EP2322713A1 - Method for producing bamboo fibres as well as plastics containing same - Google Patents
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Abstract
Description
Faserverstärkte Kunststoffe kommen im Bereich der Technik in vielen Gebieten zum Einsatz. Sie weisen im Vergleich zu anderen Werkstoffen hohe spezifische Steifigkeiten und Festigkeiten bei geringem spezifischem Gewicht auf. Diese an sich widersprüchlichen Eigenschaften verdanken diese Werkstoffe der Tatsache, dass sie aus wenigstens zwei Komponenten bestehen, nämlich einer Faserkomponente sowie einer Matrixkomponente. Die Fasern der Faserkomponente weisen in Längsrichtung ein hohes Elastizitätsmodul auf und sind daher in der Lage, starke Zugkräfte aufzunehmen. Die Matrixkomponente bettet und stützt die Fasern, schützt sie vor Knicken und anderen Umwelteinflüssen und weist überdies eine hohe Bruchfestigkeit auf, so dass sie in der Lage ist, starke Drücke und Schubkräfte aufzunehmen.Fiber-reinforced plastics are used in the field of technology in many areas. Compared to other materials, they have high specific stiffness and strength at a low specific weight. These inherently contradictory properties are due to the fact that they consist of at least two components, namely a fiber component and a matrix component. The fibers of the fiber component have a high modulus of elasticity in the longitudinal direction and are therefore able to absorb strong tensile forces. The matrix component embeds and supports the fibers, protects them from kinking and other environmental influences, and moreover has a high breaking strength, so that it is able to absorb strong pressures and shear forces.
Eine innige Verbindung zwischen Faser- und Matrixkomponente trägt dazu bei, dass Zugkräfte, Drücke und Schubkräfte gleichmässig auf den gesamten Werkstoff übertragen werden.An intimate connection between the fiber and matrix components helps to ensure that tensile forces, pressures and shear forces are uniformly transferred to the entire material.
Bei der Faserkomponente handelt es sich in der Regel um Glas- oder Kohlefasern. Vereinzelt kommen auch Stahlfasern oder aber Fasern aus Aramid, Nylon oder PE zum Einsatz.The fiber component is usually glass or carbon fibers. Occasionally, steel fibers or fibers of aramid, nylon or PE are used.
Bei der Matrixkomponente handelt es sich gewöhnlich um einen thermoplastischen, einen duroplastischen oder einem elastomeren Kunststoff. Letztere kommen nur vereinzelt zum Einsatz, zum Beispiel bei Keil- oder Zahnriemen. Erstere sind besonders vielseitig verwendund verarbeitbar, während die als zweites genannten faserverstärkten Kunststoffe mit duroplastischer Matrix in der Regel die höchsten Festigkeiten aufweisen.The matrix component is usually a thermoplastic, a thermoset or an elastomeric plastic. The latter are only occasionally used, for example with wedge or toothed belts. The former are particularly versatile and use processable, while the second-mentioned fiber-reinforced plastics with thermosetting matrix usually have the highest strengths.
Faserverstärkte Kunststoffe haben sich in all den Einsatzbereichen, bei denen es auf eine hohe Zug- und Bruchfestigkeit bei geringem spezifischen Gewicht ankommt, durchgesetzt, so zum Beispiel im Karosseriebau, im Flugzeugbau, im Schiffbau, im Tief und Hochbau sowie bei Artikeln des täglichen Lebensbedarfs.Fiber-reinforced plastics have prevailed in all the areas of application where high tensile strength and breaking strength at low specific weight are required, for example in body construction, in aircraft construction, in shipbuilding, in civil engineering and in articles of everyday life.
Aufgrund der innigen Verbindung zwischen Faser- und Matrixkomponente, die für die oben genannten positiven Eigenschaften unverzichtbar ist, lassen sich faserverstärkte Kunststoffe in der Regel nur schlecht oder gar nicht wiederverwerten. So können zum Beispiel faserverstärkte Duroplaste zwar eingeschmolzen werden, dies erleichtert die Auftrennung in die Matrixund die Faserkomponente jedoch nicht. Eine chemische Extraktion der Fasern verbietet sich in der Regel aus Umwelt- sowie aus Kostengründen. Allenfalls lassen sich solche Kunststoffe zermahlen und als Streckmittel wiederverwenden. Letztere sind jedoch im Vergleich zu den Ausgangsstoffen von minderer Qualität.Due to the intimate connection between the fiber and matrix components, which is indispensable for the above-mentioned positive properties, fiber-reinforced plastics can generally only be recycled poorly or not at all. For example, although fiber-reinforced thermosets can be melted down, this does not facilitate the separation into the matrix and the fiber component. A chemical extraction of the fibers usually prohibits for environmental as well as cost reasons. At most, such plastics can be ground and reused as extender. However, the latter are of inferior quality compared to the starting materials.
Faserverstärkte Thermoplaste können unter Umständen ebenfalls zermahlen und als kurzfaserverstärkte Kunststoffe wiederverwendet werden. Durch das erneute Aufschmelzen werden jedoch die Eigenschaften des thermoplastischen Kunststoffs wesentlich verschlechtert.Fiber-reinforced thermoplastics may also be ground and reused as short-fiber reinforced plastics. However, reflowing substantially degrades the properties of the thermoplastic.
Die erwähnten, eingeschränkten Recyclingmöglichkeiten gelten allerdings nicht für glasfaserverstärkte Kunststoffe, die einen überwältigend grossen Anteil der Gesamtmenge der faserverstärkten Kunststoffen darstellen, da sie die oben genannten Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit und spezifisches Gewicht in nahezu idealer Weise verbinden. Überdies sind sie sehr kostengünstig in der Herstellung, insbesondere im Vergleich zu kohlefaser- oder aramidfaserverstärkten Kunststoffen.However, the mentioned limited recycling possibilities do not apply to glass-fiber reinforced plastics, which represent an overwhelmingly large proportion of the total amount of fiber-reinforced plastics, since they combine the abovementioned properties in terms of strength and specific gravity in an almost ideal manner. Moreover, they are very inexpensive to manufacture, especially in comparison to carbon fiber or aramid fiber reinforced plastics.
Da Glasfasern nicht brennen, können glasfaserverstärkte Kunststoffe zu Zwecken der Entsorgung nicht oder nur schlecht verbrannt werden. Ebenso wenig können sie zermahlen werden, da die Glasfasern eine grosse Oberflächenhärte aufweisen, die die zu benutzenden Mahlwerkzeuge, insbesondere zum Beispiel Extruder, beschädigen würde. Ausserdem werden beim Zermahlen von Glasfasern Mikrofasern freigesetzt, die stark gesundheitsschädlich sind. Aus diesem Grunde dürfen nach deutscher Gesetzgebung glasfaserverstärkte Kunststoffe nicht wiederverwertet werden, sondern müssen endgelagert werden.Since glass fibers do not burn, glass-fiber reinforced plastics can not be burned or only badly burned for disposal purposes. Nor can they be ground, since the glass fibers have a high surface hardness, which would damage the grinding tools to be used, especially for example extruder. In addition, when grinding glass fibers, microfibers are released which are highly damaging to health. For this reason, glass fiber reinforced plastics must not be recycled according to German legislation, but must be disposed of.
