DE69902061T2

DE69902061T2 - Gegenstand aus pflanzlichen Fasern geeignet zur Herstellung von Fahrzeugteilen

Info

Publication number: DE69902061T2
Application number: DE69902061T
Authority: DE
Inventors: Francois Gerard Robert Raymond Asselin; Denis Dutouquet
Original assignee: Visteon Systemes Interieurs SAS
Current assignee: SMRC Automotive Modules France SAS
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: EP0933191B2; EP0933191A1; DE69902061D1; EP0933191B1; FR2774020B1; FR2774020A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gegenstand auf der Grundlage eines thermoplastischen Materials, vorzugsweise auf der Grundlage thermoplastischer Fasern, und auf der Grundlage von natürlichen Fasern pflanzlichen Ursprungs (nachfolgend bezeichnet als "pflanzliche Fasern"), der insbesondere zur Herstellung von Innenteilen und Außenteilen von Straßenfahrzeugen geeignet ist, wie beispielsweise von Türfüllungen, Instrumentenbrettem. Einsetzen für Leuchten, Platten, Fensterhalterungen, Außenteilen unter der Motorhaube usw..
In der Automobilindustrie werden Gegenstände auf der Grundlage von thermoplastischen Fasern und pflanzlichen Fasern bereits verwendet. In allgemeiner Weise gesprochen, werden diese Gegenstände erhalten durch Formen von vorab erhitzten Fasermatten unter Druck und werden möglicherweise mit einer oder mehreren Schichten eines anderen Materials verbunden.
Jedoch weisen diese bekannten Gegenstände mehrere Mängel auf:
- Sie können Gerüche aufweisende Gase erzeugen, die wahrscheinlich zum einen Teil von den erhöhten Temperaturen herrühren, denen die pflanzlichen Fasern während des Verfahrensschritts des Erhitzens der Fasermatten ausgesetzt sind, und die zum anderen Teil von der Temperatur und den Umgebungsbedingungen (Licht, Wärme, Luftfeuchtigkeit) in dem Fahrzeug herrühren, in dem der Gegenstand verwendet wird. So wurde festgestellt, daß die Gerüche aufweisenden Ausdünstungen fortbestehen und sich im Innenraum des Fahrzeugs über die gesamte Lebensdauer des Gegenstandes fortsetzen;
- Sie können mehr oder weniger fetthaltige flüchtige organische Verbindungen erzeugen, die sich auf den Scheiben des Fahrzeugs absetzen können, und eine Trübung bilden, die die Sicht des Fahrers behindert (dieses Phänomen ist unter dem englischen Ausdruck "fogging" bekannt);
- Sie können sich fortschreitend in Gegenwart von Feuchtigkeit infolge der Entwicklung von Schimmelpilzen zersetzen. Die pflanzlichen Fasern sind praktisch leicht fäulnisanfällig, wenn sie in Gegenwart von Feuchtigkeit und Luftsauerstoff gebracht werden. Der Abbau der pflanzlichen Fasern kann bis zur Geruchsbelästigung und zur Beeinträchtigung des Aussehens sowie bis zu einer erheblichen Verringerung der mechanischen Beständigkeit bekannter Artikel gehen.
Um diese Probleme zu überwinden, wurde in dem Europäischen Patent Nr. 0671259 eine mehrschichtige Verbund-Füllung vorgeschlagen, bei der das Träger- Element drei Schichten umfaßt: eine zentrale Schicht und zwei äußere Schichten, wobei alle drei Schichten Materialien auf der Grundlage eines synthetischen thermoplastischen Materials und - je nach Fall - pflanzlicher Fasern sind.
Um die pflanzlichen Fasern gegenüber dem Luftsauerstoff und der Feuchtigkeit zu isolieren, wird vorgesehen, daß der Gewichtsanteil an synthetischem thermoplastischem Material auf den pflanzlichen Fasern in den beiden Außenschichten erhöht ist, während dieser Anteil in der zentralen Schicht variabel ist, und zwar so, daß die Außenschichten eine weniger große Menge an pflanzlichen Fasern umfassen, als sie in der mittleren Schicht vorgesehen ist. Gemäß einer Variante dieser Ausführungsform können die pflanzlichen Fasern in den beiden Außenschichten fehlen.
Nichtsdestoweniger ist dieser Artikel mit drei Schichten nicht zufriedenstellend, denn während bestimmter Verfahrensschritte der Herstellung von Fahrzeug-Innenteilen, wie beispielsweise beim Lochen und Schneiden, beseitigt man teilweise die schützenden Außenschichten. Von da an können die Feuchtigkeit und der Luftsauerstoff die zentrale Schicht, die stark mit pflanzlichen Fasern beladen ist, erreichen und können zu deren Zerfall beitragen. Darüber hinaus bietet die Öffnung über die Außenseite dem Gas, das durch die pflanzlichen Fasern ausgestoßen wird, die Möglichkeit, auszuströ men und Gerüche und/oder Fettablagerungen auf den Scheiben zu verursachen (fogging).
Man hat nun einen einschichtigen Gegenstand auf der Grundlage eines synthetischen thermoplastischen Materials und pflanzlicher Fasern gefunden, der zur Herstellung von Teilen von Straßenfahrzeugen dient, der gleichzeitig ausreichend leicht, beständig und wenig empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Luftsauerstoff ist, selbst in dem Fall von Verfahrensschritten des Schneidens und/oder Lochens, und der letztlich weniger flüchtige organische Verbindungen, Gerüche und/oder Fett erzeugt.
Genauer gesagt, hat die vorliegende Erfindung einen Gegenstand nach Patentanspruch 1 zum Gegenstand.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt der einschichtige Gegenstand darüber hinaus die folgenden charakteristischen technischen Merkmale:
- Das synthetische thermoplastische Material liegt in Form synthetischer thermoplastischer Fasern vor.
- Die behandelten pflanzlichen Fasern und die synthetischen thermoplastischen Fasern werden gemischt und in im wesentlichen gleichmäßiger Weise verteilt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der einschichtige Gegenstand auf der Oberfläche ein spezielles Aussehen haben, beispielsweise glatt oder genarbt (das genarbte Aussehen der Oberfläche kann während des Kaltformens und unter Druck erhalten werden).
Soweit sie hier verwendet werden, haben die folgenden Begriffe die nachfolgend definierte Bedeutung:
- "Gegenstand" bezeichnet einen einschichtigen Gegenstand, der vorzugsweise durch Thermoformung hergestellt wird. Dieser Gegenstand behält seine Form unter normalen Einbau- und Gebrauchsbedingungen. Seine Flächenmasse liegt vorzugsweise zwischen 200 und 3500 g/m². Im Fall der Anwendung als Türfüllung liegt seine Flächenmasse jedoch in der Größenordnung von 1600 g/m² oder darüber;
