WO2021143974A1 - Faserverbundkunststoff und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

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Ulrich Riedel
Christine Arlt
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    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies
    • B44C5/04—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/06—Unsaturated polyesters

Definitions

  • the present invention relates to a fiber composite plastic and a method for producing the same.
  • Various fiber-reinforced plastics and processes for producing these fiber-reinforced plastics are known from the prior art.
  • a large number of different fibers with different materials can be joined together as a matrix to form a composite material.
  • These fiber-reinforced plastics mostly only fulfill a carrying or stability function and are additionally provided with a decorative surface in order to be visually appealing to the user.
  • Panels, profiles or molded parts are usually produced as blanks and then provided with a decorative surface.
  • wood fiber molded materials such as MDF boards (medium density fiber boards)
  • the short wood fibers are glued, dried and then sprinkled in a plate-shaped tool and baked under pressure and temperature.
  • the panel is created, which is usually provided with a decorative surface for furniture construction and other similar visible applications. There are a number of procedures for this. Often papers with corresponding decorative sides are glued with a resin and glued to the panels. Typical forms of application for this are kitchen tops. Alternatively, the panels can also be laminated with thermoplastic foils. To do this, the film is heated to activate the adhesive. The panel is then coated with it in a veneer press.
  • the plate which is often referred to as the substrate, is responsible for the stability or support function, and the decorative layer for the design surface.
  • Plastic molded parts for the automotive industry are typically manufactured using the back injection molding process.
  • a decorative material is presented and back-injected with melted plastic.
  • decorative materials are presented and then back-pressed with a thermoplastic natural fiber composite material that has been melted beforehand.
  • the carrying function is produced by the back-injected or back-pressed material and the decorative material takes on the design function.
  • the lightweight construction material In the case of composite materials or fiber-reinforced plastics, the lightweight construction material, usually a glass or carbon fiber reinforced plastic, is shaped as a support structure. In aircraft or other lightweight applications such as B. Formula 1 or in shipbuilding, the material is then provided with a paint to protect the material from environmental conditions and to represent the design. In shipbuilding for boat hulls, it is known that a gelcoat, i.e. a heavily filled reactive resin, is provided. This takes over the protective function z. B against moisture or UV
  • the visible carbon fiber reinforced roofs of some cars which are not provided with a decorative layer, are an exception.
  • the resins are equipped with appropriate additives in order to obtain UV resistance, for example.
  • These components are also designed in such a way that they achieve a so-called Class A surface, i.e. are extremely flat and shiny and no fiber marks can be felt on the surface.
  • Only closed surface layers are used here, which are already provided with binders in such a way that they cannot create creases.
  • These so-called preforms are already shaped similar to the end product geometry and the fibers are already aligned in such a way that they correspond to the loads in the
  • the utility model DE 202012 011 048 U1 shows a plate, such as a floor covering, wall or ceiling panel, furniture component, housing, cover or dry construction panel, and / or a facade, panel. Or plank element, a screen or the like, with a
  • the utility model DE 202010006959 U1 shows a material board, in particular for the production of furniture, floor coverings or door elements, comprising at least one middle substrate layer and a decorative layer on at least one side of the substrate layer, the decorative layer having adjacent areas which at least partially have a decorative and / or have structure progression with different directions.
  • DE 102011 075720 A1 shows a carrierless interior part for a vehicle that has a haptic layer made of textile, a stiffening material being introduced into the textile in such a way that the textile is at least partially stiffened, the depth of the stiffening material always being such that A haptic zone is retained on the decor side of the textile.
  • a fiber-reinforced plastic which comprises a polymer and at least one textile which has at least one tangibly inhomogeneous textile surface with a textile structure and is preferably completely enclosed by polymer, and wherein the fiber-reinforced plastic has at least one tangibly inhomogeneous fiber-reinforced plastic surface, with inhomogeneities this fiber-reinforced plastic surface are due to the textile structure.
  • the textile structure results from a woven or knitted pattern or another type of connection of fibers or yarns. Molded parts, panels, profiles, furniture and other utensils can be manufactured from the fiber composite according to the invention.
  • the fiber-reinforced plastic has at least one noticeably inhomogeneous surface, with inhomogeneities of this fiber-reinforced plastic surface being caused by the textile structure, a fiber composite material is provided which simultaneously fulfills a stability or support function and a design function.
  • the fiber composite plastic or the molded parts, panels, profiles, furniture or other utensils produced from the fiber composite plastic have a new and, above all, authentic appearance, the haptic experience matching the appearance, as the structure of the textiles used is felt on the surface of the fiber composite plastic can be.
  • these inhomogeneities can also have technical functions, e.g. a rough surface can have an anti-slip effect.
  • This new and authentic appearance is achieved without an additional step of applying a decorative layer, which saves additional processing steps and material.
  • Fiber composite plastics are materials that comprise fibers and a polymer, i.e. a plastic matrix, and generally consist of them.
  • the matrix surrounds the fibers that are bound to the matrix by adhesive interactions. Due to the use of fiber materials, fiber-reinforced plastics have a direction-dependent elasticity behavior.
  • the fibers in the fiber-reinforced plastic according to the invention are at least partly in the form of a textile.
  • a textile is referred to as an at least two-dimensional textile structure which is produced from several interconnected linear textile structures (mostly yarns, but also fibers in the case of nonwovens). Yarns can be made from one or more fibers.
  • Flat means here that the length and the width of the textile are greater than the thickness of the textile.
  • the surface of the textile is the underside and / or the upper side of the flat textile.
  • 'At least planar' means that a three-dimensional textile structure (for example a textile hose or stocking) can also be used. In this context, both inside and outside can be referred to as surfaces.
  • a textile which has at least one tangibly inhomogeneous textile surface with a textile structure.
  • Both surfaces of textiles often have a noticeably inhomogeneous textile surface with an axile structure, the structures of the two surfaces often being similar or reciprocal to one another.
  • the surfaces of a textile can, however, also differ significantly from one another, e.g. in the case of embroidered textiles or textured textile wallpapers or carpets.
  • the orientation of the textile in the fiber-reinforced plastic can therefore influence the surface structure of the fiber-reinforced plastic and should be selected accordingly.
  • the side of the textile facing the outside of the fiber-reinforced plastic will shape the surface of the fiber-reinforced plastic the most.
  • an inhomogeneous surface is understood to mean a surface which is not smooth, but rather has a tangible structure.
  • the inhomogeneity of the textile therefore requires a tangible structure or tangible unevenness and / or pattern. This can result, for example, from a woven or knitted pattern or another type of connection of fibers or yarns.
  • An inhomogeneity of the textile preferably means that the textile used has a large number of flea differences of at least 0.02 mm, preferably 0.05-3 mm, optionally 1-2 mm, measured with a vernier caliper.
  • tangible inhomogeneity means a mean roughness value R a from 3.2 pm.
  • the surface can therefore have a mean roughness value of at least 3.2 pm, at least 4 pm, at least 10 pm, at least 25 pm, at least 100 pm, at least 200 pm or at least 750 pm.
  • the maximum mean roughness value is 5 mm.
  • a mean roughness value of 3.2 pm corresponds to an average roughness depth Rz (in the invention often with
  • the at least one noticeably inhomogeneous fiber-reinforced plastic surface for example the manufactured surfaces of molded parts, panels, profiles, furniture and other utensils, has, for example, the following mean roughness values R a :
  • the corresponding mean roughness depths R z are, for example, approximately the mean roughness values.
  • the macrostructure of a surface may or may not be flat.
  • suitable textiles e.g. rounded, wavy or angular surfaces of the fiber-reinforced plastic produced are possible.
  • Structures with height differences of e.g. more than 0.5 cm are referred to as macrostructures.