Da aufgrund der Richtlinie 2000/53/EG des Europäischen Parlaments die EU-Mitgliedsstaaten verpflichtet sind, Massnahmen zu treffen, um sicherzustellen, dass bis spätestens 01.01.2006 Altfahrzeuge zu mindestens 85% des durchschnittlichen Fahrzeuggewichts wiederverwertet werden müssen, und bis spätestens 01.01.2015 zu mindestens 95% wiederverwertet werden, ist mittelfristig absehbar, dass glasfaserverstärkte Kunststoffe im Automobilbau nicht mehr in nennenswertem Umfang verwendet werden können.Since Directive 2000/53 / EC of the European Parliament requires EU Member States to take measures to ensure that by 01.01.2006 at least 85% of the average vehicle weight of end-of-life vehicles must be recycled, and by 01.01.2015 at the latest will be recycled to at least 95%, it is foreseeable in the medium term that glass fiber reinforced plastics in automotive engineering can no longer be used to a significant extent.
Nach einer Studie des VDI ist der Gewichtsanteil von Kunststoffen im Automobilbau in den letzten 30 Jahren von 6 Gew.-% auf 15 Gew.-% angestiegen, während der Metallanteil um denselben Betrag zurückging. Grund hierfür ist, dass mehr und mehr metallische KFZ-Bauteile aus Gewichts- und Korrosionsgründen durch Kunststoffbauteile ersetzt werden. Ein Grossteil dieser Kunststoffe sind glasfaserverstärkte Kunststoffe, deren Anteil in Zukunft aufgrund der genannten EU-Richtlinie mehr und mehr reduziert werden muss.According to a study by the VDI, the weight fraction of plastics in the automotive industry has increased from 6% by weight to 15% by weight in the last 30 years, while the proportion of metal decreased by the same amount. The reason for this is that more and more metallic automotive components are replaced by plastic components for reasons of weight and corrosion. A large proportion of these plastics are glass-fiber reinforced plastics, whose share in the future due to the mentioned EU Directive must be reduced more and more.
Es besteht also ganz offensichtlich ein dringender Bedarf für einen recyclefähigen Werkstoff, der geeignet ist, glasfaserverstärkte Kunststoffe im Automobilbau zu ersetzen, und der ähnliche Eigenschaften in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit, die Zug- und Bruchfestigkeit sowie das spezifische Gewicht aufweist. Aber auch für andere Einsatzbereiche ist ein solcher Werkstoff dringend erforderlich.Thus, there is clearly an urgent need for a recyclable material suitable for replacing glass fiber reinforced plastics in the automotive industry and having similar properties in terms of economy, tensile strength and breaking strength and specific gravity. But for other applications, such a material is urgently needed.
Aus dem Stand der Technik sind faserverstärkte Kunststoffe bekannt, deren Faserkomponente aus nachwachsenden Verstärkungsfasern bestehen, so zum Beispiel aus Flachs, Hanf oder Sisal.Fiber-reinforced plastics are known from the prior art, whose fiber component consists of renewable reinforcing fibers, such as flax, hemp or sisal.
So ist zum Beispiel aus der
Die genannten Naturfasern haben jedoch im Vergleich zu den herkömmlicherweise verwendeten Fasern, wie zum Beispiel Glasfasern, Kohlefasern, Stahlfasern oder Aramidfasern eine geringe mechanische Widerstandsfähigkeit, insbesondere ein kleines Elastizitätsmodul. Aus diesen Gründen werden diese Fasern nicht in Strukturbauteilen verwendet, die Druck- und Zugkräfte aufnehmen müssen, sondern lediglich in Verkleidungsbauteilen. Überdies werden sie - im Kurzschnitt - als Streckmittel für Kunststoffe eingesetzt.However, the above-mentioned natural fibers have a low mechanical resistance, in particular a small modulus of elasticity, compared with the conventionally used fibers such as glass fibers, carbon fibers, steel fibers or aramid fibers. For these reasons, these fibers are not used in structural components that need to absorb compressive and tensile forces, but only in cladding components. Moreover, they are used - in short cut - as an extender for plastics.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen faserverstärkten Kunststoff bereitzustellen, der recyclebar ist, dabei höchste Ansprüche an das spezifische Gewicht und die Zug- und Bruchfestigkeit erfüllt, und der daher auch für tragende Strukturen, zum Beispiel im Fahrzeugbau, im Flugzeugbau oder im Schiffbau verwendet werden kann.Object of the present invention is to provide a fiber-reinforced plastic that is recyclable, while meeting the highest standards of specific gravity and tensile and breaking strength, and therefore also used for load-bearing structures, for example in vehicle construction, aircraft or shipbuilding can be.
Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Erfindung gelöst.These objects are achieved with the features of the independent claims of the present invention.
Dabei ist zunächst ein Verfahren zur Herstellung von Bambusfasern vorgesehen, aufweisend die folgenden Schritte:
- a) Zerteilen des Bambusrohres quer zu seiner Längsachse in einzelne Abschnittselemente,
- b) Spalten der Abschnittselemente entlang ihrer Längsachse in Spaltelemente,
- c) Zerfaserung der Spaltelemente zu einzelnen Fasern mittels Druckbeaufschlagung, und
- d) Trocknung der Bambusfasern,
- a) dividing the bamboo tube transversely to its longitudinal axis into individual section elements,
- b) splitting the section elements along their longitudinal axis into splitting elements,
- c) defibration of the gap elements to individual fibers by means of pressurization, and
- d) drying the bamboo fibers,
Es ist darauf hinzuweisen, dass die oben genannten Schritte nicht zwangsläufig in der dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden müssen. So kann beispielsweise Schritt a) auch nach Schritt b) erfolgen (siehe unten).It should be noted that the above steps need not necessarily be performed in the order shown. For example, step a) can also be performed after step b) (see below).
Grundsätzlich bereitet es Probleme, Bambusrohfasern herzustellen, die zur Verwendung in faserverstärkten Kunststoffen geeignet sind. So weist Bambusrohr in Längsrichtung wachstumsbedingte Konten auf, die für die Herstellung der Rohfasern ungeeignet sind. Es kann daher nur das zwischen den Knoten befindliche Material für die Herstellung der Rohfasern verwendet werden. Dies impliziert, dass die hergestellten Bambusrohfasern nicht länger sein können als der Abstand der Knoten eines Rohrs zueinander. Die Knoten weisen Abstände von maximal 400 mm auf. Bei den bevorzugt verwendeten Bambusarten liegen die Knotenabstände im Bereich zwischen 40 und 80 mm. Da die Abstände der Knoten zueinander variieren, bereitet es Schwierigkeiten, die Rohfasern maschinell herzustellen. Aus diesem Grunde wurden faserverstärkte Kunststoffe mit Bambusrohfasern bislang noch nicht hergestellt.In principle, it is difficult to produce bamboo raw fibers suitable for use in fiber reinforced plastics. Thus, bamboo cane has longitudinal growth accounts that are unsuitable for the production of raw fiber. Therefore, only the material located between the nodes can be used for the production of the raw fibers. This implies that the manufactured bamboo raw fibers can not be longer than the distance of the nodes of a pipe to each other. The nodes have distances of a maximum of 400 mm. In the preferred bamboo species used, the node spacing is in the range between 40 and 80 mm. As the distances of the nodes vary, it is difficult to machine the raw fibers. For this reason, fiber-reinforced plastics with bamboo raw fibers have not yet been produced.