- "In Verbindung mit pflanzlichen Fasern unerwünschte chemische Verbindungen" bezeichnet im wesentlichen chemische Verbindungen, die in pflanzlichen Fasern nach den Verfahrensschritten einer natürlichen, biochemischen und physikalischen Rotte-Behandlung, Zerkleinerungs-Behandlung, Abzieh-Behandlung (und - sofern vorkommend - Kamm-Behandlung) vorhanden sind und die Gerüche entfaltende und/oder Fette (fogging) hervorrufende flüchtige organische Verbindungen erzeugen können. Diese unerwünschten chemischen Verbindungen bestehen im wesentlichen aus Pektin und anderen Fett-Substanzen. Beispiele von flüchtigen organischen Verbindungen, die bei diesen unerwünschten organischen Verbindungen herauskommen, sind in den Beispielen angegeben (es wird verwiesen auf die Ergebnisse der Analyse durch Gaschromatographie in Kopplung mit Massenspektrometrie);
- "Behandelte pflanzliche Fasern" bezeichnet mehr oder weniger gereinigte pflanzliche Fasern, die unterworfen wurden:
- Behandlungsschritten, die darauf abzielen, einen großen Teil, ja sogar die Gesamtmenge, des Lignins (oder der Holzteilchen) zu entfemen, das/die mit cellulosehaltigen pflanzlichen Fasern verbunden ist/sind. Man verwendet allgemein natürliche, biochemische und physikalische Verfahren der Rotte, des Zerkleinerns, des Abziehens und - sofern dies vorkommt - des Kämmens,
- gefolgt von einer Behandlung, die darauf abzielt, einen großen Teil der obengenannten unerwünschten chemischen Verbindungen zu entfemen. Vorzugsweise ist die Behandlung chemisch und wird nach Verfahrensweisen durchgeführt, die nachfolgend beschrieben sind.
Wie oben angegeben wurde, können die behandelten pflanzlichen Fasern noch unerwünschte chemische Verbindungen und Lignin (oder Holz-Teilchen) enthalten. So können die pflanzlichen Fasern nach der Behandlung noch bis zu etwa 12 Gew.-% an unerwünschten chemischen Verbindungen und an Lignin enthalten. Vorzugsweise enthalten die pflanzlichen Fasern nach der Behandlung höchstens 10 Gew.-% unerwünschter chemischer Verbindungen. Die maximale Menge an Lignin, die in den behandelten pflanzlichen Fasern annehmbar ist, liegt in der Größenordnung von 10 Vol-%. Vorzugsweise enthalten die behandelten pflanzlichen Fasern höchstens 5 Vol.-% an Holz-Teilchen. Wenn die behandelten pflanzlichen Fasern in der Größenordnung von 3 Vol.-% bis etwa 5 Vol.-% an Holz-Teilchen enthalten, zeigt der Gegenstand gemäß der Erfindung ein dekoratives, fein gesprenkeltes Aussehen.
Die chemische Behandlung der pflanzlichen Fasern zur wenigstens teilweisen Beseitigung der unerwünschten chemischen Verbindung wird mehr oder weniger vorangetrieben, und zwar entsprechend dem Reinheitsgrad, den man erreichen möchte. Jedoch darf die Behandlung nicht zu einer wesentlichen Modifikation der celluloseartigen chemischen Struktur der pflanzlichen Fasern fahren. Insbesondere muß die Oxidation der Cellulose vermieden werden.
Eine erste Art der chemischen Behandlung, wie sie auf die pflanzlichen Fasern anwendbar ist, besteht darin, die Fasern einem Wasserbad zu unterziehen, und zwar bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen etwa 60ºC und etwa 95ºC, wobei dieses Wasserbad wenigstens ein alkalisches Mittel enthält, noch besser ein carbonathaltiges alkalisches Mittel, wie beispielsweise Natrium(bi)carbonat oder Kalium(bi)carbonat. Dieser Behandlung, deren Dauer entsprechend der Temperatur des Bades variabel ist, folgen Verfahrensschritte des Spülens, wenn erforderlich einer Neutralisation, und einer Trocknung. Diese Behandlung erlaubt es insbesondere, einen großen Teil der Fettsubstanzen, des Pektins und der Hämicellulose zu entfernen, die mit den pflanzlichen Fasern verbunden sind, ohne deren mechanische Eigenschaften zu verändern.
Ein zweiter Typ der Behandlung, die auf die pflanzlichen Fasern anwendbar ist, ist eine chemische Behandlung, die weiter vorangetrieben wird als die vorangehende, und zwar in dem Sinne, daß man eine stärkere Beseitigung der unerwünschten chemischen Verbindungen durchführt. Diese zweite chemische Behandlung besteht darin, die pflanzlichen Fasern einem wäßrigen Bad zu unterwerfen, das die folgenden charakteristischen Eigenschaften aufweist:
- Das wäßrige Bad hat eine erhöhte Temperatur, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 60ºC und etwa 95ºC; und
- das wäßrige Bad hat einen basischen pH-Wert, vorzugsweise im Bereich zwischen 9 und 10; und
- das wäßrige Bad enthält wenigstens ein Bleichmittel, vorzugsweise gewählt aus Wasserstoffperoxid, den Hypochloriten und insbesondere Eau de Javel (Natriumhypochlorit-Lösung) oder den Chloriten. Vorzugsweise verwendet man Wasserstoffperoxid.
Die chemische Behandlung mittels eines Bleichmittels wird mehr oder weniger weit vorangetrieben, und zwar unter Berücksichtigung der Frage, ob man eine Faser mit mehr oder weniger weit fortgeschritten weißer Farbe wünscht.
Der chemischen Behandlung folgen Verfahrensschritte des Spülens, der Neutralisation und der Trocknung der behandelten pflanzlichen Fasern.
Vorteilhafterweise setzt man im Rahmen der vorstehend beschriebenen zweiten Behandlung ein oder mehrere Netzmittel und Detergenzien zu, allgemein in einer Menge von 0,5 bis 2 g/Liter der wäßrigen Behandlungslösung.
Darüber hinaus kann es im Rahmen der vorstehend beschriebenen zweiten Behandlung vorteilhaft sein, zuzusetzen:
- Ein oder mehrere sequestrierende(s) Mittel in einer Menge von etwa 0,5 bis 2 g/Liter der Lösung;
- Ein oder mehrere alkalische(s) Mittel, vorzugsweise ein alkalisches carbonathaltiges Mittel wie beispielsweise Natriumbicarbonat in einer Menge von etwa 0,5 bis 2 g/Liter der Lösung.
Es versteht sich, daß die vorstehend beschriebenen chemischen Behandlungsverfahren nicht die pflanzlichen Fasern beeinträchtigen dürfen und daher ohne Wirkung auf die Cellulose dieser Fasern sein müssen.
