WO2003070656A1 - Faservliesmaterial, vliesmaterialkörper und -verbundkörper sowie verfahren zur herstellung eines faservliesmateriales und verwendung desselben - Google Patents

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    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal

Definitions

  • the invention relates to a nonwoven material, a nonwoven material body made of such nonwoven material and a nonwoven material composite body, a method for producing such a nonwoven material and using such a nonwoven material body.
  • Nonwovens are known as textile fabrics, the connection of which is given by the fiber adhesion. A distinction is made according to the type of production of mechanically, aerodynamically, hydrodynamically formed fiber nonwovens with very different consolidation variants and spunbonded nonwovens.
  • Sewing is one of the highly productive mechanical textile technologies for the production of textile fabrics, in which Mauersberger's modified procedures have often been used to mechanically consolidate thread layers, fabrics or non-woven fabrics with threads.
  • Well-known examples of this approach are products such as Malimo, Maliwatt, Malivlies and Malikustik.
  • a blown, pressed and stiffened non-woven fiber fleece is used as the thin textile fabric. It is commercially available as a fleece and is used as an interlining.
  • bamboo fiber felt is produced according to JP-05321107 A by mixing 20% by weight of fine-fiber polyethylene (PE) with bamboo fibers by heating the resulting material mixture to 140 ° C. for 10 minutes after a kind of forced mixing (needle punching).
  • PE fine-fiber polyethylene
  • For the production of a fiberboard it is known from JP-10310964 A to produce a mixture of bamboo fibers and other plant fibers, for example hemp fibers in a proportion by mass of 30% to 70% with thermoplastic fibers (such as polyethylene) and to produce plates therefrom which are then used up to Softening of the thermoplastic fibers should be heated and thereby achieve a bond with the natural fibers.
  • JP 10-058411A discloses a “composite” laminate plate made of bamboo particles. Fine dried pieces of bamboo split in the fiber direction are mixed with 10% by mass of phenolic resin and then arranged in the fiber direction as a structural layer. Smaller bamboo particles are placed on top of this as a vibration-absorbing layer. The formation of laminate should be achieved by alternately placing the above layers on top of one another and then pressing and curing several layers together.
  • Mat-like structures are e.g. in India and China by manual interlacing of long thin bamboo chips (single chip thickness ⁇ 1 mm) produced by multiple splitting of the straws and subsequent pressing of up to 3 individual chips. They have become known under the acronym BMB (Bamboo at Board).
  • BMB Bitboo at Board
  • the production of the above Mats are very labor-intensive and take place predominantly in manufacturing-like production facilities.
  • DE 19831433 A1 discloses raw material processing for the extraction of bamboo fibers, which are suitable as reinforcing materials in matrix materials, in the form of mechanical bamboo fiberization to expose as many microfibrils formed on the surfaces of the bamboo particles, in particular the parenchyma cells, which creates the conditions for this that in lengths ⁇ 60 - 65 mm technically producible, very bulky bamboo particles can mechanically combine with other finely divided fibers.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a nonwoven material, a nonwoven material body and a nonwoven material composite body, a method for producing a nonwoven material and uses of the nonwoven material body, the nonwoven material and the elements produced therefrom having a superior specific strength per unit weight and a high resistance to external Have influences and should be able to be produced advantageously, as well as have superior strength properties for use as filler material, reinforcement material, stabilizing material or for the production of fiber composite materials.
  • the invention is based in principle on the knowledge that bamboo material comminuted appropriately, preferably dry or moist into fibrous particles, fibers or fiber bundles, because of its tensile strength, which is far superior to that of other grasses and types of wood, and further advantageous bamboo fiber properties for forming nonwoven material with a wide range of possible uses as a fiber composite material , Insert, sheathing or reinforcement material can be used in that the bamboo particles, fibers or fiber bundles, which are inherently opposed to forming a nonwoven, can be used and suitably modified to form a nonwoven fabric in such a way that this bamboo material has a relatively small proportion with finely divided or Delicate auxiliaries, in particular auxiliary fibers, preferably natural fibers from renewable raw materials and / or plastic fibers for a nonwoven formation are mixed and in this way to an extraordinarily high old fleece material can be processed.
  • an aerodynamic swirling and / or mixture formation process of fibrous bamboo particles and / or bamboo fibers and / or bamboo fiber bundles with a matrix material connecting them preferably finely divided natural and / or plastic fibers, such as fibrous components hemp and / or maize straw or fine-particle thermoplastic fibers, an extremely resilient non-woven fabric, in particular tangled non-woven fabric, especially in connection with needle- or lancet-shaped bamboo particles, whereby the mixtures can be converted into a non-woven fabric structure via a mechanical feed system, the finer the more the preferably fibrous components added to the bamboo particles, ie the auxiliary materials (auxiliary fibers) connecting the bamboo particles into a matrix.
  • these preferably have a matrix structure that elastically connects the bamboo particles.
  • Biodegradable, short-fiber plastic materials or corresponding plastic flakes that can be injected into fluid flows of the bamboo particles or aerosol plastic binder mist or small-part adhesion promoters can also preferably be used as auxiliary fibers.
  • a transfer of shredded bamboo into a fleece-like fabric with a basis weight depending on the intended use creates difficulties without the use of fine-particle fibrous additives or the aforementioned adhesive connectors or plastic or natural fiber binders, even if very slim bamboo particles with a length ⁇ 60 mm and a diameter ⁇ 1.0 mm with conventional nonwoven fiber technology known from textile technology to be shaped into a manageable fabric.
  • the auxiliary component such as eg for hemp and maize straw
  • the mixture of such fiber-containing particle streams with different mass fractions, parallel to it finely defibrated natural fiber raw material or plastic fibers can be solved in various ways using fluid technology and leads to a product, the properties and density of which prove the usability for the production of random fiber nonwovens.
  • the underlying cause of this effect can be found in the microscopic surface roughness on the longitudinal sides of the bamboo particles and fibers exposed to the previous defibrillation and in the surface roughness.
  • fixing, interlocking, finely divided auxiliary fibers, so that one or more fiber- or fiber bundle-like particles are relatively loosened by auxiliary fibers looping around them and / or mechanically and / or materially connected to them in another way (e.g. from hemp) contiguous fabrics to be fixed later can be transferred.
  • a connection effect of finely divided natural or plastic fibers in connection with the use of bamboo particles is preferably enhanced by the fact that the particle surfaces are occupied with more or less large proportions of the aforementioned microfibrils depending on the assignment to fiber or intermediate cell areas (parenchyma areas) , These have an average depth of »0.1 ⁇ m, are inclined at approx. 45 ° against a direction of growth of the starting stalk and are mainly arranged parallel to each other (see Liese, W: The anatomy of Bambus culms, 18th Technical Report, International Network for bamboo and Rattan 1998, Beijing, PR of China). In this way, the best prerequisites for connecting differently long and thick fiber particles to one another are provided by the fine-particle flexible auxiliary fibers introduced.
  • bamboo particles When using bamboo particles, it is important that they are preferably coarse-fiber needle and / or lancet-shaped bamboo fiber particles with diameters of 0.1 + 0.5 mm ⁇ dp art ⁇ 2 3 mm and lengths in the range 4 + 6 mm ⁇ l Part ⁇ 50 + 60 mm are used and the surface roughness exposed by the mechanical fiber preparation process is used to the greatest extent possible as an adhesion promoter for the fibers that are admixed with admixed auxiliaries, in particular fibers that are as thin and flexible as possible, e.g. from flax, hemp and / or thermoplastic plastics Connection of the bamboo particles can be used with each other.
  • the extreme bending and tensile strength properties of bamboo stalks comparable to those of natural fibers with its fiber cell content ⁇ 50% can also be used in individual bamboo fiber particles / bundles Carry because the bamboo fiber bundles produced by mainly splitting processing practically meet at least 100 + 150 individual fiber cells (diameters of d F ⁇ 15 + 30 ⁇ m, and a length I of 1 mm ⁇ I ⁇ 2.2 mm) according to the above geometric criteria fiber bundle cross-section to be installed and because, depending on the fiber bundle length, approx. 25 + 50 individual fiber cells are strung together.
  • the nonwoven material preferably consists essentially of bamboo fibers and / or bamboo fiber bundles and / or fibrous bamboo particles, while the auxiliary material, in particular auxiliary fiber material, has a maximum of 25% by weight of the total weight of the nonwoven composite.
  • the proportion of auxiliary fiber material can also be significantly smaller, e.g. only a few percent by weight.
  • the fiber material preferably contains at least bamboo fibers and / or bamboo fiber bundles with fiber or fiber bundle lengths in the range from approximately 3 mm to 75 mm.
  • the nonwoven material contains fibrous bamboo particles with a slenderness degree ⁇ of approximately 10 to 100 in a diameter range of the bamboo particles of approximately 0.1 mm to 3 mm.
  • the nonwoven material has a weight per unit area of between approximately 100 g / m 2 to 2,500 g / m 2 and / or . Material thickness from approx. 0.1 mm to approx. 50 mm.
  • the nonwoven material is preferably stabilized by the use of hardening fixing agents or by strengthening pressure and / or heat application, in particular also when using thermoplastic (i.e. meltable) plastic fibers as auxiliary materials.
  • the fibrous bamboo particles and fibers can, however, be "crosslinked" by non-fibrous auxiliaries to form a nonwoven material, for example by drop-shaped adhesion promoters or binders to form a fiber composite, although the use of natural or plastic fibers is preferred.
  • a nonwoven material body consisting of a nonwoven material of the aforementioned type, preferably a plurality of such nonwoven material bodies can be sandwiched under a nonwoven material composite body
  • Use of adhesion promoters are formed in multiple layers, whereby the individual layers or layers of the nonwoven material can be formed from layers of different compositions containing bamboo material, or also individual layers or layers only from natural fiber or plastic fiber material without particles or fibers from bamboo material, whereby the mechanical and other strength properties of the nonwoven material or nonwoven material composite body thus obtained can be precisely adapted to the desired application.
  • the aforementioned object is achieved according to the invention by mechanically breaking up and / or shredding bamboo stalks into fibrous bamboo particles and / or bamboo fibers and / or bamboo fiber bundles, producing a mixture of these bamboo materials with an adhesion promoter Auxiliary, in particular by producing a fiber mixture with finely divided natural fibers and / or synthetic fibers formed from renewable raw materials and depositing the mixture on a nonwoven formation surface with relative movement between this nonwoven formation surface and a feed device for the mixture, in particular fiber mixture, and subsequent fixing of the fibrous bamboo particles and / or bamboo fibers and / or bamboo fiber bundles of the nonwoven material to form a nonwoven material body.
  • the fibrous bamboo particles and / or bamboo fibers and / or bamboo fiber bundles are preferably mixed with a relatively small proportion of finely structured natural and / or plastic fibers, in particular aerodynamically intensively mixed in a fluid flow before application to the nonwoven formation surface.
  • the fibrous bamboo particles have a high degree of slenderness ⁇ of approximately 10 ⁇ ⁇ 100 and a particle diameter in the range of approximately 0.1 mm to 3 mm after mixing with finely divided natural and / or plastic Fibers in a proportion of 2 to 25% by weight, preferably 20% by weight, using mechanical and / or pneumatic metering and equalizing agents and are formed in particular with simultaneous or subsequent application of heat and / or pressure to form a nonwoven material body.
  • a material feed of the components of the nonwoven material body to be formed preferably follows from a single or from a plurality of independently working feed lines, in which a material composition can be variable.
  • said nonwoven material body can be oriented in a longitudinal orientation, and the nonwoven material body is subjected to mechanical consolidation and / or a thermal and pressure treatment and / or a surface treatment and / or a finishing ,
  • Individual layers within the single-layer nonwoven material body made of nonwoven material can also be deposited with different fiber orientation (e.g. influencing the particles and fibers by electrostatic fields) to improve the adhesion of the fibers, and in the case of multilayer nonwoven material composite bodies, the individual layers can be placed in alternating, e.g. pointed or rectangular fiber orientation are formed.
  • the present invention permits the production of nonwovens using fibers or fiber bundles from stalks of renewable fiber-containing raw materials, such as bamboo, together with the use of fiber-containing raw materials available in large quantities with fiber particles which are as finely divided as possible, with application-related treatment steps during and after the nonwoven material the nonwoven formation is given special material properties, tailored to the application in question.
  • the nonwoven material following mechanical processing, preferably as in DE-A 198 31 433 A1, disrupted, fibrous bamboo particles, bamboo fibers or bamboo fiber bundles with a high degree of slenderness ⁇ between approx.
  • the material supply can preferably be carried out in one or more lines working independently of one another, the material composition of the material coming from the individual supply lines being preferably variable and the material supply in individual, in particular the outer layers of the nonwoven material or nonwoven material body produced in this way is combined with a longitudinal orientation of the serpentine, fibrous particles, preferably after the formation of the fleece, taking into account different basis weights and the material composition of individual layers, fixing the particle bearings appears to be obsolete and, depending on the intended use of the fleece material, mechanical strengthening, superimposed thermal and / or pressure treatment, a surface treatment and possibly a packaging is exposed.
  • Preferred further process steps depending on the intended use of the nonwoven material body are, in particular, post-treatment for thermal and / or mechanical consolidation of the nonwoven material, for reshaping the same and / or for special surface treatment.