  • the noticeably inhomogeneous microstructure of the fiber-reinforced plastic surface e.g. height differences of less than 0.5 cm.
  • the fiber composite plastic can be produced with a single textile, but it is also possible that several textiles are processed, wherein these textile layers in the fiber composite plastic can be arranged one above the other and / or next to one another.
  • “a” or “an” means “one or more” in the context of the present invention, for example one or two or 1-50, 2-20, or 5-10, unless otherwise specified.
  • the fiber composite material according to the invention simultaneously fulfills a support or stability function and a design function.
  • Inhomogeneity of the surface of the fiber composite plastic means that the finished fiber composite plastic has a large number of height differences of at least 0.01 mm, preferably 0.01-0.5 mm, measured using the method explained above, on at least one surface. Inhomogeneities in the fiber-reinforced plastic surface are due to the textile structure. Most, preferably essentially all or all of the inhomogeneities of the fiber-reinforced plastic surface are caused by the textile structure. All inhomogeneities of the textile can, but do not have to, be mapped onto the surface of the finished fiber-reinforced plastic. It is also possible, for example, that only coarser inhomogeneities (e.g.
  • the roughness of the fiber-reinforced plastic surface will be less than the roughness of the textile surface closest to the surface (uppermost or lowermost). Most of the area (more than 50% of the area, preferably more than 60% of the area, more than 70% of the area, more than 80% of the area or more that is 90% of the area or essentially the entire surface) is inhomogeneous.
  • a polymer is used as a matrix in the fiber-reinforced plastic according to the invention, this acting as a binder. It is used, for example, to support the fibers of the textile and to distribute the forces acting on molded parts, panels, profiles, furniture or other objects of daily use.
  • the textiles of the fiber-reinforced plastic or their fibers are completely or essentially completely enclosed in the finished product by polymer.
  • Completely enclosed within the scope of the invention is understood to mean that the surfaces of the fiber-reinforced plastic are not open-pored. The surfaces of the fiber-reinforced plastic are therefore completely or essentially completely impregnated or covered with polymer.
  • “Essentially completely” means that the finished fiber composite can have processing errors such that the fibers used are not partially covered by polymer, preferably more than 95%, more preferably more than 99% or more than 99.9% of the plastic processing defects Surface are covered by polymer. Because the fibers of the fiber-reinforced plastic are completely enclosed by polymer, the fiber-reinforced plastic has a surface that is visually appealing and at the same time protected against environmental influences, moisture or wetness, heat and mechanical stresses.
  • the textile is preferably an old textile or textile waste.
  • Old textiles are understood to mean any type of textiles that have been used in any way. Old textiles include, for example, used coffee bags, bed sheets, curtains, carpets, towels, cleaning rags, or any type of clothing such as cloth trousers, jeans, T-shirts, shirts, scarves, shawls, underwear, socks or dresses, technical textiles, textile insulation materials or parts of it. Textile waste is created For example, in the production of textiles as leftovers from blanks, punching leftovers, leftover webs, selvedges or in the form of unused textiles that are not for sale or not sold.
  • Old textiles and, if necessary, textile waste as well, are preferably washed or cleaned prior to use in the context of the invention, since this ensures better adhesion to the polymer.
  • further pretreatment e.g. with a wetting agent, can be useful.
  • old textiles and / or textile waste are preferably used, a new use is created for the huge amounts of old textiles and textile waste that accumulate every year, whereby resources can be saved at the same time.
  • new textiles e.g. textiles produced especially for this purpose, can also be used according to the invention.
  • the textile is selected from the group consisting of woven fabrics, knitted fabrics, such as knitted or knitted fabrics, braids, fleece and scrim.
  • Fabrics are textiles that are formed from threads of two thread systems that cross at right angles. This can include, for example, carpets such as rag rugs.
  • Knitted fabrics are knitted fabrics in which the fibers lie in the form of stitches in the textile structure. Due to their high flexibility, knitted fabrics are preferred where high deep-drawability or drapability as well as shock absorption is required. T-shirts, for example, are typically knitted. Similar to woven fabric, a braid describes a structure in which two fiber directions cross each other.
  • Nonwovens consist of disordered long or short fibers, with short fibers having a length of ⁇ 3 mm and long fibers having a length of> 3 mm.
  • Felts can also be used.
  • a scrim describes a unidirectional fiber scrim, which consists of strictly parallel fiber strands (so-called rovings), so that a flat textile is present. The fibers lying next to each other are fixed with a sewing thread. Due to the unidirectional, parallel position of the fibers, higher mechanical strengths can be achieved than with fabrics. Pointed or tufted or mixtures of different types of textile can also be used.
  • the fiber-reinforced plastic comprises several identical (for example several layers of bed sheet or bed sheet pieces) or different (for example one or more layers of bed sheet pieces and one or more layers of curtain or towel) textiles, for example if greater stability is to be achieved.
  • These several identical or different textiles can be arranged next to one another and / or one above the other in the fiber-reinforced plastic.
  • the orientation of the fibers between the several identical or different textiles can be selected in such a way that the fibers of different textile layers each have an angle of 0-90 ° to one another.
  • uniform reinforcement layers can be built up that have no weak points.
  • Textiles can, for example, be laid in pieces in such a way that there is overlap and thus forces can be transmitted.
  • connection is advantageous, for example, if an arrangement of the textiles essentially next to one another (i.e. in the plane of the relevant inhomogeneous surface, optionally with overlaps) is desired, for example to ensure that the entire surface is covered with textiles.
  • joining can be advantageous, for example, if certain patterns 15 are to be achieved. It is also possible to achieve a connection only through the polymer, i.e. without prior connection of the textiles.
  • Different types of textile or different sized pieces of textile can be connected to each other in any way, whereby an attractive design can be created and / or the orientation of the fibers in different textile layers can be selected in such a way that an optimal flexural strength for the corresponding load of the fiber composite plastic manufactured item can be achieved.
  • At least one textile of the fiber-reinforced plastic comprises natural fibers, optionally all textiles comprised in the fiber-reinforced plastic.
  • Natural fibers are understood to mean fibers which come from natural sources such as plants, animals or minerals and which can be used directly without chemical conversion reactions.
  • the natural fibers can be vegetable natural fibers, such as cotton, linen, koos, flax, hemp, nettle, kapok, ramie, sisal, jute, kenaf, abaca, coconut or manila, or animal natural fibers such as wool, silk, angora, cashmere, Vicuna, llama, alpaca, camel, mohair or horsehair or mixtures thereof.
  • the textile comprises man-made fibers.
  • Man-made fibers are understood to be fibers that are artificially produced using chemical-technical processes from natural or synthetic polymers or from inorganic substances.
  • Man-made fibers are mainly produced in the form of filaments (monofilaments or multifilaments) and processed into filament yarns or staple fibers (staple fibers) by cutting or tearing and then through Secondary spinning process spun into yarns, or z. B. processed directly into textile fabrics by nonwoven manufacturing processes.
  • the man-made fibers can be, for example, man-made fibers made from natural polymers such as polymers, viscose, cupro, modal, lyocell, acetate, triacetate, polynosic, or man-made fibers made from synthetic polymers such as polyester, polyamide, polyacrylic, elastane, polypropylene or polyurethane.
  • natural polymers such as polymers, viscose, cupro, modal, lyocell, acetate, triacetate, polynosic
  • synthetic polymers such as polyester, polyamide, polyacrylic, elastane, polypropylene or polyurethane.
  • the at least one textile can also comprise natural fibers and man-made fibers, or textiles made from natural fibers and textiles made from man-made fibers and / or textiles made from natural fibers and man-made fibers can be used to adjust a fiber-reinforced plastic according to the invention.
  • the textiles in the fiber-reinforced plastic are biodegradable.