In vorteilhafter Weise kann der Behandlung der pflanzlichen Fasern, die zum Ziel hat, wenigstens teilweise die unerwünschten chemischen Verbindungen zu beseitigen, eine klassische Verfahrensweise des Färbens mittels eines wäßrigen Bades folgen, das wenigstens ein färbendes Mittel enthält.
In gleicher Weise kann der Behandlung der pflanzlichen Fasern, die zum Ziel hat, wenigstens teilweise die unerwünschten chemischen Verbindungen zu entfemen, wobei diese Fasern möglicherweise gefärbt sind, ein Behandlungsverfahren der Oberfläche der pflanzlichen Fasern mit dem Ziel folgen, in diese ein Gleitmittel einzuarbeiten und so die Arbeit im Verlauf der Nadelung zu erleichtern.
Allgemein ist in Abwesenheit zusätzlicher Zusatzstoffe wie beispielsweise mineralischer Füllstoffe die mittlere Dichte des Gegenstandes gemäß der Erfindung höchstens gleich 1. Vorzugsweise ist die mittlere Dichte des Gegenstandes im Bereich zwischen 0,75 und 0,99 g/cm³ (Grenzwerte eingeschlossen).
Vorzugsweise haben die synthetischen thermoplastischen Fasern eine mittlere Länge von wenigstens gleich 30 mm oder darüber.
Die Feinheit der synthetischen thermoplastischen Fasern liegt vorzugsweise zwischen 1,5 und 17 dtex (0,15 und 1,7 tex).
Als thermoplastische Fasern sind Fasern aus Polypropylen bevorzugt, und noch besser sind Fasern auf der Basis eines Propylen-Homopolymers.
In besonders passender Weise verifizieren die Polypropylen-Fasern eine der beiden folgenden Eigenschaften, vorzugsweise die beiden folgenden Eigenschanen:
(1) Das Polypropylen weist eine Schmelztemperatur zwischen 155 und 175ºC (Grenzwerte eingeschlossen) bei den Bedingungen der Norm NFT 51 223 auf, bestimmt durch Kalorimetrie durch Differentialanalyse (DSC) (die Schmelztemperatur entspricht dem Maximum des Schmelz-Peaks von Schmelzthermogrammen, die von 50 bis 200ºC bei einer Temperatursteigerung von 10ºC pro Minute aufgenommen wurden);
(2) Das Polypropylen weist eine Schwingungsviskosität bei einer Winkelgeschwindigkeit von 0,1 Radian pro Sekunde (rad/s) bei 200ºC zwischen 250 und 2500 Pa·s (Grenzwerte eingeschlossen) auf. Gerade bei diesen Bedingungen der Schwingungsviskosität wurden die schwächsten Emissionen von flüchtigen Verbindungen (fogging) festgestellt, wie auch die besten Biegebeständigkeiten. In gleicher Weise ist es dank der Bedingungen der Schwingungsviskosität nicht erforderlich, ein Mittel zuzusetzen, um die Polypropylen-Fasern und die pflanzlichen Fasern miteinander kompatibel zu machen. Die Schwingungsviskosität oder dynamische Viskosität wird gemessen mit Hilfe eines Rotationsrheometers unter Stickstoff, beispielsweise mit Hilfe des Rheometers CSL 500, hergestellt von der Firma CARRI MED. Diese Messung besteht aus einer Fortschreibung des Parameters "Viskosität" in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit. Wenn diese Messung bei einer höheren Winkelgeschwindigkeit durchgeführt wird, liegt der Wert der Schwingungsviskosität des Polypropylens zwischen Grenzwerten, die verschieden von den vorgenannten sind, nämlich:
- Wenn die Messung bei einer Winkelgeschwindigkeit von 10 Radian pro Sekunde bei 200ºC durchgeführt wird, liegt die Schwingungsviskosität des Polypropylens zwischen 240 und 1000 Pa·s (Grenzwerte eingeschlossen);
- Wenn die Messung bei einer Winkelgeschwindigkeit von 100 Radian pro Sekunde bei 200ºC durchgeführt wird, liegt die Schwingungsviskosität des Polypropylens zwischen 140 und 400 Pa·s.
Gemäß der Erfindung ist der Gegenstand im Gewichtsverhältnis in der überwiegenden Menge aufgebaut auf Basis des synthetischen thermoplastischen Materials, das heißt, mehr als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gegenstands, und in geringerer Menge aus behandelten pflanzlichen Fasern, das heißt, weniger als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gegenstandes.
Vorteilhafterweise übersteigt das Gewicht des thermoplastischen synthetischen Materials, wenn es in Form von Fasern vorliegt und aus Polypropylen besteht, 90% des Gesamtgewichts des Gegenstandes nicht und liegt noch mehr bevorzugt unter 70% des Gesamtgewichts des Gegenstandes, und es liegt noch besser in der Größenordnung von 55 bis 65% des Gesamtgewichts des Gegenstands.
Als pflanzliche Fasern sind gemäß der Erfindung insbesondere passend Flachs- Fasern, Hanf-Fasern, Kenaf-Fasern, Rami-Fasern, Sisal-Fasern, Jute-Fasern, Bananen- Fasern, Phormium-Fasern und Kokos-Fasern. Noch spezieller sind Hanf-Fasern und Flachs-Fasern passend. Mit Vorzug haben die behandelten pflanzlichen Fasern eine mittlere Länge von wenigstens gleich 30 mm.
Vorteilhafterweise verwendet man Flachs-Fasern zur Herstellung des Gegenstands gemäß der Erfindung, wobei die Flachs-Fasern in Form von Schwingabfällen oder geschwungenen Abfällen vorliegen können. Man verwendet mit Vorteil Flachsschwingabfälle, erhalten aus einem ersten Verfahrensschritt des Schwingens von Flachs, bei dem man Flachs-Rohabfälle erhält, gefolgt von einem zweiten Verfahrensschritt des Schwingens dieser Flachs-Rohabfälle.
Der Gegenstand gemäß der Erfindung kann in gleicher Weise in kleineren Mengenanteilen verschiedene Zusatzstoffe enthalten, und zwar mit dem Vorbehalt, daß sie mit den Haupt-Bestandteilen dieses Gegenstands verträglich sind und sich nicht im Verlauf der Herstellung des thermogeformten Gegenstands gemäß der Erfindung abbauen. Beispielhaft kann man nennen:
- ein Färbemittel, vorzugsweise ein Färbemittel, das eine Affinität für die Cellulose der pflanzlichen Fasern hat; und/oder
- einen (oder mehrere) feinteilige Zuschlagsstoffe, wie beispielsweise Aktivkohle, Zeolithe, Caiciumcarbonat und Kieselerde, gegebenenfalls imprägniert mit aktiven chemischen Substanzen; und/oder
- ein hygroskopisches Mittel, um die Fixierung von Wasser durch die pflanzlichen Fasern zu minimieren, wenn nicht gar zu verhüten;
- andere Arten von Fasern zur Erhöhung der Brandfestigkeit und/oder seiner Zugfestigkeit, wie beispielsweise Glasfasern; und/oder
- wenigstens ein Antioxidationsmittel; und/oder
- wenigstens einen UV-Stabilisator; usw.