  • machine and / or process engineering solutions from mechanical engineering e.g. with mechanical ladder devices and vibrating transport devices in the production of multi-layer wood fiber boards with different orientation of wood particles in individual layers (so-called OSB boards) or the fiber orientation in the electrostatic field from applications in food technology.
  • the materials made of bamboo are preferably processed into fibrous particles, fibers and / or fiber bundles with variable fiber bundle length distribution and / or fiber bundle thickness distribution and variable proportions of fibrous particles, fibers or fiber bundle proportions in the throughput of associated systems or per nonwoven surface to be produced or without pretreatment and removal
  • post-treatment steps such as special measures for fiber alignment during the nonwoven formation process, for surface treatment of the nonwovens, e.g. by spraying on hardening fiber-fixing emulsions such as latex or water glass, but also water-soluble reactive resins etc. and / or sealing measures such as thermal pressure consolidation with or without the application of a cover layer made of non-fibrous material are provided.
  • bamboo fiber nonwovens must preferably take into account that the particles contained therein have a number of properties that are not particularly common in this cluster of natural products.
  • the species-dependent high mechanical strength (comparable to structural steel), associated with an elongation at break of ⁇ 9% and the Structural structure of most types of bamboo with bundles distributed in the bamboo straw cross-section and consisting of hollow self-contained fiber cells (l FZ ⁇ 2.2 mm, 0 F z ⁇ 15-30 ⁇ m) and also surrounding closed closed parenchyma cells of different length and thickness, which is what Always consisting of several fiber and parenchyma cells or remnants of them firmly connected in the axial and radial direction, predestined for absorbing external static loads as well as periodic or stochastic vibrational loads including sound and shock waves and damping or reducing them ,
  • the nonwoven formation according to the invention has the following advantages over traditional processes for forming nonwovens and the products produced thereby:
  • both the entire lettering mm as the acicular grobfasrig described and / or lancet-shaped bamboo fiber particles with diameters in the range of 0.1 + 0.5 mm ⁇ d ⁇ 2 rt Pa + 3 and lengths in the range of 4 + 6 mm ⁇ Part ⁇ 50 + 60 mm are used as well as individual fiber length and thickness classes separated from it.
  • the possibility of producing thin nonwovens with basis weights ⁇ 400 + 500 g / m 2 also improves.
  • the bamboo particles are made as thin and flexible as possible, e.g. from flax, hemp and / or thermoplastic materials in mass fractions ⁇ 20% are added in order to achieve an reaching connection of the bamboo particles with each other in the aerodynamic mixing process before the fleece is laid and to maintain and secure them at least until they are fixed.
  • the spraying of water glass solution or latex-like suspensions have proven useful for chemical-physical fleece fixation.
  • the resulting shaving material and non-fibrous bamboo particles can, depending on the requirements for the nonwovens ultimately to be produced, be fed to the nonwoven formation section together with the fibrous mixed fraction or are to be fed with the carrier air to a separate shaving separation.
  • thermoplastic fibers and / or
  • thermoplastic powders electrostatic coating with thermoplastic powders.
  • thermoplastic-mechanical fixation provides similar strength values for the fleece as in Example 1, since the bond strength is significantly influenced by the bamboo particles.
  • the bamboo particles to be provided for the individual fleece layers or layers are mixed intensively with finely divided natural fibers prior to the task on the fleece formation level.
  • different particle dimensions from the range described in Example 1 for d part and lp art are permissible in each of the 5 layers that are technically possible.
  • the material is fed in several independently working lines.
  • the material feed into individual, in particular the outer layers, can be combined with a longitudinal orientation of the slender fibrous particles.
  • the particle layers are fixed taking into account different grammages and material composition of individual layers.
  • the chemical-physical fleece fixation is carried out analogously to Example 1 by spraying on water glass solution or latex-like suspensions.
  • Significant differences in terms of Technical-technological manageability results from the necessity to sufficiently penetrate thicker particle layers with the fixing agent and then to expel the higher amount of moisture which has been entered by means of water evaporation.
  • the application of the procedure described here is therefore restricted to selected applications, e.g. to the on-site installation of fleece-like, sprinkled layers without limiting the time required for chemical-physical fiber fixing to take effect in accordance with the procedure of Example 1.
  • the bamboo particles to be provided for the individual fleece layers or layers are mixed intensively with finely divided natural and / or plastic fibers prior to the task on the fleece formation level.
  • different particle dimensions from the range described in Example 1 for particle diameter d part and particle length l part are permissible in each of the preferably 5 layers.
  • the material is fed in several independently working lines.
  • the material feed in individual, in particular the outer layers can be combined with a longitudinal orientation of the slender fibrous particles.
  • the particle layers are fixed, taking into account different grammages and material composition of individual layers and / or layers.
  • the thermomechanical fleece fixation is prepared by additionally spraying with latex-like suspension of fine-particle thermoplastic particles, by mixing in thermoplastic fibers and / or thermoplastic powders to be additionally sprinkled on.
  • thermoplastic component for example by infrared radiation or warm air, at least locally melts the added thermoplastic component, so that a pre-compaction dependent on the use of the fleece to be fixed achieves sufficient dimensional stability and strength of the bamboo fiber fleece for all subsequent use stages. Difficulties like water glass Moisturization of thick layers of nonwoven is not to be completely ruled out, since the admixing of the thermoplastic component before the nonwoven laying process avoids such difficulties.
  • bamboo fiber fleeces fiber fleece material, single-layer non-woven material body or multi-layer non-woven material composite body
  • reinforcing material for concrete Use of bamboo fiber fleeces (fiber fleece material, single-layer non-woven material body or multi-layer non-woven material composite body) as reinforcing material for concrete.
  • bamboo fiber fleeces as reinforcement material for concrete was investigated with thin bamboo fiber fleeces (basis weight approx. 400 g / m 2 ) in the tensile zone of the test specimens (400 mm x 100 mm x 100 mm) both with normal concrete and with high-strength concrete.
  • normal concrete samples with 330 kg / m 3 CEM I 32.5
  • bamboo fiber fleeces as reinforcing material for polymer concrete.
  • bamboo fiber fleeces fiber fleece material, single-layer non-woven material body or multi-layer non-woven material composite body
  • the stressed polymer concrete was made in such a way that different chemically and physically fixed bamboo fiber fleeces were installed in the tensile zone of plate-shaped test specimens (400 mm x 150 mm x 30 mm).
  • the ' 3 non-compressed nonwovens used differ in terms of basis weight (in the range from approx. 800 g / m 2 to approx. 1200 g / m 2 ) and fiber orientation.
  • basis weight in the range from approx. 800 g / m 2 to approx. 1200 g / m 2
  • fiber orientation in the range from approx. 800 g / m 2 to approx. 1200 g / m 2
  • the best results in terms of deflection and bending tensile strength were achieved with the lightweight panels with consistent longitudinal alignment of the bamboo particles.
  • a 40% increase in deflection was achieved, the permissible bending tensile stress increased by up to 15% depending on the type of reactive resin used.
  • the thicker nonwovens caused further significant increases in the permissible deflection; the breaking load under bending tensile stress, however, went back to the area of the fiber-free zero test.
  • bamboo fiber fleeces fiber fleece material, single-layer non-woven material body or multi-layer non-woven material composite body
  • bamboo fiber fleeces fiber fleece material, single-layer non-woven material body or multi-layer non-woven material composite body
  • bamboo fiber fleeces for the reinforcement of earthen materials in the construction of dikes and dams is based on the reinforcement or reinforcement of mineral mixtures, in particular earthworks systems using mixed fibrous materials, an even more targeted strengthening of the structure through the use of bamboo fiber fleeces in places of the highest mechanical Reach load.
  • hydraulically setting additives such as cement, lime or calcareous filter dusts from coal-fired power plants.
  • Such bamboo fiber fleeces can also be used as a covering material for the use of soil-stabilizing support materials, e.g. be used for land reclamation or for boggy or other "floating" or unstable substrates, the nonwoven material being shaped into appropriate enveloping bodies and then sand and / or plastic (granulate) mixtures being used to consolidate the soil in the area of use.
  • soil-stabilizing support materials e.g. be used for land reclamation or for boggy or other "floating" or unstable substrates
  • the nonwoven material being shaped into appropriate enveloping bodies and then sand and / or plastic (granulate) mixtures being used to consolidate the soil in the area of use.
  • bamboo fiber fleeces fiber fleece material, single-layer non-woven material body or multi-layer non-woven material composite body
  • bamboo fiber fleeces fiber fleece material, single-layer fleece material body or multi-layer fleece material composite body
  • bamboo fiber nonwovens for soundproofing elements, it is proposed to arrange 2 or more single-layer bamboo fiber nonwovens (working width ⁇ 3,000 mm) with thermoplastic mechanical fleece fixation one above the other, depending on the intended soundproofing task, loose particle beds of shredded bamboo or other rotting-resistant materials in the thickness range ⁇ 50 mm to be applied evenly and then to connect the individual sheets of the multi-layer flat mat both around the edge by local heating to temperatures ⁇ 180 ° C and in the surface by locally adding a slightly melting thermoplastic with selective application of pressure with simultaneous local heating to strengthen and stabilize the To reach mat area.
  • the nonwoven material body is produced here in particular according to embodiment 2.
  • thermomechanically compressed and formed bamboo fiber fleece as a single-axis, structurally resilient component
  • the use of a thermomechanically compacted bamboo fiber fleece as a structurally resilient component is made possible by the fact that on the one hand the mechanical resilience of the bamboo particles can be selected within wide limits depending on the strength properties of the type of bamboo used and the age of the bamboo stalks used, which are important for the development of certain strength characteristics (e.g. 100 MPa ⁇ tension ⁇ 300 MPa) and, on the other hand, due to the non-positive and positive integration of the bamboo particles in a thermoplastic plastic matrix, the plastic-bamboo particle composite for plastic ratios also achieves bending and tensile strength values that are well above the properties of the matrix material.
  • a non-woven material e.g. 2 mm ⁇ s D ic e ⁇ 10 mm with particle diameters in the range 0.1 mm ⁇ d Part ⁇ 2 + 3 mm
  • the particle orientation in the expected main direction of stress can, for example when using fixation agents known per se (with double properties such that they lead to a thermoplastic composite material at processing temperatures ⁇ 180 ° C, which then obtains thermosetting properties at temperatures> 180 ° C) by heating Temperatures> 180 ° C and subsequent compression with pressures> 20 bar composite materials can be achieved, which are almost the strength values of reach bamboo particles used as reinforcement. If the ductility properties of the matrix material are matched to those of the bamboo particles with an elongation at break of ⁇ 9%, you get construction materials that can be used very variably, even for statically loaded components.
  • thermomechanically compressed and reshaped bamboo fiber fleece as a biaxially static component.
  • thermomechanically compacted bamboo fiber nonwovens to be produced according to Example 11 as multi-axis, statically resilient components can be ensured relatively easily by producing, according to the component geometry, heatable pressing tools which are known per se and which are fixed and undensified raw nonwovens with a plastic sufficient for the required conditions of use in accordance with the material requirement the press tool cuts to size, places it in the preferably preheated mold and then the forming process while maintaining the heat supply, eg continue with pressing pressures of approx. 20 bar until the desired workpiece wall thickness and the specified workpiece shape are reached.
  • Such forming processes are fundamentally possible both in the case of purely thermoplastic matrix systems and in those which, when a limit temperature is reached or exceeded, e.g.
  • thermosetting properties It was found that such matrix systems can be deformed with any bending radii in one plane or spatially and can even be deep drawn without fiber tears or disturbing surface defects due to insufficiently integrated bamboo particles. For the sake of completeness, reference is made to the possibility of the subsequent application or co-molding of previously applied surface finishing layers.
  • bamboo fiber fleeces single-layer non-woven material body, multi-layer non-woven material composite body
  • reinforcement tabs made of bamboo fiber fleece can be glued to the tension side of concrete, steel and wooden girders.
  • bamboo fiber particles for the production of reinforcing straps can be produced with diameters 0.1 + 0.5 mm ⁇ d part ⁇ 2 +3 mm and lengths l part in the range from 4 + 6 mm to 50 +60 mm. This enables you to react optimally to different mechanical requirements on the fiber raw material side.
  • the large elongation at break of the bamboo particles offers safety reserves for the component to be reinforced on the tensile side, which can be developed for the bamboo fiber reactive resin composite by suitable choice of the resin matrix in the flap and coordinated adhesive resins.
  • the surface to be glued with the flap of course requires a clean, grease-free surface and a usual primer treatment.
  • bamboo fiber fleeces single-layer non-woven material body, multi-layer non-woven material composite body
  • thermomechanically compressed and reshaped bamboo fiber fleeces for spatially resilient components and / or walls.
  • low-density, preferably single-layer bamboo fiber fleeces should be used in such a way that they are placed one after the other overlapped twice or several times on a teaching framework and with a thermosetting synthetic resin mixture that is matched to the stress conditions of the wall to be manufactured glued together and filled / impregnated.
  • non-woven material composite bodies ie non-woven bodies which consist of a plurality of layers or layers, at least one of the layers having fibrous bamboo particles, bamboo fibers or bamboo fiber bundles, in a mixture with non-woven agents, preferably adhesion-promoting auxiliary fibers, such as fine-grained natural or plastic fibers, or layers containing bamboo material (in which the outer fibers in particular are aligned or not aligned to obtain special properties), alternately or sandwich-like with layers or Change layers of non-woven material, which, for example, consist only of plastic or natural fibers from renewable raw materials (as non-woven layers), even without bamboo parts.