  • the fiber-reinforced plastics according to the invention do not comprise any carbon fibers or textiles made therefrom.
  • the textile preferably increases the flexural strength of the fiber composite plastic.
  • the flexural strength is preferably in at least one direction, typically in several directions at least in 0 ° at least 30 MPa, and in 90 ° at least 30 MPa, preferably 45-400 MPa. Flexural strength can be determined, for example, with a normal tension-compression testing device.
  • the flexural strength can be influenced, for example, by the type of textile, e.g. woven, knitted, braided, fleece and / or scrim, which is used.
  • the flexural strength can also be influenced by the number of textile layers or the thickness of the individual textile layers and the orientation of the fibers of individual textile layers to one another.
  • the fiber-reinforced plastic can furthermore comprise reinforcing fibers, preferably natural fibers, which are present as linear structures.
  • reinforcing fibers are introduced. These reinforcement fibers can increase the stability of the fiber-reinforced plastic.
  • the reinforcing fibers can be arranged at any point on the at least one textile and / or connected to the at least one textile at any point. Binding processes for connecting the reinforcing fibers can be, for example, sewing, weaving, gluing, welding and ironing. However, other methods can also be used which are suitable for joining reinforcing fibers and textiles to one another.
  • Reinforcing fibers can also be introduced exclusively or additionally in places of the fiber composite plastic that are not covered by the surface of the textile, such as when using clothing that does not cover the entire surface of the fiber composite plastic. Reinforcing fibers do not have to come into contact with the polymer with the textile or the textiles get connected. They can also, for example, be mixed with the polymer before it comes into contact with the textile or textiles.
  • the polymer can be a thermoset, elastomer or thermoplastic.
  • the polymers are preferably thermosetting plastics.
  • Thermosets are plastics that can no longer be deformed by heating after they have hardened.
  • the thermoset can for example be a synthetic resin selected from the group comprising epoxy resin, unsaturated polyester resin, acrylate resins and / or methacrylate resins and / or mixtures with comonomers thereof, e.g. B. also based on renewable raw materials such as acrylated vegetable oils, e.g. acrylated linseed oil or acrylated soybean oil, e.g.
  • thermoset is preferably in liquid form or in the form of meltable granules, meltable powders, meltable films, liquid polymer solutions, liquid polymer dispersions, which are then melted for use.
  • Thermoplastics are plastics that can be deformed within a certain temperature range. This process is reversible, i.e. it can be repeated as often as required by cooling and reheating until it reaches the molten state, as long as the so-called thermal decomposition of the material does not occur due to overheating.
  • the thermoplastic can, for example, be selected from the group comprising acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyamide (PA), polylactidacid (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET),
  • Polybutylene terephthalate PBT
  • polyethylene furanoate PEF
  • polyethylene PE
  • polypropylene PP
  • polypropylene PP
  • PEEK polyether ether ketone
  • PVC polyvinyl chloride
  • CA cellulose acetate
  • CB cellulose butyrate
  • CP cellulose propionate
  • CAP cellulose acetopropionate
  • CAB cellulose acetobuytrate
  • polyalkonates such as polyhydroxybutyric acid and other biopolymers based on casein, starch, shellac, gelatin and other proteins, chitin, lignin (e.g. Arboform) and vegetable oils.
  • the thermoplastic is usually in solid form, for example in the form of films, granules, powders, tapes, yarns or monofilaments, the thermoplastic being melted for use.
  • Elastomers are plastics that can briefly change their shape through pressure or stretching. After the end of pressure or stretching, the elastomer quickly returns to its original shape.
  • the elastomers are wide-meshed and therefore flexible. They do not soften when heated and are not soluble in most solvents.
  • the elastomers include all types of cross-linked rubber, e.g. natural rubber (NR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR) and ethylene propylene diene rubber ( EPDM).
  • the crosslinking takes place, for example, by vulcanization with sulfur, by means of peroxides, metal oxides or irradiation.
  • plastics are mainly produced on a petrochemical basis, and such plastics can be used in the context of the invention.
  • the polymer is produced partly or preferably entirely from renewable raw materials.
  • bioplastics are natural rubber, starch or starch derivatives or starch blends, cellulose products, e.g. cellulose or cellulose acetate (CA), shellac, PLA, polyhydroxyalkanoates such as polyhydroxybutyric acid (PHB), polyethylene furanoate (PEF), lignin-based plastics such as Arboform, Ecovio (BASF) and polytrimethylene terephthalate (PTT, eg DuPont).
  • PHB polyhydroxybutyric acid
  • PEF polyethylene furanoate
  • lignin-based plastics such as Arboform, Ecovio (BASF) and polytrimethylene terephthalate (PTT, eg DuPont).
  • bioplastics are acrylated vegetable oils, for example acrylated linseed oil or acrylated soybean oil, for example Mercryl S and Mercryl LT from Hobum Oleochemicals, or Photomer 3005 F from Cognis; or itaconic acid resins.
  • bioplastics can save resources.
  • bioplastics can be combined with textiles, preferably used textiles or textile waste, which, for example, comprise or consist of natural fibers. In this way, the manufactured products are particularly sustainable. They can also be particularly biodegradable. Alternatively - depending on the product to be manufactured - bioplastics that are as durable as possible can be selected.
  • the proportions of textile and polymer are chosen so that enough polymer is added that the textile is completely removed . Polymer is enclosed. In general, it is advantageous not to add significantly more polymer than is necessary for this. In the case of thermoplastics, thermal shrinkage must be taken into account, in the case of thermosets, thermal and reactive shrinkage.
  • the fiber volume content is 25-75% W, eg 25-65% V / V, preferably 35-50% V / V, most preferably about 45% V / V or less, optionally 40% V / V or less .
  • the proportion of polymer e.g. furan resin
  • the proportion of polymer is 25-75% V / V, preferably 50-65% V / V, most preferably about 55% V / V or more, optionally about 60% V / V or more.
  • the fiber volume content behaves reciprocally in relation to the proportion of polymer, that is, the higher the fiber volume content, the lower the proportion of polymer and vice versa.
  • the ratio of textile to polymer is 35 -330% m / m, preferably about 116% m / m.
  • the amount of fiber is thus 12.7 g. 12.7 grams of fibers through 10.9 grams of resin gives 116% fibers.
  • the density of the fiber composite plastic produced is preferably more than 1 g / ml.
  • the invention also provides a method for producing a fiber composite plastic according to the invention, the fiber composite plastic comprising a polymer and at least one textile which has at least one tangibly inhomogeneous textile surface with a textile structure and is completely enclosed by polymer, the fiber composite plastic at least one tangibly inhomogeneous Having fiber composite plastic surface, inhomogeneities of this fiber composite plastic surface are caused by the textile structure.
  • Such a method can comprise steps in which: a) the textile is made available as a blank, b) the textile is impregnated with a polymer, thereby producing an impregnated blank, c) the blank is solidified, e.g., hardened.
  • Methods according to the invention generally use either a soft coating layer or, preferably, use pultrusion to produce the fiber-reinforced plastic according to the invention.
  • a method according to the invention based on pultrusion can comprise steps in which: a) at least one textile is provided as a blank, b) the at least one textile is impregnated with a polymer in an immersion bath, whereby an impregnated blank is produced, c) the at least one Textiles are drawn into a tool, d) the blank solidifies, eg hardens, in the tool.
  • the textile In order to be suitable for pultrusion, the textile must have a length that exceeds the length of the finished workpiece, e.g. the length from the resin bath to the extraction device after the tool. In practice, this is often around 3-4 m.
  • the textile can, as described above, have been created by connecting, e.g. sewing several individual textiles.
  • textiles are used, either several of the same or several different ones.
