EP2093318B1 - Flexible composite material, method for its manufacture and application - Google Patents
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- D04H1/645—Impregnation followed by a solidification process
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung flexibler Verbundwerkstoffe, die somit erhaltenen Verbundwerkstoffe und deren Verwendung. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt ein mechanisches Bewegen während der Trocknung von mit Bindemitteln imprägnierten Fasergebilden, wie Naturfaserfilzen und Naturfaservliesen, und/oder ein sich an die Trocknung anschließendes Vernadeln. Die so erhaltenen Verbundstoffe sind besonders geeignet für eine Weiterverarbeitung von Formteilen in Formpressverfahren.The present invention relates to a process for producing flexible composite materials, the composites thus obtained and their use. The method of the invention comprises mechanically agitating during drying of binder-impregnated fibrous structures, such as natural fiber felts and natural fiber webs, and / or needling following drying. The composites thus obtained are particularly suitable for further processing of molded parts in compression molding.
Bei Filzen und Vliesen handelt es sich um vielfältig verwendete Ausgangsstoffe, insbesondere bei der Herstellung von Formteilen in der Automobilindustrie.Felt and nonwovens are widely used starting materials, in particular in the production of molded parts in the automotive industry.
Im Stand der Technik ist bekannt, Filze und Vliese mit wäßrigen Lösungen zu behandeln. Dazu gehört auch die Tränkung von Filzen und Vliesen mit wäßrigen Bindemitteln, um daraus formstabile Teile herzustellen zu können (1). Hierzu werden die Filze mit dem Bindemittel imprägniert und anschließend getrocknet. Bei einer nachfolgenden thermischen Behandlung, gegebenenfalls in einem heißen Werkzeug, härtet das Bindemittel aus und es entsteht ein stabiler Formkörper. Derartige Bindemittel bilden in der Regel nach dem Trocknen feste Filme, so dass es bei einer Anwendung in Filzen oder Vliesen durch den Trockenprozeß durch die Verklebung der Fasern zu einer Versteifung kommt, ohne dass das Bindemittel bereits aushärtet. Dies ist auch nachteilig dahingehend, dass derartig "harte", wenig bis unflexible Filze und Vliese nicht mehr aufgewickelt werden können.In the prior art it is known to treat felts and nonwovens with aqueous solutions. This also includes the impregnation of felts and nonwovens with aqueous binders in order to be able to produce dimensionally stable parts (1). For this purpose, the felts are impregnated with the binder and then dried. In a subsequent thermal treatment, optionally in a hot mold, the binder hardens and there is a stable molding. Such binders generally form solid films after drying, so that, when used in felts or nonwovens, stiffening occurs as a result of the drying process due to the bonding of the fibers, without the binder already curing. This is also disadvantageous to the effect that such "hard", little to inflexible felts and nonwovens can not be wound up.
Um dies zu vermeiden, könnten die Fasern bereits vor der Herstellung des Filzes oder Vlieses imprägniert und getrocknet werden. In vielen Fällen ist dies jedoch technisch nur sehr aufwendig zu bewerkstelligen.In order to avoid this, the fibers could already be impregnated and dried before the production of the felt or fleece. In many cases, however, this is technically very complicated to accomplish.
Es ist zudem bekannt, dass entsprechend mit wäßrigen Bindemitteln behandelte und getrocknete Filze reversibel durch Besprühen mit Wasser wieder weich gemacht werden können, um für die weitere Verarbeitung ein flexibles Produkt zu erhalten. Nachteilig ist hier, dass vor der Verarbeitung ein zusätzlicher Arbeitsschritt durchgeführt werden muß und bei einer Heißhärtung des Bindemittels das vorhandene Wasser stört.It is also known that correspondingly treated with aqueous binders and dried felts are made reversible again by spraying with water to obtain a flexible product for further processing. The disadvantage here is that an additional step must be performed before processing and interfere with a hot curing of the binder, the existing water.
Alternativ ist es bekannt, die Trocknung bei einer geeigneten Restfeuchte abzubrechen (2). Als nachteilig erweist sich bei dieser Vorgehensweise jedoch der instabile Feuchtigkeitsgehalt, der sich bei der Lagerung unverpackter, getränkter Filze verändert, sowie der hohe Feuchtigkeitsgehalt, der besonders bei der Umformung und Härtung in einem Heißpreßwerkzeug Probleme bereitet.Alternatively, it is known to stop the drying at a suitable residual moisture (2). A disadvantage, however, proves in this approach, the unstable moisture content, which changes in the storage of unpacked, impregnated felts, as well as the high moisture content, which causes problems especially in the forming and curing in a Heißpreßwerkzeug.
Bei einem Naturfaservlies, das mit Acrodur® - einer wäßrigen Acrylatdispersion der BASF AG - durchnäßt und anschließend getrocknet wird, gibt der Hersteller als optimale Feuchte einen Feuchtegehalt größer 10 %, vorzugsweise 20 % an.In the case of a natural fiber fleece, which is drenched with Acrodur®-an aqueous acrylate dispersion from BASF AG-and then dried, the manufacturer indicates as the optimum moisture a moisture content of greater than 10%, preferably 20%.
In
In
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres und kostengünstigeres Verfahren zur Herstellung von Verbundstoffen und Formteilen zur Verfügung zu stellen, das insbesondere flexible Verbundstoffe bereitstellt.It is an object of the present invention to provide a simpler and less expensive process for the production of composites and moldings, which in particular provides flexible composites.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das zur Verfügung stellen eines Verfahrens zur Herstellung von flexiblen Verbundstoffen aus flächenförmigen Fasergebilden und Bindemitteln gelöst.The object is achieved by providing a method for producing flexible composites of sheet-like fibrous structures and binders.
Ein Ausgangsstoff des erfindungsgemäßen Verfahrens sind flächenförmige Fasergebilde bzw. -matten und -stoffe, Vliesstoffe bzw. Vliese bzw. Filze.A starting material of the process according to the invention are sheet-like fiber structures or mats and fabrics, nonwovens or nonwovens or felts.
Unter (flächenförmigen) Fasergebilden sollen hierin textile Flächengebilde wie Gewebe, Gewirke oder Vliese verstanden werden. Sie können aus Fasern, Schnitzeln, Spänen oder deren Mischungen bestehen. Ein Beispiel für solche Gebilde sind nass- oder luftgelegte bzw. gekrempelte Vliese. Die Vliese können beispielsweise aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder aus Mischungen von natürlichen und synthetischen Fasern bestehen. Beispiele für natürliche Fasern sind Fruchtfasern, Samenfasern und Stengelfasern wie Sisal, Jute, Hanf, Kenaf, Flachs, Zellulose und Baumwolle sowie Bananenfasern, Wolle, Haare und Kork. Beispiele für synthetische Fasern sind Fasern aus Polyester, Polyacrylnitril, Polyamid, Kohlenstoff, Polyvinylchlorid, Polyolefinen wie Polyethylen und Polypropylen sowie Aramid und anorganische Fasern wie Mineralfasern und Glasfasern.Under (sheet-like) fiber structures herein textile fabrics such as woven, knitted or nonwoven fabrics are to be understood. They can be made from fibers, shavings, chips or their mixtures exist. An example of such structures are wet or air laid or carded webs. The nonwovens may for example consist of natural or synthetic fibers or of mixtures of natural and synthetic fibers. Examples of natural fibers are fruit fibers, seed fibers and stem fibers such as sisal, jute, hemp, kenaf, flax, cellulose and cotton as well as banana fibers, wool, hair and cork. Examples of synthetic fibers are fibers of polyester, polyacrylonitrile, polyamide, carbon, polyvinyl chloride, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, and aramid and inorganic fibers such as mineral fibers and glass fibers.
Bevorzugte flächenförmige Fasergebilde, Ausgangsstoffe des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassen Pflanzenfasern und sind insbesondere Pflanzenfaserfilze oder -vliese, die bevorzugt aus z.B. Jute-, Sisal-, Bananen-, Kokos-, Flachs-, Hanf-, Kenaf-, Baumwollfasern und Mischungen daraus bestehen. Als Ausgangsstoffe können auch Mischungen solcher Naturfasern mit synthetischen Fasern verwendet werden, wie Polyesterfasern, Polypropylenfasern oder auch Fasern, die synthetisch aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, wie Polylactidfasern, oder auch Glasfasern. Als Ausgangsstoffe sind auch Vliese, die nur aus synthetischen Fasern oder aus synthetischen Fasern und Glasfasern bestehen, einsetzbar.Preferred sheetlike fibrous structures, starting materials of the process according to the invention, comprise plant fibers and are in particular plant fiber felts or fleeces, which are preferably made of e.g. Jute, sisal, banana, coconut, flax, hemp, kenaf, cotton fibers and mixtures thereof. As starting materials it is also possible to use mixtures of such natural fibers with synthetic fibers, such as polyester fibers, polypropylene fibers or also fibers which are obtained synthetically from renewable raw materials, such as polylactide fibers, or also glass fibers. Nonwovens consisting only of synthetic fibers or of synthetic fibers and glass fibers can also be used as starting materials.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt daher das flächenförmige Fasergebilde Pflanzenfasern, die bevorzugt ausgewählt sind aus Jute-, Sisal-, Bananen-, Kokos-, Flachs-, Hanf-, Kenaf-, Baumwollfasern und Mischungen daraus, und ist insbesondere ein entsprechender Pflanzenfaserfilz oder vlies.In a preferred embodiment, therefore, the sheet-like fiber structure comprises plant fibers, which are preferably selected from jute, sisal, banana, coconut, flax, hemp, kenaf, cotton fibers and mixtures thereof, and is in particular a corresponding vegetable fiber felt or fleece ,
In den Ausführungsformen, in denen in den flächenförmigen Fasergebilden Natur- bzw-Pflanzenfasern eingesetzt werden, beträgt ihr Anteil vorzugsweise mehr als 50 Gew.-%, z.B. 70 bis 100 Gew.-%.In the embodiments in which natural or vegetable fibers are used in the sheet-like fibrous structures, their proportion is preferably more than 50% by weight, e.g. 70 to 100 wt .-%.