So ist die Zugabe wenigstens eines Antioxidationsmittels und wenigstens eines UV-Stabilisators besonders empfehlenswert in dem Fall eines Gegenstands, der nützlich für die Herstellung eines Automobil-Teils ist, das dazu bestimmt ist, dem Licht, der Luft, der Einwirkung der Umgebungstemperatur ausgesetzt zu werden, wie beispielsweise ein Instrumentenbrett.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung enthält der Gegenstand außerdem wenigstens ein füngizides Mittel, das in der Lage ist, bei einer Temperatur zwischen 160 und 220ºC (Grenzwerte eingeschlossen) zu bestehen, ohne sich zu zersetzen, und das vorzugsweise gewählt ist unter füngiziden Mitteln, die der Familie der Imidazole zugehörig sind, noch weiter bevorzugt der Familie der Alkylester der Carbaminsäure des Benzimidazols zuzurechnen sind.
Der Gegenstand gemäß der Erfindung wird vorteilhafterweise erhalten durch Thermoformung einer Fasermatte, die genadelt und flexibel und damit auf einer Walze verarbeitbar ist und zum überwiegenden Teil (auf das Gewicht bezogen) aus synthetischen thermoplastischen Fasern und zum geringeren Teil (auf das Gewicht bezogen) aus pflanzlichen Fasern besteht, die vorzugsweise chemisch behandelt wurden, um aus ihnen wenigstens teilweise die unerwünschten chemischen Verbindungen zu vertreiben. Darüber hinaus sind die synthetischen thermoplastischen Fasern und die behandelten pflanzlichen Fasern in der Matte gemischt und im wesentlichen einheitlich verteilt. Zum Erhalt einer derartigen Matte werden die beiden Typen von Fasern innig durch Vermengen der Fasern gemischt und dann gekrempelt und gevliest. Sie werden anschließend durch Nadeln nach dem klassischen Textil-Verfahren miteinander verschlungen. Die Fasermatte, die im Rahmen dieser Verfahrensschritte erhalten wird, ist einschichtig, das heißt, daß die Mischung und die Verteilung der Fasern im wesentlichen identisch über die gesamte Dicke sind.
Die Fasermatte wird anschließend durch Formen in der Wärme unter Druck in den Gegenstand gemäß der Erfindung überführt.
Vorteilhafterweise umfaßt die Herstellung dieses Gegenstandes die beiden folgenden, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte:
(1) Man unterwirft eine flexible und genadelte Fasermatte, die zum geringeren Teil aus behandelten pflanzlichen Fasern besteht und zum größeren Teil aus synthetischen thermoplastischen Fasern besteht, wobei diese Fasern in im wesentlichen einheitlicher Weise in der Matte gemischt und verteilt sind, einem ersten Verfahrensschritt des Erwärmens durch Kontakt bei einer Temperatur im Bereich zwischen 160 und 220ºC (Grenzen eingeschlossen), und zwar bei einem Druck unterhalb oder gleich 8 bar; dieser Verfahrensschritt kann durchgerührt werden zwischen zwei Platten, die mit Widerständen bestückt sind und höchstens 4 mm voneinander getrennt sind, während einer ausreichenden Dauer, um die synthetischen thermoplastischen Fasern zu schmelzen, allgemein in der Größenordnung von 40 bis 130 Sekunden;
(2) Die verpreßte Matte, die am Ende des Verfahrensschritts (1) erhalten wurde, wird anschließend einem zweiten Verfahrensschritt des Verpressens unter einem Druck in der Größenordnung 5 bis 20 bar (Grenzwerte eingeschlossen) unterworfen, und zwar in einer Form mit der gewünschten Geometrie, wobei diese Form kalt ist, das heißt, bei einer Temperatur, die auf einen Wert zwischen etwa 10 und etwa 20ºC eingestellt wird.
Dieser zweite Verfahrensschritt dauert allgemein in der Größenordnung von 10 bis 40 Sekunden. Die Dicke des Artikels am Ende dieses zweiten Verfahrensschritts liegt allgemein zwischen 0,3 und 4 mm (Grenzwerte eingeschlossen). Außer der allgemeinen Form des Gegenstandes kann ihm während des zweiten Verfahrensschritts ein besonderes Aussehen der Oberfläche gegeben werden.
Letztlich kann der thermo geformte Gegenstand umgeformt und/oder geschnitten und/oder gelocht werden, und zwar nach klassischen Verfahrensweisen, wie sie in der Automobilindustrie angewendet werden. Der Gegenstand gemäß der Erfindung kann alleine verwendet werden, ohne mit anderen Materialien verbunden zu sein, und zwar, um Teile für Straßenfahrzeuge herzustellen, wie beispielsweise Instrumentenbretter, Platten, Fensterhalterungen usw..
Man kann in gleicher Weise zwei Artikel gemäß der Erfindung vereinigen, wobei dies dazu bestimmt ist, die äußere sichtbare Schicht darzustellen, die noch dazu einen oder mehrere spezielle Zusatzstoffe enthält, wie beispielsweise ein Färbemittel und/oder einen Oxidationsinhibitor und/oder ein gegen ultraviolette Strahlung gerichtetes Mittel, oder der einen speziellen Zustand der Oberfläche aufweist.
Man kann auch den Gegenstand gemäß der Erfindung als Träger verwenden und ihm verschiedene zusätzliche Schichten zufügen, wie beispielsweise eine äußere dekorative Schicht, wie beispielsweise eine Textilschicht oder eine Polyolefin-Schicht.
Zutreffendenfalls kann man darüber hinaus zwischen den Gegenstand gemäß der Erfindung und der äußeren dekorativen Schicht eine Isolierschicht anordnen, vorzugsweise für den Komfort und/oder die thermische Isolation und/oder die akustische Isolation, beispielsweise eine Schicht aus Polyurethan-Schaum oder Polyolefin-Schaum oder Polyvinylchlorid-(PVC-)Schaum.
Die erhaltenen Lagen werden insbesondere zur Herstellung von Türfüllungen verwendet.
Die hauptsächlichen Leistungen, die durch den Gegenstand gemäß der Erfindung erreicht werden, und zwar im Vergleich mit dem vorgenannten Stand der Technik, sind:
- die starke Verringerung der Entwicklung von riechenden Gasen durch die starren Artikel nach der Thermoformung; und
- die starke Verringerung des Phänomens der Bildung einer Trübung auf einer Scheibe (fogging), die geeignet ist, den Fahrer zu behindern;
- das Fehlen der Zersetzung des Gegenstands in Gegenwart von Feuchtigkeit infolge der Bildung von Schimmelpilzen unter normalen Gebrauchsbedingungen;
- bei äquivalenter Flächenmasse sind die charakteristischen mechanischen Eigenschaften äquivalent oder überlegen. So ist das Biegemodul des Gegenstands gemäß der Erfindung erhöht.
Andere Vorteile werden aus den nachfolgenden Beispielen mit veranschaulichendem und nicht beschränkendem Charakter der vorliegenden Erfindung deutlich.