  • sheet-like material remnants which for example have the shape of a strip, can be used can use selvedges or old textiles cut into strips in combination with or without yarn.
  • the yarns increase the tensile strength, which makes pultrusion easier, especially if the textiles themselves do not have sufficient tensile strength.
  • the textiles can be wider than the width of the mold cavity, e.g. sheets can be folded after impregnation or given the desired shape using a backdrop. Textile strips with a width of 3-10, e.g. 4-5 cm, or narrower textile strips that correspond to the width of the cavity can also be used.
  • thermosets are generally preferred, in particular those with a high proportion of renewable raw materials, such as furan resin or itaconic acid resin.
  • Slats for furniture for example, can be produced excellently with pultrusion processes.
  • a method according to the invention which does not work with pultrusion, but with a coating layer, can include steps in which: a the textile is made available as a blank, b) the textile is impregnated with a polymer, resulting in an impregnated blank, c) a soft one Applying the overlay layer to the blank, the overlay layer being applied to a surface of the blank on which the textile contained in the blank has a noticeably inhomogeneous textile surface, steps b and c can be carried out in any order, d) the overlay layer is subjected to pressure , so that the support layer is deformed in such a way that inhomogeneities of the surface of the impregnated blank arise which are caused by the textile structure, e) the blank solidifies, eg hardens, and f) the support layer detaches.
  • the method comprises steps in which: i) the textile is made available as a blank, the textile is impregnated with a polymer, resulting in an impregnated blank, also known as a prepreg, iii) applying a soft overlay layer to the impregnated blank, the overlay layer being applied to a surface of the impregnated blank on which the textile contained in the blank is applied has a noticeably inhomogeneous textile surface, iv) the support layer is subjected to pressure so that the support layer is deformed in such a way that inhomogeneities of the surface of the impregnated blank arise, which are caused by the textile structure, v) the blank solidifies, e.g. hardens, and vi) the overlay peeling off.
  • the method comprises steps in which: i) the textile is made available as a blank, ii) a soft overlay layer is applied to the blank, the overlay layer being applied to a surface of the textile on which the textile can be felt has inhomogeneous textile surface, üi) the textile is impregnated with a polymer, resulting in an impregnated blank, iv) the support layer is subjected to pressure so that the support layer is deformed in such a way that inhomogeneities of the surface of the impregnated blank arise due to the textile structure are, v) the blank solidifies, for example hardens, and vi) the support layer detaches.
  • the blank thus comprises at least one textile, preferably exactly one textile at the time of impregnation.
  • the blank is thus also an at least two-dimensional product.
  • the blank also includes polymer.
  • the fiber composite plastic produced comprises several textiles that are impregnated separately from one another, the impregnated textiles are referred to as prepregs.
  • prepregs are preferably used, so that the product produced is a laminate. It is also possible to impregnate several textiles at the same time in one operation. Impregnation means soaking the textile with polymer. This is usually done with a liquid polymer.
  • thermoset polymers in the form of meltable granules, meltable powders, meltable films, liquid polymer solutions, liquid polymer dispersions or liquid polymers are preferably used here.
  • the meltable granules or powders are melted and then soak the fiber material. In the case of the liquid systems, the fiber materials are immediately saturated.
  • Thermoplastic polymers generally in the form of films, granules, powders, tapes, yarns or monofilaments, can also be used for impregnation. These polymers are melted and then soak through the fiber material.
  • the resin can already be mixed with the hardener in a suitable ratio.
  • Impregnation is possible, for example, manually with a doctor blade, with a padder or in an immersion bath, with a vacuum process or with a spray process.
  • an overlay is placed on the blank. This also includes placing the support layer on the blank.
  • the support layer is deformable or soft as a result of the pressure exerted during the process. It is preferably placed on the blank without any additional release agent. However, it is also possible to apply an additional release agent.
  • soft is understood to mean a low hardness, in particular a low Shore D hardness.
  • This deformability or low hardness of the overlay layer ensures that the overlay layer is pressed against the laminate with the help of an appropriate pressure in such a way that the polymer which surrounds the fibers of the textile is shaped according to the inhomogeneities of the surface of the textile, whereby the finished Fiber composite plastic receives a noticeably inhomogeneous surface, with inhomogeneities of this fiber composite plastic surface due to the. Textile structure are caused.
  • the overlay has a Shore D hardness of 0-90, preferably a Shore D hardness of 50-75.
  • the support layer can, for example, have a thickness of 0.06-5 mm, preferably 0.08-0.4 mm.
  • This thickness of the overlay layer ensures that the overlay layer is pressed against the blank with the help of a suitable pressure in such a way that the polymer that surrounds the fibers of the textile is shaped according to the inhomogeneities of the surface of the textile, which makes the finished fiber-reinforced plastic a noticeably inhomogeneous one surface is obtained, where 'inhomogeneities this fiber composite plastic surface are by the Tex (i l Fabric Conditionally.
  • the soft support layer is elastic. The support layer is thus deformed under load, that is, when pressure is applied. When the force causing the deformation, i.e. the pressure, ceases to exist, the soft, elastic support layer can deform back into its original shape. This has the advantage that the overlay layer can be used several times and for different applications.
  • the overlay layer comprises an elastomer, for example a natural rubber.
  • the support layer can consist entirely of the elastomer, e.g. natural rubber, or a carrier layer made of another material can be coated with it.
  • the support layer comprises Teflon, preferably a Teflon fabric. It is possible here for the support layer to consist entirely of a Teflon fabric or for a carrier layer made of another material to be coated with Teflon or a Teflon fabric.
  • the support layer which comprises Teflon or a Teflon fabric, preferably has a thickness of 0.08-0.4 mm and a Shore D hardness of 50-72.
  • the support layer comprises silicone, preferably a fabric-reinforced silicone. It is possible here for the support layer to consist entirely of a silicone or fabric-reinforced silicone or for a carrier layer made of another material to be coated with silicone or fabric-reinforced silicone.
  • the support layer which comprises silicone or fabric-reinforced silicone, preferably has a thickness of 0.25-0.35 mm and a Shore hardness D of 0-46.
  • the materials mentioned can also be combined, e.g. a carrier layer made of an elastomer with a coating made of silicone or Teflon.
  • the soft support layer has at least one smooth surface that comes into contact with the blank.
  • Smooth here means that the corresponding surface of the support layer does not have a height difference of 0.1 mm or more, preferably only height differences of approx. 1-10 ⁇ m.
  • the finished fiber-reinforced plastic has a shiny surface due to the smooth surface of the support layer.
  • the soft support layer has at least one rough surface that comes into contact with the blank.
  • Rough here means that the corresponding surface of the support layer has a height difference of more than 0.1 mm, preferably 0.1-1.0 mm.
  • the finished fiber-reinforced plastic has a matt surface due to the rough surface of the support layer.
  • the support layer advantageously has a temperature resistance that makes it possible to withstand the temperatures occurring during hardening (in the case of thermosets, in the case of thermoplastics when the polymer is melted for impregnation), i.e. in the range of 0-250 ° C or 100-200 ° C, for example or 120-180 ° C, so that the overlay can be used several times.
  • the product is to advantageously comprise several textiles, in particular several textile layers, these are preferably processed into prepregs and several prepregs are laminated.
  • the layering of several layers of textile, preferably in the form of prepregs, can take place before or after or at the same time as the application layer is applied, but before the application of pressure.
  • prepregs are used as polymers for thermosets.
  • Prepregs are preferably dried before further processing, e.g. to constant weight. This can be done in an oven at 80 ° C, for example. In this step, the conditions should be selected in such a way that thermosets do not yet harden.
  • Prepregs can also be used for thermoplastics.
  • the polymers are solidified before further processing, e.g. by lowering the temperature. To laminate several prepregs, the temperature can then be increased again until the polymer melts.