Das flächenförmige Fasergebilde, Ausgangsstoff, weist vorzugsweise ein Flächengewicht von 100 g/m2 bis 4000 g/m2, insbesondere von 600 g/m2 bis 1900 g/m2 auf.The sheet-like fiber structure, starting material, preferably has a basis weight of 100 g / m 2 to 4000 g / m 2 , in particular from 600 g / m 2 to 1900 g / m 2 .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Fasergebilde eine Mischung aus jeweils 50% Flachsfasern und Kenaffasern.In a preferred embodiment of the invention, the fiber structure is a mixture of 50% flax fibers and kenaf fibers.
Die Verfestigung des Ausgangsstoffs erfolgt vorzugsweise durch mechanisches Vernadeln. Das Vlies kann auch durch andere Verfilzungsprozesse oder durch thermische Bindung mit geeigneten Schmelzfasern verfestigt werden oder als Gelege unverfestigt bleiben. (siehe 1, 3, 4)The solidification of the starting material is preferably carried out by mechanical needling. The web may also be consolidated by other felting processes or by thermal bonding with suitable melt fibers or remain unconsolidated as a scrim. (see 1, 3, 4)
Ein weiterer Ausgangsstoff des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Bindemittel.Another starting material of the process according to the invention are binders.
Bei dem hierin verwendeten Begriff "Bindemittel" handelt es sich um ein Bindemittel oder eine Bindeflüssigkeit umfassend eine polymere Struktur, die in einem organischen Lösungsmittel, Wasser oder Mischungen gelöst oder dispergiert vorliegt. Ein "Bindemittel" oder eine "Bindeflüssigkeit" ist ferner ein Sammelbegriff für die Synonyme Latex, Kleber, Dispersion, Kunststoffdispersion, Polymerdispersion, Emulsionspolymerisat und Polymerlösung. (siehe auch Abschnitt 3.2 Bindeflüssigkeiten in (1)).The term "binder" as used herein is a binder or binder liquid comprising a polymeric structure dissolved or dispersed in an organic solvent, water or mixtures. A "binder" or a "binding liquid" is also a collective term for the synonyms latex, adhesive, dispersion, plastic dispersion, polymer dispersion, emulsion polymer and polymer solution. (see also section 3.2 Binder fluids in (1)).
Ein "Bindemittel" gemäß dieser Erfindung bildet zudem keinen weichen, elastischen Film (sondern einen harten Film) in folgendem Zustand:
- getrocknet, d.h. wasser- und/oder lösemittelfrei,
und - chemisch nicht gehärtet und/oder polymerisiert.
- dried, ie water and / or solvent-free,
and - not chemically cured and / or polymerized.
Bindemittel sind im Stand der Technik bekannt. Bevorzugte geeignete Bindemittel werden in (1) beschrieben.Binders are known in the art. Preferred suitable binders are described in (1).
Bevorzugt ist das Bindemittel ausgewählt aus Latex, Kleber, Dispersion, Kunststoffdispersion, Polymerdispersion, Emulsionspolymerisat und Polymerlösung.The binder is preferably selected from latex, adhesive, dispersion, plastic dispersion, polymer dispersion, emulsion polymer and polymer solution.
Bevorzugt liegt das Bindemittel als Lösung oder Dispersion vor.Preferably, the binder is present as a solution or dispersion.
Auch Präpolymere und Lösungen oder Dispersionen dieser können geeignete Bindemittel sein.Also prepolymers and solutions or dispersions of these may be suitable binders.
Bevorzugt ist das Bindemittel ausgewählt aus thermisch härtbaren Bindemitteln. Derartige thermisch härtbare Bindemittel sind im Stand der Technik bekannt und umfangreich beschrieben.The binder is preferably selected from thermally curable binders. Such thermally curable binders are known in the art and extensively described.
Andere Bindemittel sind dem Fachmann bekannt, wie UV-härtende Systeme, die beispielsweise erst bei sehr hoher thermischer Belastung ohne UV-Licht aushärten.Other binders are known to those skilled in the art, such as UV-curing systems, which cure, for example, only at very high thermal stress without UV light.
Bevorzugt können auch mehrere Bindemittel und Mischungen von Bindemitteln verwendet werden.It is also possible to use a plurality of binders and mixtures of binders.
Bevorzugte Bindemittel werden beschrieben in:
Ein besonders bevorzugtes Bindemittel ist Acrodur® - eine wäßrige Acrylatdispersion (BASF).A particularly preferred binder is Acrodur® - an aqueous acrylate dispersion (BASF).
Weitere bevorzugte Bindemittel sind Präpolymere auf Basis von Furfurylalkohol (Furanharze) oder Phenolharze, wie Resole und Novolacke.Further preferred binders are prepolymers based on furfuryl alcohol (furan resins) or phenolic resins, such as resoles and novolaks.
Je nach verwendetem Ausgangsstoff und gewünschter Weiterverwendung der erfindungsgemäßen Verbundstoffe kann der Fachmann mit Hilfe seines Fachwissens und der Lehre dieser Patentanmeldung geeignete Bindemittel auswählen.Depending on the starting material used and the desired further use of the composites according to the invention, the person skilled in the art, with the aid of his specialist knowledge and the teaching of this patent application, can select suitable binders.
Die Bindemittel können weitere Zusatzstoffe enthalten, wie Hydrophobierungsmittel, Flammschutzmittel, Farbpigmente, Antischimmelmittel, Netzmittel (Tenside), Entschäumer.The binders may contain other additives, such as water repellents, flame retardants, color pigments, anti-mold agents, wetting agents (surfactants), defoamers.
Bevorzugte Hydrophobierungsmittel sind Paraffindispersionen, Wachsdispersionen, Organosilicium-Verbindungen.Preferred water repellents are paraffin dispersions, wax dispersions, organosilicon compounds.
Bevorzugte Flammschutzmittel sind anorganische Flammschutzmittel, wie beispielsweise Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Ammoniumsulfat und -phosphat, Borsalze, auch in Kombination mit organischen Verbindungen, wie beispielsweise Melamin und Harnstoff.Preferred flame retardants are inorganic flame retardants such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, ammonium sulfate and phosphate, boron salts, also in combination with organic compounds such as melamine and urea.
Bevorzugte Farbpigmente sind organische und anorganische Farbpigmente, wie z.B. in
Bevorzugte Antischimmelmittel sind Boroxide, Borsäure und Salze sowie Mischungen davon; 2-Mercaptopyridin-N-oxid und Salze, wie das Natriumsalz,Preferred antimold agents are boron oxides, boric acid and salts, and mixtures thereof; 2-mercaptopyridine N-oxide and salts, such as the sodium salt,
Der Zusatz von Antischimmelmitteln ist grundsätzlich möglich und im Stand der Technik üblich, aber aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendig (siehe unten).The addition of antimold agents is basically possible and common in the art, but not necessary due to the method of the invention (see below).
In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein flächenförmiges Fasergebilde mit Bindemittel behandelt. Diese Behandlung ist im Stand der Technik bekannt und wird auch als Imprägnieren bezeichnet.In step (a) of the process according to the invention, a sheetlike fibrous structure is treated with a binder. This treatment is known in the art and is also referred to as impregnation.
Bevorzugt wird mit mindestens einem Bindemittel imprägniert. Erfindungsgemäß können auch mehrere Bindemittel und Mischungen von Bindemitteln verwendet werden.Preference is impregnated with at least one binder. According to the invention, it is also possible to use a plurality of binders and mixtures of binders.
Bei dem Verfahrensschritt (a) handelt es sich um bekannte Maßnahmen zur Herstellung von gebundenen Faservliesen.The process step (a) involves known measures for the production of bonded fiber webs.
Hierbei wird mindestens ein Bindemittel in einer Menge von 0,5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt ungefähr 20 Gew.-% (Feststoffgehalt Bindemittel bezogen auf das flächenförmige Fasergebilde) eingesetzt.In this case, at least one binder in an amount of 0.5 to 40 wt .-%, preferably 15 to 30 wt .-%, more preferably about 20 wt .-% (solids content of binder based on the sheet-like fiber structure) is used.
Das Bindemittel dient zur Verfestigung der Fasergebilde. Es kann beispielsweise durch Sprühen, Tauchen, Imprägnieren oder Pflatschen oder durch Behandeln des Fasergebildes mit einem Schaum angewendet werden (3, 4).The binder serves to solidify the fiber structures. It can be applied, for example, by spraying, dipping, impregnating or patting or by treating the fiber structure with a foam (3, 4).
Bevorzugte Verfahren für die Behandlung bzw. Imprägnierung sind ausgewählt aus Aufsprühen, Aufwalzen oder Tränken bzw. Imprägnieren in einem Tränkbad.Preferred methods for the treatment or impregnation are selected from spraying, rolling or impregnating or impregnating in an impregnating bath.
Besonders bevorzugt wird das Tränken im Foulard-Bad, insbesondere dann, wenn das Fasergebilde Naturfasern enthält.Particularly preferred is the impregnation in the padder bath, especially if the fiber structure contains natural fibers.
