DE4032934A1 - Verfahren zur herstellung von faser-kunststoff-verbunden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von po­ laren, nicht hygroskopischen, warmverformbaren, thermoplasti­ schen und gut schleifbaren Faser-Kunststoff-Verbunden in Ge­ stalt von ebenen oder dreidimensional verformten Flächenge­ bilden von hoher Biegefestigkeit und Schlagfestigkeit, bei dem an die einzelnen Fasern von Faserhalbzeugen, wie Gewir­ ken, Gestricken, Geweben, Vliesen, Gelegen od. dgl., deren Fasern bei den auftretenden Verarbeitungstemperaturen mecha­ nisch beständig sind, thermoplastisches Material angelagert wird, und dann dieses Gebilde mit mindestens einer thermopla­ stischen, flächenförmigen Kunststoffschicht in Kontakt ge­ bracht und dann unter Einwirkung von Druck und Hitze verpreßt wird.

Faser-Kunststoff-Verbunde mit den eingangs genannten Eigen­ schaften werden als Ausgangsmaterial bei individuellen Anfertigungen bzw. bei Kleinserien eingesetzt und zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß die Möglichkeit einer individuellen Anpassung an eine bestimmte Raumform gegeben ist. Mit der Eigenschaft "polar" wird eine gute Verkleb­ barkeit angestrebt. Mit der Eigenschaft "nicht hygroskopisch" wird angestrebt, daß die Verbunde auch nach längerer Lagerung ohne vorheriges Trocknen sofort auf Warmverformtemperaturen gebracht und warmverformt werden können, ohne daß es infolge aufgenommener Feuchtigkeit zum Schaum- und/oder Blasenbildung kommen würde. Durch die Verstärkungswirkung der Faser­ halbzeuge wird im Vergleich zu unverstärktem Kunststoff vor­ zugsweise die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit und die Schlagfestigkeit erhöht.

Die Einsatzzwecke derartiger Faser-Kunststoff-Verbunde sind vielfältig. Sie können beispielsweise als Ausgangsmaterial von Sitzen, wie von Traktorensitzen oder Sitzen für Roll­ stühle verwendet werden. Derartige Faser-Kunststoff-Verbunde können auch als Halbfertigprodukte für eine individuelle Schuhfertigung verwendet werden. Die Verbunde haben dabei zunächst eine vorläufige Form und werden dann durch Warmver­ formen in die endgültige Form gebracht. Dabei kann es sich beispielsweise um die tragenden Teile von Schuhen handeln, so um die Gelenkpartien zur Sohlenstabilisierung oder aber auch um Paßteile für Sicherheitsschuhe.

Weitere Anwendungsgebiete sind der Einsatz als Ausgangsmate­ rial für orthetische Teile, z. B. Rumpf- und Fußorthesen oder ein Einsatz im Sportbereich, beispielsweise für die Herstel­ lung eines Unterarm- und Handgelenkschutzes für Bogenschüt­ zen.

Grundsätzlich bieten sich für die Herstellung derartiger dreidimensionaler Formteile faserverstärkte Duroplaste, un­ verstärkte Thermoplaste und faserverstärkte Thermoplaste an.

Duroplastische Kunststoffmassen sind jedoch nur bedingt hier­ für geeignet, da die erforderlichen Stahlwerkzeuge bei gerin­ gen Stückzahlen bzw. Kleinserien zu aufwendig sind und außer­ dem die gewünschten Anpassungen des Ausgangsmaterials an die für den jeweiligen Verwendungszweck gewünschte Raumform, was durch Beschleifen oder Anbringen sog. Aufbauteile erfolgen könnte, zu aufwendig ist und nur unvollkommene Resultate lie­ fert.

Von den unverstärkten Thermoplasten können zwar die amorphen Thermoplaste durch Warmformen in die gewünschte dreidimensio­ nale Form gebracht werden, jedoch führt ihre relativ geringe Festigkeit dazu, daß die Formteile zu dickwandig hergestellt werden müssen und dadurch zu schwer sind.

Weiterhin ist es bekannt, dreidimensionale Formteile aus kurzglasfaserverstärkten, teilkristallinen Thermoplasten im Spritzgießverfahren herzustellen. Aus diesen kurzglasfaser­ verstärkten, teilkristallinen Thermoplasten lassen sich zwar Platten extrudieren oder spritzgießen; sie sind jedoch auf­ grund ihres zu geringen Erweichungsbereiches praktisch nicht warmverformbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden der eingangs ge­ nannten Art vorzuschlagen, bei dessen Durchführung keinerlei Lösungsmittel verwendet werden, deren Entsorgung technische und wirtschaftliche Probleme mit sich bringen würde, so daß das Verfahren besonders umweltfreundlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das thermoplastische Material als wäßrige Dispersion auf das Faserhalbzeug so aufgebracht wird, daß eine Anlagerung der Festkörperteilchen der Dispersion an die einzelnen Fasern des Faserhalbzeuges erfolgt, und daß dann das Dispergiermedium Wasser durch Erwärmen entfernt wird, und dann dieses Gebilde mit der mindestens einen thermoplastischen, flächenförmigen Kunststoffschicht in Kontakt gebracht wird, und daß dann der Verpreßvorgang unter Druck und Hitze und anschließend ein Ab­ kühlvorgang unter Druck erfolgt.