Den Anmeldern der vorliegenden Erfindung ist es erstmals gelungen, Bambusrohfasern in den genannten Längen in großer Menge kostengünstig herzustellen. Erst durch diesen Schritt ist es möglich, faserverstärkte Kunststoffe mit Bambusrohfasern der genannten Längen wirtschaftlich herzustellen.Applicants of the present invention have succeeded for the first time in inexpensively producing bamboo raw fibers in the stated lengths in large quantities. It is only through this step that it is possible to economically produce fiber-reinforced plastics with bamboo raw fibers of the stated lengths.
Besonders nachteilig ist, dass Bambusrohr erhebliche Mengen an Zucker enthält. Dies verwundert zunächst, ist jedoch nachvollziehbar, wenn man sich vergegenwärtigt, dass Bambus (Unterfamilie: Bambusoideae) ebenso wie Zuckerrohr (Unterfamilie: Panicoideae) zur Familie der Süßgräser (Poaceae) gehört.A particular disadvantage is that bamboo cane contains significant amounts of sugar. This is puzzling at first, but is understandable when one realizes that bamboo (subfamily: Bambusoideae) as well as sugar cane (subfamily: Panicoideae) belongs to the family of the sweet grasses (Poaceae).
Dabei kommen vor allem Glucose, Fructose und Saccharose vor. Abschnittsweise werden dabei Gehalte von bis 1400 nmol Zucker pro mg Trockengewicht gemessen.In particular, glucose, fructose and sucrose are present. In sections, contents of up to 1400 nmol of sugar per mg dry weight are measured.
Der Zuckergehalt stellt jedoch für die erfindungsgemäß geplante Verwendung der Bambusfasern ein großes Problem dar. Zucker weist bekanntlich hygroskopische Eigenschaften auf und bildet daher Melassen. Diese können in dem herzustellenden, mit Bambusfasern verstärkten Kunststoff stören. So können sie z.B. Kavitäten schaffen, die die Stabilität des Kunststoffes beeinträchtigen. Außerdem können Melassen Ungeziefer, wie z.B. Insekten, anlocken, die Ihrerseits dann Fraßspuren hinterlassen, und zu unerwünschten Verfärbungen führen, wie sie z.B. durch Karamellisiserung auftreten.The sugar content, however, represents a major problem for the use of the bamboo fibers planned according to the invention. Sugar is known to have hygroscopic properties and therefore forms molasses. These can interfere with the manufactured, reinforced with bamboo fibers plastic. So they can e.g. Create cavities that affect the stability of the plastic. In addition, molasses can contain pests such as Attract insects, which then leave traces of eating on your part, and lead to undesirable discoloration, as they are e.g. due to caramelization.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat dieses Problem erstmals und überraschend erkannt und entsprechend adressiert. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Endlosfasern aus Bambusrohren wird das Ausgangsmaterial, das Bambusrohr, daher zunächst entzuckert. Hierzu wird das geerntete Bambusrohr gewässert und anschließend gewaschen.The inventor of the present invention first and surprisingly recognized this problem and addressed it accordingly. In the method according to the invention for producing continuous fibers from bamboo tubes, the starting material, the bamboo tube, is therefore first desugared. For this, the harvested bamboo cane is watered and then washed.
Das Auswachen erfolgt dabei im Durchfluss oder in großen Becken im Batch-Verfahren. Bevorzugt liegt die Wassertemperatur dabei im Bereich zwischen einschließlich 20 °C und 30 °C. Sowohl im Batch- als auch im Durchflussverfahren kann das Wasser bevorzugt wellenartig bewegt werden.The discharge takes place in the flow or in large basins in the batch process. Preferably, the water temperature is in the range between 20 ° C and 30 ° C inclusive. Both in the batch and in the flow process, the water can preferably be waved.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Entzuckerung erfolgt, nachdem das Bambusrohr quer zu seiner Längsachse in einzelne Abschnittselemente unterteilt und die Abschnittselemente entlang ihrer Längsachse in Spaltelemente (z.B. Viertel) geteilt sind, wie unten noch beschrieben wird. Dabei sollte bevorzugt auch das eigentliche Knotenmaterial entfernt werden. Erst anschließend erfolgt dann die weitere Zerfaserung.It is preferably provided that the desugarization takes place after the bamboo tube is subdivided transversely to its longitudinal axis into individual section elements and the section elements are divided along their longitudinal axis into gap elements (for example quarter), as will be described below. In this case, preferably, the actual node material should be removed. Only then does the further defibration take place.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Bambus direkt nach dem Schlagen dem oben beschriebenen Entzuckerungsprozess zugeführt und erst im Anschluss daran quer zu seiner Längsachse in einzelne Abschnittselemente unterteilt wird.Alternatively, it can be provided that the bamboo is fed directly after hitting the above-described Entzuckerungsprozess and only then subdivided transversely to its longitudinal axis into individual section elements.
Nach der Entzuckerung - insbesondere dann, wenn sie am ungeteilten Bambusrohr erfolgt - kann ein Trockenschritt eingelegt werden Hierzu werden die entzuckerten Rohre bevorzugt in 2 m lange Abschnitte geschnitten. Die Trocknung kann beispielsweise in einem Trockentunnel erfolgen, wobei die Abschnitte auf einem Fließband gelagert werden. Der Trockenofen kann beispielsweise solarbetrieben sein.After de-saccharification - especially if it takes place on the undivided bamboo cane - a drying step can be used. For this, the de-sugared tubes are preferably cut into 2 m long sections. The drying can be done for example in a drying tunnel, the sections are stored on a conveyor belt. The drying oven can be solar powered, for example.
Bevorzugt wird das Bambusrohr quer zu seiner Längsachse in einzelne Abschnittselemente zerteilt, indem das Bambusrohr vor und hinter einem wachstumsbedingten Knoten in Querrichtung zerteilt wird. Die dabei entstehenden Abschnittselemente stellen das zwischen den Knoten befindliche Material des Bambusrohres dar.Preferably, the bamboo tube is divided transversely to its longitudinal axis into individual section elements by the bamboo tube is divided before and behind a growth-related node in the transverse direction. The resulting section elements represent the material of the bamboo tube located between the nodes.