Für eine Beschreibung des bevorzugten Tränkungsverfahren, siehe (1), S. 375.For a description of the preferred soaking method, see (1), p. 375.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine vernadelte Naturfasermatte in Rollenform durch das Foulard-Tränkbad, das das oder die Bindemittel mit einem geeigneten Feststoffgehalt und optional Zusatzstoffe enthält, gezogen und zwischen 2 Walzen auf den gewünschten Bindemittel- und Wasseranteil abgequetscht. Danach wird die imprägnierte Rolle optional aufgewickelt und über einen externen Trockner getrocknet (siehe Schritt (b)).In a preferred embodiment, a needled natural fiber mat in roll form is pulled through the padder bath containing the binder (s) with a suitable solids content and optional additives and squeezed between 2 rollers to the desired binder and water content. Thereafter, the impregnated roll is optionally wound and dried via an external dryer (see step (b)).
Das Aufwickeln nach dem Foulardieren erfolgt in den Ausführungsformen, in denen der verwendete Trockner nicht direkt mit dem imprägnierten Filz beschickt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach der Imprägnierung die imprägnierte Mattenbahn direkt in den Trockner, bevorzugt einen Siebtrommeltrockner (siehe unten), geführt.The winding after the padding takes place in the embodiments in which the dryer used can not be charged directly with the impregnated felt. In a preferred embodiment, after the impregnation, the impregnated mat web is fed directly into the dryer, preferably a perforated drum dryer (see below).
Der Ausgangsstoff Filz wird in Schritt (a) in bekannter Weise mit einer Bindemittellösung - vorzugsweise mit einer wäßrigen Lösung - oder einer Bindemitteldispersion, die weitere Zusatzstoffe enthalten kann, durchtränkt.The starting material felt is impregnated in step (a) in a known manner with a binder solution - preferably with an aqueous solution - or a binder dispersion which may contain other additives.
In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das behandelte flächenförmige Fasergebilde getrocknet.In step (b) of the process according to the invention, the treated sheetlike fibrous structure is dried.
Das Trocknen der mit einem Bindemittel gemäß Verfahrensschritt (a) behandelten Fasergebilde wird vorzugsweise bei Bedingungen durchgeführt, die nicht zur Härtung des Bindemittels führen.The drying of the fiber structure treated with a binder according to process step (a) is preferably carried out under conditions which do not lead to the curing of the binder.
Diese Bedingungen werden bevorzugt in Abhängigkeit von der Härtungstemperatur des Bindemittels ausgewählt, insbesondere dann wenn thermisch härtbare Bindemittel verwendet werden.These conditions are preferably selected depending on the curing temperature of the binder, especially when thermally curable binders are used.
Bei der Verwendung anderer Bindemittel oder Bindemittelsysteme werden entsprechend andere Bedingungen ausgewählt werden.
Bei UV-härtenden Bindemitteln oder Bindemittelsystemen, die jeweils mit oder ohne UV-Licht aushärten oder die beispielsweise erst bei sehr hoher thermischer Belastung ohne UV-Licht aushärten.When using other binders or binder systems, other conditions will be selected accordingly.
In the case of UV-curing binders or binder systems which cure in each case with or without UV light or which cure, for example, only at very high thermal stress without UV light.
So wird das Trocknen der mit einem Bindemittel gemäß Verfahrensschritt (a) behandelten Fasergebilde vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, die die Härtungstemperatur des Bindemittels nicht überschreitet, d.h. die unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Bindemittel vernetzt. Dadurch wird sichergestellt, dass das Bindmittel noch nicht oder höchstens nur teilweise aushärtet.Thus, the drying of the fibrous structures treated with a binder according to process step (a) is preferably carried out at a temperature which does not exceed the curing temperature of the binder, i. which is below the temperature at which the binder crosslinks. This ensures that the binder does not or at most only partially cured.
Die Temperatur, bei der die einzelnen Bindemittel vernetzen bzw. aushärten, hängt von der Art des verwendeten Bindemittels ab. Methoden zur Bestimmung der Vernetzungstemperatur von Bindemitteln (oder auch als Härtungstemperatur der Bindemittel bezeichnet) sind im Stand der Technik bekannt.The temperature at which the individual binders crosslink or harden depends on the type of binder used. Methods for determining the crosslinking temperature of binders (or also referred to as the curing temperature of the binders) are known in the art.
Der wasser- oder lösemittelhaltige Filz wird soweit getrocknet, dass weitestgehend nur die Festkörperanteile im Filz zurückbleiben, d.h. dass ein Wasser- bzw. Lösemittelanteil kleiner als 10 Gew.-% bezogen auf den imprägnierten Filz zurückbleibt. Während des Trocknens wird bevorzugt die Härtungstemperatur (Vernetzungstemperatur) des Bindemittels nicht überschritten, um ein vorzeitiges chemisches Aushärten zu vermeiden.The water- or solvent-containing felt is dried to the extent that, as far as possible, only the solids content remain in the felt, i. that a water or solvent content of less than 10 wt .-% based on the impregnated felt remains. During drying, preferably, the curing temperature (crosslinking temperature) of the binder is not exceeded in order to avoid premature chemical curing.
Die Härtungstemperatur des bevorzugten Bindemittels Acrodur® liegt bei 130°C bis 200°C bzw. je nach verwendetem Präparat bei 130°C bis 160°C (siehe Angaben des Herstellers).
Die Trocknung in Schritt (b) wird bei Verwendung dieses Bindemittels bevorzugt in einem Temperaturbereich von 100 bis 130°C durchgeführt.The curing temperature of the preferred binder Acrodur® is 130 ° C to 200 ° C or depending on the preparation used at 130 ° C to 160 ° C (see information from the manufacturer).
The drying in step (b) is preferably carried out using this binder in a temperature range of 100 to 130 ° C.
Die Trocknung erfolgt bevorzugt in einem Siebtrommeltrockner.
Ein bevorzugter Siebtrommeltrockner hat 4 bis 6 Trommeln, wie er beispielsweise in (1), S. 346 beschrieben ist. Hersteller derartiger Trockner sind z. B. Fleissner GmbH (Egelsbach, Deutschland) oder Moenus Textilmaschinen GmbH (Gera und Mönchengladbach, Deutschland).The drying is preferably carried out in a perforated drum dryer.
A preferred screen drum dryer has 4 to 6 drums, as described for example in (1), p 346. Manufacturers of such dryer are z. Fleissner GmbH (Egelsbach, Germany) or Moenus Textilmaschinen GmbH (Gera and Mönchengladbach, Germany).
Schritt (b) enthält zwei (Teil)schritte (i) und (ii), die entweder alternativ oder kombiniert durchgeführt werden.Step (b) contains two (part) steps (i) and (ii), which are performed either alternatively or in combination.
(Teil)Schritt (i) von Schritt (b): Während des Trocknens wird das Fasergebilde erfindungsgemäß einer mechanischen Bewegung unterzogen. (Part) Step (i) of step (b) : During drying, the fiber structure is subjected to a mechanical movement according to the invention.
Diese mechanische Bewegung dient dazu, das Steifwerden des Fasergebildes zu verringern und bevorzugt zu verhindern.This mechanical movement serves to reduce the stiffness of the fiber structure and preferably to prevent.
Diese mechanische Bewegung des Fasergebildes erfolgt bevorzugt ab einer Restfeuchte des Fasergebildes von weniger als 20%, weiter bevorzugt weniger als 10%.This mechanical movement of the fiber structure preferably takes place from a residual moisture content of the fiber structure of less than 20%, more preferably less than 10%.
Die "Restfeuchte" wird mittels eines Standardverfahren bestimmt durch Auswiegen der Probe/des Fasergebildes vor und nach einem Trocknungsschritt. Das Trocknen erfolgt in einem Trockenschrank bis sich das Gewicht der Probe/des Fasergebildes nicht mehr ändert/konstant bleibt (bis zur Gewichtskonstanz), bevorzugt bei 110°C, und unter Bedingungen, bei denen das Bindemittel noch nicht aushärtet. Bei Harz/Bindemittelsystemen, die bereits bei 110°C aushärten, wird eine entsprechend niedrigere Temperatur gewählt. Das Verfahren zur Bestimmung der Restfeuchte weicht von der Bestimmung der Gleichgewichtsfeuchte ab, das hierin auch beschrieben wird.The "residual moisture" is determined by a standard method by weighing the sample / fiber structure before and after a drying step. Drying takes place in a drying oven until the weight of the sample / fiber structure no longer changes / remains constant (to constant weight), preferably at 110 ° C., and under conditions in which the binder does not cure yet. For resin / binder systems that cure already at 110 ° C, a correspondingly lower temperature is selected. The method for determining the residual moisture differs from the determination of the equilibrium moisture, which is also described herein.
Die mechanische Bewegung wird bevorzugt durch Walzen bzw. die Umlenkung über mehrere Walzen erreicht. Bevorzugt wird auch eine mäandrierende Umkehrung der Mattenbahn über kleine Radien durchgeführt.The mechanical movement is preferably achieved by rolling or the deflection over several rollers. Preferably, a meandering reversal of the mat web is carried out over small radii.
In einer Ausführungsform erfolgt das Trocknen durch den mehrmaligen Durchlauf durch einen Siebtrommeltrockner mit nachgeschalteten Umlenkrollen.
Bevorzugt erfolgt das Trocknen jedoch in einem Siebtrommeltrockner mit 4 bis 6 Trommeln (entsprechend (1), Seite 346) und nachgeschalteten Umlenkrollen. Die Anzahl der Trommeln richtet sich nach der Durchlaufgeschwindigkeit (= Produktionsgeschwindigkeit) und dem Flächengewicht des Filzes.In one embodiment, the drying is carried out by the repeated passage through a perforated drum dryer with downstream deflection rollers.
