DE19536074A1 - Verbundbauteil, insbesondere Verbundverkleidungsteil - Google Patents

Verbundbauteil, insbesondere Verbundverkleidungsteil

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil, insbesondere Verbundverkleidungsteil, unter Verwendung eines Binde­ werkstoffs mit einem Verstärkungsmaterial aus Naturfa­ sern.
Verkleidungsteile der beschriebenen Art werden in unterschiedlichen Industriebereichen eingesetzt und sollen neben der optischen Funktion gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Hierzu gehören eine hohe Formstabilität sowie ein günstiges Temperaturverhalten. Darüber hinaus wird eine begrenzte Feuchtigkeitsaufnah­ me sowie ein möglichst geringes Gewicht gefordert. Wegen der oft komplexen Oberflächengeometrie wird ein hoher Freiheitsgrad bei dem Formgebungsprozeß erwartet. Die Oberfläche wird mit dekorativen Folienmaterialien auf Basis PVC, PVC/ABS, PUR, TPO usw. sowie Dekormate­ rialien auf Basis von Textilien, Teppich und Leder versehen. Der Gesamtaufbau soll ein Mindestmaß an schall- und/oder wärmedämmenden Eigenschaften aufweisen und nach einem recyclingfreundlichen Konzept herstell­ bar sein.
Nach dem bisherigen Stand der Technik werden derartige Verkleidungsteile als Vollkunststoffteile oder als faserverstärkte Preßteile hergestellt. Diese bestehen entweder aus Holzfaserwerkstoffen mit einem duroplasti­ schen Bindemittel oder aus thermoplastischen Spritz­ gieß-/Preßteilen mit Verstärkungseinlagen aus syntheti­ schen oder natürlichen Fasermaterialien. Die Holzfaser­ werkstoffe weisen nur eingeschränkte mechanische Eigen­ schaften auf. Der Einsatz von synthetischen Verstär­ kungsfasern führt zu einer Belastung des Arbeitsbe­ reichs und zu gesundheitlichen Risiken. Der Einsatz von Naturfasern führt bedingt durch die verschiedenen Aufbereitungsmethoden zu Qualitätsschwankungen sowie aufgrund der noch geringen Verfügbarkeit und der ge­ stiegenen Nachfrage zu einer hohen Kostenbelastung.
Ein bekanntes Produktionsverfahren sieht das Hinter­ schäumen von einem vorgeformten Dekorteil vor. Hierbei handelt es sich um ein mehrstufiges und damit kosten­ aufwendiges Verfahren, wobei der vernetzte Schaum zu erheblichen Recyclingproblemen führt. Im DE-Gebrauchs­ muster G 93 01 022.2 ist ein Innenverkleidungselement beschrieben, das aus einem Holzfaserverbundwerkstoff besteht, in einem ersten Schritt räumlich verformt, und in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Dekorma­ terial beschichtet wird. Dieser mehrstufige Ablauf ist aufwendig, das Eigenschaftsniveau grenzt die universel­ le Einsetzbarkeit ein. In der DE 41 19 295 A1 wird u. a. der Einsatz von Jutefasern, -fäden und -geweben beschrieben. Diese Materialien sind im Vergleich zur Recyclingjute teuer und führen bei großen Zugabemengen zu erheblichen Kostennachteilen. In der DE 42 29 078 A1 wird der Einsatz einer Recyclingjutefaser als Zusatz bei der Asphaltherstellung beschrieben. Die Faserlänge wird mit max. 4 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm angegeben. Diese Faserlängen sind deutlich zu kurz, um eine aus­ reichende Verstärkung/Stabilisierung zu gewährleisten. Gerade die Herstellung eines längeren Faserprodukts ist die Voraussetzung zur Herstellung hochbeanspruchter Verkleidungsteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbund­ bauteil, insbesondere ein Verbundverkleidungsteil, zu schaffen, das kostengünstig herstellbar ist bei Gewähr­ leistung einer den gestellten Anforderungen genügenden Festigkeit.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein ganz oder teilweise aus recycleten Naturfasern, insbesondere Jute- oder Sisalfasern, gebildetes Verstärkungsmaterial gelöst. Dabei können die Gesamtkosten für das Verbund­ bauteil deutlich gesenkt werden, wenn recycelte Jute-/Sisalfasern eingesetzt werden, die aus der Aufbe­ reitung von Verpackungsmaterialien stammen. Die Verfüg­ barkeit dieser Produkte ist weltweit in ausreichender Menge gegeben. So zählt die Jutefaser zu dem nach der Baumwollfaser am häufigsten angebauten Naturfaserpro­ dukt. Die Fasern verhalten sich CO₂-neutral und liegen im Verpackungsbereich für den weiteren Einsatz bereits in einer günstigen Ausgangsform vor. Das Ausgangspro­ dukt ist jedoch zu grobfaserig und würde bei der weite­ ren Verarbeitung zu Dosierproblemen sowie in schwieri­ gen Konturbereichen zu einer Entmischung zwischen Fasermaterial und Bindeharzsystem führen. Diese Fasern werden deshalb ausgehend von den Gewebestrukturen zunächst in einem mehrstufigen Prozeß zu Fasern mit einer Faserlänge von 2 mm bis 100 mm aufbereitet und als Einzelfasern oder einem hieraus hergestellten Gewebe­ verbund mit einem Bindeharzsystem zu einem Trägerteil verformt. Zur Variation der mechanischen Eigenschaften können den Jute-/Sisalfasern auch geringe Mengen (10% bis 30%) anderer Naturfasern wie Flachs, Hanf, Ramie, Kenaf, Chinaschilf, Baumwolle oder Kokos sowie Füllstoffe wie Holzfasern oder Schäben zugegeben wer­ den.
Die Verarbeitung kann hierbei im Spritzgieß- oder Preßverfahren erfolgen. Das als Verstärkungseinlage dienende Naturfasermaterial kann dabei ungerichtet, wirr, gerichtet, geformt oder vorgeformt eingebracht werden. Dabei sind auch Kombinationsmöglichkeiten durch Schichtenbildung der Verstärkungseinlage möglich. In einer weiteren Ausführungsform wird das zur Dekorseite liegende Verstärkungsmaterial aus Kurzfasern und eine zweite Schicht aus gerichteten oder ungerichteten Langfasern gebildet. Dabei weisen die Kurzfasern vor­ zugsweise eine Länge zwischen 2 mm und 10 mm auf, die Langfasern eine Länge zwischen 10 mm und 100 mm. Als Bindeharz werden dabei vornehmlich Materialien auf Basis von Naturstoffen (Stärkeprodukte, PHB, CA, CAB, PU, PHA, PHB, PCL usw.), thermoplastische Werkstoffe (z. B. PP, ABS, PC/ABS, PA, PET) sowie duroplastische Systeme (z. B. Epoxidharz) sowie Kombinationen von Duro- und Thermoplasten eingesetzt. Zweckmäßigerweise ist ein träge reagierender Duroplast zu verwenden, der so eingestellt ist, daß er erst nach erfolgter Verfor­ mung aushärtet und die Form endgültig fixiert. Das Fertigteilgewicht läßt sich durch Zugabe eines Treib­ mittelsystems zu diesen Werkstoffen und somit geschäum­ ten Materialien deutlich reduzieren.
Die Haftung zwischen diesen Werkstoffen und den Natur­ fasern läßt sich durch Einsatz von Haftvermittlern verbessern. Die Recyclingfasern können durch Zugabe von anderen Naturfasern wie Flachs, Hanf, Sisal, Ramie, Kenaf usw. in ihrem Eigenschaftsbild variiert werden.
Die Dekorstoffe werden entweder direkt mit in das Produktionswerkzeug eingelegt und bei dem Verformungs­ vorgang mit dem Trägerwerkstoff verbunden oder in einem an den Verformungsvorgang anschließenden Verfahrens­ schritt aufgebracht. Hierbei kann das Dekormaterial aus Folie, Teppich, Textil, Leder, Kunstleder oder Echtholz gebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführung ist das Dekormaterial aus Fasern von Einjahrespflanzen gebil­ det.

