DE19852029A1 - Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von VerbundwerkstoffenInfo
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- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
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-
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- B29K2311/00—Use of natural products or their composites, not provided for in groups B29K2201/00 - B29K2309/00, as reinforcement
- B29K2311/10—Natural fibres, e.g. wool or cotton
Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen mit einer Matrix aus natürlichen Polymeren und Zellstoffasern vorgeschlagen, bei dem zumindest ein Teil der Zellstoffasern vor oder anläßlich der Einarbeitung der oder in die Matrix mit einer Lignin-Lösung als Haftvermittler behandelt wird. Vorzugsweise werden als natürliches Polymer Lignin sowie Fasern aus dem Cellulose-Aufschluß und als Haftvermittler eine Alkaliligninlösung eingesetzt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Verbundwerkstoffen mit einer Matrix aus natürlichen
Polymeren und Zellstoffasern.
Verbundwerkstoffe herkömmlicher Art werden zu Struktur
bauteilen hoher Festigkeit verarbeitet. Strukturbauteile
können entweder aus kurzfaserverstärkten Matrizes oder
aus Matten, Vliesen, Gelegen oder Geweben von Fasern in
einer Matrix bestehen. Hierbei spielt die Festigkeit und
damit die Anbindung der Faser an die Matrix eine wesent
liche Rolle. In Fällen, in denen die Steifigkeit oder die
Festigkeit eines Bauteils weniger ausschlaggebend ist als
dessen Schlagzähigkeit, sollte die Faser oder Fasermatte
die Gelegenheit haben, sich der auftretenden Belastung
durch lokales Ausweichen zu entziehen. Dadurch wird die
Energie eines Aufpralles über einen längeren Zeitraum
verteilt, was sich unmittelbar in einer erhöhten Schlag
zähigkeit des Bauteiles auswirkt. In diesen Fällen wirkt
eine schwache Anbindung der Faser an die Matrix vorteil
haft.
In der Kunststoffindustrie werden unverträgliche Polymer
systeme in Blends so modifiziert, daß durch eine Propfpo
lymerisierung sogenannte Haftvermittler auf eines der
Polymere aufgebracht werden, was eine bessere Verträg
lichkeit der Polymere untereinander bzw. der polymeren
Matrix mit der Verstärkungsfaser, z. B. Glas-, Kohle- oder
Aramidfaser, zur Folge hat. Dadurch lassen sich höhere
Steifigkeiten bzw. Festigkeiten erreichen. In vielen
Fällen ist aber zusätzlich noch ein Primern der Fasern
notwendig.
Die bekannten synthetischen Propfcopolymerisate haben bei
Verbundwerkstoffen aus synthetischen Polymeren durchaus
ihre Berechtigung, versagen jedoch bei der Formulierung
von Verbundwerkstoffen aus Naturfasern, insbesondere
Zellstoffasern, in einer Matrix aus Naturpolymeren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von Verbundwerkstoffen vorzuschlagen, die
aus einer Matrix aus natürlichen Polymeren und Zellstoff
fasern bestehen und zu hochwertigen technischen Bauteilen
verarbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängi
gen Ansprüchen gekennzeichnet.
Für die genannten Verbundwerkstoffe ist ein natürlicher
Haftvermittler gefunden worden, der eine Anbindung von
Zellstoff-, insbesondere aufgeschlossenen Cellulosefasern
an Bindersysteme wie Lignin, Chitin oder Proteine ermög
licht. Solch ein Haftvermittler stellt eine Ligninlösung
dar, die bei der Zellstoffgewinnung in großen Mengen als
Abfallprodukt anfällt. Bei den Ligninlösungen unterschei
det man prinzipiell Lignosulfonate und Alkaliligninlösun
gen, die prinzipiell beide geeignet sind. Es ist jedoch
dem Einsatz von Alkaliligninlösungen der Vorzug zu geben,
da sie einen sehr geringen Schwefelgehalt aufweisen und
somit einer späteren Geruchsentwicklung am fertigen
Bauteil, das aus einem solchen Verbundwerkstoff herge
stellt ist, vorbeugen.