  • individual layers or layers of multilayer non-woven material composite bodies can also have different non-woven or mechanical properties, even if they each contain bamboo material, due to different proportions by weight.
  • the bamboo nonwoven material is biodegradable, which is the case with the fixing or impregnating treatment of the fiber composite, e.g. bamboo particles / fibers / fiber bundles and finely divided other natural auxiliary fibers (such as hemp) with plastic material can be guaranteed by using biodegradable plastics.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Faservliesmaterial, Vliesmaterialkörper und -verbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faservliesmateriales und Verwendung desselben, wobei fasrige Bambuspartikel, Bambusfasern oder Bambusfaserbündel vorzugsweise unter Einsatz von Hilfsverbundelementen, wie Naturfasern, zu einem Vliesmaterial verbunden sind. Die Herstellung erfolgt nach mechanischem Aufschließen und Vorzerkleinern von Bambushalmen, Herstellen eines Gemisches mit einem Haftvermittler-Hilfsstoff, Ablegen auf einer Vliesbildungsfläche und anschließendem Fixieren des Faservliesmateriales unter Bildung eines Vliesmaterialkörpers.

Description

Faservliesmaterial, Vliesmaterialkörper und -Verbundkörper sowie Verfahren zur Herstellung eines Faservliesmateriales und Verwendung desselben
Die Erfindung betrifft ein Faservliesmaterial, einen Vliesmaterialkörper aus solchem Faservliesmaterial sowie einen Vliesmaterialverbundkörper, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Faservliesmateriales und Verwenden eines derartigen Vliesmaterialkörpers.
Vliese sind als textile Flächengebilde bekannt, deren Zusammenhang durch die Faserhaftung gegeben ist. Man unterscheidet nach der Art der Herstellung mechanisch, aerodynamisch, hydrodynamisch gebildete Faser-Vliese mit sehr unterschiedlichen Verfestigungsvarianten und Spinn-Vliese.
Zu den hochproduktiven mechanischen textilen Technologien zur Herstellung textiler Flächengebilde ist das Nähwirken zu zählen, bei dem vielfach von Mauersberger modifizierte Verfahrensweisen durch Übernähen eine mechanische Verfestigung von Fadenlagen, Flächengebilden oder Faservliesen mit Fäden praktiziert wurden. Bekannte Beispiele für diese Vorgehensweise sind Produkte wie Malimo, Maliwatt, Malivlies und Mali- kustik. Weiterhin ist bekannt, dass als dünnes textiles Flächengebilde ein geblasenes, gepresstes und durch Kunstharz verfestigtes und gesteiftes Wirrfaservlies zum Einsatz kommt. Es ist als Vlieseline im Handel und wird als Einlagestoff genutzt.
Bei der Herstellung von Geotextilien aus Flachskurzfasern hat man bis zu 50 % Polypropylenfasern zugemischt und das aus der Mischung hergestellte Vlies durch Vernadeln und Nähwirken mechanisch verfestigt. Eine wichtige Voraussetzung ist die sehr weitgehende Aufbereitung mit unterschiedlich ausgebauten Prozessstufen für die Entholzung, die Schäbenabtrennung, die Reinigung und ggf. die Kottonisierung. Dabei hat man es mit Ausbeutewerten von ca. 20 % zu tun, bezogen auf das eingesetzte Strohgewicht.
Bambusfaserfilz wird gemäß JP-05321107 A durch die Mischung von 20 % Masseanteilen feinfasrigen Polyethylens (PE) mit Bambusfasern dadurch hergestellt, dass man nach einer Art Zwangsmischung (needle punching) das resultierende Materialgemisch 10 Minuten lang auf 140 °C erhitzt. Zur Herstellung einer Faserplatte ist es aus der JP-10310964 A bekannt, eine Mischung aus Bambusfasern und anderen Pflanzenfasern, z.B. Hanffasern in Masseanteilen von 30 % zu 70 % mit thermoplastischen Fasern (wie Polyethylen) herzustellen und daraus Platten zu fertigen, die anschließend bis zur Erweichung der thermoplastischen Fasern erhitzt werden sollen und man dadurch eine Bindung mit den Naturfasern zu erreichen.
Aus der JP 10-058411A ist eine „Composite" genannte Laminatplatte aus Bambuspartikeln bekannt. Feine getrocknete Stücke von in Faserrichtung gespaltenem Bambus werden mit 10 Masse-% Phenolharz vermischt und dann in Faserrichtung als Strukturschicht angeordnet. Darauf werden als vibrationsabsorbierende Schicht kleinere Bambusteilchen aufgelegt. Die Laminatbildung soll dadurch erreicht werden, dass man die o.g. Schichten abwechselnd übereinander legt und dann mehrere Schichtlagen gemeinsam verpresst und aushärtet.
Mattenartige Gebilde werden z.B. in Indien und China durch manuelles Verflechten langer dünner durch mehrfaches Spalten der Halme hergestellter Bambusspäne (Einzelspandicke < 1 mm) und anschließendes Verpressen von bis zu 3 Einzelspanlagen hergestellt. Sie sind bekannt geworden unter dem Kürzel BMB (Bamboo at Board). Auf diese Weise entstehen sperrholzartige Platten mit den bekannten guten Elastizitätseigenschaften von Bambus, die in Abhängigkeit von ihrer Oberfläche und ihrer technologisch beeinflussbaren inneren Struktur für vielfältige Verwendungen in der Verpackungstechnik, für die Möbelproduktion und auch in der Bauwirtschaft zum Einsatz kommen sollen. Die Herstellung der o.g. Matten ist sehr arbeitsintensiv und erfolgt überwiegend in manufakturartigen Produktionseinrichtungen. Als besondere Nachteile müssen die Begrenzung auf BMB-Dicken < 3 mm, die eingeschränkte Verformbarkeit der BMB's und die für technische Anwendungen als Verstärkungsmaterial unbefriedigende Freilegung der Oberflächen der Bambusfaserzellen als eigentliche Träger der elastischen Eigenschaften des BMB-Ausgangsmaterials Bambus genannt werden.
Aus der DE 19831433 A1 ist eine Rohmaterialaufbereitung zur Gewinnung von Bambusfasern bekannt, die als Verstärkungsmaterialien in Matrixstoffen geeignet sind, in Gestalt einer mechanischen Bambuszerfaserung zur Freilegung möglichst vieler, auf den Oberflächen der Bambuspartikel, insbesondere der Parenchymzellen, ausgebildeter Mikrofibrillen, was die Voraussetzungen dafür schafft, dass die in Längen < 60 - 65 mm technisch herstellbaren an sich sehr sperrigen Bambuspartikel sich mit anderen feinteili- gen Fasern mechanisch verbinden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Faservliesmaterial, einen Vliesmaterialkörper sowie einen Vliesmaterialverbundkörper, ein Verfahren zur Herstellung eines Faservliesmateriales und Verwendungen des Vliesmaterialkörpers anzugeben, wobei das Faservliesmaterial und die aus diesem hergestellten Elemente eine überlegene spezifische Festigkeit pro Gewichtseinheit und eine hohe Beständigkeit gegen äußere Einflüsse aufweisen und vorteilhaft herstellbar sein sollen, wie auch überlegene Festigkeitseigenschaften zur Verwendung als Füllstoffmaterial, Bewehrungsmaterial, Stabilisierungsmaterial oder zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen aufweisen sollen.
Die vorgenannten Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 9, 12 und 19 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Die Erfindung beruht grundsätzlich auf der Erkenntnis, dass angemessen, vorzugsweise trocken oder feucht zu fasrigen Partikeln, Fasern oder Faserbündeln zerkleinertes Bambusmaterial aufgrund seiner anderen Gräsern und Holzarten weit überlegenen Zugfestigkeit sowie weiteren, vorteilhaften Bambusfasereigenschaften zur Bildung von Vliesmaterial mit einem weiten Feld von Einsatzmöglichkeiten als Faserverbundwerkstoff, Einlage, Umhüllungs- oder Bewehrungsmaterial dadurch verwendbar wird, dass die an sich sich einer Vliesbildung widersetzenden Bambuspartikel, -fasern oder -faserbündel zur Bildung eines Faservlieses dadurch verwendbar und geeignet modifiziert werden können, dass dieses Bambusmaterial mit einem verhältnismäßig geringem Anteil mit feinteiligen bzw. feingliedrigen Hilfsstoffen, insbesondere Hilfsfasern, vorzugsweise Naturfasern aus nachwachsenden Rohstoffen und/oder Kunststoff-Fasern für eine Vliesbildung vermischt wird und auf diese Weise zu einem außerordentlich haltbaren Vliesmaterial verarbeitet werden kann. So kann z.B. durch ein aerodynamisches Verwirbelungs- und/oder Gemischbildungsverfahren von fasrigen Bambuspartikeln und/oder Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündeln mit einem diese verbindende Matrixmaterial, vorzugsweise feinteiligen Natur- und/oder Kunststoff-Fasern, wie z.B. fasrigen Komponen- ten aus Hanf- und/oder Maisstroh oder feinteiligen thermoplastischen Fasern, ein hervorragend belastbares Faservlies, insbesondere Wirrfaservlies, besonders in Verbindung mit nadel- oder lanzettförmigen Bambuspartikeln gebildet werden, wobei die Gemische umso besser über ein mechanisches Aufgabesystem in eine Faservliesstruktur überführbar sind, je feiner die den Bambuspartikeln zugegebenen, vorzugsweise fasrigen Komponenten, d.h. die die Bambuspartikel zu einer Matrix verbindenden Hilfsstoffe (Hilfsfasern) sind. Zugleich weisen diese vorzugsweise eine die Bambuspartikel elastisch verbindende Matrixstruktur auf. Als Hilfsfasern können vorzugsweise auch biologisch abbaubare, kurzfasrige Kunststoffmaterialien oder entsprechende, in Fluidströmungen der Bambuspartikel einspritzbare Kunststoffflocken oder als Aerosol zugeführte Kunststoffbindemittelnebel bzw. kleinteilige Haftvermittler verwendet werden. Eine Überführung von zerfasertem Bambus in ein vliesartiges Flächengebilde mit einem vom Verwendungszweck abhängigen Flächengewicht bereitet ohne die Verwendung feinteiliger fasri- ger Zusatzstoffe oder der vorgenannten Haftverbinder bzw. Kunststoff- oder Naturfaser- Bindemittel Schwierigkeiten, selbst wenn sehr schlanke Bambuspartikel mit einer Länge < 60 mm und einem Durchmesser < 1.0 mm mit herkömmlicher aus der Textiltechnik bekannter Faservliesverbindungstechnologie zu einem handhabbarem Flächengebilde umgeformt werden sollen.
Die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Lösung werden in einer Gemischverarbeitung berücksichtigend den strukturellem Aufbau der Bambusteilchen, insbesondere ihre Steifigkeit und ihrer hohen mechanischen Festigkeit einerseits und in der vorteilhaften Faserhaftungs- und Vlieserzeugungswirkung von diese Bambuspartikel verbindenden Hilfsstoffen andererseits gesehen.
Die Freilegung möglichst vieler, auf den Oberflächen der Bambuspartikel, insbesondere den Parenchymzellen, ausgebildeten Mikrofibrillen schafft die Haftungsvoraussetzungen für die Verbindung mit anderen Verbindungs- bzw. Zusatzstoffen, insbesondere der mechanischen Verbindung mit anderen feinteiligen Natur- oder Kunststoff-Fasern oder Haftvermittlem, so dass eine aerodynamische Vliesbildung ermöglicht wird.
Dabei ist es gleichgültig, ob man die unterschiedlichen Fasern (Bambus- und NichtBambus-Fasern) gemeinsam in einer luft- bzw. gasdurchströmten Aufbereitungsstufe mit Zerfaserungsfunktion herstellt und dann den Vliesbildungsprozess anschließt oder ob man wegen der stoffspezifisch unterschiedlichen Zerfaserungsergebnisse die Zerlegung in Partikel unterschiedlicher Längen- bzw. Durchmesserklassen für die Bambus- und Haftvermittlungs- bzw. Hilfsfasern, die auch die Flexibilität des Vlieses maßgeblich beeinflussen, in verschiedenen Aggregaten durchführt und erst anschließend die faserför- migen Komponenten bzw. die Bambusfasermaterial- und die Hilfsstoffkomponente vermischt.
Vorzugsweise werden die verwendeten Ausgangsmaterialien stoffspezifisch so zerlegt, dass insbesondere bei den fasrigen Bambuspartikeln ein hoher Anteil derselben mit hohem Schlankheitsgrad (Verhältnis Länge I zu Durchmesser d; λ = l/d) λ bei 10 < λ < 100, wobei hinsichtlich der Hilfskomponente, wie z.B. bei Hanf- und Maisstroh, deren nichtfas- rige Bestandteile sich verhältnismäßig einfach nach der Zerlegung abtrennen lassen. In Abhängigkeit von den Zerfaserungsbedingungen (wie sie z.B. in der DE-OS 198 31 433 A1 beschrieben sind), kann mit Bambus als Aufgabegut ein Masseausbringen von 95 - 99 % als faserhaltige Partikel erfolgen. Die Mischung solcher faserhaltiger Partikelströme mit unterschiedlichen Massenanteilen, parallel dazu fein zerfaserten Naturfaserrohstoffes oder von Kunststoff-Fasern kann in verschiedener Weise fluidtechnisch gelöst werden und führt zu einem Produkt, dessen Eigenschaften und Dichte die Verwendbarkeit für die Herstellung von Wirrfaservliesen belegen.