Bevorzugt ist im Übrigen vorgesehen, dass anschließend die eigentlichen Knoten entfernt werden. Die erhaltenen Abschnittselemente werden in einem weiteren Verarbeitungsschritt entlang ihrer Längsachse in mehrere Spaltelemente, z.B. Viertel, gespalten, welche vorzugsweise die gleiche Länge wie die Abschnittselemente aufweisen, jedoch einen geringeren Durchmesser.Incidentally, it is preferably provided that subsequently the actual nodes are removed. The obtained section elements are in a further processing step split along its longitudinal axis into a plurality of gap elements, for example quarter, which preferably have the same length as the section elements, but a smaller diameter.
Die Zerfaserung erfolgt wie weiter unten beschrieben. Nach erfolgter Zerfaserung werden die so hergestellten Fasern erneut getrocknet. Dabei wird ein finaler Wassergehalt von < 0,1 Gew-% angestrebt. Dieser Trocknungsschritt kann bevorzugt in einem Infrarottrockner erfolgen.The defibration takes place as described below. After defibering, the fibers thus produced are dried again. The aim is a final water content of <0.1% by weight. This drying step may preferably be carried out in an infrared dryer.
Bei dem genannten Verfahren wird ein finaler Zuckergehalt von ≥ 0 Gew.-% und ≤ 1 Gew.- %, bevorzugt 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt 0,05 Gew.-% angestrebt. Solchermaßen hergestellte Bambusfasern werden im Folgenden auch als "praktisch Zuckerfrei" bezeichnet.In the process mentioned, a final sugar content of ≥0% by weight and ≤1% by weight, preferably 0.5% by weight, particularly preferably 0.1% by weight, and very particularly preferably 0.05% by weight .-% desired. Bamboo fibers produced in this way are also referred to below as "virtually sugar-free".
Wichtig ist dabei auch, darauf hinzuweisen, dass die erfindungsgemäß hergestellten Bambusfasern nach der Trocknung kein Wasser mehr aufnehmen. Dies führt dazu, dass sie zu diesem Zeitpunkt nicht mehr entzuckert werden können, da das zur Entzuckerung notwendige Wasser nicht mehr in die Fasern eindringt. Aus diesem Grund erfolgt der Entzuckerungsschritt bevorzugt zu Beginn des Verfahrens. Umgekehrt ist jedoch die Tatsache, dass einmal getrocknete Bambusfasern kein Wasser mehr aufnehmen, ein besonderer Vorteil dieser Fasern, der sie von anderen Naturfasern (Jute, Sisal, Kapok, etc. unterscheidet.It is also important to point out that the bamboo fibers produced according to the invention no longer absorb water after drying. As a result, they can no longer be desugared at this time because the water required for de-sugaring no longer penetrates into the fibers. For this reason, the Entzuckerungsschritt preferably takes place at the beginning of the process. Conversely, the fact that once dried bamboo fibers no longer absorb water, a particular advantage of these fibers, which distinguishes them from other natural fibers (jute, sisal, kapok, etc.).
Bambusfasern weisen daher ein sehr viel höheres Elastizitätsmodul auf als eandere Naturfasern. Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, dass Bambusrohfasern eine mittlere Zugfestigkeit von 87,5 N mm-2, eine mittlere Reissdehnung von 10,5 % sowie ein mittleres Zug-E-Modul von 3420 N mm-2 aufweisen. Dies ist ein Grund für die hohe Reissfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten bambusfaserverstärkten KunststoffeBamboo fibers therefore have a much higher modulus of elasticity than other natural fibers. Investigations by the inventors have shown that bamboo raw fibers have an average tensile strength of 87.5 N mm -2 , an average elongation at break of 10.5% and an average tensile modulus of 3420 N mm -2 . This is one reason for the high tensile strength of the bamboo fiber reinforced plastics produced according to the invention
Aufgrund der rauen Oberfläche der durch die Anmelder erstmals hergestellten Bambusrohfasern (Filamente) eignen diese sich besonders gut für die Herstellung von Vliesen. Die auf diese Weise hergestellten Bambusfasern weisen bevorzugt folgende Dimensionierungen auf:
Das Erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise wie folgt ablaufen:
Bevorzugt ist vorgesehen, dass für das erfindungsgemäße Verfahren Bambusrohre verwendet werden, die mindestens 3 Jahre lang gewachsen sind, bevor sie gefällt wurden.It is preferably provided that bamboo tubes are used for the inventive method, which are grown for at least 3 years before they were felled.
Erst nach dem dritten Lebensjahr, so hat der Erfinder festgestellt, ist das Bambusrohr ausreichend verholzt (lignifiziert), der Wasser- und der Zuckergehalt ausreichend stark vermindert und der Kieselsäuregehalt ausreichend hoch. Der Zuckergehalt liegt dann beispielsweise dann bereits unter 10 Gew.-%. Daher eignen sich diese Bambusrohre besonders für die genannten Zwecke, da sie eine besonders hohe Festigkeit und Dauerhaftigkeit aufweisen Besonders bevorzugt werden zur Herstellung Bambusrohre verwendet, die mindestens 4, sehr bevorzugt sogar 5, Jahre lang gewachsen sind, bevor sie gefällt wurden, da sich in diesen Fällen die oben genannten Vorteile noch verstärken.Only after the age of three, the inventor has found, is the bamboo sufficiently lignified (lignified), the water and sugar content sufficiently reduced and the silica content sufficiently high. The sugar content is then, for example, then already below 10 wt .-%. Therefore, these bamboo tubes are particularly suitable for the purposes mentioned, since they have a particularly high strength and durability are particularly preferably used for the production of bamboo tubes that have grown for at least 4, very preferably even 5, years before they were felled, since in In these cases, the benefits mentioned above are even greater.
Bevorzugt wird für das Verfahren Bambus des Typs "Mao-Bambus" verwendet.Preferably, the method uses bamboo of the type "Mao bamboo".
Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass Bambusrohre verwendet werden, die nach dem Fällen liegend gelagert wurden.Particularly preferred is provided that bamboo tubes are used, which were stored lying down after felling.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Druckbeaufschlagung in Schritt e) mittels einer Presse erfolgt. Dabei werden die Spaltelemente vorzugsweise in eine Presse eingeklemmt und durch Aufbringung eines voreingestellten Druckes auf einfache Art und Weise zu einzelnen Fasern zerfasert.Furthermore, it is preferably provided that the pressurization in step e) takes place by means of a press. The gap elements are preferably clamped in a press and shredded by applying a preset pressure in a simple manner to individual fibers.