Preferably, however, the drying is carried out in a perforated drum dryer with 4 to 6 drums (corresponding to (1), page 346) and downstream pulleys. The number of drums depends on the throughput speed (= production speed) and the basis weight of the felt.
Um ein Steifwerden der Filz- oder Vliesbahn zu verhindern, wird erfindungsgemäß der noch warme, nahezu trockene Filz bei einer Restfeuchte kleiner 20 %, vorzugsweise weniger als 10 %, über mehrere Walzen umgelenkt, um eine mechanische Bewegung in das System einzubringen. Dabei entsteht im Gegensatz zu einer herkömmlichen (im Stand der Technik bekannten) Herausführung der Vliesbahn aus den eingesetzten Trocknern ein biegsamer, beweglicher Filz.In order to prevent the felt or nonwoven web from becoming stiff, according to the invention the still warm, almost dry felt at a residual moisture content of less than 20%, preferably less than 10%, is deflected over several rolls in order to introduce a mechanical movement into the system. This results in contrast to a conventional (known in the art) leading out of the nonwoven web from the dryers used a flexible, movable felt.
Es ist auch möglich, den ersten weich machenden Schritt durch Umlenkung über verschiedene Walzen auszulassen und die Bahn oder Zuschnitte davon gleich durch eine Nadelmaschine zu führen (siehe Schritt (ii) von (b)).It is also possible to omit the first softening step by deflection over different rolls and to pass the web or blanks directly through a needle machine (see step (ii) of (b)).
Die (Teil)schritte (i) (mechanische Bewegung während des Trocknens) und (ii) (sich an die Trocknung anschließendes Vernadeln) von Schritt (b) werden entweder alternativ oder kombiniert durchgeführt.The (part) steps (i) (mechanical movement during drying) and (ii) (needling subsequent to drying) of step (b) are performed either alternatively or in combination.
(Teil)Schritt (ii) von Schritt (b): Im Anschluß an das Trocknen kann das in den vorangehenden Schritten behandelte, getrocknete, optional mechanisch bewegte flächenförmige Fasergebilde mechanisch vernadelt werden. (Part) Step (ii) of Step (b): Following drying, the dried, optionally mechanically moved, sheet-like fibrous structure treated in the preceding steps may be mechanically needled.
Das flächenförmige Fasergebilde wird bevorzugt in fast vollständig getrocknetem bzw. nahezu trockenem Zustand, d.h. mit Restfeuchte < 10%, bevorzugt einer Feuchte zwischen 0 und 8 Gew.-%, verwendet.The sheet-like fiber structure is preferably used in almost completely dried or almost dry state, ie with residual moisture <10%, preferably a moisture content between 0 and 8 wt .-%.
Dieser Schritt des Vernadelns ist unmittelbar an den Trockenprozeß angeschlossen oder wird separat durchgeführt.This step of needling is directly connected to the drying process or is performed separately.
Das Vernadeln erfolgt bevorzugt in einer im Stand der Technik üblichen Nadelmaschine, bevorzugt mit beidseitiger Vernadelung.The needling is preferably carried out in a conventional in the art needle machine, preferably with double-sided needling.
In dieser nachfolgenden Stufe, die unmittelbar an den ersten Trockenprozeß angeschlossen ist, aber auch separat durchgeführt werden kann, wird in diesem erfindungsgemäßen Schritt (Schritt (ii) von (b)) die nahezu trockene Filzbahn (Restfeuchte < 10%) durch eine handelsübliche Nadelmaschine geführt.In this subsequent step, which is directly connected to the first drying process, but can also be carried out separately, in this step of the invention (step (ii) of (b)), the almost dry felt web (residual moisture <10%) by a commercially available needle machine guided.
Anschließend erhält man in Schritt (c) den erfindungsgemäßen Verbundstoff, der hierin unten näher charakterisiert wird.Subsequently, in step (c), the composite according to the invention, which is characterized in more detail below, is obtained.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt demgemäß bevorzugt folgende Schritte:
- (a) Behandlung eines flächenförmigen Fasergebildes mit Bindemittel,
- (b) Trocknen des behandelten flächenförmigen Fasergebildes bei Bedingungen, die nicht zur Härtung des Bindemittels führen,
- (i) wobei während des Trocknens, bevorzugt ab einer Restfeuchte von weniger als 20%, mechanische Bewegung erfolgt wobei die mechanische Bewegung das Steifwerden des Fasergebildes verringert und bevorzugt verhindert und/oder
- (ii) wobei das behandelte und auf eine Restfeuchte von weniger als 10% getrocknete flächenförmigen Fasergebilde anschließend an die Trocknung mechanisch vernadelt wird,
- (c) Erhalten des flexiblen Verbundwerkstoffs.
- (a) treatment of a sheetlike fibrous structure with binder,
- (b) drying the treated sheet-like fibrous structure under conditions which do not cure the binder,
- (i) during the drying, preferably from a residual moisture content of less than 20%, mechanical movement takes place whereby the mechanical movement reduces the stiffness of the fiber structure and preferably prevents and / or
- (ii) wherein the treated and dried to a residual moisture of less than 10% sheet-like fiber structure is then needled mechanically after drying,
- (c) obtaining the flexible composite.
Dabei werden die Schritte (i) (mechanische Bewegung während des Trocknens) und (ii) (sich an die Trocknung anschließendes Vernadeln) von Schritt (b) entweder alternativ oder kombiniert durchgeführt.The steps (i) (mechanical movement during drying) and (ii) (needling subsequent to drying) of step (b) are carried out either alternatively or in combination.
In einer Ausführungsform (mit alternativer Durchführung) umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
- (a) Behandlung eines flächenförmigen Fasergebildes mit Bindemittel,
- (b) Trocknen des behandelten flächenförmigen Fasergebildes bei Bedingungen, die nicht zur Härtung des Bindemittels führen,
- (i) wobei während des Trocknens, bevorzugt ab einer Restfeuchte von weniger als 20%, mechanische Bewegung erfolgt, wobei die mechanische Bewegung das Steifwerden des Fasergebildes verringert und bevorzugt verhindert
- (c) Erhalten des Verbundwerkstoffs.
- (a) treatment of a sheetlike fibrous structure with binder,
- (b) drying the treated sheet-like fibrous structure under conditions which do not cure the binder,
- (i) during the drying, preferably from a residual moisture of less than 20%, mechanical movement takes place, wherein the mechanical movement reduces the stiffness of the fiber structure and preferably prevents
- (c) obtaining the composite.
In einer weiteren Ausführungsform (mit alternativer Durchführung) umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
- (a) Behandlung eines flächenförmigen Fasergebildes mit Bindemittel,
- (b) Trocknen des behandelten flächenförmigen Fasergebildes bei Bedingungen, die nicht zur Härtung des Bindemittels führen,
- (ii) wobei das behandelte und auf eine Restfeuchte von weniger als 10% getrocknete flächenförmigen Fasergebilde anschließend an die Trocknung mechanisch vernadelt wird,
- (c) Erhalten des flexiblen Verbundwerkstoffs.
- (a) treatment of a sheetlike fibrous structure with binder,
- (b) drying the treated sheet-like fibrous structure under conditions which do not cure the binder,
- (ii) wherein the treated and dried to a residual moisture of less than 10% sheet-like fiber structure is then needled mechanically after drying,
- (c) obtaining the flexible composite.
In einer bevorzugten Ausführungsform (mit kombinierter Durchführung) umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
- (a) Behandlung eines flächenförmigen Fasergebildes mit Bindemittel,
- (b) Trocknen des behandelten flächenförmigen Fasergebildes bei Bedingungen, die nicht zur Härtung des Bindemittels führen,
- (i) wobei während des Trocknens, bevorzugt ab einer Restfeuchte von weniger als 20%, mechanische Bewegung erfolgt, wobei die mechanische Bewegung das Steifwerden des Fasergebildes verringert und bevorzugt verhindert
und - (ii) wobei das behandelte und auf eine Restfeuchte von weniger als 10% getrocknete flächenförmigen Fasergebilde anschließend an die Trocknung mechanisch vernadelt wird,
- (i) wobei während des Trocknens, bevorzugt ab einer Restfeuchte von weniger als 20%, mechanische Bewegung erfolgt, wobei die mechanische Bewegung das Steifwerden des Fasergebildes verringert und bevorzugt verhindert
- (c) Erhalten des Verbundwerkstoffs.
- (a) treatment of a sheetlike fibrous structure with binder,
- (b) drying the treated sheet-like fibrous structure under conditions which do not cure the binder,
- (i) during the drying, preferably from a residual moisture of less than 20%, mechanical movement takes place, wherein the mechanical movement reduces the stiffness of the fiber structure and preferably prevents
and - (ii) wherein the treated and dried to a residual moisture of less than 10% sheet-like fiber structure is then needled mechanically after drying,
- (i) during the drying, preferably from a residual moisture of less than 20%, mechanical movement takes place, wherein the mechanical movement reduces the stiffness of the fiber structure and preferably prevents
- (c) obtaining the composite.
Das Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Verbundstoff aus dem Fasergebilde und Bindemittel, der gegenüber herkömmlichen Verbundstoffen vorteilhafte Eigenschaften aufweist.The product of the process of the invention is a composite of the fibrous structure and binder which has advantageous properties over conventional composites.