Während also die Faservliesbildung basierend auf reiner Verwendung von zerfasertem Bambusmaterial mangels Faserhaftverbindungseigenschaften des reinen Bambusmate- riales praktischen Schwierigkeiten begegnet, führt die bereits in Gewichtsanteilen verhältnismäßig geringfügige Verwendung von haftverbindenden Zusatzstoffen, wie z.B. aus nachwachsenden Rohstoffen, z.B. Hanffasern enthaltenden feinteiligen Hilfsfasern oder auch Kunststoff-Fasern, zu einem Faservliesmaterial mit überraschenden Vliesbil- dungs- und Festigkeitseigenschaften, die derartiges Vliesmaterial sowohl einlagig als auch als mehrlagiger Verbundkörper zu einem hervorragenden Faserverstärkungsmaterial, z.B. für eine Leichtbaugestaltung hochbeanspruchter Bauwerkstoffe oder zur Stabilisierung im Erdstoffbau (zur Bodenstabilisierung) machen.
Die diesem Effekt zugrundeliegende Ursache kann mit den mikroskopisch kleinen Oberflächenrauhigkeiten auf den der vorausgehenden Zerfaserung ausgesetzten Partikel- Längsseiten der Bambuspartikel und -fasern und den sich in diesen Oberflächenrauhig- keiten festsetzenden, verhakenden feinteiligen Hilfsstoff-Fasern erklärt werden, so dass einzelne oder mehrere faser- oder faserbündelartige Partikel durch sie umschlingende und/oder mit ihnen mechanisch, und/oder stofflich auf andere Art und Weise verbundene Hilfsfasern (z.B. aus Hanf) in relativ locker zusammenhängende, später zu fixierende Flächengebilde überführt werden können.
Vorzugsweise wird ein Verbindungseffekt feinteiliger Natur- oder Kunststoff-Fasern in Verbindung mit der Verwendung von Bambuspartikeln dadurch verstärkt, dass die Teilchenoberflächen in Abhängigkeit von der Zuordnung zu Faser- oder Zwischenzellbereichen (Parenchymbereichen) mit mehr oder weniger großen Anteilen der vorgenannten Mikro- fibrillen besetzt sind. Diese haben eine durchschnittliche Tiefe von » 0.1 μm, sind unter ca. 45° gegen eine Wachstumsrichtung des Ausgangshalmes geneigt und unter sich überwiegend parallel angeordnet (vgl. Liese, W: The anatomy of Bambus culms, 18. Technical Report, International Network for Bamboo and Rattan 1998, Beijing, PR of China). Auf diese Weise sind beste Voraussetzungen für das Verbinden von unterschiedlich langen und dicken Faserpartikeln untereinander durch eingebrachte feinteilige flexible Hilfsstoff-Fasern gegeben.
Die Herstellung von locker zusammenhängenden Faservliesen mit oder ohne vorlaufende Längsausrichtung möglichst vieler Faserpartikel, ihre nachfolgende Fixierung und ggf. damit verbundene oder daran anschließende Weiterveredlung im Sinne von Oberflächenbehandlungen, thermischen Behandlungen und/oder zusätzlichen mechanischen Verformungen macht vor allem bei Bambus als typischem Vertreter der Pflanzenfamilie der Süßgräser besonderen Sinn wegen der hohen mechanischen Belastbarkeit von Bambus. Bei der Verwendung von Bambuspartikeln kommt es darauf an, dass sie vorzugsweise als grobfas- rige nadel- und/oder lanzettförmige Bambusfaserpartikel mit Durchmessern von 0,1+0,5 mm < dpart < 2 3 mm und Längen im Bereich 4+6 mm < lPart < 50+60 mm zum Einsatz kommen und dabei die durch mechanischen Faseraufbereitungsprozess freigelegten Oberflächenrauhigkeiten in größtmöglichem Umfang als Haftvermittler für die durch zugemischte Hilfsstoffe, insbesondere möglichst dünne und flexible Fasern, z.B. aus Flachs, Hanf und/oder thermoplastischen Kunststoffen, zu erreichende Verbindung der Bambuspartikel untereinander genutzt werden können. Die mit Baustahl vergleichbaren für Naturfasern extremen Biege- und Zugbelastbarkeitseigenschaften des Bambushalmes mit seinem Faserzellenanteil < 50 % können auch im einzelnen Bambusfaserpartikel/-bündel zum Tragen kommen, weil die durch überwiegend spaltende Aufbereitung hergestellten Bambusfaserbündel entsprechend den vorstehenden geometrischen Kriterien mindestens 100+150 einzelne Faserzellen (Durchmessern von dF < 15+30 μm, und einer Länge I von 1 mm < I ≤ 2,2 mm) im praktisch einzubauenden Faserbündelquerschnitt enthalten und weil je nach Faserbündellänge ca. 25+50 einzelne Faserzellen aneinander gereiht sind.
Vorzugsweise besteht das Faservliesmaterial im wesentlichen aus Bambusfasern und/oder Bambus-Faserbündeln und/oder fasrigen Bambuspartikeln, während das Hilfs- stoffmaterial, insbesondere Hilfsstoff-Fasermaterial einen Anteil von maximal 25 Gew.% am Gesamtgewicht des Faservliesverbundes besitzt. Der Anteil des Hilfsfasermateriales kann aber auch wesentlich kleiner sein, z.B. nur wenige Gewichtsprozent, betragen.
Vorzugsweise enthält das Fasermaterial zumindest Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündel mit Faser- oder Faserbündellängen im Bereich von ca. 3 mm bis 75 mm.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Faservliesmaterial fasrige Bambuspartikel mit einem Schlankheitsgrad λ von ca. 10 bis 100 in einem Durchmesserbereich der Bambuspartikel von ca. 0.1 mm bis 3 mm.
Nach einerweiteren, bevorzugten Ausführungsform weist das Faservliesmaterial ein Flächengewicht von zwischen ca. 100g/m2 bis 2.500 g/m2 und/oder eine. Materialdicke von ca. 0.1 mm bis ca. 50 mm auf.
Vorzugsweise wird das Faservliesmaterial durch den Einsatz von aushärtenden Fixiermitteln oder aber durch verfestigende Druck- und/oder Wärmeanwendung, insbesondere auch bei Verwendung thermoplastischer (d.h. schmelzbarer) Kunststoff-Fasern als Hilfsstoffen stabilisiert. Die fasrigen Bambuspartikel und -fasern können aber durch nicht- faserförmige Hilfsstoffe zu einem Vliesmaterial „vernetzt", z. B. durch tropfenförmige Haftvermittler oder Bindemittel zu einem Faserverbund zusammengebracht werden, obgleich die Verwendung von Natur- oder Kunststoff-Fasern bevorzugt wird.
Die vorgenannte Aufgabe wird ferner durch einen Vliesmaterialkörper bestehend aus einem Faservliesmaterial der vorgenannten Art gelöst, vorzugsweise kann eine Mehrzahl solcher Vliesmaterialkörper sandwichartig zu einem Vliesmaterialverbundkörper unter Einsatz von Haftvermittlern mehrlagig ausgebildet werden, wobei die einzelnen Lagen bzw. Schichten des Vliesmateriales aus Bambusmaterial enthaltenden Schichten unterschiedlicher Komposition gebildet sein können, oder aber auch einzelne Lagen oder Schichten nur aus Naturfaser- oder Kunststofffasermaterial ohne Partikel oder Fasern aus Bambusmaterial bestehen können, wodurch die mechanischen und sonstigen Festigkeitseigenschaften des so erhaltenen Vliesmateriales bzw. Vliesmaterialverbundkörpers dem gewünschten Anwendungszweck genau angepasst werden können.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines Faservliesmateriales wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch das mechanische Aufschließen und/oder Vorzerkleinern von Bambushalmen zu fasrigen Bambuspartikeln und/oder Bambus- Fasern und/oder Bambus-Faserbündeln, dem Herstellen eines Gemisches dieses Bam- busmateriales mit einem Haftvermittler-Hilfsstoff, insbesondere unter Herstellen eines Fasergemisches mit feinteiligen, aus nachwachsenden Rohstoffen gebildeten Naturfasern und/oder Kunstfasern und dem Ablegen des Gemisches auf einer Vliesbildungsfläche unter Relativbewegung zwischen dieser Vliesbildungsfläche und einer Aufgabeeinrichtung für das Gemisch, insbesondere Fasergemisch, und anschließender Fixierung der fasrigen Bambuspartikel und/oder Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündel des Faservliesmateriales unter Bildung eines Vliesmaterialkörpers.
Vorzugsweise werden die fasrigen Bambuspartikel und/oder Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündel mit einem relativ geringen Anteil feingliedriger Natur- und/oder Kunststoff-Fasern vermischt, insbesondere in einer Fluidströmung aerodynamisch intensiv vor dem Auftragen auf die Vliesbildungsfläche vermischt.
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die fasrigen Bambuspartikel einen hohen Schlankheitsgrad λ von ca. 10 < λ < 100 und einen Partikeldurchmesser im Bereich von ca. 0.1 mm bis 3 mm nach der Mischung mit feinteiligen Natur- und/oder Kunststoff-Fasern in einem Anteil von 2 bis 25 Gew.%, vorzugsweise 20 Gew.% unter Verwendung mechanischer und/oder pneumatischer Dosier- und Vergleichmäßigungsmittel auf und werden insbesondere unter gleichzeitiger oder nachträglicher Anwendung von Wärme und/oder Druck zu einem Vliesmaterialkörper gebildet. Vorzugsweise folgt eine Materialzuführung der Komponenten des zu bildenden Vliesmaterialkörpers aus einer einzigen oder aus einer Mehrzahl unabhängig voneinander arbeitender Zuführungslinien, in denen eine Materialzusammensetzung variabel sein kann.
Vorzugsweise können, insbesondere hinsichtlich derjenigen Partikel und Fasern, die eine Außenseite des Vliesmaterialkörpers bilden, diese in einer Längsausrichtung orientiert werden, und der Vliesmaterialkörper wird einer mechanischen Verfestigung und/oder einer Thermo- und Druckbehandlung und/oder einer Oberflächenbehandlung und/oder einer Konfektionierung unterzogen. Einzelne Schichten innerhalb des einlagigen Vliesmaterialkörpers aus Faservliesmaterial können zur Verbesserung der Faseran- haftung untereinander auch mit unterschiedlicher Faserorientierung (z.B. Beeinflussung der Partikel und Fasern durch elektrostatische Felder) abgelegt werden und bei mehrlagigen Vliesmaterialverbundkörpern können die einzelnen Lagen in wechselnder, z.B. spitz- oder rechtwinkliger Faserorientierung gebildet werden.
Vorzugsweise erfolgt anschließend eine plastische Formgebungsbehandlung des so gebildeten Faservliesmateriales bzw. unter Einsatz von Haftvermittlern eine sandwichartige Zusammenführung mehrerer Lagen zu einem Vliesmaterialverbundkörper.
Erfindungsgemäße Verwendungen des Faservliesmateriales sind in den Ansprüchen 34 bis 47 dargelegt.
Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.
Vorzugsweise gestattet die vorliegende Erfindung die Herstellung von Vliesen unter Verwendung von Fasern bzw. Faserbündeln aus Halmen nachwachsender faserhaltiger Rohstoffe, wie Bambus zusammen mit der Verwendung von in großen Mengen verfügbaren, faserhaltigen Rohstoffen mit möglichst feinteiligen Faserbestandteilen, wobei durch anwendungsbezogene Behandlungsschritte dem Vliesmaterial während und nach der Vliesbildung besondere Stoffeigenschaften, abgestimmt auf die betreffende Anwendung, verliehen werden. Vorzugsweise soll für die Herstellung des Faservliesmateriales im Anschluss an eine mechanische Aufbereitung, vorzugsweise wie in der DE-A 198 31 433 A1 gezeigt, aufgeschlossene, fasrige Bambuspartikel, Bambusfasern oder Bambusfaserbündel mit hohem Schlankheitsgrad λ zwischen ca. 10 und 100 und Partikeldurchmessern im Bereich von 0.1 mm bis 2 bis 3 mm diese mit relativ geringen Anteilen feingliedriger Natur- oder Kunststoff-Fasern intensiv gemischt und anschließend über mechanische und/oder pneumatische Dosier- und Vergleichmäßigungssysteme aerodynamisch auf einer beweglichen Vliesbildungsunterlage abgelegt werden. Dabei kann die Materialzuführung vorzugsweise in einer oder mehreren, voneinander unabhängig arbeitenden Linien erfolgen, wobei die stoffliche Zusammensetzung des aus den einzelnen Zuführungslinien kommenden Materiales, vorzugsweise variierbar ist und die Materialzuführung in einzelnen, insbesondere den äußeren Schichten des auf diese Weise hergestellten Faservliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers mit einer Längsausrichtung der schlangen, fasrigen Partikel kombiniert wird, wobei vorzugsweise im Anschluss an die Vliesbildung bei Beachtung unterschiedlicher Flächengewichte und der Materialzusammensetzung einzelner Schichten einer Fixierung der Partikellagern hinfällig erscheint und in Abhängigkeit vom Einsatzzweck des Vliesmateriales dieses einer mechanischen Verfestigung, einer überlagerten Thermo- und/oder Druckbehandlung, einer Oberflächenbehandlung und ggf. einer Konfektionierung ausgesetzt wird.