Erfindungsgemäß sind ferner Bambusfasern vorgesehen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich erstmals praktisch zuckerfreie bambusfasern herstellen, die erstmals die Möglichkeit schaffen, Bambusfasern als Verstärkungsfasern für Kunststoffe zu verwenden.According to the invention bamboo fibers are also provided, which can be produced by the method according to the invention. Practically sugar-free bamboo fibers can be produced for the first time with the process according to the invention, which for the first time make it possible to use bamboo fibers as reinforcing fibers for plastics.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aufweisend die oben bezeichneten Bambusfasern vorgesehen, wobei das Verfahren ein Nadelvliesverfahren istAccording to the invention, a method is also provided for producing a nonwoven comprising the bamboo fibers referred to above, the method being a needle-punching method
Dabei werden die Fasern in einer Krempel zu einem Vlies gelegt. Die Krempel fügt lose einzelne Fasern zu einem Faserflor zusammen und parallelisiert sie. Je nachdem, wie das Krempelband gebildet wird, hat das Vlies eine Vorzugsrichtung, die beim Verfestigen erhalten bleibt. Über einen Kreuzleger werden vor der Vernadelung bei schweren Qualitäten mehrere Lagen übereinander gelegt. Die Verfestigung des Vlieses erfolgt mit diversen Typen von Nadeln z. B. Kronennadeln. Derartige Verfahren sind beispielsweise in der
Ferner sind erfindungsgemäß Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffs, Kunststoffbauteils oder eines Kunststoffhalbzeugs vorgesehen, wobei dem Kunststoffrohmaterial die oben bezeichneten Bambusfasern beigefügt werden.Furthermore, according to the invention, methods are provided for producing a fiber-reinforced plastic, plastic component or a semifinished plastic product, wherein the bamboo fibers referred to above are added to the plastic raw material.
Als Kunststoffrohmaterial für die Matrixkomponente kommen grundsätzlich alle Thermoplaste, Duroplaste oder Elastomere zum Einsatz. So können z.B. Polyolefine, Polybuthylene, Polyurethane, Acrylharze, Polycarbonate, Thermoplastische Elastomere Styropolymere, Polyester, Polyacetale, Polyamide, Polethylene, Polypropylene, PVC, ABS und und Compounds auf Basis der oben aufgeführten Materialien verwendet werden. Ebenso kommen technische Kunststoffe (PA, PAG, PAGG) in Frage.In principle, all thermoplastics, thermosets or elastomers are used as plastic raw material for the matrix component. Thus, e.g. Polyolefins, polybuthylenes, polyurethanes, acrylic resins, polycarbonates, thermoplastic elastomers polystyrenes, polyesters, polyacetals, polyamides, polyethylenes, polypropylenes, PVC, ABS and and compounds based on the materials listed above. Also suitable are engineering plastics (PA, PAG, PAGG).
Die erfindungsgemässe Verwendung von Bambusfasern als Faserkomponente in einem faserverstärkten Kunststoff weist eine Reihe von signifikanten Vorteilen auf: So lassen sich solchermassen ausgebildete Kunststoffe im Gegensatz zu glasfaserverstärkten Kunststoffen leicht schreddern, und können dann eingeschmolzen und wiederverwertet werden. Ebensogut können sie auch thermisch wiederverwertet, d.h. verbrannt, werden.The use according to the invention of bamboo fibers as a fiber component in a fiber-reinforced plastic has a number of significant advantages: in contrast to glass-fiber reinforced plastics, such plastics can easily be shredded and can then be melted down and recycled. Just as well, they can also be thermally recycled, ie burned.
Im Gegensatz zu mit Flachs, Hanf oder Sisal versetzten Kunststoffen weisen Bambusfaserverstärkte Kunststoffe eine weitaus höhere Reissfestigkeit auf, da die erfindungsgemäßen Bambusfasern ein sehr viel höheres Elastizitätsmodul aufweisen als erstere. Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, dass Bambusrohfasern eine mittlere Zugfestigkeit von 87,5 N mn-2, eine mittlere Reissdehnung von 10,5 % sowie ein mittleres Zug-E-Modul von 3420 N mm-2 aufweisen.In contrast to offset with flax, hemp or sisal plastics bamboo fiber reinforced plastics have a much higher tensile strength, since the bamboo fibers according to the invention have a much higher modulus of elasticity than the former. Investigations by the inventors have shown that bamboo raw fibers have an average tensile strength of 87.5 N mn -2 , an average elongation at break of 10.5% and a mean tensile modulus of 3420 N mm -2 .
Weiter haben Versuche der Erfinder gezeigt, dass ein Werkstück aus einem erfindungsgemässen Kunststoff, bestehend aus Polypropylen als Matrix- und Bambusfasern als Faserkomponente, Zug- und Duckeigenschaften aufweist, die dem von glasfaserverstärkten Kunststoffen mit 20% Glasfaseranteil entsprechen.Further, experiments of the inventors have shown that a workpiece made of a plastic according to the invention, consisting of polypropylene as matrix and bamboo fibers as a fiber component, has tensile and compressive properties which correspond to that of glass fiber reinforced plastics with 20% glass fiber content.
Bambusfasern sind - trotz ihrer grundsätzlichen Brennbarkeit - im Gegensatz zu vielen anderen Naturfasern relativ schwer entflammbar, was bereits bei einem unveredelten erfindungsgemässen Kunststoff zu einer erschwerten Entflammbarkeit führt. Gleichwohl lassen sich die erfindungsgemässen Kunststoffe, wie oben angedeutet, zu Entsorgungszwecken verbrennen.Bamboo fibers are - despite their fundamental flammability - in contrast to many other natural fibers relatively flame retardant, which already leads to an unfinished inventive plastic to a more difficult flammability. Nevertheless, the plastics according to the invention, as indicated above, can be burned for disposal purposes.
Hinzu kommt, dass Bambusfasern im getrockneten Zustand - wiederum im Gegensatz zu vielen anderen Naturfasern - praktisch keine Feuchtigkeitsaufnahme aufweisen.In addition, bamboo fibers in the dried state - again in contrast to many other natural fibers - have virtually no moisture absorption.
Bambusfasern weisen im Gegensatz zu Kohle-, Glas-, Stahl- oder Aramidfasern durch ihre raue Struktur eine grosse Oberfläche auf. Dies führt zu einer besonders innigen Verbindung mit der Kunststoffmatrix.In contrast to coal, glass, steel or aramid fibers, bamboo fibers have a large surface area due to their rough structure. This leads to a particularly intimate connection with the plastic matrix.
Bambusfasern sind zudem ein nachwachsender Rohstoff, der im Vergleich zu den herkömmlicherweise verwendeten Fasern, aber auch im Vergleich zu anderen Naturfasern, sehr kostengünstig ist.Bamboo fibers are also a renewable raw material, which is very inexpensive compared to the conventionally used fibers, but also compared to other natural fibers.
Überdies haben Bambusfasern eine antibakterielle Wirkung, was Ihre Verwendung in faserverstärkten Kunststoffen für den medizinischen Bereich denkbar macht.Moreover, bamboo fibers have an antibacterial effect, making their use in fiber-reinforced plastics for the medical field conceivable.
Die genannte Beifügung kann auf die unterschiedlichsten Arten vonstattengehen. So können z.B. die Fasern zu Endlosfasern vertwistet oder verzwirnt werden. Diese Endlosfasern können mit einem Kunststoff coextrudiert und dann zu einem Granulat verarbeitet werden, wie in der
Alternativ kann vorgesehen sein, dass einem ein- oder mehrlagigen Kunststoff-Faservlies, einem Prepreg oder einem SMC, Bambusfasern zugesetzt werden.Alternatively it can be provided that bamboo fibers are added to a single-layer or multi-layer plastic nonwoven fabric, a prepreg or an SMC.
