (40, 41) und mindestens ein Textil (50), welches mindestens eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche (70, 71) mit einer Textilstruktur aufweist und vollständig von Polymer (40, 41) umschlossen ist, wobei der Faserverbundkunststoff (11, 13) mindestens eine fühlbar inhomogene Faserverbundkunststoff-Oberfläche (60, 61) aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind.
  2. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß Anspruch 1, wobei das Textil (50) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alttextil und Textilabfall, bevorzugt ein Alttextil.
  3. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Faserverbundkunststoff-Oberfläche (60, 61) eine Inhomogenität mit einer Vielzahl von Höhenunterschieden von mindestens 0,01 mm aufweist.
  4. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Textil (50) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gewebe, Gestricke, Geflecht, und Gelege.
  5. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Faserverbundkunststoff (11, 13) mehrere gleiche oder unterschiedliche Textilien (50) umfasst, welche optional durch einen Bindeprozess ausgewählt aus der Gruppe umfassend Nähen, Kleben, Schweißen und Bügeln miteinander verbunden werden.
  6. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Textil (50) Naturfasern umfasst und bevorzugt daraus besteht.
  7. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Faserverbundkunststoff (11, 13) ferner Verstärkungsfasern, bevorzugt Naturfasern, umfasst.
  8. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Textil (50) die Biegefestigkeit des Faserverbundkunststoffs (11, 13) erhöht, wobei die Biegefestigkeit bevorzugt mindestens 30 MPa beträgt.
  9. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer (40, 41) ein Duroplast, ein Elastomer oder ein Thermoplast ist, bevorzugt ein Duroplast.
  10. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Faservolumengehalt 25-75 %V/V beträgt, bevorzugt 45% V/V oder weniger.
  11. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil an Polymer (40, 41) 25-75% %V/V beträgt, bevorzugt 55% V/V oder mehr..
  12. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffes (11, 13) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Schritte umfassend, bei denen man: a) das Textil (50) als Rohling (10, 12) zur Verfügung stellt, b) das Textil (50) mit einem Polymer (40, 41) imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling (10, 12) entsteht, c) optional, eine weiche Auflageschicht (30, 31) auf den Rohling (10, 12) aufbringt, wobei man die Auflageschicht (30, 31) auf eine Oberfläche des Rohlings (10, 12) aufbringt, auf der das in dem Rohling (10, 12) enthaltene Textil (50) eine fühlbar inhomogenen Textiloberfläche (70, 71) aufweist, wobei Schritte b und c in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können, d) wenn Schritt c) ausgeführt wird, die Auflageschicht (30, 31) mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Auflageschicht (30, 31) derart verformt, dass Inhomogenitäten der Oberfläche des imprägnierten Rohlings (10, 12) entstehen, die durch die Textilstruktur bedingt sind, e) den Rohling verfestigt, bevorzugt härtet, und f) wenn vorhanden, die Auflageschicht (30, 31) ablöst, wobei, wenn Schritt c), d) und f) nicht vorhanden sind, bevorzugt Pultrusion eingesetzt wird.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei mehrere nach Schritt a und b hergestellte Prepregs laminiert werden, um den Faserverbundkunststoff (11, 13) herzustellen.
  14. Verwendung von Alttextilien und/oder Textilabfällen zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs (11, 13), bevorzugt zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs nach einem der Ansprüche 1-11.
  15. Verwendung einer weichen Auflageschicht (30, 31) zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs (11, 13) nach einem der Ansprüche 1-11.
  16. Möbel, Parkett oder Inneneinrichtungselement, umfassend einen Faserverbundkunststoff nach einem der Ansprüche 1-11.
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