Es kann auch ein Lignin-Slurry aus dem Cellulose-Auf
schluß selbst als Matrix fungieren, indem die Faser oder
Fasermatte damit in größeren Anteilen beleimt wird und
anschließend in einer beheizten Presse zum Aushärten
gebracht wird.
Steht die Schlagzähigkeit am fertigen Bauteil im Vorder
grund, so müssen die Natufasern innerhalb einer Matte
oder eines Wirrfaservlieses die Möglichkeit zum Auswei
chen haben. Dies bedingt, daß die Fasern nur eine leichte
bzw. nur an der Mattenoberfläche eine feste Anbindung zur
Matrix besitzen. In diesen Fällen wird die haftvermit
telnde Ligninlösung nur bereichsweise im Verbundwerkstoff
eingesetzt, beispielsweise die Lösung nur oberflächig
aufgesprüht.
Die Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik besteht
darin, daß nun auch für Naturfasern in Naturpolymeren
eine wirkungsvolle Haftvermittlung gegeben ist. Der
Einsatz von Alkalilignin-Slurry als flüssigem Haftver
mittler gewährleistet für steife und harte Bauteile eine
bessere Anbindung der Faser an die Matrix. Für schlagzähe
Bauteile ist die Anbindung schwächer oder nur bereichs
weise vorzusehen, um ein Ausweichen der Verstärkungsfaser
zu ermöglichen.
Die Beleimung von Naturfasermatten, -vliesen, -gelegen
oder -geweben mit Lösungen von Alkalilignin kann entweder
in kleinen Konzentrationen zur Haftvermittlung mit der
Matrix aus Naturpolymeren oder in höheren Konzentrationen
erfolgen, um aus der Lösung zugleich die Matrix selbst zu
bilden. Die Naturfaser-, insbesondere Cellulosefasermatte
kann aus der losen Wirrfaser durch Nadeln erzeugt und die
endlos hergestellte Matte mit einer Lösung von Alkalilig
nin besprüht werden. Anschließend erfolgt die Härtung der
Matrix in einer heißen Presse unter gleichzeitigem Ab
dampfen des Lösungsmittels, das im Falle von Alkalilignin
im wesentlichen Wasser ist.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen mit
einer Matrix aus natürlichen Polymeren und Zell
stoffasern, wobei zumindest ein Teil der Zellstoff
fasern vor oder anläßlich der Einarbeitung der oder
in die Matrix mit einer Lignin-Lösung als Haftver
mittler behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zellstoffasern mit einer Alkaliligninlösung
behandelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei Verwendung von Matten in Form von
Vliesen, Gelegen oder Geweben aus Zellstoffasern die
Matte mit Ligninlösung getränkt und anschließend mit
dem natürlichen Polymer imprägniert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das flüssige Lösungsmittel
anläßlich des Aufschmelzens des natürlichen Polymers
bei der Formgebung des Verbundwerkstoffs verdampft
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das natürliche Polymer Lignin
ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zellstoffaser eine aufge
schlossene Cellulosefaser ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998152029 DE19852029A1 (de) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998152029 DE19852029A1 (de) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19852029A1 true DE19852029A1 (de) | 2000-05-18 |
Family
ID=7887438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998152029 Ceased DE19852029A1 (de) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19852029A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010034084A1 (de) * | 2010-08-12 | 2012-02-16 | Airbus Operations Gmbh | Flugzeuginnenverkleidungsbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Flugzeuginnenverkleidungsbauteils |
WO2014207308A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Upm-Kymmene Corporation | A fiber mat reinforced resin composite |
-
1998
- 1998-11-11 DE DE1998152029 patent/DE19852029A1/de not_active Ceased
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US9580563B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-02-28 | Upm-Kymmene Corporation | Fiber mat reinforced resin composite |
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