Claims (22)

1. Verbundbauteil, insbesondere Verbundverkleidungs­ teil, unter Verwendung eines Bindewerkstoffs mit einem Verstärkungsmaterial aus Naturfasern, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmaterial ganz oder teilweise aus recycelten Naturfasern, die aus Jute- oder Sisalfasern bestehen, gebildet ist.
2. Verbundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Jute- oder Sisalfasern aus Transportge­ weben gebildet sind.
3. Verbundbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Naturfasern zwi­ schen 10% und 90% liegt.
4. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Recyclingfasern zwischen 10% und 30% andere Faserwerkstoffe oder Füllstoffe zugemischt sind.
5. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmateri­ al ungerichtet, wirr, gerichtet, geformt oder vor­ verformt einbringbar ist.
6. Verbundbauteil nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verstärkungsmaterial in Form eines Gewebes oder Vlieses einbringbar ist.
7. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Herstellung im Spritzgieß­ verfahren.
8. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Herstellung im Preßver­ fahren.
9. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindestoff thermo­ plastische synthetische Rohstoffe einsetzbar ist.
10. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindestoff ein Duroplast einsetzbar ist.
11. Verbundbauteil nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindestoff eine Kombination aus Duroplasten und Thermoplasten einsetzbar ist.
12. Verbundbauteil nach nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein träge reagie­ render Duroplast einsetzbar ist, der erst nach erfolgter Verformung aushärtet.
13. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindestoff ein biologischer Werkstoff einsetzbar ist.
14. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmateri­ al schichtweise aufgebracht und aus Schichten aus kurzen und langen Verstärkungsfasern gebildet ist.
15. Verbundbauteil nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kurzen Verstärkungsfasern eine Länge von 2 mm bis 10 mm aufweisen.
16. Verbundbauteil nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die langen Verstärkungsfasern eine Länge von 10 mm bis 100 mm aufweisen.
17. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht Schaumstruktur aufweist.
18. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine äußere Sichtseite mit einem Dekormaterial versehen ist.
19. Verbundbauteil nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dekormaterial aus Folie, Teppich, Textil, Leder, Kunstleder oder Echtholz gebildet ist.
20. Verbundbauteil nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dekormaterial aus Fasern von Einjahrespflanzen gebildet ist.
21. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Dekorseite liegende Verstärkungsmaterial aus Kurzfasern und die anschließende Schicht aus gerichteten oder ungerichteten Langfasern gebildet ist.
22. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Haftung zwischen den Materialien Haftvermittler eingesetzt sind.
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