Der erfindungsgemäße Verbundstoff ist ein flexibler Verbundstoff, denn er ist ein biegsamer, verformbarer und "weicher" Verbundstoff (Filz) mit ausreichendem Bindemittelgehalt, bevorzugt im Bereich von 15 bis 30 Gew.-% (Feststoffgehalt Bindemittel bezogen auf das flächenförmige Fasergebilde)). Der erfindungsgemäße Verbundstoff weist zudem nur noch eine geringe Restfeuchte auf und kann daher ohne nennenswerte Feuchteänderung über Monate offen gelagert werden kann. In einer Ausführungsform beträgt der Gewichtsverlust des beharzten behandelten Filzes bei offener Lagerung und 16 bis 22 % Harz/Bindemittelgehalt 6 bis 9 Gew.-%; zur Bestimmung des Gewichtsverlustes siehe unten.The composite according to the invention is a flexible composite because it is a flexible, deformable and "soft" composite (felt) with sufficient binder content, preferably in the range of 15 to 30 wt .-% (solids content of binder based on the sheet-like fiber structure)). Moreover, the composite material according to the invention has only a low residual moisture content and can therefore be stored open for months without appreciable change in humidity. In one embodiment, the weight loss of the treated treated felt upon open storage and 16 to 22% resin / binder content is 6 to 9% by weight; for weight loss see below.
Der erfindungsgemäße Verbundstoff ist in gleicher Weise verformbar wie unbehandelte Filze und kann in einem Heißpreßwerkzeug zu einem formstabilen Teil ausgehärtet werden.The composite according to the invention is deformable in the same way as untreated felts and can be cured in a Heißpreßwerkzeug to form a dimensionally stable part.
Herkömmliche Verbundstoffe hingegen führen bei vollständiger Trocknung nach Bindemittelimprägnierung zu harten Verbundstoffen. Harter Verbundstoff oder harte Matte bedeutet dabei, dass der Verbundstoff/die Matte nicht ohne deutlich erkennbare Brüche auf der Oberfläche über handelsübliche Kerne (Durchmesser ca. 15 bis 25 cm) aufgewickelt werden kann.Conventional composites, however, lead to hard composites when completely dry after binder impregnation. Hard composite or hard mat means that the composite / mat can not be wound up on the surface using commercially available cores (diameter approx. 15 to 25 cm) without noticeable cracks.
Ein derartiger bindemittelhaltiger Filz (erfindungsgemäßer Verbundstoff) kann daher in bekannter Weise z.B. für die Herstellung von Automobilteilen eingesetzt werden.Such a binder-containing felt (composite according to the invention) can therefore be prepared in known manner, e.g. used for the production of automotive parts.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundstoffs, wie einer beharzten Filzmatte, hat ein bevorzugtes Flächengewicht im Bereich von 800 bis 2.200 g/m2. Die jeweils bevorzugten Flächengewichte richten sich nach der weiteren Verwendung.
Weitere Parameter des erfindungsgemäßen Verbundstoffs sind bauteilbezogen, d.h. sie bestimmen sich nach der weiteren Verwendung des Verbundstoffs. Weitere Parameter sind Zuschnittformate, Variationen in der Vernadelungsdichte der Ausgangsmatte (führt zur Beeinflussung das Verzugsverhalten), andere Faserkombinationen (z.B. Hanf statt Flachs).Other parameters of the composite of the invention are component related, i. they are determined by the further use of the composite. Other parameters are blank formats, variations in the needling density of the starting mat (which influences warpage behavior), other fiber combinations (e.g., hemp instead of flax).
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff ist von herkömmlichen Verbundwerkstoffen unterscheidbar, z.B. mittels mikroskopischer Betrachtung oder mittels Betrachtung durch eine Lupe, z. B. 2- bis 4-fache lineare Vergrößerung mit einer Lupe - wie bei den beigefügten Figuren. Die beigefügten Figuren sind im Originalmaßstab und in 2-facher Vergrößerung (siehe auch eingezeichneten Maßstab).The composite of the invention is distinguishable from conventional composites, e.g. by microscopic observation or by observation through a magnifying glass, z. B. 2- to 4-fold linear magnification with a magnifying glass - as in the accompanying figures. The attached figures are in original scale and in 2x magnification (see also drawn scale).
Der erfindungsgemäß erhaltene, weiche, imprägnierte und getrocknete Verbundstoff/Filz ist offen lagerfähig, wobei sich eine von den eingesetzten Fasern, dem eingesetzten Bindemittel und der Raumfeuchte abhängige Feuchte als Gleichgewichtsfeuchte aus der Umgebung einstellt.The soft, impregnated and dried composite / felt obtained in accordance with the invention can be stored open, wherein a moisture dependent on the fibers used, the binder used and the room humidity is established as equilibrium moisture content from the environment.
Die "Gleichgewichtsfeuchte" wird durch den Gewichtsverlust beim Heißpressen bestimmt, wobei es zu einem Aushärten des Bindemittels kommt. Der Gewichtsverlust bei dieser Bestimmungsmethode beinhaltet zusätzlich mögliche Abspaltprodukte aus der Härtungsreaktion (bei dem Bindemittel Acrodur® Reaktionswasser aus der Polykondensationsreaktion) und bei höherer Temperatur verdampfbare Substanzen aus den Naturfasern, wie Wachse und Öle.
Das Verfahren zur Bestimmung der Gleichgewichtsfeuchte weicht von der Bestimmung der Restfeuchte ab, das hierin auch beschrieben wird.The "equilibrium moisture content" is determined by the weight loss during hot pressing, resulting in curing of the binder. The weight loss in this determination method additionally includes possible cleavage products from the curing reaction (in the binder Acrodur® reaction water from the Polykondensationsreaktion) and at higher temperature vaporizable substances from natural fibers, such as waxes and oils.
The method for determining the equilibrium moisture differs from the determination of the residual moisture, which is also described herein.
Die Gleichgewichtsfeuchte wird bevorzugt durch den Gewichtsverlust bei Abpressen des imprägnierten Verbundstoffes/Filzes bei 210°C / 60 sek. bestimmt und beinhaltet damit auch verdampfende Bestandteile aus den Fasern, wie der Naturfasern, und möglicherweise als Reaktionswasser aus dem Bindemittel austretende Bestandteile.The equilibrium moisture content is preferred by the weight loss when pressing the impregnated composite / felt at 210 ° C / 60 sec. Thus, it also contains and evaporates constituents from the fibers, such as the natural fibers, and possibly constituents exiting from the binder as reaction water.
Für die experimentelle Bestimmung der "Gleichgewichtsfeuchte" wird die/der imprägnierte Matte/Verbundstoff vor dem Einlegen in das heiße Presswerkzeug gewogen und anschließend nach dem Verpressen bei 210°C, 60 sek. in noch warmem Zustand zurückgewogen. Aus der Differenz wird der Gewichtsverlust, bezeichnet als Feuchtigkeit, in Prozent, bezogen auf das erhaltene trockene Pressteil, berechnet.For the experimental determination of the "equilibrium moisture content", the impregnated mat / composite is weighed prior to insertion into the hot pressing tool and then after pressing at 210 ° C., 60 seconds. weighed back while still warm. From the difference, the weight loss, referred to as moisture, in percent, based on the dry pressed part obtained, calculated.
In einer bevorzugten Ausführungsform
- Ausgangsstoff Fasergebilde: Mischung von jeweils 50 % Flachsfasern und Kenaffasern
- Ausgangsstoff Bindemittel: Acrodur®, BASF
- Festkörper-Bindemittelanteil: 20 bis 30 Gew.-%, insbesondere 25 Gew.-%
- Raumfeuchte: 40 % r.F. (relative Luftfeuchtigkeit)
- resultierende Gleichgewichtsfeuchte ungefähr 7 Gew.-%.
- Starting material fiber structure: mixture of 50% flax fibers and kenaf fibers
- Starting material Binder: Acrodur®, BASF
- Solid binder content: 20 to 30% by weight, in particular 25% by weight
- Room humidity: 40% rh (relative humidity)
- resulting equilibrium moisture about 7 wt .-%.
Durch den niedrigen Feuchtegehalt der erfindungsgemäßen Verbundstoffe ist z.B. der Einsatz von Antischimmelmitteln, besonders bei der Verwendung von Naturfasern, nicht notwendig.Due to the low moisture content of the composites of the invention, e.g. the use of anti-mold agents, especially when using natural fibers, not necessary.
Als Ergebnis resultiert ein "weicher", biegsamer und verformbarer Filz, ein flexibler Verbundstoff, der geeignet ist, auch stärker verformte Teile ohne Vorbehandlungs- oder Vorformprozesse durch Umformen in einem Heißpreßwerkzeug darzustellen, ohne dass es zu Einrissen oder Bruchstellen kommt.The result is a "soft", pliable and deformable felt, a flexible composite that is capable of forming even more deformed parts without pretreatment or preforming processes by forming in a hot stamping tool without cracking or breakage.
Der Fachmann würde gerade bei Verwendung von Naturfasern wie Flachs, Hanf, Kenaf, Jute, Sisal, aber auch anderen Pflanzenfasern erwarten, dass durch den Nadelprozeß eine weitgehende Zerstörung der Fasern eintritt, so dass die mechanischen Eigenschaften des anschließend verpreßten Filzes gegenüber einer nicht nachbehandelten Matte deutlich absinken.The skilled person would expect straight with the use of natural fibers such as flax, hemp, kenaf, jute, sisal, but also other plant fibers that the needle process, a substantial destruction of the fibers occurs, so that the mechanical properties of the subsequently compressed felt compared to a non-treated mat drop significantly.
Die Versuche der Erfinder zeigen jedoch, dass es im Gegenteil und völlig unerwartet zu keiner Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften kommt. Bei der 3-Punkt-Biegeprüfung z. Bsp. nach DIN EN ISO 178 bleiben die Werte für den Elastizitätsmodul und die Biegefestigkeit unabhängig von der Behandlung im Rahmen der üblichen Streuungen unverändert. Bei der Schlagzähigkeit nach Charpy, DIN EN ISO 179 zeigt sich bei der Behandlung eine leicht tendenzielle Absenkung, wobei sich die Bereiche der Presskörper/Formteile aus unbehandelten und den erfindungsgemäß behandelten Verbundstoffen im Rahmen der Standardabweichung (± 1 s) deutlich überlappen. Siehe Beispiel.
