DE2540241A1

DE2540241A1 - Verbundwerkstoff und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE2540241A1
Application number: DE19752540241
Authority: DE
Inventors: Robert Bermanseder; Michael Tappe
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1975-09-10
Filing date: 1975-09-10
Publication date: 1977-03-24
Also published as: CH608422A5

Description

Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff und ein Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffes, der aus harzgetränktem Fasermaterial besteht, das durch Druck und Wärme verfestigt und miteinander verbunden ist.
Trennwände, Sitz- und Raumverkleidungen sowie Abdeckungen von Maschinengehäusen usw. aus Kunststoff-Verbundwerkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften sind bekannt. Sie entsprechen jedoch nicht in ihrer Gesamtheit den Werten, wie diese z.B. in der Kraftfahrzeugindustrie für Innen-, Dach-und Sitzverkleidungen, Armaturenbretter, Trennwände u.a. erforderlich sind. So besitzt z.B. Glasfaser verstärktes Polyester eine hohe Festigkeit und gute Formgebungseigenschaften. Nicht voll befriedigend hingegen ist das Bruchverhalten. Das Material bricht unter Bildung relativ scharfer Bruchstellen, die Anlaß zu Verletzungen sein können. Bei Verkleidungen z.B. kann die hohe Bruchfestigkeit nicht ausgenützt werden, so daß die Teile überdimensioniert und wegen des hohen Harzanteils zu teuer sind. Eine Reduzierung der Wandstärke führt jedoch bei schwingender Beanspruchung zum Flattern der Teile. Für die mechanische Bearbeitung sind Spezialwerkzeuge mit Hartmetall- oder Diamantschneiden erforderlich.
Weitere bekannte Werkstoffe mit ähnlichen Festigkeitswerten sind Schichtstoffe. Die Schichtstoffe Hartpapier und Hartgewebe nehmen wegen dieser hervorragenden Festigkeitseigenschaft und der günstigen elektrischen Werte eine besondere Stellung als Werkstoff ein. Nachteilig ist jedoch die begrenzte Verformbarkeit, die Sprödigkeit des Materials und der hohe Harzgehalt, der etwa bei 50% liegt. Beim Bruch splittert das Material und kann Anlaß zu Verletzungen geben.
Als Verkleidungswerkstoff werden des weiteren auch Hartfaserplatten verwendet, welche aus wässrigem Faserholzbrei mit einem Zusatz von 2 - 5% Kresolharz hergestellt werden.
Durch Absaugen der Flüssigkeit wird ein Faservlies gebildet, das in Heißpressen unter einem Druck von etwa 50 kp/cm2 zu Platten gepreßt wird. Nachteilig wirken sich bei diesem Material die niedrigen Festigkeitswerte und die Bruchempfindlichkeit aus. Ferner können Hartfaserplatten kaum Feuchtigkeitsschwankungen ausgesetzt werden, da hierbei mit Quell-und Verzugserscheinungen zu rechnen ist.
Schließlich sei noch auf die harzgetränkte Holzfasermatte hingewiesen - ein Werkstoff der vom Herstellungsverfahren zwischen der Papier- und der Hartfaserplatte einzuordnen ist. Die FestigkeiXwerte liegen jedoch oberhalb denen der Hartfaserplatte. Er weist gute Verformungseigenschaften auf und zeigt an der Bruchstelle weiche, faserige Kanten. Steifigkeit und Festigkeit liegen jedoch noch an der unteren Grenze.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkstoff mit optimalen Eigenschaften insbesonsere für Kraftfahrzeug-Verkleidung-n zu erstellen, welcher in großen Flächen bleibend dreidimensional verformbar und widerstandsfähig gegen Stoß und mechanische Beschädigungen ist; der darüberhinaus mechanisch gut bearbitbar, leicht und billig ist,weiche Bruchkanten aufweist und dessen Oberfläche sich nach allen gängigen Verfahren dekorativ veredeln läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Fasermaterial aus Holzfasern und aus anderen pflanzlichen, insbesondere langen Fasern, wie z.B. Sisal-, Hanf-, Flachs, Jute- oder Kokosfasern, besteht.
Dadurch wird ein verbessertes Bruchverhalten und eine günstigere Dämpfung von Schwingungen erzielt, wobei die Festigkeit und die Biegesteifigkeit wesentlich höhere Werte erreichen. Bei einem Bruch des Verbundwerkstoffes gemäß der Erfindung bleibt die Verbindung der Bruchstücke durch die elastischen, insbesondere langen Pflanzenfasern bestehen.
Ferner können die Holzfasern und die anderen pflanzlichen Fasern untereinander vermischt sein. Dadurch wird insbesondere eine gleichmäßige, hohe Elastizität des Verbundwerkstoffes erreicht.
Darüber hinaus können die Holzfasern und die anderen pflanzlichen Fasern in separaten Lagen angeordnet sein. So kann eine Lage pflanzlicher Fasern einseitig oder beidseitig von der Holzfaserlage angeordnet sein; sie kann aber auch zwischen zwei Holzfaserlagen liegen. hestimmt- Konstruktionsteile aus dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff können bis 23% leichter und billiger hergestellt werden. Bei entsprechender Kombination von Produktions- und Veredlungsverfahren unter Ausnützung der beim Preßvorgang aufgewendeten Wärmeenergie können die Veredlungskosten durch Verringerung der Taktzeiten und durch Einsparen eines besonderen Trocknungsvorganges erheblich reduziert werden.