Der Anteil der Bambusfasern liegt dabei bevorzugt im Bereich zwischen > 0 und ≤ 80 Gew.- %. Besonders bevozugt ist ein Bereich zwischen ≥10 und ≤ 50 Gew.-% vorgesehen.The proportion of bamboo fibers is preferably in the range between> 0 and ≤ 80% by weight. Particularly preferred is a range between ≥10 and ≤ 50 wt .-% provided.
Bevorzugt werden für dieses Verfahren Thermoplaste verwendet, es können aber auch Duroplaste verwendet werden.Thermoplastics are preferably used for this process, but it is also possible to use thermosetting plastics.
Handelt es sich um ein Vlies, können z.B. gekrempelte Stapelfasern mit einer Stapellänge zwischen 15 und 100 mm verwendet werden. Dabei können verschiedene Fasertypen verwendet werden, z.B. der Thermoplast PE für eine Matrixfaser-Komponente und Acryl für eine Bindefaserkomponente. Ebenso geeignete Kombinationen sind verstrecktes PE-Terephthalat und unverstrecktes PE-Terephthalat sowie verstrecktes PE-Terephthalat und Copolyester. Wichtig dabei ist, dass die Bindefaserkomponente einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist.If it is a nonwoven, e.g. Carded staple fibers with a staple length between 15 and 100 mm are used. Different fiber types may be used, e.g. the thermoplastic PE for a matrix fiber component and acrylic for a binder fiber component. Also suitable combinations are stretched PE terephthalate and undrawn PE terephthalate, and stretched PE terephthalate and copolyester. It is important that the binder fiber component has a lower melting point.
Das Faservlies kann überdies vor dem Zusetzen der Bambusfasern durch Nadelbehandlung oder flächige Wärmeeinwirkung vorverfestigt werden.In addition, the nonwoven fabric may be preconsolidated prior to clogging of the bamboo fibers by needle treatment or areal heat.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bambusfasern einem Vlies, Prepreg, einer Folie, einer Bahn oder einem SMC zugesetzt werden, indem einer Lage des Vlieses, Prepregs, der Folie, der Bahn oder des SMC eine Lage eines Verbundes enthaltend Bambusfasern aufoder unterlegt wird.It is particularly preferred that the bamboo fibers are added to a nonwoven, prepreg, a film, a web or an SMC by laying a layer of the nonwoven, prepreg, film, web or SMC on a layer of a composite comprising bamboo fibers.
Bei diesem Faserverbund kann es sich z.B. um ein Gewebe, ein Gewirke, ein Gestrick oder ein Gelege, eine Matte, ein Roving oder ähnliches handeln. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein Vlies enthaltend Bambusfasern.This fiber composite may be e.g. to be a woven fabric, a knit, a knit or a scrim, a mat, a roving or the like. Particularly preferred is a nonwoven containing bamboo fibers.
Ebenso bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bambusfasern dem Vlies, Prepreg oder SMC zugesetzt werden, indem lose Bambusfasern auf eine Lage des Vlieses, Prepregs oder SMC aufgegeben werden.It is likewise preferred that the bamboo fibers are added to the nonwoven, prepreg or SMC by applying loose bamboo fibers to a layer of the nonwoven, prepreg or SMC.
Im Unterschied zu geschnittenen Glasfasern legen sich Bambusfasern ungeordnet auf dem Vlies, Prepreg oder SMC aus, während letztere zu einer polaren Ausrichtung tendieren, da sie sich im Gegensatz zu den Bambusfasern statisch aufladen.In contrast to cut glass fibers, bamboo fibers lay out disorderly on the nonwoven, prepreg, or SMC, while the latter tend to polarize because they static charge in contrast to the bamboo fibers.
Die sogenannte Wirrwar-Anordnung bietet jedoch wesentliche Vorteile, da das produzierte Material in praktisch allen Richtungen eine erhöhte Zugfestigkeit aufweist (anisotrope Verstärkung), während bei polarer Ausrichtung der Fasern in einer Richtung einen höhere Zugfestigkeit vorliegt als in den anderen Richtungen (isotrope Verstärkung).However, the so-called Wirrwar arrangement offers substantial advantages, since the material produced has an increased tensile strength in virtually all directions (anisotropic reinforcement), while in the polar orientation of the fibers in one direction there is a higher tensile strength than in the other directions (isotropic reinforcement).
Für die Wirrwarr-Anordnung wird bevorzugt ein Einfülltrichter mit Dosiereinrichtung verwendet.For the jumble arrangement, a hopper with metering device is preferably used.
Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Mischvlies aufweisend Bambusfasern sowie Kunststofffasern mindestens eines Typs hergestellt wird. Ein solches Mischvlies wird bevorzugt mit dem oben bereits beschriebenen Nadelvliesverfahren hergestellt.Likewise, it is preferably provided that a mixed nonwoven comprising bamboo fibers and plastic fibers of at least one type is produced. Such a mixed nonwoven fabric is preferably produced by the needle-felting method already described above.
Dabei werden die Fasern in einer Krempel zu einem Vlies gelegt. Die Krempel fügt lose einzelne Fasern zu einem Faserflor zusammen und parallelisiert sie. Je nachdem, wie das Krempelband gebildet wird, hat das Vlies eine Vorzugsrichtung, die beim Verfestigen erhalten bleibt. Über einen Kreuzleger werden vor der Vernadelung bei schweren Qualitäten mehrere Lagen übereinander gelegt. Die Verfestigung des Vlieses erfolgt mit diversen Typen von Nadeln z. B. Kronennadeln. Derartige Verfahren sind beispielsweise in der
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass den Ausgangsstoffen ein Haftvermittler zugefügt wird. Dieser trägt zu einer besonders inningen Verbindung zwischen Bambusfasern und der Matrixkomponente bei. Geeignete Haftvermittler sind z.B. MAH-PP, HC5, Polybond 3200, oder MHA. Grundsätzlich schafft die Freilegung möglichst vieler, auf den Oberflächen der Bambusfaser, insbesondere den Parenchymzellen, ausgebildeten Mikrofibrillen die Haftungsvoraussetzungen für die Verbindung mit anderen Verbindungs-bzw. Zusatzstoffen, insbesondere der mechanischen Verbindung mit anderen feinteiligen Kunststofffasern. Dieser Prozess kann durch die besagten Haftvermittler jedoch noch erleichtert werden.In a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that an adhesion promoter is added to the starting materials. This contributes to a particularly intimate connection between bamboo fibers and the matrix component. Suitable adhesion promoters are e.g. MAH-PP, HC5, Polybond 3200, or MHA. In principle, exposing as many microfibrils as possible to the surface of the bamboo fiber, in particular the parenchyma cells, creates the liability requirements for the connection with other connecting or bonding fibers. Additives, in particular the mechanical connection with other finely divided synthetic fibers. However, this process can be facilitated by said adhesion promoter.