Beispiel 1

1. Herstellung der Matten M1 und M2

Zwei genadelte Fasermatten M1 und M2, die eine Flächenmasse von 1800 g/m² aufwiesen, wurden ausgehend von 40 Gew.-% Leinenfasern und 60 Gew.-% Polypropylenfasern hergestellt.
Die verwendeten Polypropylen-Fasern hatten eine Länge von genau 40 nun und eine mittlere Feinheit gleich 2, 2 dtex.
Diese Fasern bestanden aus einem Propylen-Homopolymer, das die folgenden charakteristischen Eigenschaften zeigte:
- Schmelztemperatur: 165,7ºC (gemäß NFT 51223);
- Schwingungsviskosität bei 0,1 rad/s bei 200ºC: 974,5 Pa·s.
Die verwendeten Leinenfasern waren geschwungene Abfälle von Leinen und hatten eine mittlere Länge gleich 70 mm. Die Matten M1 und M2 unterschieden sich durch die Tatsache, daß
- die zur Herstellung der Matte M1 verwendeten Leinenfasern rauh oder geschmeidig waren, das heißt, daß sie keiner speziellen chemischen Behandlung nach dem Rotten, Zerkleinern und Einschwingen unterworfen wurden;
- während die Leinenfasern, die zur Herstellung der Matte M2 verwendet wurden, einer chemischen Behandlung unterworfen wurden, mit dem Ziel, wenigstens teilweise die unerwünschten chemischen Verbindungen, die mit dem Leinen verbunden sind, zu beseitigen.
Die chemische Behandlung bestand im wesentlichen daraus, die Schwingabfälle von Leinen mittels einer wäßrigen Lösung bei einer Temperatur in der Nähe von 95ºC während etwa 3 h 30 zu behandeln. Diese wäßrige Lösung umfaßte:
- 2 bis 6 g pro Liter Natronlauge (NaOH);
- 4 bis 8 g pro Liter Natriumcarbonat;
- 10 bis 15 cm³ Wasserstoffperoxid (H&sub2;O&sub2;) bei 130 Volumina Sauerstoff (entsprechend 10 bis 15 cm³ Wasserstoffperoxid einer Konzentration von 35 Gew.-%);
- 2,5 bis 4 cm³ pro Liter Natriumsilicat einer Konzentration von 35 bis 37 Gew.-%;
- ein sequestrierendes Mittel in einer Konzentration von 1 g pro Liter;
- ein Netzmittel in einer Konzentration von 1 g pro Liter.
Dieser chemischen Behandlung folgte eine sorgfältige Wasserspülung der behandelten Leinenfasern in mehreren Spülschritten, vorkommendenfalls drei aufeinanderfolgende Schritte des Spülens, jeder von etwa 20 Minuten Dauer, die jeweils durchgeführt wurden bei 60ºC, 50ºC und 30ºC.
Das zweite Spülwasser enthielt darüber hinaus Ameisensäure zur Neutralisation auf einem pH-Wert von 7. Danach wurden die behandelten Leinenfasern getrocknet.