  • any number of laminate layers can be arranged one on top of the other in any orientation, based on the fiber orientation in the individual layers, e.g. 2-100, 3-80, 4-50, 5-20, 6-15, 7-10 or 8- 9. It should be noted, however, that only one outer or both outer laminate layers, i.e. those laminate layer (s) that should result in a noticeably inhomogeneous surface in the finished fiber-reinforced plastic, are provided with an overlay layer, as described in step c.
  • the inner leagues are here. only, as described in step b, impregnated and further processed without a layer, that is, layered on top of one another and generally cured together.
  • the term tool is understood to mean closed or semi-closed molding tools which can be suitable for specifying the final geometry of the component.
  • the molding tools can, however, also be designed in such a way that the finished fiber-reinforced plastic is in the form of plates or the like, which can then be further processed into a component or object.
  • a tool can be used, which above and below the blank (including the supporting layer or layers) comprises plates, for example made of glass or metal, which do not deform or not deform significantly under pressure.
  • the application of pressure has the purpose of squeezing out trapped air and forcing out excess resin.
  • the applied pressure presses the soft support layer against the laminate in such a way that the polymer that surrounds the fibers of the textile is shaped according to the inhomogeneities of the surface of the textile, whereby the finished fiber-reinforced plastic receives a noticeably inhomogeneous surface, with inhomogeneities of these Fiber composite plastic surface are caused by the textile structure.
  • the pressure can be applied either in the form of positive pressure or negative pressure.
  • the pressure is preferably applied over the entire surface of the blank.
  • Overpressure can be, for example, 0.1-250 bar, preferably 1-15 bar.
  • the resulting pressure corresponds to a value of -0.01 to -1.0 bar, preferably -0.1 to -0.5 bar.
  • the hardness of the soft support layer and the pressure are advantageously matched to one another in such a way that the desired result is achieved.
  • the pressure can be applied partially manually, for example using a roller, screw clamps, quick-release clamps or weights. Fully or partially automated methods can also be used.
  • the blank is solidified.
  • the blank is hardened in the process.
  • the hardening serves to cross-link the polymer, i.e. the bedding matrix.
  • the hardening step includes, on the one hand, heating the laminate and, on the other hand, applying pressure.
  • temperatures of room temperature for example, 25-200 ° C., preferably 80-175 ° C. or 100-150 ° C., are used for a few minutes (1 or more minutes) up to 12 hours, depending on which polymer is used as the bedding matrix will.
  • the actual crosslinking of the polymer takes place through hardening.
  • the heating is usually followed by cooling.
  • the method according to the invention preferably comprises a method for lamination selected from the group consisting of hand lamination, hot pressing, wet pressing, vacuum bag method, injection method and subtypes, gap impregnation, high pressure pressing, continuous lamination, centrifugal method, automated layering method, winding and autoclave method.
  • a method for lamination selected from the group consisting of hand lamination, hot pressing, wet pressing, vacuum bag method, injection method and subtypes, gap impregnation, high pressure pressing, continuous lamination, centrifugal method, automated layering method, winding and autoclave method.
  • the temperature for solidification is lowered so that the previously melted polymer solidifies.
  • the support layer After solidification, the support layer is peeled off. This can advantageously be removed easily and residue-free due to its surface properties. No additional release agent is required here. Because the support layer can be removed easily, without any additional release agent and without leaving any residue, the support layer can be reused as often as desired and the workload is minimized, since additional application and subsequent removal of release agent is not necessary.
  • fiber-reinforced plastics according to the invention can also be produced without a soft support layer and applying pressure to the same, if the ratio of polymer and textile is selected so that the textile is essentially completely or preferably completely wetted with polymer, and through thermal (and in the case of thermosetting plastics, reactive) shrinkage forms a noticeably inhomogeneous surface of the fiber-reinforced plastic, with inhomogeneities of this fiber-reinforced plastic surface being caused by the textile structure.
  • the polymers are preferably thermosetting plastics.
  • the invention thus provides for the first time the use of old textiles or textile waste, in particular old textiles, for the production of a fiber-reinforced plastic, e.g. a fiber-reinforced plastic according to the invention.
  • a fiber-reinforced plastic e.g. a fiber-reinforced plastic according to the invention.
  • Used textiles such as clothing (e.g. trousers, shirt, underwear) or sacks (e.g. sacks made of coarse fibers, e.g. jute, e.g. coffee sacks) or carpets (e.g. rag rug) are preferably used to produce a fiber composite, e.g. a fiber composite according to the invention.
  • the invention provides the use of a soft support layer, as defined herein, for producing a fiber composite plastic, in particular a fiber composite plastic according to the invention.
  • the at least one noticeably inhomogeneous surface of the fiber-reinforced plastic is additionally also optically inhomogeneous, whereby it preferably also has color inhomogeneities.
  • These color inhomogeneities are also preferably characterized by the color inhomogeneities of the textile (e.g. a rag rug or a sack with a print).
  • preference is given to polymers which are translucent or transparent in the fiber-reinforced plastic. These can, but do not have to be, colorless.
  • FIG. 1 shows a textile layer 50, a polymer 40, 41 and a soft support layer 30 in a tool 100 before the application of pressure püi,
  • FIG. 2 shows a textile layer 50, a polymer 40, 41 and a soft support layer 30 in a tool 100 after the application of pressure poi
  • FIG. 5 shows a textile layer 50, a polymer 40, 41 and two soft support layers 30, 31 in a tool 100 after the application of pressure meme, pü2 ,
  • FIG. 6 shows the finished fiber-reinforced plastic 13 with two noticeably inhomogeneous surfaces 60, 61 and
  • FIG. 7 shows a schematic overview of a method according to the invention for producing a fiber composite plastic.
  • FIG. 8 shows an image of a fiber-reinforced plastic produced according to exemplary embodiment 7. Detailed description of preferred exemplary embodiments
  • the blank 10 here corresponds to a textile layer 50 and a polymer 40, 41.
  • the textile 50 has two surfaces 70, 71 which can be felt to be inhomogeneous.
  • the blank 10 is disposed between the upper surface 40 and the lower surface 41 of a tool 100.
  • a soft support layer 30 is placed on the upper side of the blank 10.
  • FIG. 2 shows a textile layer 50, a polymer 40, 41 and a soft support layer 30 in a tool 100 after the application of pressure pot.
  • the support layer 30 is subjected to a pressure pot by pressure on the upper surface 20 of the tool 100.
  • the pressure can also be applied to the lower surface 21 of the tool 100.
  • This will make the Overlay layer pressed onto the blank in such a way that the part of the polymer 40 which covers the textile 50 or the noticeably inhomogeneous surface 70 of the textile 50 is formed in such a way that an inhomogeneous surface 60 is created, with inhomogeneities of this fiber-reinforced plastic surface due to the textile structure , ie caused by the noticeably inhomogeneous surface 70 of the textile 50.
  • the part of the polymer 41 that covers the lower noticeably inhomogeneous surface 71 of the textile 50 is shaped in accordance with the tool 100 used or the lower surface 21 of the tool 100.
  • the surface 60 which can be felt has inhomogeneities 60 which are caused by the inhomogeneous surface 70 of the textile 50 which can be felt, the surface 62 does not have any inhomogeneities that are caused by the palpably inhomogeneous surface 71 of the textile 50, but rather it has a surface 62 that is caused by the surface properties of the lower surface 21 of the tool 100. In this case it is homogeneous or smooth. It is possible within the scope of the invention to produce fiber-reinforced plastics in which the surface 62 of the fiber-reinforced plastic 11 has inhomogeneities which are not caused by the inhomogeneous surface 71 of the textile 50.
  • the textile 50 has two noticeably inhomogeneous surfaces 70, 71.