Auch andere Eigenschaften wie z.B. die Wasseraufnahme nach 24-stündiger Wasserlagerung, gemessen nach DIN 52 351, der aus den erfindungsgemäßen Verbundstoffen erhaltenen Presskörper/Formteile, weisen eher eine Verbesserung dahingehend auf, dass die Wasseraufnahme und die Dickenquellung verringert wird. Siehe auch Beispiel.However, the inventors' experiments show that, on the contrary and completely unexpectedly, no deterioration of the mechanical properties occurs. In the 3-point bending test z. For example, according to DIN EN ISO 178, the values for the modulus of elasticity and the flexural strength remain unchanged regardless of the treatment within the scope of the usual scattering. In the case of the impact strength according to Charpy, DIN EN ISO 179, the treatment shows a slight tendency to subsidence, with the areas of the compacts / molded parts consisting of untreated and the composites treated according to the invention clearly overlapping within the standard deviation (± 1 s). See example.
Other properties such as the water absorption after 24 hours of water storage, measured according to DIN 52 351, obtained from the composites of the invention obtained compacts / moldings, rather, have an improvement in that the water absorption and the thickness swelling is reduced. See also example.
Das Verfahren ist daher geeignet - im Gegensatz zum vergleichbaren Stand der Technik - weiche, mit Bindemittel vorbeschichtete und trockene Filze herzustellen, aus denen auch z.B. stärker verformte Automobilteile, wie Träger für Türverkleidungen, hergestellt werden können.The process is therefore suitable, unlike the prior art, to produce soft, binder precoated and dry felts, from which e.g. More deformed automotive parts, such as supports for door panels, can be produced.
Erfindungsgemäß werden die erfindungsgemäßen flexiblen Verbundstoffe als Formteile und Formkörper verwendet, bevorzugt in der Automobilindustrie.According to the invention, the flexible composite materials according to the invention are used as molded parts and shaped bodies, preferably in the automobile industry.
Typische Anwendungen der Formteile und Formkörper für die Automobilindustrie sind: TürInnenverkleidungen, Hutablagen, Instrumententafeln, Dachhimmel usw.Typical applications of moldings and moldings for the automotive industry are: door panels, hat racks, instrument panels, headliners, etc.
Weitere Verwendungen sind beispielsweise
- Kofferschalen;
- Maschinenabdeckungen;
- Einsätze für Schränke, Schubladen, Möbelrückwände;
- Schalen und Rückenlehnen für Stühle, Bürostühle, Sessel;
- Gartenmöbel (Gartentische, Stühle, Liegen);
- als Trägerwerkstoff für Dekorpapier, Dekorstoffe und Holzfurniere.
- Case shells;
- Machine covers;
- Inserts for cabinets, drawers, furniture backs;
- Bowls and backrests for chairs, office chairs, armchairs;
- Garden furniture (garden tables, chairs, loungers);
- as carrier material for decorative paper, decorative fabrics and wood veneers.
Die Erfindung stellt weiterhin Verfahren zum Formpressen zur Verfügung. Ein solches Verfahren umfaßt dabei:
- die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verbundstoffs
- und die Erwärmung der Verbundstoffs auf eine Temperatur, die größer oder gleich der Härtungstemperatur des Bindemittels ist.
- the use of a composite according to the invention
- and heating the composite to a temperature greater than or equal to the curing temperature of the binder.
Die hierin verwendeten Begriffe "Faserstoff", "Vlies" bzw. "Vliesstoff", "Filz" und "Verbundstoff" bzw. "Verbundwerkstoff" sind im Stand der Technik gebräuchliche Begriffe.The terms "pulp", "nonwoven", "nonwoven", "felt" and "composite" or "composite" used herein are terms commonly used in the art.
An dieser Stelle werden übliche Definitionen aufgeführt, die der Literatur entnommen wurden, wie z.B. (5) und (1), insbesondere S. 1-3.At this point, common definitions are taken from the literature, such as e.g. (5) and (1), especially p. 1-3.
Ein "Faserstoff" ist ein textiler Rohstoff aus pflanzlichen, tierischen, mineralischen oder synthetisch hergestellten Fasern, z. Bsp. Seide, Kunstseide.A "pulp" is a textile raw material from vegetable, animal, mineral or synthetically produced fibers, eg. Eg silk, artificial silk.
"Vliesstoff" (auch kurz "Vlies") ist ein textiles Flächengebilde aus einzelnen Fasern. Im Gegensatz dazu werden Gewebe, Gestricke und Gewirke aus Garnen hergestellt und Membranen aus Folien. Ein "Vlies" besteht aus lose zusammen liegenden Fasern, welche noch nicht miteinander verbunden sind. Die Festigkeit eines Vlieses beruht nur auf der fasereigenen Haftung, kann aber durch Avivagen beeinflusst werden. Damit man das Vlies verarbeiten und benutzen kann, muss es verfestigt werden, wofür verschiedene Methoden angewandt werden können. Erst ein verfestigtes Vlies ist als Vliesstoff zu bezeichnen. In der Umgangssprache wird dieser Unterschied nicht gemacht."Nonwoven" (also short "fleece") is a textile fabric made of individual fibers. In contrast, fabrics, knits and knits are made from yarns and membranes are made from films. A "fleece" consists of loosely connected fibers, which are not yet connected to each other. The strength of a fleece is based only on the fiber's own liability, but can be influenced by Avivagen. To be able to process and use the fleece, it must be solidified, for which various methods can be used. Only a solidified nonwoven is to be called a nonwoven fabric. In colloquial language, this difference is not made.
Ein "Filz" ist ein Stoff aus gepressten, verschlungenen, nicht gewebten, meist tierischen Fasern. Ein "Filz" ist ein Vliesstoff aus Wolle und/oder anderen textilen Fasern. Die gereinigte, gekämmte und bis zum Vlies aufbereitete und eventuell gefärbte Rohwolle oder Fasern werden durch eine meist mechanische Bearbeitung (Filzen und Walken) in einen festen Stoff gebracht. Die einzelnen Fasern sind dabei miteinander ungeordnet verschlungen. Beim Trockenfilzen wird die trockene Wolle mit Hilfe spezieller Nadeln in eine Form gebracht. Diese Methode ist der Vorläufer des Vernadelns mit einem Nadelbalken. Nadelfilz wird mechanisch mit zahlreichen Nadeln mit Widerhaken hergestellt. Hierbei sind die Widerhaken umgekehrt wie bei einer Harpune angeordnet, so dass die Fasern in den Filz gedrückt werden und die Nadel leicht wieder herausgeht. Durch wiederholtes Einstechen werden die Fasern miteinander verschlungen und eventuell anschließend chemisch oder mit Wasserdampf nachbehandelt. Solche Nadelvliesstoffe lassen sich nicht nur aus Wolle, sondern auch aus praktisch allen anderen Fasern herstellen. Nadelfilz ist der heute übliche industriell hergestellte Filz. Außerdem ist noch das Verhaken mit einem gepulsten Wasserstrahl oder mit einem Bindemittel möglich. Hier können auch Fasern ohne Schuppenstruktur eingesetzt werden (z. B.: Polyamid, Polyester).A "felt" is a fabric of pressed, entangled, non-woven, mostly animal fibers. A "felt" is a nonwoven fabric made of wool and / or other textile fibers. The cleaned, combed and processed to fleece and possibly colored raw wool or fibers are brought by a mostly mechanical processing (felting and walking) in a solid material. The individual fibers are intertwined with each other. For dry felting, the dry wool is shaped using special needles. This method is the precursor of needling with a needle bar. Needle felt is made mechanically with numerous barbed needles. In this case, the barbs are arranged in reverse as in a harpoon, so that the fibers are pressed into the felt and the needle easily goes out again. Repeated grooving entangles the fibers with each other and may subsequently be aftertreated chemically or with steam. Such needled nonwovens can be produced not only from wool but also from virtually all other fibers. Needle felt is today's industrially produced felt. In addition, the entanglement with a pulsed water jet or with a binder is still possible. Here also fibers without scale structure can be used (eg: polyamide, polyester).
Ein "Verbundwerkstoff" ist ein Werkstoff aus zwei oder mehr verbundenen Materialien. Der Verbundwerkstoff besitzt andere Werkstoffeigenschaften als seine einzelnen Komponenten. Für die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe sind stoffliche Eigenschaften und Geometrie der Komponenten von Bedeutung. Insbesondere spielen oft Größeneffekte eine Rolle. Die Verbindung erfolgt durch Stoff- oder Formschluss oder eine Kombination von beidem.A "composite" is a material of two or more bonded materials. The composite material has different material properties than its individual components. Material properties and geometry of the components are important for the properties of the composites. In particular, size effects often play a role. The connection is made by fabric or form-fitting or a combination of both.
Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden Figuren und Beispielen weiter verdeutlicht, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die zitierten Referenzen sind hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen. Anhand des gezeigten Beispiels wird deutlich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zu einer flexiblen, biegsamen Harzmatte führt, ohne dass dabei die für die Weiterverarbeitung erforderlichen mechanischen Eigenschaften verloren gehen.The present invention will be further clarified in the following figures and examples without, however, being limited thereto. The cited references are hereby fully incorporated by reference. The example shown clearly shows that the method according to the invention leads to a flexible, flexible resin mat without losing the mechanical properties required for further processing.
Die beigefügten Figuren sind im Originalmaßstab (jeweils linke Abbildung) und in 2-facher Vergrößerung (jeweils rechte Abbildung), siehe eingezeichneten Maßstab.