Anschließend

- realisierte man eine innige Mischung der Leinenfasern (je nach Fall behandelt oder nicht) und der Polypropylen-Fasern unter intensivem Umrühren dieser Fasern;
- anschließend fuhr man fort mit dem Cardieren der Fasern, um das innige Mischen zu beenden und die Leinen-Fasern zu verfeinern;
- anschließend bewirkte man das Aufvliesen des Kardenylieses durch Superposition der Kardenyliese von 20 bis 25 g/m²; man führte danach eine Vornadelung in einer Höhe von 4 Nadelstichen pro cm² durch, gefolgt von einer Nadelung in Höhe von 55 Nadelstichen pro cm² bei einer Tiefe der Nadelung von 14 mm. Die erhaltenen Matten M1 und M2 hatten eine Dicke von etwa 14 mm.

2. Herstellung der Gegenstände A1 und A2, ausgehend von den Matten M1 und M2

Die Matten M1 und M2 wurden anschließend thermogeformt, und zwar entsprechend den nachfolgenden Schritten und Bedingungen, um ihnen die Form der Türfüllung zu geben:

Verfahrensschritt 1

Die Matten M1 und M2 werden einem ersten Verfahrensschritt des Erhitzens durch Kontakt auf 210ºC unter einem leichten Druck von 2 bar während 100 Sekunden in einer Presse mit Heizplatten unterworfen. Das Polypropylen schmolz und formte sich in ein Bindemittel des Netzwerks von Leinenfasern um.

Verfahrensschritt 2

Nach Ablauf des Verfahrensschritts l komprimiert man anschließend die erhaltenen Produkte auf eine Dicke von 2 mm und auf eine Dichte von 0,9 g/cm³ in einer kalten Form bei einer auf 15ºC eingestellten Temperatur unter einem Druck von 10 bar.
In diesem Fall haben die Gegenstände A1 und A2 die Form einer Türfüllung.

3. Bewertung der Gegenstände A1 und A2

3.1 Auf eine Bewertung der Freisetzung von Gerüche entfaltenden Gasen gerichteter Test

Es wurden die Verfahrensweisen der Bewertung mit den Nummern GME 60276A3 und 60276B3 der Firma General Motors angewendet.
Diese Verfahrensweisen bestanden darin, an den Gegenständen A1 und A2 Probestücke abzuschneiden und jedes Probestück in einem geschlossenen Glasbehälter mit gleichem Volumen zu konditionieren.
Im Fall der Verfahrensweise GME 60276A3 erfolgte die Konditionierung der Probestücke bei 40ºC während 24 Stunden in Gegenwart von entionisiertem Wasser in dem mit einem undurchlässigen Verschluß verschlossenen Behälter.
In dem Fall der Verfahrensweise GME 60276B3 erfolgte die Konditionierung der Proben bei 70ºC während 24 Stunden ohne Wasser in dem mittels eines undurchlässigen Verschlusses verschlossenen Behälter.
Drei Proben wurden für jeden Typ Gegenstand geschnitten und getestet.
Nach Abkühlen auf 23ºC wurden die Behälter einer olfaktorischen Bewertung durch 10 Richter unterzogen, die die den Geruch nach folgender Skala bezeichnen mußten:
1 - nicht tolerabler Geruch
2 - sehr widerlich
3 - widerlich
4 - unangenehm
5 - Grenze des Erträglichen
6 - erträglich
7 - schwach
8 - wahrnehmbar
9 - kaum wahrnehmbar
10 - ohne Geruch
Das zu erreichende Erfordernis war eine Bezeichnung oberhalb oder gleich 6. Die Ergebnisse
Man stellte also im Ergebnis eine Verringerung der Ausstoßung von Gerüche erzeugenden Gasen bei dem Gegenstand A2 fest, der chemisch behandelte Leinen- Fasern einschloß.
Diese Resultate wurden mittels einer Analyse durch Gaschromatographie, gekoppelt mit Massenspektrometrie, bestätigt.
Diese erlaubt es, die flüchtigen organischen Verbindungen zu untersuchen, die durch eine Probe eines Stücks des Karosseriegehäuses emittiert werden.
Die Proben wurden in Säcken aus Kunststoff-Material konditioniert, vorkommendenfalls das Polymer der Handelsmarke TEDLAR® in Gegenwart von Stickstoff in einem Trockenofen bei 90ºC während 30 Minuten. Die flüchtigen Verbindungen, die an den Stickstoff abgegeben wurden, wurden anschließend in einer adsorbierenden Kartusche aufgefangen, bevor sie in einen Gaschromatographen injiziert wurden, der mit einem Massenspektrometer gekoppelt war (GC-MS).
Der Gehalt an organischen Verbindungen bei den ausströmenden Gasen wurde mittels eines Gaschromatographen, der mit einem Massenspektrometer gekoppelt war (GC-MS) (NF X20-302 und NF X20-303) zur Identifikation und Quantifizierung jeder Verbindung gemessen. Die Injektion der Verbindungen in das GC-MS-Gerät erfolgte mittels eines Thermodesorbers mit einer auf 250ºC erwärmten Tiefkühl-Falle.
Es konnte daher gezeigt werden, daß der Gegenstand A1 gemäß der Erfindung, der chemisch behandelte Leinen-Fasern einschließt, netto weniger flüchtige organische Verbindungen nach einer Thermoformung emittiert und einen wesentlichen Rückgang der Intensität der Gerüche zeigt.