Außerdem kann an der Außenseite der Holzfaserlage über einer Phenolpappe ein Melaminfilm vorgesehen sein. Durch diese Veredlung wird die Kratzempfindlichkeit dieser Werkstoffseite wesentlich verbessert.
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff kann vorteilhaft durch folgende Verfahrensschritte hergestellt werden: a) Einlegen der untereinander vermischten Holzfasern und der anderen pflanzlichen Fasern oder der separaten Faserlagen in ein beheiztes Werkzeug, b) schließen des Werkzeuges und bei einer Temperatur von 100 - 2000C, vorzugsweise von 140 bis 1800C, auf 2 einen Druck von 30 bis 100 kp/cm , vorzugsweise von 2 50 bis 80 kp/cm fahren, c) halten von Temperatur und Druck über eine Zeit von 2 bis 15 Minuten, vorzugsweise 3 bis 5 Minuten, d) mehrmaliges Lüften während dieser Zeit durch Öffnen des Werkzeuges.
Nach diesem Verfahren können sowohl schalenförmige Hohlkörper wie Gehäuse, Abdeckungen usw. als auch Platten für Trennwände u.a. hergestellt werden. Die in das Werkzeug vermischt oder in separaten Lagen eingel-gten Holzfasern und andere pflanzliche Fasern lassen sich dreidimensional gut verformen. Durch mehrmaliges Lüften des Werkzeuges während des Preßvorganges kann physikalisch anhaftendes und chemisch freigesetztes Wasser entwichen. Unterbleibt das Lüften, ist ein blasenfreier Verbund im Werkstoff nicht immer zu erreichen.
Zur Verbesserung der Außenseite des Verbundwerkstoffes kann im Anschluß an die Verfahrensschritte a - d die Phenolpappe und der Melaminfilm in einem zweiten Preßvorgang bei gleichzeitiger Zwischentrocknung aufgebracht werden.
Selbstverständlich kann die Außenseite des Verbundwerkstoffes auch durch Lackieren mit D-D-Lacken oder durch Beflocken dem gewünschten Verwendungszweck angepaßt werden.
Anhand eines Ausführungsbeispieles ist der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Verbundwerkstoff aus einem Gemenge von Holzfasern und anderen pflanzlichen Fasern, Fig. 2 einen Verbufldwerkstoff aus einer separaten Holzfaserlage und einer Lage anderer pflanzlicher Fasern, Fig. 3 einen Verbundwerkstoff aus einer Holzfaserlage mit beidseitig angeordneten Lagen anderer pflanzlicher Fasern und Fig. 4 einen Verbundwerkstoff mit einer ale Kernmaterial dienenden Lage aus pflanzlichen Fasern und einer über eine Phenolpappe aufgebrachten Melaminschicht.
Der in Fig. 1 dargestellte Verbundwerkstoff besteht aus einem Gemenge harzgetränkter Holzfasern und anderer pflanzlicher, insbesondere langer Fasern A, während in der Fig. 2 Holz- und Pflanzenfasern getrennt in Form einer harzgetränkten aser Hohl auge 1 und einer Lage anderer pflanzlicher Fasern 2 vorgesehen sind. Die Lage der zu zu langen pflanzlichin Fasern 2 dient zur Verstärkung und kann von der Holzfaserlage 1 einseitig, beidseitig oder als Kernmaterial zwischen zwei Holzfaserlagen 1 angeordnet sein, wie aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen ist.
Das Gemenge von Holzfasern und anderer pflanzlicher Fasern A bzw. die grobzugeschnittenen Holzfaserlagen 1 und die Lagen anderer pflanzlicher Fasern 2 werden in tn nicht gezeichnetes, beheiztes Werkzeug eingelegt, welches geschlossen und bei einer Temperatur von 100 - 200 C, vorzugsweise von 140 - 1800C auf 2 einen Druck von 30 - 100 kp/cm , vorzugsweise von 50 bis 2 80 kp/cm gefahren wird. Das eingelegte Gemenge von Holzfasern und anderer pflanzlicher Fasern A bzw. die eingelegten separaten Lagen 1 und 2 passen sich hierbei der Form des Werkzeuges an und werden dabei bleibend, gegebenenfalls dreidimensional, verformt. Das im Gemenge bzw. in der Holzfaserlage 1 vorhandene Harz, z.B. Kresol- oder Phenolharz härtet aus und verbindet die einzelnen Fasern miteinander. Die Härtezeit beträgt Je nach Dicke des Gemenges - bzw. der Holtaserlage 1 oder Holzfaserlagen 2 bis 15 Minuten, vorzugsweise 3 bis 5 Minuten. Damit das anhaftende und chemisch freigesetzte Wasser entweichen kann, wird das Werkzeug während der Aushärtezeit durch Öffnen mehrmals gelüftet.
In Fig. 4 ist eine Lage pflanzlicher Fasern 2 als Kernmaterial zwischen zwei Holzfaserlagen 1 angeordnet. Die Außenseite des Verbundwerkstoffes kann in einem zweiten Preßvorgang bei gleichzeitiger Zwischentrocknung über eine Phenolpäppe 3 mit einer Melaminschicht 4 überzogen werden. Dadurch wird die Außenseite sehr hart und kratzunempfindlich.