Bevorzugte weitere Verfahrensschritte in Abhängigkeit vom beabsichtigten Verwendungszweck des Vliesmaterialkörpers sind insbesondere Nachbehandlung zur thermischen und/oder mechanischen Verfestigung des Faservliesmateriales, zur Umformung desselben und/oder zur speziellen Oberflächenvergütung. Hinsichtlich der maschinentechnischen Umsetzung kann hierzu vorzugsweise auf maschinen- und/oder verfahrenstechnische Lösungen aus dem Maschinenbau, z.B. mit mechanischen Leitereinrichtungen und vibrierenden Transportvorrichtungen bei der Herstellung von mehrlagigen Holzfaserplatten mit unterschiedliche Orientierung von Holzpartikeln in einzelnen Lagen (sogenannt OSB-Platten) oder die Faserausrichtung im elektrostatischen Feld aus Anwendungen in der Lebensmitteltechnik zurückgegriffen werden.
Vorzugsweise werden die zu fasrigen Partikeln, Fasern und/oder Faserbündeln aufbereiteten Materialien aus Bambus in Abhängigkeit vom Einsatzfall mit variabler Faserbün- dellängenverteilung und/oder Faserbündeldickenverteilung sowie veränderlichen Anteilen an fasrigen Partikeln, Fasern oder Faserbündelanteilen im Durchsatz zugehöriger Anlagen bzw. pro zu erzeugender Vliesfläche mit oder ohne Vorbehandlung und Aus- richtung der Faserkomponenten zur Beeinflussung ihrer Oberflächeneigenschaften dem jeweiligen Matrixsystem unter Zugabe von feinstrukturierten Hilfsstoffen, wie feinstrukturierten flexibler Natur- und/oder Kunststoff-Fasern in Faservliesmaterial überführt, mit und/oder ohne Vorzugslagen (Orientierungen) der Vliesbestandteile.
Vorzugsweise können zum Erreichen von, vom jeweiligen Einsatzzweck abhängigen zusätzlichen Eingangseigenschaften der Bambusfaservliese und/oder der darin enthaltenen Bambusfaserbündel als weitere Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung spezielle Vorbehandlungsstufen wie Imprägnierungen zur Beeinflussung des Schwindverhaltens, chemische und/oder physikalische Behandlungen der Fasern zur Beeinflussung von Faseroberflächen- und Verformungseigenschaften sowie zusätzliche Trocknungsvorgänge vorgesehen werden. Solche Behandlungsschritte sind zu kombinieren mit dem Fixieren der Partikellagen und sollen in Abhängigkeit von der späteren Verwendung der Vliese ausgewählt werden.
Von Vorteil wird dabei die in einem für Naturfasern weiten pH-Wert-Bereich mit 5 < pH < 12 liegende chemische Beständigkeit der Bambusfasern sein. Ebenso muss bei beabsichtigter späterer Umformung bedacht werden, dass die thermische Kurzzeitbeständigkeit mit T < 200 °C zu beschreiben ist und dass die thermische Dauerbelastung nach gegenwärtigem Kenntnisstand bei Grenzwerten T < 180 °C endet.
Ebenso können vorzugsweise für die faserverstärkten Matrixsysteme als weitere Ausgestaltungs-Merkmale der Erfindung Nachbehandlungsschritte wie spezielle Maßnahmen zur Faserausrichtung bereits während des Vliesbildungsprozesses, zur Oberflächenbehandlung der Vliese, z.B. durch Aufsprühen von aushärtenden faserfixierend wirkenden Emulsionen wie Latex oder Wasserglas, aber auch wasserlösliche Reaktionsharze u.a.m. und/oder Versiegelungsmaßnahmen wie thermische Druckverfestigung mit oder ohne Auftragung einer Deckschicht aus nichtfasrigem Material vorgesehen werden.
Anwendungstechnische Aspekte von Bambusfaservliesen müssen vorzugsweise berücksichtigen, dass die darin enthaltenen Partikel eine Reihe von Eigenschaften aufweisen, wie sie in dieser Häufung bei Naturprodukten nicht besonders oft anzutreffen sind. Insbesondere sind hier zu erwähnen: die artenabhängige große mechanische Belastbarkeit (vergleichbar mit Baustahl), verbunden mit einer Bruchdehnung von < 9 % sowie der strukturelle Aufbau der meisten Bambusarten mit im Bambushalmquerschnitt verteilten und aus hohlen in sich geschlossenen Faserzellen (lFZ < 2,2 mm, 0Fz ≤ 15-30 μm) bestehenden Leitbündeln und sie umgebenden ebenfalls hohlen geschlossenen Parenchymzellen unterschiedlicher Länge und Dicke, was die immer aus mehreren in Axial- und Radialrichtung miteinander fest verbundenen Faser- und Parenchymzellen oder Reststücken davon bestehenden Bambuspartikel geradezu dafür prädestiniert, von außen aufgebrachte statische Belastungen ebenso wie periodische oder stochastische Schwingungsbelastungen inkl. Schall- und Stoßwellen aufzunehmen und dämpfend abzubauen bzw. sie zu übertragen.
Durch die Verwendung von Bambuspartikeln und/oder -fasern in Verbindung mit diese zu einem Faservliesmaterial verbindenden Vliesbildungselementen, vorzugsweise aus anderen nachwachsenden faserhaltigen Rohstoffen oder Kunststoffen hat die erfindungsgemäße Vliesbildung gegenüber traditionellen Verfahren zur Vliesbildung und dabei hergestellten Produkten folgende Vorteile:
Auswahlmöglichkeiten für unterschiedliche Festigkeitsträgermaterialien und ihre mögliche unterschiedliche Aufbereitung,
Große Variationsbreite für die Vliesgeometrie und -eigenschaften im Sinne variabler Schichtdicken sowie ihrer in weiten Grenzen veränderlichen Partikelgeometrie und Anteile einzelner Partikelklassen,
Kombinationsmöglichkeiten für mehrere Vlieslagen unterschiedlicher werkstofflicher Beschaffenheit und technologischer Eigenschaften, Auswahlmöglichkeiten für unterschiedliche Fixierungsmöglichkeiten in Abhängigkeit von technologischen Anforderungen des Herstellungsprozesses und der Vliesnutzung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
1. Ausführungsbeispiel
Herstellung und Nachbehandlung eines einlagigen Bambusfaservlieses.
Für die Herstellung von einlagigen Bambusfaservliesen (Vliesmaterialkörpern) können in Abhängigkeit von der vorgesehenen Verwendung der Vliese sowohl die gesamte Pa- lette der als grobfasrig beschriebenen nadel- und/oder lanzettförmigen Bambusfaserpartikel mit Durchmessern im Bereich von 0,1+0,5 mm < dPart ≤ 2+3 mm und Längen im Bereich 4+6 mm < \Part ≤ 50+60 mm zum Einsatz kommen als auch einzelne daraus abgetrennte Faserlängen- und -dickenklassen verwendet werden. Mit zunehmender Feinheit der Bambuspartikel verbessert sich die Möglichkeit, auch dünne Vliese mit Flächengewichten < 400 + 500 g/m2 herzustellen. Es wird darauf orientiert, bei unklassier- ten Bambuspartikeln der o.g. Abmessungsbereiche vor allem dickere Wirrfasermatten mit Flächengewichten > 1000 g/m2 und geringeren Ansprüchen an ihre mechanische Belastbarkeit (z.B. σ2< 15 + 20 MPa) herzustellen; für Vliese mit in engen Durchmesserbereichen klassierten Partikeln (z.B. dPart = 0,5 +1,0 mm) wurde einerseits ihre relativ gute mechanische Ausrichtbarkeit bestätigt und kann andererseits eine größere mechanische Belastbarkeit erreicht werden (z.B. σz> 20 + 25 MPa).
Den Bambuspartikeln werden möglichst dünne und flexible Fasern, z.B. aus Flachs, Hanf und/oder thermoplastischen Kunststoffen in Masseanteilen < 20 % zugegeben werden, um beim aerodynamischen Mischprozess vor der Vlieslegung eine erreichende Verbindung der Bambuspartikel untereinander zu erreichen und dauerhaft zumindest bis zur Fixierung zu erhalten und zu sichern. Für die chemisch-physikalische Vliesfixierung haben sich das Aufsprühen von Wasserglaslösung oder von latexartigen Suspensionen bewährt.
Ebenso ist es möglich, dem zu zerfasernden grob vorzerkleinerten Bambus ebenso vorzerkleinerte andere faserhaltige getrocknete Naturstoffe wie Hanf, Maisstroh oder Brennnesselstroh zuzumischen und den Zerfaserungsprozeß nach der in DE-OS 198 31 433 und EP 0 971 065 sowie DE 101 15 831.9 beschriebenen und in zahlreichen Zerfa- serungsversuchen selbst getesteten Anordnung durchzuführen. Dabei anfallendes Schäbenmaterial und nichtfasrige Bambuspartikel können je nach den Anforderungen an die letztendlich herzustellenden Vliese gemeinsam mit der faserigen Mischfraktion der Vliesbildungsstrecke zugeleitet werden oder sind mit der Trägerluft einer sepaten Schäbenabtrennung zuzuführen.
2. Ausführunαsbeispiel
Herstellung und Nachbehandlung eines einlagigen Bambusfaservlieses (Vliesmaterialkörper) mit thermoplastisch-mechanischer Vliesfixierung. Für die Herstellung von einlagigen Bambusfaservliesen mit thermoplastischmechanischer Vliesfixierung gelten die gleichen verfahrenstechnischen Voraussetzungen wie im obigen Beispiel 1. Für das Fixieren wurden erprobt:
Besprühen mit latexartiger Suspension aus feinteiligen Thermoplastteilchen,
Einmischen von thermoplastischen Fasern, und/oder
elektrostatisches Beschichten mit thermoplastischen Pulvern.
Mit einer nachfolgenden Infrarotaufheizung und Vorverdichtung zwischen einem oder mehreren Rollenpaaren oder Aufheizen in einer Presse wurde ein zumindest örtliches Aufschmelzen der zugegebenen Thermoplastkomponente und so eine für alle nachfolgenden Verwendungsstufen ausreichende Formstabilität und Festigkeit der Bambusfaservliese erreicht. Die Verwendung der thermoplastisch-mechanischen Fixierung liefert ähnliche Festigkeitswerte für das Vlies wie in Beispiel 1 , da die Verbundfestigkeit maßgeblich durch die Bambuspartikel beeinflusst wird.
3. Ausführunqsbeispiel
Herstellung und Nachbehandlung eines mehrlagigen Bambusfaservlieses (Vliesmaterial- verbundkörper)mit Vliesfixierung (Vliesmaterialverbundkörper) mit Vliesfixierung gemäß Ausführungsbeispiel 1.
Für die Herstellung eines mehrlagigen Bambusfaservlieses mit Vliesfixierung entsprechend Ausführungsbeispiel 1 werden die für die einzelnen Vliesschichten oder -lagen vorzusehenden Bambuspartikel vor der Aufgabe auf die Vliesbildungsebene mit feinteiligen Naturfasern intensiv gemischt. Dabei sind in Abhängigkeit von der beabsichtigten Vliesverwendung in jeder der technisch möglichen 5 Lagen unterschiedliche Partikelabmessungen aus dem in Beispiel 1 beschriebenen Bereich für dPart und lpart zulässig. Die Materialzuführung erfolgt in mehreren voneinander unabhängig arbeitenden Linien. Die Materialzuführung in einzelne, insbesondere die äußeren Schichten kann mit einer Längsausrichtung der schlanken fasrigen Partikel kombiniert werden. Nach der Vlieslegung findet unter Beachtung unterschiedlicher Flächengewichte und Materialzusammensetzung einzelner Schichten eine Fixierung der Partikellagen statt. Dazu wird analog Beispiel 1 die chemischphysikalische Vliesfixierung durch das Aufsprühen von Wasserglaslösung oder von latexartigen Suspensionen durchgeführt. Wesentliche Unterschiede hinsichtlich der technisch-technologischen Handhabbarkeit ergeben sich aus der Notwendigkeit, dickere Partikelschichten ausreichend mit dem Fixierungsmittel zu durchdringen und anschließend die eingetragene höhere Feuchtemenge mittels Wasserverdampfung wieder auszutreiben. Damit wird aus Produktivitätsgründen die Anwendung der hier dargestellten Verfahrensweise auf ausgewählte Anwendungsfälle beschränkt, z.B. auf den Vororteinbau von vliesartigen aufgestreuten Schichten ohne limitierende Zeitvorgaben für das Wirksamwerden einer chemisch-physikalischen Faserfixierung gemäß der Verfahrensweise von Beispiel 1.
4. Ausführunαsbeispiel
Herstellung und Nachbehandlung eines mehrlagigen Bambusfaservlieses (Vliesmaterialverbundkörper) mit Vliesfixierung gemäß Ausführungsbeispiel 2.