  • the blank 12 corresponds to a textile layer 50 and a polymer 40, 41. Here, the blank 12 is arranged between the upper surface 20 and the lower surface 21 of a tool 100.
  • a first soft support layer 40 is placed on the upper side of the blank 12 and a second soft support layer 41 is placed on the lower side of the blank 12.
  • 5 shows a textile layer 50, a polymer 40, 41 and two soft support layers 30, 31 in a tool 100 after the application of pressure pc, pü2.
  • the support layer 30 is acted upon by the upper surface 20 of the tool 100 with a pressure meme.
  • the pressure pu2 can also be exerted on the lower surface 21 of the tool 100.
  • the support layers 30, 31 are pressed against the blank 12 in such a way that the polymer 40, 41, which covers the two noticeably inhomogeneous surfaces 70, 71 of the textile 50, is shaped in such a way that inhomogeneous surfaces 60, 61 arise, with inhomogeneities being caused by the noticeably inhomogeneous surfaces 70, 71 of the textile 50 are caused. .
  • the finished fiber-reinforced plastic 13 is shown with two noticeably inhomogeneous surfaces 60, 61 after cooling and the detachment of the support layers 30, 31.
  • the noticeably inhomogeneous Surfaces 60, 62 have inhomogeneities which are caused by the noticeably inhomogeneous surfaces 70, 71 of the textile 50.
  • FIG. 7 shows a schematic overview of a method according to the invention for producing a fiber composite plastic.
  • the textile 50 is impregnated with the polymer 40, 41, that is, brought into contact with one another, whereby an impregnated blank 10 is produced.
  • a soft support layer 30 is placed on a surface of the blank 10.
  • the support layer 30 is subjected to a pressure pot through the upper surface of the tool 100.
  • the support layer is pressed against the blank in such a way that the part of the polymer 40 which covers the noticeably inhomogeneous surface 70 of the textile 50 is shaped in such a way that an inhomogeneous surface 60 arises, with inhomogeneities of this blank surface due to the noticeably inhomogeneous surface 70 of the textile 50 are conditional.
  • the next step is the hardening 201 of the blank 10 to form a fiber composite plastic.
  • the polymer 40, 41 is crosslinked, as a result of which a fiber composite plastic 11 is produced.
  • the fiber-reinforced plastic is cooled 202 and the overlay layer 30 is detached. The method described in FIG are.
  • the surface 62 has no inhomogeneities caused by the palpably inhomogeneous surface 71 of the textile 50, but is homogeneous or smooth, ie it has a surface 62 caused by the surface properties of the lower surface 21 of the tool 100 is. However, it is also possible that the surface 62 of the fiber-reinforced plastic 11 has inhomogeneities which are not caused by the textile structure 50.
  • the finished fiber-reinforced plastic with noticeably inhomogeneous surfaces 60 after pultrusion and cooling.
  • the perceptibly inhomogeneous surfaces 60 have inhomogeneities which are caused by the perceptibly inhomogeneous surfaces of the textile.
  • Example 1 (decorative panel, 2 mm thick)
  • a used coffee sack consisting of a jute fiber fabric with a weight per unit area of 417 g / m 2 was freed from the seams all around. It was then cut into rectangular areas with a width of 50 cm. These layers were impregnated by hand with a furan resin consisting of 95% Furolite 120514 RF DAC MV (resin) and 4.8% PAT 6399 (hardener) so that the amount of resin based on the textile weight is 1.26. The prepreg was then dried in the oven at 80 ° C. to constant weight. The same thing was done with a used old towel roll, made of cotton fabric. Since the towel layers are only 25 cm wide, they were butt-stitched together.
  • the weight per unit area of the textile is 218 g / m 2 and the amount of resin is also 1.26 times the textile weight.
  • 1 layer of coffee sack prepreg, then 2 layers of towel prepreg and finally 1 layer of coffee sack prepreg were layered one on top of the other.
  • This layer structure was placed between 2 steel plates in a hot press at 150 ° C. and pressed at 2 mm distances for 10 minutes. The plate was then quickly removed from the press and cooled to room temperature under pressure. The plate has a flexural strength of 90 MPa at 0 ° and 85 MPa at 90 °.
  • Embodiment 2 face plate, thick
  • a patchwork quilt consisting of selvedges with a weight per unit area of 1.5 kg / m 2 is placed on a glass plate.
  • the glass plate is separated beforehand with a release agent Jost Chemicals Mold Sealer S-31.
  • a tear-off fabric is placed on the rag and a flow aid is placed over it.
  • the entire structure is sealed by means of surrounding tacky tape on the glass plate and a vacuum foil bag placed over it.
  • vacuum is drawn and then infused with the RIM resin from Lange + Ritter.
  • the resin consists of RIMR 935 (resin) and the hardener RIMH 936 in a mixing ratio of 100: 29.
  • Embodiment 3 For a round profile with a diameter of 8 mm, selvedges consisting of cotton and polyester were cut so that they had a titer of 3650 tex. 6 of these edges were processed into a profile using pultrusion.
  • the matrix resin used was an unsaturated itaconic acid resin consisting of 86.2% itaconic acid ester (resin), 8.6% dibutylitaconate (reactive thinner), 1.7% PAT 654 ME (release agent) and 3.5% tert-butyl perbenzoate. The impregnation took place in an immersion bath. The hardening took place in the tool at 175 ° C.
  • the rods have a flexural strength of 200 MPa at 0 °.
  • Embodiment example 4 (molded part, here corrugated plate)
  • a used cotton curtain with a basis weight of 238 g / m 2 was cut into rectangular areas with a width of 50 cm. These layers were impregnated with the furan resin, consisting of 97.7% Furolite 120514 RF DAC MV (resin) and 2.3% PTSA (hardener) using a padder so that the amount of resin based on the textile weight is 1.26.
  • the prepreg was then dried in the oven at 80 ° C. to constant weight. The same was done with a used old towel roll made of cotton fabric. Since the towel layers are only one Have a width of 25 cm, was sewn together butt.
  • the weight per unit area of the textile is 218 g / m 2 and the amount of resin is also 1.26 times the textile weight.
  • the material has a flexural strength of 110 MPa at 0 ° and 130 MPa at 90 °.
  • Embodiment 5 (decorative panel. 2 mm thick) A discarded bed sheet from a hospital with a basis weight of 240 g / m 2 was cut into rectangular areas with a width of 50 cm after the hem had been removed. These layers were impregnated with the furan resin, consisting of 95% Furolite 120514 RF DAC MV (resin) and 4.8% PAT 6399 (hardener) using a doctor blade so that the amount of resin based on the textile weight is 1.26. The prepreg was then dried in the oven at 80 ° C. to constant weight. The same was done with a used old towel roll made of cotton fabric. Since the towel layers are only 25 cm wide, they were butted together.
  • the furan resin consisting of 95% Furolite 120514 RF DAC MV (resin) and 4.8% PAT 6399 (hardener) using a doctor blade so that the amount of resin based on the textile weight is 1.26.
  • the prepreg was then dried in the
  • the weight per unit area of the textile is 218 g / m 2 and the amount of resin is also 1.26 times the textile weight.
  • 1 layer of cotton curtain, 1 layer of towel prepreg, 1 layer of cotton curtain, 1 layer of towel prepreg and finally 1 layer of cotton curtain were layered one on top of the other.
  • a dry snail made of cotton and flax yarn was placed on the outermost layer.
  • This layer structure was placed between 2 steel plates in a hot press at 150 ° C. and pressed over a distance of 2 mm for 10 minutes. The plate was then quickly removed from the press and cooled to room temperature under pressure.
  • the material has a flexural strength of 110 MPa at 0 ° and 130 MPa at 90 °.