3.2 Auf die Bewertung einer Trübung auf einer Glasscheibe (fogging) gerichteter Test

Es wurde das Bewertungsverfahren DIN 75201-A angewendet.
Probestücke mit einem Durchmesser von 80 mm wurden von den Gegenständen A1 und A2 abgeschnitten und wurden in einen zylindrischen Becher mit einem Durchmesser von 80 mm gelegt.
Diese Becher wurden anschließend in ein Ölbad gestellt. Man verschloß die Öffnung der Becher mit einer Glasplatte.
Man erhitzte das Ölbad während drei Stunden auf 90ºC: Die Verbindungen verflüchtigten sich und strömten aus den Probestücken aus, um sich auf der Glasplatte niederzuschlagen, die durch einen Wasserstrom auf etwa 18ºC gekühlt wurde, um die Kondensation der flüchtigen Verbindungen sicherzustellen.
Man charakterisierte diese Ablagerung im Reflektometer (Modell RB60, in den Handel gebracht durch die Firma LABOMAT ESSOR) durch einen Prozentwert des Reflexionsgrads gemäß einem Winkel von 60º.
Die für die Gegenstände A1 und A2 erhaltenen Resultate sind die folgenden:

3.3 Auf die Bewertung der Entwicklung von Schimmelpilze gerichteter Test

Man wandte die Verfahrensweise GME 60287 der Firma General Motors an. Man schnitt Probestücke mit identischen Dimensionen von den Gegenständen A1 und A2. Die Probestücke wurden in vorher gewaschenen, sterilisierten und anschließend gespülten Glaskolben suspendiert.
Man füllte in den Boden der Glaskolben destilliertes Wasser in der Weise ein, daß die Proben niemals in Kontakt mit dem Wasser waren. Die Glaskolben wurden dicht verschlossen.
Man erhitzte die Glaskolben während 14 Tagen auf 40ºC.
Nach 14 Tagen untersuchte man die mögliche Gegenwart von Schimmelpilzen.

Anmerkung

Jede pflanzliche Materie unterliegt in Gegenwart von Sauerstoff, Feuchtigkeit und bei einer bestimmten Temperatur der Entwicklung von Pilzen und Schimmelpilzen. Ergebnis
Nach mikrobiologischer Analyse zeigte sich, daß die Pilze, die sich auf den Probestücken A1 entwickelt hatten, die folgenden waren:
- Aspergillus Fumigatus M137;
- Trichoderma Koniglii M136.

Beispiel 2

Eine genadelte Fasermatte M3 wurde hergestellt, indem man die Verfahrensbedingungen wiederholte, die in Beispiel 1 genannt wurden. Der einzige Unterschied bestand in der Behandlung der geschwungenen Leinen-Abfälle, die in Beispiel 2 eine Behandlung durch Laugung war.
Die Laugung bestand im wesentlichen darin, die geschwungenen Leinen-Abfälle mittels einer wäßrigen Lösung bei erhöhter Temperatur zu behandeln, die ein chemisches Mittel wie kaustische Soda, Kalk oder ein Alkalimetallcarbonat oder Erdalkalimetallcarbonat enthielt. In Beispiel 2 verwendete man eine wäßrige Lösung bei einer Temperatur nahe 95ºC während etwa 0 h 30 min.

Diese wäßrige Lösung schloß ein

- 2 bis 6 g pro Liter Natronlauge (NaOH);
- 4 bis 8 g pro Liter Natrium(bi)carbonat;
- ein sequestrierendes Mittel in einer Menge von 1 g pro Liter;
- ein benetzendes und oberflächenaktives Mittel in einer Menge von 1 g pro Liter
Dieser chemischen Behandlung folgte eine sorgfältige Spülung der behandelten Leinen-Fasern mit Wasser in mehreren Verfahrensschritten der Spülung.
Das zweite Spülwasser enthielt Ameisensäure zur Neutralisation auf einen pH- Wert von 7.
Anschließend trocknete man die erhaltenen behandelten Leinen-Fasern.
Danach stellte man einen Gegenstand A3 auf der Grundlage der Matte M3 her, indem man die Verfahrensbedingungen von Beispiel 1 wieder aufnahm.

Bewertung des Gegenstandes A3

Auf eine Bewertung der Bildung einer Trübung auf einem Glas (fogging) gerichteter Test
Dieser Test wurde unter den Bedingungen durchgeführt, die in Beispiel 1 angegeben sind, und zwar an drei Probestücken des Gegenstandes A3.
Im Mittel über die drei Probestücke erhielt man einen Prozentwert des Reflexionsvermögens gleich 92%.
Darüber hinaus war die Dampf-Scheibe, die sich auf der Glasplatte niedergeschlagen hatte, homogen und transparent.

Auf eine Bewertung der Entwicklung von Schimmelpilzen gerichteter Test

Dieser Test wurde unter den Bedingungen durchgeführt, die in Beispiel 1 angegeben sind, und zwar an drei Probestücken des Gegenstandes A3.
Nach 14 Tagen stellte man keine Gegenwart von Schimmelpilzen fest. Darüber hinaus ist der Geruch der Probestücke des Gegenstandes A3 weniger stark ausgeprägt und ist nicht unangenehm.