Für die Herstellung eines mehrlagigen Bambusfaservlieses mit Vliesfixierung entsprechend Ausführungsbeispiel 2 werden die für die einzelnen Vliesschichten oder -lagen vorzusehenden Bambuspartikel vor der Aufgabe auf die Vliesbildungsebene mit feinteiligen Natur- und/oder Kunststoff-Fasern intensiv gemischt. Dabei sind wie in Beispiel 3 in Abhängigkeit von der beabsichtigten Vliesverwendung in jeder der vorzugsweise 5 Lagen unterschiedliche Partikelabmessungen aus dem in Beispiel 1 beschriebenen Bereich für Partikeldurchmesser dPart und Partikellänge lPart zulässig. Die Materialzuführung erfolgt in mehreren voneinander unabhängig arbeitenden Linien. Die Materialzuführung in einzelnen, insbesondere den äußeren Schichten kann mit einer Längsausrichtung der schlanken fasrigen Partikel kombiniert werden. Nach der Vlieslegung findet unter Beachtung unterschiedlicher Flächengewichte und Materialzusammensetzung einzelner Schichten und/oder Lagen eine Fixierung der Partikellagen statt. Dazu wird analog Beispiel 2 die thermomechanische Vliesfixierung durch das zusätzliche Besprühen mit latexartiger Suspension aus feinteiligen Thermoplastteilchen, durch das Einmischen von zusätzlich aufzustreuenden thermoplastischen Fasern und/oder thermoplastischen Pulvern vorbereitet.
Mit einer nachfolgenden Aufheizung, z.B. durch Infrarotstrahlung oder Warmluft wird zumindest örtliches Aufschmelzen der zugegebenen Thermoplastkomponente erreicht, so dass man mit einer von der Verwendung des zu fixierenden Vlieses abhängigen Vorverdichtung eine für alle nachfolgenden Verwendungsstufen ausreichende Formstabilität und Festigkeit der Bambusfaservliese erhält. Schwierigkeiten, wie sie bei der Wasserglas- durchfeuchtung dicker Vliesschichten nicht völlig ausgeschlossen sind, sind nicht zu erwarten, da die Zumischung der Thermoplastkomponente vor dem Vlieslegeprozess solche Schwierigkeiten vermeidet.
5. Ausführungsbeispiel
Verwendung von Bambusfaservliesen (Faservliesmaterial, einlagiger Vliesmaterialkörper oder mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) als Verstärkungsmaterial für Beton.
Die Verwendungsfähigkeit von Bambusfaservliesen als Verstärkungsmaterial bei Beton wurde mit dünnen Bambusfaservliesen (Flächengewicht ca. 400 g/m2) in der Zugzone der Prüfkörper (400 mm x 100 mm x 100 mm) sowohl bei Normalbeton als auch bei hochfestem Beton untersucht. Dabei wurde zwischen längsausgerichteten und wirr verteilten Bambuspartikeln unterschieden und grundsätzlich nur Material mit einer vorlaufenden Oberflächenbehandlung zur Verbesserung des Haftverbundes in der Betonmatrix verwendet. Bei Normalbetonproben (mit 330 kg/m3 CEM I 32,5) wurden gegenüber den Nullproben nur geringfügige Verbesserungen der Biege-zugfestigkeit erreicht, z.B. ΔσBz7τage = 4,8 % und ΔσBz28τage = 2,1 %. Bei hochfestem Feinkornbeton (mit 453 kg/m3 CEM I 42,5 R) hat sich durch den Einbau von Bambusfaservliesen in der Zugzone vor allem die Frühhochfestigkeit nach 7 Tagen stark verändert: Die Biegezugfestigkeit nahm um bis zu 15 % zu, die Spaltzug-festigkeit stieg um ca. 26 % gegenüber der Nullprobe. Bei Normalbeton war entsprechende 28-Tage-Festigkeit bei allen Proben unabhängig vom Faseranteil und von der Faserausrichtung gleich. Bei hochfestem Beton blieb dagegen die Spaltzugfestigkeit nach 28 Tagen bis zu ca. 17 % höher als bei der Vergleichsprobe ohne Faserzusatz.
Hinzuzufügen ist, dass bei hochfestem Beton im Gegensatz zum Normalbeton sowohl bei den 7-Tage-Proben als auch bei den 28-Tage-Proben die Werte für den statischen als auch für den dynamischen E-Modul gegenüber der faserfreien Vergleichsprobe um ca. 11 % bzw. 8 % zunahmen.
6. Ausführungsbeispiel
Verwendung von Bambusfaservliesen als Verstärkungsmaterial für Polymerbeton.
Die Untersuchung von Bambusfaservliesen (Faservliesmaterial, einlagiger Vliesmaterialkörper oder mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) als Verstärkungsmaterial bei biege- beanspruchtem Polymerbeton erfolgte so, dass in der Zugzone von platten-förmigen Prüfkörpern (400 mm x 150 mm x 30 mm) unterschiedliche chemisch-physikalisch fixierte Bambusfaservliese eingebaut wurden.
Die '3 verwendeten unverdichteten Vliese unterschieden sich hinsichtlich Flächengewicht (im Bereich von ca. 800 g/m2 bis ca. 1200 g/m2) und Faserorientierung. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Durchbiegung und Biegezugbelastbarkeit wurden mit den leichten Platten mit konsequenter Längsausrichtung der Bambuspartikel erreicht. Gegenüber der faserlosen Nullprobe wurde eine 40%-Vergrößerung der Durchbiegung erreicht, die zulässige Biegezugbeanspruchung nahm je nach verwendetem Reaktionsharztyp um bis zu 15 % zu. Die dickeren Faservliese bewirkten weitere erhebliche Steigerungen der zulässigen Durchbiegung; die Bruchlast bei Biege-Zugbeanspruchung ging jedoch bis in den Bereich der faserlos hergestellten Nullprobe zurück.
7. Ausführunqsbeispiel
Verwendung von Bambusfaservliesen (Faservliesmaterial, einlagiger Vliesmaterialkörper oder mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) als Verstärkungsmaterial bei reaktions- harzgebundene Platten;
Die Verwendung von Bambusfaservliesen mit einem Flächengewicht von ca. 1000 g/m2 als Verstärkungsmaterial bei reaktionsharzgebundene Platten führte dazu, dass in den ca. 30 mm starken Platten folgende Festigkeitswerte erreicht wurden: Mittlere Druck-festigkeit 40,5 MPa, Biege-E-Modul = 2,1 GPa, Biegefestigkeit 18,2 MPa. Im übrigen erfolgte die Bambusfaser-vliesbildung wie nach den Ausführungsbeispielen 1 bis 4.
8. Ausführungsbeispiel
Verwendung von Bambusfaservliesen (Faservliesmaterial, einlagiger Vliesmaterialkörper oder mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) für die Erdstoffbewehrung beim Bau von Deichen und Dämmen.
Die Verwendung von Bambusfaservliesen für die Erdstoffbewehrung beim Bau von Deichen und Dämmen orientiert sich daran, zusätzlich zur Verstärkung bzw. Bewehrung von mineralischen Gemischen, insbesondere von Erdstoffsystemen unter Verwendung eingemischter fasriger Materialien einen noch gezielteren Festigkeitsaufbau des Bauwerkes durch den Einsatz von Bambusfaservliesen an Stellen höchster mechanischer Belastung zu erreichen. Beim Dammbau auf weichem Untergrund werden zur Verbesserung von Bodeneigenschaften langzeitig wirkende Stabilisierungseffekte durch das Einmischen von hydraulisch abbindenden Zusätzen wie Zement, Kalk oder kalkhaltigen Filterstäuben aus Kohlekraftwerken erzielt bzw. angestrebt. Dabei muss man in Kauf nehmen, dass die durch die hydraulischen Abbindereaktionen eintretenden örtlichen Verfestigungen bewirken, dass, wie bei allen vergleichbaren Anwendungen mit hydraulischen Bindemitteln, die Übertragbarkeit von Zug- und Biegebelastungen abnimmt. Wesentliche Verbesserungen hinsichtlich der Einbaubedingungen, der Gesamtkosten und der Vermeidung der vorgenannten bodenmechanischen Nachteile werden bereits durch das systematische Einmischen von Bambusfasern in der mineralischen Dammbaumasse erreicht. Zusätzliche Vorteile erreicht man bei rutschungs- und/oder erosionsgefährdeten Böschungen, wenn Bambusfaservliese entsprechend Herstellungsbeispiel 1 , 2, 3 oder 4 oberflächennah im Verbund mit vorgenannten losen Fasern so eingebaut werden, dass die Vliese die Funktion zusätzlicher Bewehrungsmatten erhalten und ein Festigkeitsaufbau erreicht wird, der auch an Orten höchster zu erwartender Belastung durch die Möglichkeit der Herstellung und des Einbaus von nahezu unverrottbaren Bambusfaservliesen ausreichende Sicherheit gegen Dammoder Deichbruch bietet. Dabei sind Flächengewichte der Vliese bis zu Werten von ca. 2000 g/m2 problemlos zu erreichen.
Derartige Bambusfaservliese können auch als Umhüllungsmaterial für den Einsatz von bodenverfestigenden Stützmaterialien, z.B. zur Landgewinnung bzw. für moorige oder andere "schwimmende" bzw. instabile Untergründe verwendet werden, wobei das Vliesmaterial zu entsprechenden Hüllkörpern geformt und dann Sand- und/oder Kunststoff(granulat)mischungen zur Verfestigung des Bodens im Einsatzgebiet verwendet werden .
9. Ausführungsbeispiel
Verwendung von Bambusfaservliesen (Faservliesmaterial, einlagiger Vliesmaterialkörper oder mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) für die Tragschichtbewehrung beim Straßen- und Wegebau.
Die Situation beim Bau und bei der Unterhaltung von Verkehrswegen (Straßen und Wege) ist dadurch gekennzeichnet, dass immer größere Belastungen der Fahrbahnen durch den rollenden Verkehr zu immer kürzeren Liegezeiten und zu steigenden Reparaturaufwendungen führen. Der Vorschlag; Bambusfaservliese oder entsprechend aufgestreute und in die Tragschichtmatrix einzubauende Bambusfasern mit auf die zu erwartenden Verkehrsbelastungen abgestimmten Festigkeitseigenschaften auf der zugbelasteten Unterseite der hochbeanspruchten Fahrbahn einzubringen, soll die Biege- und Spaltzugfestigkeit des Fahrbahnmaterials verbessern und dazu führen, dass z.B. die Fahrbahnnutzungszeit bis zum Auftreten belastungsabhängiger Schäden verlängert werden kann. Erste hierzu durchgeführte experimentelle Untersuchungen mit Bambusfasern im Normalbeton (mit 330 kg/m3 CEM I 32,5 R) haben die grundsätzliche Richtigkeit solcher Überlegungen bestätigt und gezeigt, dass sogar schon mit vliesartig in der Zugzone eingebauten Bambusfasern in Mengenanteilen von 0,375 kg/m2 nach Vorbehandlung zur Haftverbundverbesserung eine Erhöhung der Biege- und Spaltzugfestigkeit zwischen 2,1 und 7,5 % erreicht werden kann.
Verbesserte Wirkungen sind von nach den Ausführungsbeispielen 1 bis 4 hergestellten Bambusvliesen zu erwarten.
10. Ausführungsbeispiel
Verwendung von Bambusfaservliesen (Faservliesmaterial, einlagiger Vliesmaterialkörper oder mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) für Schallschutzaufgaben.
Für den Einsatz von Bambusfaservliesen bei Schallschutzelementen wird vorgeschlagen, 2 oder mehrere einlagige Bambusfaservliese (Arbeitsbreite < 3.000 mm) mit thermoplastischmechanischer Vliesfixierung übereinander anzuordnen, zwischen ihnen in Abhängigkeit von der vorgesehenen Schallschutzaufgabe lose Partikelschüttungen aus zerfasertem Bambus oder anderen verrottungs-beständigen Materialien im Dickenbereich < 50 mm gleichmäßig aufzutragen und anschließend die einzelnen Bahnen der mehrlagigen flächenhaften Matte sowohl am Rand umlaufend durch lokale Erwärmung auf Temperaturen < 180 °C zu verbinden sowie in der Fläche durch lokale Zugabe eines leicht schmelzenden Thermoplastes bei punktueller Druckaufbringung mit gleichzeitiger örtlicher Erwärmung eine Verfestigung und Stabilisierung der Mattenfläche zu erreichen. Der Vliesmaterialkörper wird hier insbesondere nach Ausführungsbeispiel 2 hergestellt.
11. Ausführungsbeispiel
Verwendung eines thermomechanisch verdichteten und umgeformten Bambusfaservlieses als einachsig statisch belastbares Bauelement; Die Verwendung eines thermomechanisch verdichteten Bambusfaservlieses als statisch belastbares Bauelement wird dadurch möglich, dass einerseits die mechanische Belastbarkeit der Bambuspartikel in Abhängigkeit von den Festigkeitseigenschaften der verwendeten Bambusart sowie dem für die Ausbildung bestimmter Festigkeitsmerkmale wichtigen Lebensalter der verwendeten Bambushalme in weiten Grenzen wählbar ist (z.B. 100 MPa < σZug ≤ 300 MPa) und andererseits durch die kraft- und formschlüssige Einbindung der Bambuspartikel in einer thermoplastischen Kunststoffmatrix auch der Kunststoff-Bambuspartikel-Verbund für Kunststoffverhältnisse Biege- und Zugfestigkeitswerte erreicht, die deutlich über den Eigenschaften des Matrixmaterials liegen.