Infolge des Aufbringens des thermoplastischen Materials auf das Faserhalbzeug als wäßrige Dispersion ist hierfür kein Einsatz eines Lösungsmittels erforderlich, was den Vorteil hat, daß während des Herstellungsverfahrens keine Lösungsmit­ teldämpfe auftreten. Weiterhin ist vorteilhaft, daß sich in­ folge des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem hergestellten Faser-Kunststoff-Verbund keine Lösungsmittelreste befinden. Dadurch wird auch bei der Verarbeitung des erfindungsgemäß hergestellten Faser-Kunststoff-Verbundes, beispielsweise durch Warmverformen oder Schleifen, kein Lösungsmittel frei. Ein weiterer Vorteil ist, daß es auch bei dem bestimmungsge­ mäßen Gebrauch von aus erfindungsgemäß hergestellten Faser- Kunststoff-Verbunden hergestellten Endprodukten zu keinen ge­ sundheitlichen Beeinträchtigungen durch Lösungsmittel kommen kann. Das Dispergiermedium Wasser verdunstet bzw. verdampft bei dem Erwärmen vollständig, was zu keinerlei Umweltbela­ stungen führt.

Bei dem Verpreßvorgang füllt das von der thermoplastischen, flächenförmigen Kunststoffschicht stammende Kunststoffmate­ rial die Hohlräume der Faserhalbzeuge praktisch vollständig aus. Dies ist wesentlich wirtschaftlicher, wie wenn das ganze thermoplastische Material als wäßrige Dispersion aufgebracht wurde.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sei, daß mehrere Gebilde jeweils mit einer Kunststoffschicht als Zwischenlage übereinandergeschichtet werden, und die je­ weils äußerste Lage aus einer Kunststoffschicht besteht.

Das thermoplastische Material der wäßrigen Dispersion ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ein Polyvinylchlorid enthaltender Kunststoff, der vorzugsweise zur Erzielung der für den Verpressungsvorgang nötigen thermischen Stabilität mit Thermostabilisatoren vermengt ist, beispielsweise mit me­ tallorganischen Stabilisatoren bis zu sechs Gewichtsprozen­ ten.

Die Dispersion weist vorzugsweise einen relativ hohen Anteil an Kunststoff-Festkörperteilchen auf. Durchgeführte Versuche ergaben eine gute Verarbeitbarkeit bei einem Festkörperanteil bis zu ca. 70%.

Die Faserhalbzeuge, bei denen es sich vorzugsweise um Glasfa­ sern handelt, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet, daß sie den Verformungsvorgang bei einem Warm­ verformvorgang nur wenig behindern, so daß also beispiels­ weise keine Faltenbildung auftritt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von polaren, nicht hygroskopi­ schen, warmverformbaren, thermoplastischen und gut schleifbaren Faser-Kunststoff-Verbunden in Gestalt von ebenen oder dreidimensional verformten Flächengebilden von hoher Biegefestigkeit und Schlagfestigkeit, bei dem an die einzelnen Fasern von Faserhalbzeugen, wie Gewir­ ken, Gestricken, Geweben, Vliesen, Gelegen od. dgl., de­ ren Fasern bei den auftretenden Verarbeitungstemperaturen mechanisch beständig sind, thermoplastisches Material an­ gelagert wird, und dann dieses Gebilde mit mindestens ei­ ner thermoplastischen, flächenförmigen Kunststoffschicht in Kontakt gebracht und dann unter Einwirkung von Druck und Hitze verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material als wäßrige Dispersion auf das Faserhalbzeug so aufgebracht wird, daß eine Anlagerung der Festkörperteilchen der Dispersion an die einzelnen Fasern des Faserhalbzeuges erfolgt, und daß dann das Dis­ pergiermedium Wasser durch Erwärmen entfernt wird, und dann dieses Gebilde mit der mindestens einen thermopla­ stischen, flächenförmigen Kunststoffschicht in Kontakt gebracht wird, und daß dann der Verpreßvorgang unter Druck und Hitze und anschließend ein Abkühlvorgang unter Druck erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gebilde jeweils mit einer Kunststoffschicht als Zwischenlage übereinandergeschichtet werden, und daß die jeweils äußerste Lage aus einer Kunststoffschicht be­ steht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material der Dispersion ein Po­ lyvinylchlorid enthaltender Kunststoff ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Faserhalbzeuge so ausgebildet sind, daß sie den Verformungsvorgang beim Warmverformen nur we­ nig behindern.