  • Embodiment 6 (thick plate)
  • a brightly colored fabric consisting of pressed fibers with a high cotton content of waste textiles, having a basis weight of 165 g / m 2 is cut into rectangular areas of a width of '50 cm. These layers are impregnated with the furan resin, consisting of 95% Furolite 120514 RF DAC MV (resin) and 4.8% PAT 6399 (hardener) using a padder so that the amount of resin based on the textile weight is 1.26. The prepreg is then dried in the oven at 80 ° C. to constant weight. The same thing happens with used coffee sacks consisting of a jute fiber fabric with a weight per unit area of 417 g / m 2 .
  • Exemplary embodiment 7 (thick profile) A total of 40 flax yarns with a denier of 1000 tex each, 48 jute yarns with a denier of 830 tex each, 22 black cotton recycling yarns with a denier of 800 tex each, 28 white cotton recycling yarns with a denier of 800 tex each were used , 6 coconut-colored cotton recycling yarns with a titer of 800 tex each, 2 selvedges made of cotton with a titer of 4300 tex each, white textile strips from various old textiles with a titer of 10,500 tex and black-colored textile strips from various old textiles with a titer of 10,500 tex, for a square Profile prepared with an edge length of 16 mm.
  • the matrix resin used was an unsaturated itaconic acid resin consisting of 86.2% itaconic acid ester (resin), 8.6% dibutylitaconate (reactive thinner), 1.7% PAT 654 ME (release agent) and 3.5% tert-butyl perbenzoate.
  • the impregnation took place in an immersion bath.
  • the hardening took place in the tool at 170 ° C.
  • the rods have a flexural strength of 250 MPa at 0 °.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Faserverbundkunststoff (11, 13), umfassend ein Polymer (40, 41) und mindestens ein Textil (50), welches mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche (60, 61) mit einer Textilstruktur aufweist und vollständig von Polymer (40, 41) umschlossen ist, wobei der Faserverbundkunststoff (11, 13) mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche (60, 61) aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind und ein Verfahren zur Herstellung des Faserverbundkunststoffes (11, 13).

Description

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Faserverbundkunststoff und Verfahren zur Herstellung desselben
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Faserveibundkunststoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Aus dem Stand der Technik sind diverse Faserverbundkunststoffe und Verfahren zur Herstellung dieser Faserverbundkunststoffe bekannt. Hierbei kann eine Vielzahl unterschiedlicher Fasern mit unterschiedlichen Materialien als Matrix zu einem Verbundwerkstoff zusammengefügt werden. Diese Faserverbundkunststoffe erfüllen meist lediglich eine Trage- bzw. Stabilitätsfunktion und werden, um für den Benutzer optisch ansprechend zu wirken, zusätzlich mit einer Dekoroberfläche versehen. Platten, Profile oder Formteile werden meist als Rohlinge hergestellt und anschließend mit einer Dekoroberfläche versehen. Bei der Herstellung von Holzfaserformstoffen, wie z.B. MDF-Platten (Mitteldichtefaserplatten), werden die kurzen Holzfasern beleimt, getrocknet und anschließend in einem plattenförmigen Werkzeug gestreut und unter Druck und Temperatur gebacken. So entsteht die Platte, die meistens für den Möbelbau und andere ähnliche sichtbare Anwendungen mit einer Dekorfläche versehen wird. Hierzu existiert eine Reihe von Verfahren. Häufig werden Papiere mit entsprechenden Dekorseiten mit einem Harz beleimt und auf die Platten aufgeklebt. Typische Anwendungsformen hierzu sind Küchenplatten. Alternativ können die Platten auch mit thermoplastischen Folien kaschiert werden. Hierzu wird die Folie angewärmt, um den Kleber zu aktivieren. In einer Furnierpresse wird die Platte anschließend damit beschichtet. Für die Stabilitäts- bzw. Tragefunktion ist die häufig als Substrat bezeichnete Platte verantwortlich und für die Designoberfläche die Dekorschicht.
Kunststoffformteile für den Automobilbau werden typischerweise im Hinterspritzverfahren gefertigt. Dazu wird ein Dekormaterial vorgelegt und mit aufgeschmolzenem Kunststoff hinterspritzt. Bei anderen üblichen Verfahren werden Dekormaterialien vorgelegt und anschließend mit einem thermoplastischen Naturfaserverbundwerkstoff, der vorher aufgeschmolzen worden ist, hinterpresst. Auch bei diesen Verfahren wird die Tragefunktion vom hinterspritzten oder hinterpressten Werkstoff erzeugt und das Dekormaterial übernimmt die Designfunktion.
Bei Verbundwerkstoffen oder Faserverbundkunststoffen wird der Leichtbauwerkstoff, meist ein glas- oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, als Tragestruktur ausgeformt. In Flugzeugen oder anderen Leichtbauwendungen wie z. B. der Formel 1 oder auch im Schiffsbau wird der Werkstoff anschließend mit einem Lack versehen, um den Werkstoff vor Umweltbedingungen zu schützen und das Design darzustellen. Im Schiffsbau für Bootsrümpfe ist es bekannt, dass ein Gelcoat, also ein stark gefülltes Reaktivharz, vorgelegt wird. Dieser übernimmt die Schutzfunktion z. B gegen Feuchtigkeit oder UV-
1
Bestätigungskopie Strahlung. In dieses Material, das noch nicht vollständig ausgehärt ist, wird dann das eigentlich tragende Faserverbundmaterial eingelegt und ausgehärtet.
Eine Ausnahme bilden die sichtbaren carbonfaserverstärkten Dächer einiger Autos, die nicht mit einer Dekorschicht versehen werden. Hierbei werden die Harze mit entsprechenden Additiven ausgerüstet, um beispielsweise eine UV-Beständigkeit zu erhalten. Diese Bauteile sind dabei auch so gestaltet, dass , sie eine sogenannte Class A Oberfläche erreichen, also extrem eben und glänzend sind und keine Faserabzeichnungen auf der Oberfläche zu fühlen sind. Hier werden ausschließlich geschlossene Flächenlagen verwendet, die bereits mit Bindern so versehen sind, dass sie keine Falten aufwerfen können. Diese sogenannten Vorformlinge sind schon ähnlich der Endproduktgeometrie geformt und die Fasern sind dabei bereits so ausgerichtet, dass sie entsprechend der Belastungen im
Anwendungsfall orientiert sind. Durch die Behinderung bleibt die Faserausrichtung auch für den Fertigungsprozess genügend stabil.
Das Gebrauchsmuster DE 202012 011 048 U1 zeigt eine Platte, wie Bodenbelags-, Wand- oder Deckenverkleidungsplatte, Möbelbauteil-, Gehäuse-, Abdeck- oder Trockenausbauplatte, und/oder ein Fassaden-, Paneel .oder Dielenelement, eine Sichtblende oder dergleichen, mit einem
Plattengrundkörper und wenigstens einer auf den Plattengrundkörper aufgebrachten Nutzschicht, wobei ein textiles Flächengebilde die: Außenseite der Nutzschicht bildet, wobei das textile Flächengebilde eine Schichtdicke zwischen 0,2 bis 0,8 mm und der Plattengrundkörper eine Dicke von 0,6 bis 10 mm aufweist. Das Gebrauchsmuster DE 202010006959 U1 zeigt eine Werkstoffplatte, insbesondere zur Herstellung von Möbeln, Fußbodenbelägen oder Türenelementen, umfassend zumindest eine mittlere Substratschicht und eine Dekorschicht auf wenigstens einer Seite der Substratschicht, wobei die Dekorschicht benachbarte angrenzende Bezirke aufweist, welche zumindest teilweise einen Dekor- und/oder Strukturverlauf mit unterschiedlichen Richtungen aufweisen. In der DE 102011 075720 A1 ist ein trägerloses Interieurteil für ein Fahrzeug gezeigt, dass eine Haptikschicht aus Textil aufweist, wobei ein Versteifungsmaterial so in das Textil eingebracht ist, dass das Textil zumindest partiell versteift ist, wobei die Einbringtief des Versteifungsmaterials stets so ist, dass auf der Dekorseite des Textils eine Haptikzone erhalten bleibt.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Faserverbundkunststoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitzustellen, wobei der Faserverbundkunststoff gleichzeitig eine Stabilitätsfunktion und eine Designfunktion erfüllt und das Verfahren zur Herstellung des Faserverbundkunststoffs möglichst einfach und wirtschaftlich durchzuführen ist. < Die Aufgabe wird durch einen Faserverbundkunststoff gemäß den vorliegenden Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich auch aus der vorliegenden Beschreibung sowie den Figuren.