Claims

Ansprüche 1. Verbundwerkstoff, der aus harzgetränktem Fasermaterial besteht, das durch Druck und Wärme verfestigt und miteinander verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus Holzfasern und aus anderen planzlichen, insbesondere langen Fasern, wie z.B. Sisal-, Hanf-, Flachs-, Jute- oder Kokosfasern, besteht.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Holz- und anderen pflanzlichen Fasern untereinander vermischt sind.
3. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Holz- und anderen pflanzlichen Fasern in separaten Lagen angeordnet sind.
4. Werkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lage pflanzlicher Fasern (2) einseitig oder beidseitig von der Holzfaserlage (1) angeordnet ist.
5. Werkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lage pflanzlicher Fasern (2) zwischen zwei Holzfaserlagen (1) angeordnet ist.
6. Werkstoff nach dem Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Außenseite der Holzfaserlage über einer Phenolpappe ein Melaminfilm vorgesehen ist.
7. Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes nach den Ansprechen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Holz- und anderen pflanzlichen Fasern untereinander vermischt oder in separaten Faserlagen in ein beheiztes Werkzeug eingelegt werden, b) das Werkzeug geschlossen und bei einer Temperatur von 100 bis 2000C, vorzugsweise von 140 bis 180 C, 2 auf einen Druck von 30 bis 100 kp/cm , vorzugsweise 2 von 50 bis 80 kp/em gefahren wird, c) die Temperatur und der Druck huber eine Zeit von 2 bis 15 Minuten, vorzugsweise 3 bis 5 Minuten, gehalten wird und d) das Werkzeug während dieser Zeit durch Öffnen mehrmals gelüftet wird.
8. Verfahren zur Herstellung des Werkstoffes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phenolpappe und der Melaminfilm im Anschluß an die Verfahrensschritte nach Anspruch 7 in einem zweiten Preßvorgang bei gleichzeitiger Zwischentrocknung aufgebracht wird.