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Figur 1 zeigt die Oberfläche eines unbehandelten Nadelfilzes aus Flachs- und Kenaffasern (Ausgangsstoff Fasergebilde), wie er beispielsweise für die Herstellung eines erfindungsgemäßen weichen, harzgetränkten Filzes verwendet werden kann. Die Einstiche der zur Verfestigung benutzten Nadeln sind als dunkle Löcher deutlich sichtbar. Der Nadelfilz ist weich und biegsam. -
Figur 2 zeigt die entsprechende Oberfläche eines mit einem Acrylharz (Acrodur®) durch Foulardieren getränkten Nadelfilzes gemäßFigur 1 , der anschließend in einem Trockenschrank vollständig getrocknet wurde und durch offene Lagerung bei Raumbedingungen seine Gleichgewichtsfeuchte wieder aufgenommen hat. Der beharzte Filz zeigt keine erkennbaren Nadeleinstiche mehr auf. Das Produkt ist hart und nicht flexibel. Nur durch Erhöhung der Feuchtigkeit durch Einwirkung von Wasser auf einen Feuchtigkeitsgehalt > 15 % stellt sich reversibel eine Flexibilität ein. Das feuchte Produkt entspricht dem aktuellen Stand der Technik. -
Figur 3 zeigt die Oberfläche eines mit Bindemittel getränkten Filzes, wie beiFigur 2 beschrieben, bei dem gegen Ende der Trocknung durch mechanische Bewegung, die durch Umlenkung über Radien erzeugt wird, eine vollständige Versteifung des trockenen Filzes verhindert wurde (Bewegung während des Trocknens in Schritt (b)). Der Filz wurde vollständig getrocknet und dann unter Raumbedingungen wieder auf Gleichgewichtsfeuchte äquilibriert. Im Gegensatz zum Filz nachFigur 2 ist das Produkt biegsam und flexibel. In der Oberflächenstruktur sind keine charakteristischen Änderungen gegenüber dem Produkt ausFigur 2 erkennbar. -
Figur 4 zeigt einen getränkten Filz entsprechendFigur 3 , der in einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt durch eine Nadelmaschine geführt wurde (Schritt (c)), wie sie z.B. auch zum Verfestigen von Vliesen gemäßFigur 1 (Ausgangsstoffen) verwendet wird. Im Gegensatz zuFigur 2 und3 sind die Einstiche der Nadeln deutlich als dunkle Punkte erkennbar. Das gezeigte Produkt wurde unter Technikumsbedingungen foulardiert und anschließend mit mehrmaligem Durchlauf durch einen Siebtrommeltrockner mit nachgeschalteten Umlenkrollen vollständig getrocknet (entspricht dem Zustand vonFigur 3 ). Die trockene aufgerollte Filzbahn wurde unter Raumbedingungen gelagert und in einem letzten Schritt durch eine handelsübliche Nadelmaschine mit beidseitiger Vernadelung geführt. Nach der Behandlung ist der trockene Filz deutlich biegsamer und flexibler als ein behandelter Filz gemäßFigur 3 . Der Filz fühlt sich weich und geschmeidig an und unterscheidet sich dadurch in den Eigenschaften sehr deutlich von einem Filz gemäßFigur 2 . Gegenüber dem Stand der Technik ist der Filz aber nicht feucht und fühlt sich auch nicht feucht an.
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FIG. 1 shows the surface of an untreated needle felt of flax and kenaf fibers (starting material fiber structure), as it can be used for example for the production of a soft, resin-impregnated felt according to the invention. The punctures of the needles used for consolidation are clearly visible as dark holes. The needle felt is soft and flexible. -
FIG. 2 shows the corresponding surface of an impregnated with an acrylic resin (Acrodur®) by padding needle felt according toFIG. 1 , which was then completely dried in a drying oven and resumed its equilibrium moisture content by open storage under ambient conditions. The felted felt no longer shows noticeable needle punctures. The product is hard and not flexible. Only by increasing the humidity by the action of water to a moisture content> 15% reversibly sets a flexibility. The moist product corresponds to the current state of the art. -
FIG. 3 shows the surface of a binder-soaked felt as inFIG. 2 described in which towards the end of the drying by mechanical movement, which is generated by deflection over radii, a complete stiffening of the dry felt was prevented (movement during drying in step (b)). The felt was completely dried and then re-equilibrated to equilibrium moisture under room conditions. Unlike the felt afterFIG. 2 the product is flexible and flexible. In the Surface texture are not characteristic changes compared to the productFIG. 2 recognizable. -
FIG. 4 shows a soaked felt accordinglyFIG. 3 , which was guided in a further method step according to the invention by a needle machine (step (c)), as for example, also for solidifying nonwovens according toFIG. 1 (Starting materials) is used. In contrast toFIG. 2 and3 the punctures of the needles are clearly recognizable as dark spots. The product shown was padded under pilot plant conditions and then completely dried with repeated passes through a sieve drum dryer with downstream deflection rollers (corresponds to the state ofFIG. 3 ). The dry rolled felt web was stored under room conditions and passed in a final step through a commercially available needling machine with double-needle needling. After treatment, the dry felt is significantly more flexible and flexible than a treated felt according toFIG. 3 , The felt feels soft and supple and thus differs very clearly in its properties from a feltFIG. 2 , Compared to the state of the art, the felt is not damp and does not feel damp.
Mehrere Zuschnitte von 300 x 300 mm aus einer Naturfasermatte wurden unter gleichen Bedingungen in einer Harzlösung (Bindemittel) getränkt und der überschüssige Harzanteil anschließend mit einem Laborfoulard zwischen zwei Walzen abgepresst. Die so erhaltenen getränkten Matten wurden in einem Labortrockenschrank getrocknet und anschließend durch offene Lagerung im Labor auf Gleichgewichtsfeuchte gebracht.Several blanks of 300 x 300 mm from a natural fiber mat were soaked in a resin solution (binder) under the same conditions, and the excess resin portion was then pressed between two rollers using a laboratory tuft. The impregnated mats thus obtained were dried in a laboratory drying oven and then brought to equilibrium moisture content by open storage in the laboratory.
Der erste Teil wurde nach dem Foulardieren vollständig getrocknet und anschließend 48 Stunden offen gelagert, um unter Raumbedingungen die Gleichgewichtsfeuchte anzunehmen.The first part was completely dried after padding and then left open for 48 hours to reach equilibrium moisture under room conditions.
Ein Teil aus Reihe A wurde nach vollständiger Trocknung und anschließender Anpassung an Raumbedingungen in einem weiteren Schritt durch eine Nadelmaschine geführt.A part of row A was passed through a needle machine after complete drying and subsequent adaptation to room conditions in a further step.
Ein weiterer Teil der getränkten Zuschnitte wurde am Ende der Trocknung mechanisch über eine Walze mit 11 cm Durchmesser mehrfach umgelenkt, fertig getrocknet und nochmals umgelenkt.Another part of the impregnated blanks was mechanically deflected several times at the end of drying via a roller with a diameter of 11 cm, dried and again deflected.
Ein Teil aus Reihe B wurde nach Anpassung an Raumbedingungen in einem weiteren Schritt durch eine Nadelmaschine geführt.A part of row B was passed through a needle machine after adaptation to room conditions in a further step.
Nach einer abschließenden offenen Lagerung wurden die, wie zuvor geschildert behandelten, beharzten Zuschnitte in einem heißen Plattenwerkzeug gepresst und die Eigenschaften bestimmt. Tabelle 1 zeigt die Einzelwerte der Zuschnitte der Reihen A-D beim Fouladieren und Pressen.After a final open storage, the resinated blanks treated as described above were pressed in a hot plate die and the properties determined. Table 1 shows the individual values of the blanks of the rows A-D during fouling and pressing.
- 50 Gew.-% Flachs und 50 Gew.-% Kenaf, mechanisch vernadelt50% by weight flax and 50% by weight kenaf, mechanically needled
- (Ausgangs)Flächengewicht: 1476 g/m2 (Starting) basis weight: 1476 g / m 2
- (Ausgangs)Feuchte: 9,9 %(Outlet) humidity: 9.9%
Der Harzauftrag (Behandlung mit Bindemittel) entspricht einem Harz-Festkörpergehalt von 25,9 Gew.-% bezogen auf die Naturfasermatte.The resin application (treatment with binder) corresponds to a resin solids content of 25.9 wt .-% based on the natural fiber mat.
Die Trocknung der nassen Zuschnitte erfolgte in einem Labortrockenschrank bei 110° C in einer einfachen Stellage nebeneinander stehend.The wet blanks were dried in a laboratory drying oven at 110 ° C. in a simple position next to each other.
Zur Durchführung der Vernadelung wurde eine unbehandelte Naturfasermatte mit ausreichend Ausstanzungen versehen, in die anschließend die vorbereiteten Proben der Reihen C und D eingenäht wurden. Die unbehandelte Naturfasermatte diente ausschließlich als Transporthilfe durch die Nadelmaschine.To carry out the needling, an untreated natural fiber mat was provided with sufficient punched holes, into which the prepared samples of rows C and D were then sewn. The untreated natural fiber mat served exclusively as a transport aid through the needle machine.
- Doppelnadelmaschine, 1 x von oben, 1 x von unten nadelnd (Hersteller: Fehrer)Double needle machine, 1 x from above, 1 x bottom needles (Manufacturer: Fehrer)
- Einstichtiefe: 1,0 mmPenetration depth: 1.0 mm
- Einstichdichte: 40 E/cm2 Puncture density: 40 U / cm 2
- Elektrisch beheiztes Plattenwerkzeug, Temperatur oben/unten 190-200 °CElectrically heated plate tool, temperature top / bottom 190-200 ° C
- Presszeit: 3 sek.Press time: 3 sec.