Unterschiedliche Feinheiten der mittleren Faserdurchmesser und -längen führen zu sehr unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften der Verbundmaterialien. Bei feinen Partikeln (Faser-0 dF < 20 μm, mittlere Faserlänge lF < 800 μm) wurden z.B. bei PE - LD A 17 mit Faseranteilen von 30 % folgende Veränderungen gegenüber Primärmaterial erreicht: EZug > 450 %, EBieg > 350 %, σBieg > 220 %, σZug > 110 %, εR = 16 %. Bei grobteiligen Fasern (dF < 1 ,6 mm) erreichte man z.B., dass sich die Biegebelastbarkeit von PE-Regenerat mit gleichem Faseranteil von 5,6 MPa auf 14,8 MPa (ohne Koppler) bzw. 16,6 MPa (mit Koppler) veränderte und damit die Werte von Primärmaterial erreichte. Ebenso konnte durch die Zugabe von 30 % Bambusfasern kann bei PE-HD die Biegebruchspannung von 19,5 MPa auf 33,6 MPa (ohne Koppler) bzw. 40,6 MPa (mit Koppler) gesteigert werden. Bei analogen Versuchen mit PP wurde durch Einmischung grober Bambusfasern (dF < 1 ,6 mm) gefunden, dass σBieg = 62 MPa (30 % Fasern) bzw. σBjeg = 72 MPa (50 % Fasern) erreicht. Analoge Versuche mit Flachsfasern lieferten σBiΘg = 40 MPa (30 % Faseranteil) bzw. σBieg= 48 MPa (50 % Fasern).
Durch die Herstellung eines in der Dicke und in der Partikelzusammensetzung in weiten Grenzen varierbaren Vliesmaterials (z.B. 2 mm < sDic e ≤ 10 mm bei Partikeldurchmessern im Bereich 0,1 mm < dPart < 2+3 mm) und durch die technische Möglichkeit der Partikelausrichtung in der voraussichtlichen Hauptbeanspruchungsrichtung können z.B. bei Verwendung von an sich bekannten Fixierungsmittel (mit Doppeleigenschaften derart, dass sie bei Verarbeitungstemperaturen < 180 °C zu einem thermoplastisch reagierenden Verbundwerkstoff führen, der dann bei Temperaturen > 180 °C duroplastische Eigenschaften erhält) durch Aufheizung auf Temperaturen > 180 °C und anschließende Verdichtung mit Pressdrücken > 20 bar Verbundmaterialien erreicht werden, die nahezu die Festigkeitswerte der als Armierung verwendeten Bambuspartikel erreichen. Wenn die Dehnbarkeitseigenschaften des Matrixmaterials dem der Bambuspartikel mit einer Bruchdehnung < 9 % angepasst werden, erhält man sehr variabel einsetzbare Konstruktionswerkstoffe, auch für statisch belastete Bauelemente.
12. Ausführungsbeispiel
Verwendung eines thermomechanisch verdichteten und umgeformten Bambusfaservlieses als zweiachsig statisch belastbares Bauelement.
Die Verwendung der nach Beispiel 11 herzustellenden thermomechanisch verdichteten Bambusfaservliese als mehrachsig statisch belastbare Bauelemente ist relativ einfach dadurch zu abzusichern, dass man entsprechend der Bauelementegeometrie an sich bekannte heizbare Preßwerkzeuge herstellt, die mit einem für die geforderten Einsatzbedingungen ausreichenden Kunststoff fixierten und unverdichteten Rohvliese entsprechend dem Materialbedarf der Preßwerk-zeuge zuschneidet, in die vorzugsweise vorgewärmte Preßform einlegt und dann den Umformvorgang unter Beibehaltung der Wärmezuführung, z.B. mit Preßdrücken von ca. 20 bar so lange fortsetzt, bis die gewünschte Werkstückwand-dicke und die vorgegebene Werkstückform erreicht sind. Grundsätzlich möglich sind solche Umformprozesse sowohl bei rein sich thermoplastisch verhaltenden Matrixsystemen als auch bei solchen, die bei Erreichen bzw. Überschreiten einer Grenztemperatur z.B. von 200 °C duroplastische Eigenschaften annehmen. Dabei wurde gefunden, daß sich solche Matrixsysteme mit beliebigen Biegeradien in einer Ebene oder räumlich verformen und sogar ohne Faserabrisse oder störende Oberflächenfehler wegen ungenügend eingebundener Bambuspartikel tiefziehen lassen. Auf die Möglichkeit des nachträglichen Aufbringens oder des Mitverformens vorher aufgebrachter Oberflächenveredlungsschichten sei der Vollständigkeit halber hingewiesen.
13. Ausführungsbeispiel
Verwendung von Bambusfaservliesen (einlagiger Vliesmaterialkörper, mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) für die Verstärkung sanierungsbedürftiger statisch belasteter stabförmiger Baukonstruktionen.
Zur Verstärkung sanierungsbedürftiger, statisch belasteter stabförmiger Baukonstruktionen können auf der Zugseite von Beton-, Stahl- und Holzträgern u.a.m. Verstärkungslaschen aus Bambusfaservlies aufgeklebt werden. Dabei ist zu beachten: Bambusfaserpartikel für die Herstellung von Verstärkungslaschen lassen sich mit Durchmessern 0,1+0,5 mm < dPart < 2 +3 mm und Längen lPart im Bereich von 4+6 mm bis 50 +60 mm produzieren. Damit kann man faserrohstoffseitig optimal auf unterschiedliche mechanische Anforderungen reagieren.
Die große Bruchdehnung der Bambuspartikel bietet Sicherheitsreserven für das auf der Zugseite zu verstärkende Bauteil, die für den Bambusfaser-Reaktionsharzverbund durch geeignete Wahl der Harzmatrix in der Lasche und abgestimmte Klebeharze erschlossen werden können.
Der mit der Lasche zu beklebende Untergrund bedarf selbstverständlich eines sauberen fettfreien Untergrundes und einer üblichen Haftgrundvorbehandlung.
14. Ausführungsbeispiel
Verwendung von Bambusfaservliesen (einlagiger Vliesmaterialkörper, mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) für die Verstärkung sanierungsbedürftiger Flächentragwerke.
Zur Verstärkung sanierungsbedürftiger Flächentragwerke sind auf der Zugseite des jeweiligen Tragwerkes mit Anschlüssen zur Kraftableitung versehene Flächenverstärkungen aus Bambusfaservlies hergestellt nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 aufzukleben. Dabei ist zu beachten, dass neben der in Beispiel 13 erwähnten Untergrundbehandlung sowie der beanspruchungsgerechten Auswahl der Partikelgeometrie und der Harze es sinnvoll erscheint, statt eines einzigen flächenhaften Verstärkungselementes mehrere kleinere und dünnere Elemente überlappend neben- und übereinander (z.B. schuppenartig) zu verkleben.
15. Ausführungsbeispiel
Verwendung von thermomechanisch verdichteten und umgeformten Bambusfaservliesen (einlagiger Vliesmaterialkörper, mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper) für räumlich belastbare Bauelemente und/oder Wandungen.
Für die Herstellung räumlich gekrümmter mechanisch belasteter Wandungen sollen gering verdichtete vorzugsweise einlagige Bambusfaservliese (hergestellt nach einem der obigen Ausführungsbeispiele) so eingesetzt werden, dass sie nacheinander doppelt oder mehrfach überlappt auf einem Lehrgerüst aufgelegt und mit einem auf die Beanspruchungsbedingungen der herzustellenden Wandung abgestimmten duroplastisch aushärtenden Kunstharzgemisch untereinander verklebt und gefüllt/imprägniert werden. Dabei wird vorgegeben, dass die Vorverdichtung der Vliese entsprechend der Faserausrichtung unterschiedlich sein kann und bei Wirrfaservliesen einen Wert von σZug< 40 + 45 MPa erreichen soll, während bei ausgerichteten Fasern bei den einzubauenden und danach zu verklebenden/zu imprägnierenden Vliesen Festigkeitswerte σZug< 55 + 60 MPa anzustreben sind. Es ist davon auszugehen, dass dann, wenn auf über ihre Gesamtfläche unterschiedlich beanspruchte Wandungen schichtenweise solche Vliesquerschnitte verlegt werden, zumindest näherungsweise überall eine Gleichheit der mechanischen Spannungen in der Wandung erreicht wird. Zusätzlich kann vorgesehen werden, mit feinteiligen Bambusfasern angereichertes Reaktionsharz als innere und/oder äußere Abschlussschicht z.B. in einer Verfahrensweise, wie sie aus dem Bau von Bootskörpern bekannt ist, auf die fertig eingebauten und verklebten Bambusfaservliese aufzutragen. Dadurch erreicht man neben einer glatten Oberfläche analog der in Beispiel 10 dargestellten Festigkeitseffekte durch feinteilige Bambusfasern in der Kunststoffmatrix noch eine zusätzliche Verfestigung der Oberfläche.
Unter dem Begriff „Bambusfaservlies" im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden stets auch Vliesmaterialverbundkörper verstanden, d.h. Vlieskörper, die aus einer Mehrzahl von Lagen bzw. Schichten bestehen, wobei zumindest eine der Lagen fasrige Bambuspartikel, Bambusfasern oder Bambusfaserbündel aufweist, im Gemisch mit Vliesbildungsmitteln, vorzugsweise haftvermittelnden Hilfsfasern, wie feingliederigen Natur- oder Kunststoff-Fasern, oder es können Bambusmaterial enthaltende Lagen (in denen insbesondere die außenliegenden Fasern ausgerichtet oder zum Erhalt spezieller Eigenschaften nicht ausgerichtet sind), abwechselnd oder sandwichartig mit Lagen bzw. Vliesmaterialschichten wechseln, die z.B. nur aus Kunststoff- oder Naturfasern nachwachsender Rohstoffe (als Vlieslagen bestehen) auch ohne Bambusteile bestehen. Selbstverständlich können durch unterschiedliche Gewichtsanteile auch einzelne Lagen oder Schichten mehrlagiger Vliesmaterialverbundkörper auch dann, wenn sie jeweils Bambusmaterial enthalten, unterschiedliche Vlies- oder mechanische Eigenschaften aufweisen.
Vorzugsweise ist das Bambusfaservliesmaterial biologisch abbaubar, was bei der fixierenden oder imprägnierenden Behandlung des Faserverbundes, z.B. aus Bambusparti- keln/-fasern/-faserbündel und feinteiligen anderen Natur- Hilfsfasern (wie z.B. Hanf) mit Kunststoffmaterial durch Verwendung biologisch abbaubarer Kunststoffe gewährleistet werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Faservliesmaterial, enthaltend Bambusfasem und/oder Bambusfaserbündel und/oder fasrige Bambuspartikel.
2. Faservliesmaterial, bestehend im wesentlichen aus Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündeln und/oder fasrigen Bambuspartikeln.
3. Faservliesmaterial, enthaltend Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündel mit Faser- oder Faserbündellängen I im Bereich von ca. 3 mm < I < 75 mm.
4. Faservliesmaterial, enthaltend fasrige Bambuspartikel mit einem Schlankheitsgrad λ von ca. 10 < λ = 100 in einem Durchmesserbereich d der Bambuspartikel von 0.1 mm ≤ d < 3 mm.
5. Faservliesmaterial nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Flächengewicht g von ca. 100g/m2 < g < 2.500 g/m2 und/oder einer Materialdicke s von ca. 0.1 mm < s < 50 mm.
6. Faservliesmaterial nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, enthaltend zusätzlich, insbesondere feinteilige oderfeingliedrige, Natur- und/oder Kunststoff-Fasern.
7. Faservliesmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Natur- und/oder Kunststoff-Fasern ca. 2 bis 25 Gew.%, vorzugsweise 20 Gew.% beträgt.
8. Faservliesmaterial nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einlagig aus mehreren Schichten besteht und zumindest in einer außenliegenden Schicht die Bambusfasern, Bambusfaserbündel und/oder fasrige Bambuspartikel in Übereinstimmung mit einer Hauptrichtung des Faservliesmateriales ausgerichtet sind.
9. Vliesmaterialkörper als Halbzeug bestehend aus einem Faservliesmaterial nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8.
10. Vliesmaterialkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fa- servliesmaterial ausgerichtete und/oder nicht-ausgerichtete fasrige Bambuspartikel und/oder Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündel enthält.
11. Vliesmaterialkörper nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservliesmaterial einer mechanischen und/oder thermischen und/oder Druck- und/oder Oberflächenbehandlung und/oder Konfektionierung zur Fixierung und Stabilisierung des Faservliesmateriales unterzogen ist.
12. Vliesmaterialverbundkörper bestehend aus einem mehrlagigen Verbund enthaltend zumindest einen Vliesmaterialkörper nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11.
13. Vliesmaterialverbundkörper bestehend aus zumindest zwei Vliesmaterialkörpern nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11.
14. Vliesmaterialverbundkörper nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, gekennzeichnet durch Deckschichten aus Vliesmaterialkörpern aus Faservliesmaterial nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, und einer partikulären Bambus- und/oder Natur- und/oder Kunststoff-Faserstruktur oder einem inerten Partikelmaterial zwischen den Deckschichten.
15. Vliesmaterialverbundkörper nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Lagen Vliesmaterialkörper Bambusfasern und/oder Bambusbündel und/oder fasrige Bambuspartikel enthalten.
16. Vliesmaterialverbundkörper nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass alle Vliesmaterialkörper gleichartig sind.