Ebenso können den Ausgangsstoffen Additive zur Erhöhung der Schlagfestigkeit oder auch Entflammungshemmer zugefügt werden. Bei ersteren kann es sich z.B. um EPDM handeln, das in einem Anteil von 7-15 Gew.-% hinzugefügt wird und die Schlagfestigkeit wesentlich erhöht.It is also possible to add additives for increasing the impact strength or also flame retardants to the starting materials. In the case of the former it can be e.g. to EPDM, which is added in a proportion of 7-15 wt .-% and increases the impact resistance significantly.
Letztere können alle handelsüblichen Entflammungshemmer sein. Grundsätzlich wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Bambusfaser selbst bereits schwer entflammbar ist und diese Eigenschaft auf den erfindungsgemässen Verbundkunststoff übertragen kann.The latter can be all commercially available flame retardants. In principle, however, it should be noted that the bamboo fiber itself is already flame-retardant and can transfer this property to the composite plastic according to the invention.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass mindestens eine Lage des Vlieses, Prepregs oder SMC vor der Zusetzung der Bambusfasern mit einem Bindemittel beschichtet wird. Hierbei kann es sich z.B. um ein Polyesterharz handeln. Dieser Schritt ist u.A. dann verzichtbar, wenn zwei verschiedene Fasertypen verwendet werden, die durch thermische Behandlung miteinander verbunden werden.Furthermore, it is preferably provided that at least one layer of the nonwoven, prepreg or SMC is coated with a binder before the bamboo fibers are added. This may be e.g. to trade a polyester resin. This step is u.A. dispensable if two different fiber types are used, which are connected by thermal treatment.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC einem Formpressvorgang unterworfen wird.Furthermore, it is preferably provided that the nonwoven, prepreg or SMC mixed with the bamboo fibers is subjected to a compression molding process.
Dies kann ggf. nach der Kalandrierung und/oder nach dem Tempern erfolgen. Die Presstemperatur liegt dabei bevorzugt unterhalb der Schmelztemperatur der Kunststoffkomponente. Der Pressdruck kann z.B. im Bereich zwischen 6 und 10 kg cm-2 liegen, und die Pressdauer kann z.B. 1,5-6 Minuten betragen.This can possibly take place after the calendering and / or after the tempering. The pressing temperature is preferably below the melting temperature of the plastic component. The pressing pressure can be in the range between 6 and 10 kg cm -2 , for example, and the pressing time can be, for example, 1.5-6 minutes.
Bevorzugt wird das besagte Werkstück dabei erhitzt, so dass etwaige enthaltende thermoplastische Kunststoffe aufschmilzen und so eine innige Verbindung mit den Bambusfasern eingehen können.Preferably, said workpiece is heated so that any containing thermoplastic materials melt and so can form an intimate connection with the bamboo fibers.
Zu diesem Zweck wird bevorzugt eine Temperatur verwendet, die oberhalb der Schmelztemperatur des betreffenden thermoplastischen Kunststoffs liegt. Dies kann beispielsweise eine Temperatur im Bereich zwischen 130 und 250 °C sein, dabei sollen alle numerischen Zwischenwerte als offenbart gelten. Für ein Mischvlies aus Bambusfasern und Polypropylen wird beispielsweise eine Temperatur von 170 °C verwendet. Vorteilhaft ist hierbei, dass etwaige vorhandene Restfeuchte aus den bambusfasern ausgetrieben wird.For this purpose, a temperature is preferably used which is above the melting temperature of the relevant thermoplastic material. This may be, for example, a temperature in the range between 130 and 250 ° C, all numerical intermediate values should be regarded as revealed. For example, a temperature of 170 ° C. is used for a mixed nonwoven made of bamboo fibers and polypropylene. The advantage here is that any existing residual moisture is expelled from the bamboo fibers.
Wenn das Vlies, wie oben erwähnt, aus zwei verschiedenen Fasertypen besteht, kann es dabei vorteilhaft sein, die Temperatur während des Temperschritts auf einem Wert oberhalb des Schmelzpunkts der einen und unterhalb des Schmelzpunkts der anderen Faser zu bringen.As mentioned above, if the nonwoven fabric consists of two different fiber types, it may be advantageous to bring the temperature during the tempering step to a value above the melting point of one and below the melting point of the other fiber.
Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, dass das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC kalandriert wird, zum Beispiel, um dem Material eine gewünschte Dicke zu verleihen.It is also preferred that the nonwoven, prepreg or SMC stained with the bamboo fibers be calendered, for example, to give the material a desired thickness.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das mit den Bambusfasern versetzte Vlies, Prepreg oder SMC einem Temperschritt unterworfen wird. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, dass die Temperatur nicht über den Schmelzpunkt des thermoplastischen Kunststoffs (beispielsweise 170 °C) geht, damit der Kunststoff nicht aufschmilzt, sondern lediglich thermische Spannungen beseitigt werden.Furthermore, it is preferably provided that the fleece, prepreg or SMC mixed with the bamboo fibers is subjected to an annealing step. It is provided, for example, that the temperature is not above the melting point of the thermoplastic material (for example, 170 ° C), so that the plastic does not melt, but only thermal stresses are eliminated.
Erfindungsgemäß sind ferner vorgesehen ein faserverstärkter Kunststoff, herstellbar mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, und/oder ein faserverstärkter Kunststoff, aufweisend erfindungsgemäß hergestellte Bambusfasern.The invention further provides a fiber-reinforced plastic, which can be produced by a method according to the invention, and / or a fiber-reinforced plastic, comprising bamboo fibers produced according to the invention.
Ferner ist ein Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff vorgesehen, das
- a) mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, und/oder
- b) erfindungsgemäß hergestellte Bambusfasern aufweist
- a) is produced by a method according to the invention, and / or
- b) bamboo fibers produced according to the invention
Bei dem Bauteil handelt es sich bevorzugt um mindestens ein Bauteil ausgewählt aus der Gruppe enthaltend
- a) Karosserie-, Innenauskleidungs und/oder Verkleidungsteile im Automobil-, Flugzeugund/oder Schiffbau;
- b) Rotorblätter, z.B. für Windkraftanlagen
- c) Rohre für den Hoch- und den Tiefbau;
- d) Fassadenteile für den Hochbau;
- e) Fenster- und Türrahmen,
- f) Kunststoffprofile,
- g) Werkzeuge und/oder Arbeitsgeräte
- h) Kunststoffgehäuse
- i) Paneele.