- Lüftungstakt: 60 sek.Ventilation cycle: 60 sec.
- Pressdistanz: 2,0 mmPressing distance: 2.0 mm
Die Presszeit läuft dabei folgendermaßen ab:
- Presse schließen, bis Pressdruck aufgebaut ist
- 3 sek. pressen
- kurz entlüften (Pressdruck auf "0" zurücknehmen = Lüftungstakt")
- Pressdruck erneut aufbauen und 60 sek. weiterpressen
- Presse öffnen
- Bauteil/Presskörper entnehmen.
(300x300 mm)
2) Der Gewichtsverlust beim Pressen wurde durch Wiegen der Zuschnitte vor Einlegen in die Presse und unmittelbar nach Entnehmen der gepressten Zuschnitte bestimmt. Der Gewichtsverlust beinhaltet die in dem eingelegten Zuschnitt vorhandene Restfeuchte sowie das bei der Härtungsreaktion des Harzes entstandene Reaktionswasser, sowie eventuell weitere flüchtige Substanzen aus den Naturfasern.
3) Zuschnitt Nr. 11 wurde aufgrund eines Bearbeitungsfehlers nicht mehr weiter verfolgt.
4) Alle Zuschnitte wurden in der Reihenfolge 1 bis 20 getränkt und später auch in dieser Reihenfolge abgepresst. Das Gewicht des Zuschnitts vorher und nach Foulardieren - einschließlich des daraus berechneten Harzauftrags - sind unabhängig von der erst nachher erfolgten Behandlung und zeigen die Schwankung innerhalb des Versuchs. Ebenso zeigt der Gewichtsverlust beim Pressen die Schwankungsbreite an. Der Mittelwert dient ausschließlich als Orientierungshilfe.
- Close press until pressing pressure is built up
- 3 sec. press
- vent briefly (press down to "0" = ventilation cycle ")
- Build pressure again and 60 sec. more pressing
- Open press
- Remove component / compact.
(300x300 mm)
2) The weight loss during pressing was determined by weighing the blanks before loading in the press and immediately after removing the pressed blanks. The weight loss includes the residual moisture present in the inserted blank as well as the water of reaction formed during the curing reaction of the resin, as well as possibly further volatile substances from the natural fibers.
3) Blank No. 11 was discontinued because of a processing error.
4) All blanks were soaked in the order 1 to 20 and later also pressed in this order. The weight of the blank before and after padding - including the calculated resin application - are independent of the subsequent treatment and show the variation within the experiment. Similarly, the weight loss during pressing indicates the fluctuation range. The mean value serves only as a guide.
vernadelte NF-Matte, geht nicht mehr in Ausgangslage zurück.Blanks easy to bend, character like a non-resinous, strong
needled NF mat, does not go back to starting position.
(nach dem Pressen)
mittels Prüfkörper-Serien aus den getränkten, gegebenenfalls behandelten und abgepressten Zuschnitten (Probeplatten)
[g/cm3]
[N/mm2]
[N/mm2]
2) 3-Punkt-Biegeprüfung nach DIN EN ISO 178, 40 mm Stützweite (E-Modul = Elastizitätsmodul)
s Standardabweichung
[g/cm3]
[kJ/m2]
s Standardabweichung
[g/cm3]
[%]
[%]
s Standardabweichung
using test specimen series from the impregnated, optionally treated and pressed blanks (test plates)
[g / cm 3 ]
[N / mm 2 ]
[N / mm 2 ]
2) 3-point bending test according to DIN EN ISO 178, 40 mm span (modulus of elasticity = modulus of elasticity)
s standard deviation
[g / cm 3 ]
[kJ / m 2 ]
s standard deviation
[g / cm 3 ]
[%]
[%]
s standard deviation
-
(1)
W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann: Vliesstoffe. WILEY-VCH Verlag, 2000, (ISBN 3-527-29535-6 W. Albrecht, H. Fuchs, W. Kittelmann: Nonwovens. WILEY-VCH Verlag, 2000, (ISBN 3-527-29535-6 -
(2)
B. Reck, J. Türk; BASF AG, Ludwigshafen, Thermisch härtbare, wäßrige Acrylatharze - eine neue Klasse duroplastischer Bindemittel für Holz- und Naturfasern, 2nd International Wood and Natural Fibre Composites Symposium June 28-29, 1999 in Kassel/Germany. (www.uni-kassel.de/fb15/ifw/wpc/zu_downloaden/Tagung_1999_PDF/25%20Reck.pdf B. Reck, J. Turk; BASF AG, Ludwigshafen, Germany Thermally curable, aqueous acrylic resins - a new class of thermosetting binders for wood and natural fibers, 2nd International Wood and Natural Fiber Composites Symposium June 28-29, 1999 in Kassel / Germany. (www.uni-kassel.de/fb15/ifw/wpc/zu_downloaden/Tagung_1999_PDF/25%20Reck.pdf -
(3)
Wuzella G.: A new composite material based on natural fibres and a thermoset - technology, applications and properties. High Performance Structures and Materials. Ostend, Belgium, 3.-5. Mai 2006, Vortrag Wuzella G .: A new composite material based on natural fibers and a thermoset - technology, applications and properties. High Performance Structures and Materials. Ostend, Belgium, 3.-5. May 2006, lecture -
(4)
Wuzella, G.: A new composite material based on natural fibres and a thermoset: technology, applications and properties. High Performance Structures and Materials III, WIT Press, UK Ed.: C.A. Brebbia; ISBN 1-84564-162-0, 2006, 53-62, gedruckt Wuzella, G .: A new composite material based on natural fibers and a thermoset: technology, applications and properties. High Performance Structures and Materials III, WIT Press, UK Ed .: CA Brebbia; ISBN 1-84564-162-0, 2006, 53-62, printed -
(5)
Gehard Wahrig, Hildegard Krämer, Harald Zimmermann: Brockhaus Wahrig Deutsches Wörterbuch in 6 Bänden, F.A. Brockhaus Wiesbaden, 1981, (ISBN 3-7653-0312-7 Gehard Wahrig, Hildegard Kramer, Harald Zimmermann: Brockhaus Wahrig German Dictionary in 6 volumes, FA Brockhaus Wiesbaden, 1981, (ISBN 3-7653-0312-7
Claims (20)
- A method for producing a flexible composite from laminar fiber structures and binding agents, comprising the steps of(a) treating a laminar fiber structure with binding agent,(b) drying the treated laminar fiber structure at conditions that do not result in curing of the binding agent,(i) wherein during drying, preferably at a residual moisture content of the fiber structure of less than 20%, mechanical moving is carried out,
wherein the mechanical moving reduces and preferably eliminates the stiffening of the fibre structure,
and/or(ii) wherein the treated laminar fiber structure, which is dried to a residual moisture content of less than 10%, is mechanically needled subsequent to the drying,(c) obtaining the flexible composite. - The method of claim 1, wherein the laminar fiber structure comprises plant fibers and is in particular a plant fiber felt or plant fiber nonwoven fabric.
- The method of claim 1 or 2, wherein the plant fibers are selected from jute fibers, sisal fibers, banana fibers, coconut fibers, flax fibers, hemp fibers, kenaf fibers, cotton fibers and mixtures thereof.
- The method of any one of claims 1 to 3, wherein the laminar fiber structure has a grammage from 100 g/m2 to 4000 g/m2, in particular from 600 g/m2 to 1900 g/m2,.
- The method of any one of claims 1 to 4, wherein the binding agent is selected from thermal curable binding agents.
- The method of any one of claims 1 to 5, wherein the binding agent is a solution or dispersion.
- The method of any one of claims 1 to 6, wherein the treatment with binding agent in step (a) is carried out using an impregnation method.
- The method of any one of claims 1 to 7, wherein the drying is carried out at a temperature which does not exceed the curing temperature of the binding agent.
- The method of any one of claims 1 to 8, wherein the drying is carried out until a residual moisture content of less than 20%, in particular less than 10%, is reached
- The method of any one of claims 1 to 9, wherein the drying is carried out until a residual moisture content of less than 20%, in particular less than 10%, is reached and then the mechanical moving is carried out.
- The method of claim 10, wherein the mechanical moving is carried out using rolls, in particular via direction change across several rolls.
- The method of any one of claims 1 to 11, wherein the drying is carried out until a residual moisture content of < 10% is reached, preferably a moisture content between 0 and 8% by weight.
- The method of one claim 12, wherein the treated laminar fiber structure, which is dried to a residual moisture content of < 10% and which preferably has a moisture content between 0 und 8% by weight, is mechanically needled subsequent to the drying.
- A flexible composite, obtained by a method of any one of claims 1 to 13, wherein the composite has an equilibrium moisture content of <10%.
- The composite of claim 14, obtained from a mixture of each of 50 % flax fibers and kenaf fibers and an aqueous acrylate dispersion as binding agent, preferably with a solid-binding agent content between 15 to 30% by weight.
- The composite of claim 14 or 15 having an equilibrium moisture content of about 7%.
- The composite of any one of claims 14 to 16, having a grammage from 800 g/m2 to 2200 g/m2.
- Use of a composite of any one of claims 14 to 17 as molded part, preferably in the automobile industry.
- The use of claim 18 for producing of suitcase shells; machine covers; inserts for cabinets, drawers and furniture back walls; shells and backrests for chairs, office chairs, armchairs; garden furniture; as substrate for decor paper, furnishing fabrics and wood inlays.
- A method for compression molding, comprising
the use of a composite of any one of claims 14 to 17
and heating the composite to a temperature which is higher or equal to the curing temperature of the binding agent.
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