17. Vliesmaterialverbundkörper nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch eine Kombination von Lagen aus Faservliesmaterial nach Anspruch 1 mit Lagen aus faserhaltigen, nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere feingliedrigen Naturfasern und/oder aus Kunststoff- Fasern.
18. Vliesmaterialverbundkörper nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch, insbesondere aus thermoplastischen Kunststoff bestehende, Lagenfixierungs- und -Stabilisierungsmittel und/oder einer Bindemittelkomponente zwischen den Verbundmaterialkörpern.
19. Verfahren zur Herstellung eines Faservliesmateriales nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein mechanischen Aufschließen und/oder Vorzerkleinern von Bambushalmen zu fasrigen Bambuspartikeln und/oder Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündeln, Herstellen eines Gemisches dieses Bambusmateriales mit einem Haftvermittler-Hilfsstoff, insbesondere unter Herstellen eines Fasergemisches mit feinteiligen, aus nachwachsenden Rohstoffen gebildeten Naturfasern und/oder Kunstfasern, und Ablegen desselben auf einer Vliesbildungsfläche unter Relativbewegung zwischen dieser Vliesbildungsfläche und einer Aufgabeeinrichtung für das Gemisch, insbesondere Fasergemisch, und anschließende Fixierung der fasrigen Bambuspartikel und/oder Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündeln des Faservliesmateriales unter Bildung eines Vliesmaterialkörpers.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die fasrigen Bambuspartikel und/oder Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündel mit einem relativ geringen Gewichtsanteil feingliedriger Natur- und/oder Kunststoff-Fasern vermischt, insbesondere in einer Fluidströmung aerodynamisch intensiv vor dem Auftragen auf die Vliesbildungsfläche vermischt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die fasrigen Bambuspartikel mit einem hohen Schlankheitsgrad λ von ca. 10 < λ < 100 und einem Partikeldurchmesser d im Bereich von ca. 0.1. mm < d < 3 mm nach der Mischung mit feinteiligen Natur- und/oder Kunststoff-Fasern in einem Anteil von ungefähr 2 bis 25 Gew.%, vorzugsweise ungefähr 20 Gew.% unter Verwendung mechanischer und/oder pneumatischer Dosier- und Vergleichmäßigungsmittel, insbesondere unter gleichzeitiger oder nachträglicher Anwendung von Wärme und/oder Druck zu einem Vliesmaterialkörper gebildet werden.
22. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialzuführung von Komponenten des zu bildenden Faservliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers aus einer einzigen oder einer Mehrzahl unabhängig voneinander arbeitender Zuführungslinien, innerhalb derer eine Materialzusammensetzung variabel ist, erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialzuführung, insbesondere von Außenseiten des Faservliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers bildenden Schichten, insbesondere fasrige Bambuspartikel und/oder Bambusfasern und/oder Bambusfaserbündel mit einer Längsausrichtung dieses Bambusmateriales kombiniert wird.
24. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservliesmaterial zur Bildung eines Vliesmaterialkörpers einer mechanischen Verfestigung und/oder einer Thermo- und/oder Druckbehandlung und/oder einer Oberflächenbehandlung und/oder einer abschließenden Konfektionierung unterzogen wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmaterialkörper einer nachfolgenden Formgebungsbehandlung, insbesondere plastischen Umformbehandlung unterzogen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesmaterialkörper einem Oberflächenvergütungsverfahren unterzogen wird.
27. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservliesmaterial bzw. der Vliesmaterialkörper einer Fixierungsbehandlung zweier Komponenten, insbesondere einer Behandlung mit Wasserglaslösungen oder Reaktionsharzen oder spritzfähigen Chemikalien, wie z.B. Polyurethan-Kunststoff unterzogen wird, die durch Abführung oder Aufnahme von Wasser und/oder Luftsauerstoff oder in einer Gasatmosphäre und/oder unter Anwendung von Wärme und/oder Druck chemisch oder physikalisch Aushärten und eine lokale Fixierung der das Faservliesmaterial bzw. den Vliesmaterialkörper bildenden Elemente erreichen.
28. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 27, gekennzeichnet durch eine Auswahl der zur Gewinnung der fasrigen Bambuspartikel, Bambusfasern oder Bambusfaserbündeln herangezogenen Bambusrohmate- riales in Abhängigkeit von Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften der als Bambusroh rstoff verwendeten Bambusart und in Abhängigkeit vom Lebensalter der von der betreffenden Bambusart verwendeten Bambushalme.
29. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische, pneumatische oder elektrostatische Ausrichtung der, vorzugsweise aerodynamisch gemischten, faserförmigen Vliesmaterialbestandteile erfolgt und diese Ausrichtung unmittelbar nach einer Aufgabe der faserförmigen Vliesmaterialbestandteile auf die Vliesbildungsfläche beendet wird.
30. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 29, gekennzeichnet durch ein oder mehrseitiges Besprühen des kontinuierlich oder diskontinuierlich geführten Faservliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers mit einem Fixierungsmittel und anschließendes Belüften des Faservliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers mit Frisch- und/oder Warmluft zu einer chemisch- physikalischen Fixierung der Viiesfasern untereinander.
31. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 30, gekennzeichnet durch eine thermomechanische Fixierung Faservliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers durch lokales Aufschmelzen von im Faservliesmaterial eingelagerten thermoplastischen Kunststoffpartikeln, insbesondere durch Anwendung von Infrarot- oder Wärmestrahlung, vorzugsweise durch beheizte Andrückplatten, wobei im Anschluss an eine Erwärmung des Faservliesmateriales auf eine Temperatur < 180°C, insbesondere durch Andrückplatten oder Andrückwalzen, eine lokale mechanische Verdichtung des Faservliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers erfolgt, die mit einer Volumenverminderung des Vliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers bis zu 50 % einhergeht.
32. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 31 , gekennzeichnet durch eine thermomechanische Fixierung des Faservliesmateriales durch ein Aufstreuen leicht schmelzender thermoplastischer Kunststoffpartikel, z.B. aus Polypropylen oder Polystyrol auf das Faservliesmaterial vor einer Erwärmung desselben und anschließendes gemeinsames, lokales Aufschmelzen der sich auf und innerhalb des Faservliesmateriales befindenden Kunststoffpartikel.
33. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an eine Fixierung des Faservliesmateriales bzw. Vliesmaterialkörpers ein einseitiges oder allseitiges Bepudern des, insbesondere bahnförmigen, Faservliesmateriales mit Zement, Bentonit oder anderen in einer Fixierungsschicht einbettbaren, feinteiligen mineralischen Stoffen erfolgt, unter anwendungsbezogener Bestimmung von Art und stofflicher Beschaffenheit der aufzubringen Mineralstoffmenge.
34. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 33, als Verstärkungsmaterial für Zementbeton, vorzugsweise als dünnes Bambusvliesmaterial mit und/oder ohne Längsausrichtung der eingelagerten, vorzugsweise zur Haftgrundverbesserung zusätzlich oberflächenbehandelten, fasrigen Bambuspartikel, Bambusfasern oder Bambusfaserbündeln mit einem Flächengewicht des Bambusvliesmateriales vorzugsweise zwischen 250 g/m2 und 1.000 g/m2 und Verbindung mit einem Zementbetonbauteil in einer Zugzone desselben.
35. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 34, als Stabilisierungselement für eine Erdstoffbewehrung, insbesondere als Festigkeit einstellbares Bambusfaservlies im Erd- und/oder Dammbau als Geotextilmatte, insbesondere in Kombination mit einem Einsatz von in das Erd- und/oder Dammbaumaterial zur Verbesserung geo-mechanischer Eigenschaften eingemischter Bambuspartikel.
36. Verwendung nach Anspruch 35, als Umhüllungsmaterial für den Einsatz bodenverfestigender Bauteile, wie von Sand- und/oder Kunststoffmaterialfüllungen, in instabilen Böden.
37. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 34, als Bambusfaservliese mit einer Arbeits- oder Systembreite < 3.000 mm zur Herstellung von Schallschutzelementen.
38. Verwendung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere einlagige Vliesmaterialkörper aus Faservliesmaterial (Bambusfaservlies) mit thermoplastisch-mechanischer Fixierung als Deckschichten beabstandet angeordnet und zwischen ihnen eine Partikelschüttung in einer Dicke von vorzugsweise < 50 mm aus fasrigen Bambuspartikeln mit Partikeldurchmesser vorzugsweise < 4 mm oder anderen verrottungsbeständigen Füllstoffmaterialien angeordnet, vorzugsweise gleichmäßig aufgetragen und anschließend die so gebildeten Bahnen (Lagen) einer mehrlagigen, flächenhaften Matte als Vliesmaterialverbundkörper zumindest am Rand umlaufend durch lokale Erwärmung auf eine Temperatur von ungefähr < 180°C verbunden werden.
39. Verwendung nach Anspruch 38, dass die Lagen aus Bambusfaservlies und/oder ihre Partikelschüttungen lokal mit leicht schmelzenden Thermoplastelementen versehen werden, die bei punktueller oder gleichmäßiger Druckaufbringung unter örtlicher oder Gesamtflächen-Erwärmung zu einer Verfestigung und Stabilisierung des Vliesmaterialverbundkörpers führen.
40. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 34, insbesondere eines thermomechanisch verdichteten Bambusfaservlieses als ein oder mehrachsiges statisch belastbares Bauelement unter Form- gebung der Geometrie in beheizbaren Presswerkzeugen und unter Fixierung mit thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise unter Einlegen von unverdichtetem Faservliesmaterial, eines Vliesmaterialkörpers und/oder eines Vliesmaterialverbundkörpers nach Zuschnitt in eine vorgewärmte Pressform, Umformen unter Wärme und Druck, insbesondere mit Pressdrücken < 40 bar, unter Redzierung einer Dicke auf eine vorgegebene Werkstückwanddicke und Formgebung in eine vorgegebene Werkstückform, insbesondere unter Anwendung eines Kunststoffes oder einer Kunststoffkombination, der bzw. die unter Ausbildung einer Oberflächenschutzschicht nach dem Umformvorgang und/oder einem duroplastischen Aushärten oberhalb bestimmter Temperaturen, z.B. insbesondere oberhalb von ca. 200°C.
41. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 34, als thermo- oder duroplastisch gebundene Verstärkungslasche auf einer Zugseite vorzugsweise sanierungsbedürftiger, statisch belasteter, insbesondere stabförmiger Baukonstruktionen, vorzugsweise unter Aufkleben derselben in Verbindung mit hinsichtlich Dehnungs- und Festigkeitseigenschaften ausgewählter Reaktionsharze, wobei vorzugsweise das Bambusfaservliesmaterial ausgerichtete fasrige Bambuspartikel und/oder Bambusfasem und/oder Bambusfaserbündel mit Durchmessern im Bereich von d 0.1 bis 0.5 mm < d < 2 bis 3 mm und dieses Bambusmaterial eine Länge von < 50 bis 60 mm aufweist.
42. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 34, zur Verstärkung vorzugsweise sanierungsbedürftiger Flächentragwerke auf einer Zugseite des jeweiligen Tragwerkes mit Anschlüssen zur Kraftableitung als aufgeklebte Flächenverstärkung aus einem hinsichtlich Partikel-/Fa- sergeometrie und -festigkeit sowie Matrixmaterial beanspruchungsoptimierten Bambusfaservlies, insbesondere unter überlappender Neben- und Übereinander- verklebung kleinerer und dünnerer Bambusfaservlieselemente.
43. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers für eine Herstellung vorzugsweise räumlich ge- krümmter, mechanisch belasteter Wandungen, wobei insbesondere gering gedichtete, vorzugsweise sich thermoplastisch verhaltende, Bambusfaservliese abfolgend überlappt auf einem Lehrgerüst oder in einer Form aufgelegt und untereinander mit einem auf Beanspruchungsbedingungen der herzustellenden Wandungen abgestimmten, vorzugsweise duroplastisch aushärtenden Kunstharzgemisch untereinander verklebt und/oder gefüllt und/oder imprägniert werden und vorzugsweise eine Vorverdichtung der Bambusfaservliese in Abhängigkeit von einer Ausrichtung der fasrigen Bambuspartikel, Bambusfasern oder Bambusfaserbündeln gewählt wird.
44. Verwendung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung eines Bambusfaservlieses als Wirrfaservlies einen Wert von σZug < 45 MPa erreicht werden soll, während dieser Wert bei Bambusfaservliesen mit ausgerichteten fasrigen Bambuspartikeln, Bambusfasern oder Bambusfaserbündeln für nachfolgend miteinander zu verklebende und/oder zu imprägnierende Vliesmaterialkörper Festigkeitswerte σZug < 45 bis 60 MPa vorgesehen werden, und insbesondere Bambusfaservlieslagen schichtenweise als Vliesmaterialverbundkörper unterschiedlicher Dicke über eine Gesamtfläche unterschiedlich beanspruchter Wandungen derart verlegt werden, dass zumindest annähernd ein gleichförmiger Spannungsverlauf innerhalb der Wandung erreicht wird.
45. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmatertalkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 34, als Verstärkungsmaterial für Polymerbeton.
46. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 34, als Verstärkungsmaterial für reaktionsharzgebundene Platten.
47. Verwendung eines Faservliesmateriales und/oder Vliesmaterialkörpers und/oder Vliesmaterialverbundkörpers nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 34, als Bewehrungsmaterial für eine Tragschicht beim Strassen- und Wegebau.
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