- a) body, interior lining and / or trim parts in the automotive, aircraft and / or shipbuilding;
- b) Rotor blades, eg for wind turbines
- c) civil engineering and civil engineering pipes;
- d) facade parts for building construction;
- e) window and door frames,
- f) plastic profiles,
- g) tools and / or implements
- h) plastic housing
- i) panels.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden praktisch zuckerfreie Bambusfasern mit einer Länge zwischen 30 und 60 mm hergestellt. Anschließend wird ein Mischvlies mit 50 Gew-% Anteil an Bambusfasern und 50 Gew-% Anteil an feinfaserigen Polypropylenfasern mit Hilfe des beschrieben Nadelvliesverfahrens (needle punching) hergestellt. Dabei wird eine Materialdicke von 5 mm und ein Flächengewicht von 200 g/m2 erzeugt.With the method according to the invention practically sugar-free bamboo fibers are produced with a length between 30 and 60 mm. Subsequently, a mixed fleece with 50% by weight of bamboo fibers and 50% by weight of fine-fiber polypropylene fibers is produced by means of the described needle-punching process. In this case, a material thickness of 5 mm and a basis weight of 200 g / m2 is generated.
Das resultierende Vlies wird 19 Minuten lang auf 140° C erhitzt. Dadurch wird eine Erweichung der Thermoplastischen Fasern erreicht, die so eine enge Bindung mit den Naturfasern eingehen. Das Werkstuck wird anschließend abgekühlt und kann ggf. in Form gepresst werden.The resulting web is heated to 140 ° C for 19 minutes. As a result, a softening of the thermoplastic fibers is achieved, so enter into a close bond with the natural fibers. The workpiece is then cooled and can be pressed into shape, if necessary.
Claims (19)
wobei das Bambusrohr bzw. die Bambusfasern während dieses Verfahrens zusätzlich einem Entzuckerungsschritt unterworfen werden.
wherein the bamboo or bamboo fibers are additionally subjected to a Entzuckerungsschritt during this process.
handelt.
is.
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---|---|
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2677073A1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-25 | Spengler Technology UG | Bamboo fibres suitable for the production of non-wovens |
WO2014086975A1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | Lothar Rauer | Composite material and method for the production thereof |
WO2014096350A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Lothar Rauer | Composite material and process for producing same |
WO2014096355A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Lothar Rauer | Process for producing reinforcing fibres |
US20160288394A1 (en) * | 2013-12-03 | 2016-10-06 | Continental Structural Plastics, Inc. | Resin transfer molding with rapid cycle time |
US20160311467A1 (en) * | 2013-12-10 | 2016-10-27 | Continental Structural Plastics Inc. | I-beam with reinforced skin |
DE202016002946U1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-08-04 | Spengler Technology GmbH | Composite material |
US20200122413A1 (en) * | 2013-12-03 | 2020-04-23 | Continental Structural Plastics, Inc. | Resin transfer molding with rapid cycle time |
US11407187B2 (en) * | 2016-12-27 | 2022-08-09 | Teijin Automotive Technologies, Inc. | Continuous channel resin transfer molding with rapid cycle time |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4226988A1 (en) | 1992-08-14 | 1994-02-17 | Wulfram John Schmucker | Composite shaped pieces with sandwich structure - have centre layer of foamed synthetic resin and outer layers of natural fibres oriented in specified directions. |
DE29720598U1 (en) | 1997-11-20 | 1998-02-05 | Sandler C H Gmbh | Non-woven fabric made from natural fibers and synthetic fibers |
EP0971065A2 (en) * | 1998-07-06 | 2000-01-12 | Lothar Dr.-Ing. Rauer | Process and apparatus for obtaining natural fibres, in particular bamboo fibres, for use as a reinforcing material |
DE29916767U1 (en) * | 1999-09-23 | 2000-02-24 | Siewert Gmbh Fuer Kunststoffte | Extruded plastic profile |
DE10215571A1 (en) | 2002-04-09 | 2003-10-23 | Dilo Kg Maschf Oskar | Process to make tufted carpet with a battery array of hooked needles each raising a fibre between two guides and blades to a cutting blade |
WO2006115310A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Kwon-Hyok Lee | Process for producing fiber pulp utilizing bamboo and pulp produced using the same |
WO2008063014A1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | I'big, Inc. | Manufacturing method of bamboo chip and manufacturing method bamboo fiber using the bamboo chip |
EP2060664A1 (en) | 2007-11-16 | 2009-05-20 | Transmare B.V. | Process for manufacturing a synthetic material reinforced with natural fibres |
-
2009
- 2009-11-11 EP EP09175707A patent/EP2322713A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4226988A1 (en) | 1992-08-14 | 1994-02-17 | Wulfram John Schmucker | Composite shaped pieces with sandwich structure - have centre layer of foamed synthetic resin and outer layers of natural fibres oriented in specified directions. |
DE29720598U1 (en) | 1997-11-20 | 1998-02-05 | Sandler C H Gmbh | Non-woven fabric made from natural fibers and synthetic fibers |
EP0971065A2 (en) * | 1998-07-06 | 2000-01-12 | Lothar Dr.-Ing. Rauer | Process and apparatus for obtaining natural fibres, in particular bamboo fibres, for use as a reinforcing material |
DE29916767U1 (en) * | 1999-09-23 | 2000-02-24 | Siewert Gmbh Fuer Kunststoffte | Extruded plastic profile |
DE10215571A1 (en) | 2002-04-09 | 2003-10-23 | Dilo Kg Maschf Oskar | Process to make tufted carpet with a battery array of hooked needles each raising a fibre between two guides and blades to a cutting blade |
WO2006115310A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Kwon-Hyok Lee | Process for producing fiber pulp utilizing bamboo and pulp produced using the same |
WO2008063014A1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | I'big, Inc. | Manufacturing method of bamboo chip and manufacturing method bamboo fiber using the bamboo chip |
EP2060664A1 (en) | 2007-11-16 | 2009-05-20 | Transmare B.V. | Process for manufacturing a synthetic material reinforced with natural fibres |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2677073A1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-12-25 | Spengler Technology UG | Bamboo fibres suitable for the production of non-wovens |
WO2014086975A1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | Lothar Rauer | Composite material and method for the production thereof |
WO2014096350A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Lothar Rauer | Composite material and process for producing same |
WO2014096355A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Lothar Rauer | Process for producing reinforcing fibres |
US20160288394A1 (en) * | 2013-12-03 | 2016-10-06 | Continental Structural Plastics, Inc. | Resin transfer molding with rapid cycle time |
US20200122413A1 (en) * | 2013-12-03 | 2020-04-23 | Continental Structural Plastics, Inc. | Resin transfer molding with rapid cycle time |
US11247415B2 (en) * | 2013-12-03 | 2022-02-15 | Continental Structural Plastics, Inc. | Resin transfer molding with rapid cycle time |
US20160311467A1 (en) * | 2013-12-10 | 2016-10-27 | Continental Structural Plastics Inc. | I-beam with reinforced skin |
CN106103203A (en) * | 2013-12-10 | 2016-11-09 | 大陆结构塑料有限公司 | There is the I-beam strengthening crust |
DE202016002946U1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-08-04 | Spengler Technology GmbH | Composite material |
US11407187B2 (en) * | 2016-12-27 | 2022-08-09 | Teijin Automotive Technologies, Inc. | Continuous channel resin transfer molding with rapid cycle time |
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