Claims

1. Gegenstand auf Basis von Pflanzenfasern und thermoplastischem synthetischem Material, der insbesondere zur Herstellung von Bauteilen für Straßenfahrzeuge geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß:

- der Gegenstand einschichtig ist;

- der Gegenstand eine durchschnittliche Dichte größer gleich 0,70 g/cm³ aufweist;

- der Gegenstand behandelte Pflanzenfasern enthält, die außerdem auch noch bis zu 12 Gew.-% an unerwünschten chemischen Verbindungen und bis zu 10 Vol.-% Lignin enthalten können;

- der Gegenstand aus weniger als 50 Gew.-% behandelten Pflanzenfasern und mehr als 50 Gew.-% thermoplastischem synthetischem Material aufgebaut ist und

- die behandelten Pflanzenfasern und das thermoplastische synthetische Material weitgehend einheitlich vermischt und verteilt sind.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische synthetische Material aus thermoplastischen Synthesefasern erhalten wird.

3. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten Pflanzenfasern außerdem auch noch gefärbt sind.

4. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine durchschnittliche Dichte zwischen 0,75 und 0,99, einschließlich der Grenzwerte, aufweist.

5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Synthesefasern eine durchschnittliche Länge von mindestens 30 mm oder mehr auf weisen.

6. Gegenstand nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Synthesefasern eine Feinheit zwischen 1, 5 und 17 dtex auf weisen.

7. Gegenstand nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Synthesefasern auf Polypropylen basieren.

8. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Synthesefasern auf einem Propylen-Homopolymer basieren.

9. Gegenstand nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des Polypropylens, aus dem die Fasern aufgebaut sind, unter den Bedingungen der NFT-Norm 51223 zwischen 155 und 175ºC (einschließlich der Grenzwerte) liegt.

10. Gegenstand nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsviskosität des Polypropylens, aus dem die Fasern aufgebaut sind, bei 0,1 rad/s und 200ºC zwischen 250 und 2500 Pa·s, einschließlich der Grenzwerte, liegt.

11. Gegenstand nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenfasern höchstens 90 Gew.-% des Gegenstands ausmachen.

12. Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenfasern etwa 55 bis 65 Gew.-% des Gegenstands ausmachen.

13. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Länge der behandelten Pflanzenfasern mindestens 30 mm ist.

14. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten Pflanzenfasern auf Flachsfasern basieren.

15. Gegenstand nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Flachsfasern um Schwingabfälle handelt.

16. Gegenstand nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Flachsfasern um geschwungene Abfälle handelt.

17. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht des Gegenstands zwischen 200 und 3500 g/m² liegt.

18. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem auch noch mindestens ein Farbmittel und/oder mindestens einen feinverteilten Füllstoff und/oder ein hygroskopisches Mittel und/oder andere Arten von Fasern zur Erhöhung der Brandfestigkeit des steifen Produkts und/oder seiner Zugfestigkeit und/oder mindestens ein Antioxidans und/oder mindestens einen UV-Stabilisator enthält.

19. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem auch noch mindestens ein Fungizid, das einer Temperatur zwischen 160 und 220ºC, einschließlich der Grenzwerte, widerstehen kann, ohne abgebaut zu werden, vorzugsweise ausgewählt unter Fungiziden aus der Klasse der Imidazole, weiter bevorzugt aus der Klasse der Benzimidazolcarbamidsäurealkylester.

20. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Dicke zwischen 0,3 und 4 mm, einschließlich der Grenzwerte, aufweist.

21. Verfahren zur Herstellung eines insbesondere zur Herstellung von Bauteilen für Straßenfahrzeuge geeigneten Gegenstands, dadurch gekennzeichnet, daß man eine genadelte Fasermatte, die aus einem kleineren. Gewichtsanteil von zur zumindest teilweisen Entfernung von Pektin, Fettkörpern und Lignin behandelten Pflanzenfasern und einem größeren Gewichtsanteil von thermoplastischen Synthesefasern aufgebaut ist, wobei die behandelten Pflanzenfasern und die thermoplastischen Synthesefasern in der Matte weitgehend einheitlich verteilt sind, in einem ersten Arbeitsgang bei einer Temperatur zwischen 160 und 220ºC, einschließlich der Grenzwerte, unter einem Druck kleiner gleich 8 bar einer Kontakterhitzung und danach in einem zweiten Arbeitsgang einer Kompression in einem kalten Formwerkzeug bei einem Druck von etwa 5 bis 2-0 bar, einschließlich der Grenzwerte, unterwirft, wobei man einen einschichtigen Gegenstand mit einer durchschnittlichen Dichte größer gleich 0,7 g/cm³ erhält.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Pflanzenfasern mit Hilfe eines heißen wäßrigen Bads, das mindestens ein alkalisch wirkendes Mittel enthält, erfolgt.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem man als alkalisch wirkendes Mittel Carbonat einsetzt.

24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Fasern mit Hilfe eines heißen wäßrigen Bads, das einen basischen pH-Wert aufweist und mindestens ein Bleichmittel enthält, erfolgt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem man als Bleichmittel Wasserstoffperoxid einsetzt.

26. Verwendung des Gegenstands nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und des nach dem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25 hergestellten Gegenstands zur Herstellung von Bauteilen für Straßenfahrzeuge.

27. Verwendung des Gegenstands nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und des nach dem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25 hergestellten Gegenstands zur Herstellung eines laminierten Gegenstands, gemäß dem dieser Gegenstand eine erste Schicht aufweist, auf der eine dekorative Schicht und gegebenenfalls zwischen der ersten Schicht und der dekorativen Schicht eine Zwischenschicht, vorzugsweise für den Komfort und/oder zur Wärme- oder Schallisolierung, fixiert wird.