Entsprechend wird ein Faserverbundkunststoff zur Verfügung gestellt, der ein Polymer und mindestens ein Textil umfasst, welches mindestens eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche mit einer Textilstruktur aufweist und bevorzugt vollständig von Polymer umschlossen ist, und wobei der Faserverbundkunststoff mindestens eine fühlbar inhomogene Faserverbundkunststoff-Oberfläche aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind. Dabei ergibt sich die Textilstruktur durch ein Web- oder Strickmuster oder eine andere Art der Verknüpfung von Faser oder Garnen. Aus dem erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoff können Formteile, Platten, Profile, Möbel und andere Gebrauchsgegenstände gefertigt werden.
Dadurch, dass der Faserverbundkunststoff mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind, wird ein Faserverbundwerkstoff bereitgestellt, welcher gleichzeitig eine Stabilitäts- bzw. Tragefunktion und eine Designfunktion erfüllt.
Der Faserverbundkunststoff bzw. die aus dem Faserverbundkunststoff hergestellten Formteile, Platten, Profile, Möbel oder andere Gebrauchsgegenstände weisen hierdurch ein neues und vor allem authentisches Erscheinungsbild auf, wobei das haptische Erlebnis zum Erscheinungsbild passt, da die Struktur der verwendeten Textilien an der Oberfläche des Faserverbundkunststoffes gefühlt werden kann. Selbstverständlich können diese Inhomogenitäten auch technische Funktionen aufweisen, z.B. kann eine raue Oberfläche rutschhemmend wirken. Dieses neue und authentische Erscheinungsbild wird ohne einen zusätzlichen Schritt zum Aufbringen einer Dekorschicht erreicht, wodurch zusätzliche Verarbeitungsschritte und Material eingespart werden.
Faserverbundkunststoffe sind Werkstoffe, welche Fasern und ein Polymer, also eine Kunststoffmatrix, umfassen, und im Allgemeinen daraus bestehen. Die Matrix umgibt die Fasern, die durch adhäsive Wechselwirkungen an die Matrix gebunden sind. Durch die Verwendung von Faserwerkstoffen haben Faserverbundkunststoffe ein richtungsabhängiges Elastizitätsverhalten. Die Fasern in dem erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoff liegen zumindest zum Teil in Form eines Textils vor.
Als Textil wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein mindestens flächenförmiges textiles Gebilde bezeichnet, welches aus mehreren miteinander verbundenen linienförmigen textilen Gebilden (meist Garnen, aber bei Vliesen auch Fasern), hergestellt ist. Garne können aus einer oder mehreren Fasern hergestellt sein. Flächig bedeutet hierbei, dass die Länge und die Breite des Textils größer sind als die Dicke des Textils. Als Oberfläche des Textils wird im Zusammenhang mit der Erfindung dabei die Unterseite und/oder die Oberseite des flächigen Textils bezeichnet. ' Mindestens flächenförmig bedeutet, dass auch ein räumliches textiles Gebilde (z.B. ein textiler Schlauch oder Strumpf) eingesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang können sowohl Innen- als auch Außenseiten als Oberflächen bezeichnet werden.
Für die Erfindung wird ein Textil eingesetzt, welches mindestens eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche mit einer Textilstruktur aufweist. Oft weisen beide Oberflächen von Textilien eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche mit einer 7 axtilstruktur auf, wobei die Strukturen der beiden Oberflächen oft ähnlich oder reziprok zueinander sind. Die Oberflächen eines Textils können sich jedoch auch deutlich voneinander unterscheiden, z.B. im Falle bestickter Textilien oder von textilen Strukturtapeten oder Teppichen. Daher kann die Orientierung des Textils in dem Faserverbundkunststoff die Oberflächenstruktur des Faserverbundkunststoffs beeinflussen und sollte dementsprechend ausgewählt sein. Im Allgemeinen wird die der Außenseite des Faserverbundkunststoffs zugewandte Seite des Textils die Oberfläche des Faserverbundkunststoffs am meisten prägen.
Unter einer inhomogenen Oberfläche wird im Rahmen der Erfindung eine Oberfläche verstanden, welche nicht glatt ist, sondern eine fühlbare Struktur aufweist. Die Inhomogenität des Textils setzt also eine fühlbare Struktur bzw. fühlbare Unebenheiten und/oder Muster voraus. Dies kann sich z.B. durch ein Web- oder Strickmuster oder eine andere Art der Verknüpfung von Faser oder Garnen ergeben. Bevorzugt bedeutet eine Inhomogenität des Textils, dass das verwendete Textil eine Vielzahl an Flöhenunterschieden von mindestens 0,02 mm, bevorzugt 0,05-3 mm, optional 1-2 mm, gemessen mit einem Messschieber, aufweist.
Laut Wikipedia (https://de.wikipedia.orq/wiki/Oberflächenqüte1 bedeutet fühlbare Inhomogenität einen Mittenrauwert Ra ab 3,2 pm. Die Oberfläche kann also einen Mittenrauwert von mindestens 3,2 pm, mindestens 4 pm, mindestens 10 pm, mindestens 25 pm, mindestens 100 pm, mindestens 200 pm oder mindestens 750 pm aufweisen. Optional ist der maximale Mittenrauwert 5 mm. Einem Mittenrauwert von 3,2 pm entspricht eine gemittelte Rautiefe Rz (in der Erfindung häufig mit
Flöhenunterschied beschrieben) von ca. 12,2 pm (https://www.technisches-zeichnen.net/technisches- . zeichnen/diverses/rauheit-fertiqunqsverfahren.phpl. Diese Rauheit kann gefühlt und auch visuell bemerkt werden.
Entsprechend der Erfindung weist die mindestens eine fühlbar inhomogene Faserverbundkunststoff- Oberfläche, z.B. die hergestellten Oberflächen von Formteilen, Platten, Profilen, Möbeln und andere Gebrauchsgegenstände, z.B. die folgenden Mittenrauwerte Ra auf:
- auf 100 % einer Oberfläche mindestens 3,2 pm, oder
- auf mindestens 80% einer Oberfläche mindesten > 4 pm, oder .
- auf mindestens 20 % einer Oberfläche mindestens 25 pm oder ' - auf mindestens 50 % einer Oberfläche mindestens 10 mhi oder
- auf mindestens 50 % einer Oberfläche mindestens 200 pm oder
- auf 100 % einer Oberfläche mindestens 750 mih,
- bevorzugt auf mindestens 30 % einer Oberfläche zwischen 25-50 pm auf dem Rest der Oberfläche mindestens 3,2 mhi.
Die entsprechenden gemittelten Rautiefen Rz liegen z.B. bei ca. der Mittenrauwerte.
Die Makrostruktur einer Oberfläche kann eben sein, muss sie jedoch nicht. Bei Verwendung entsprechender Fertigungsverfahren und geeigneter Textilien sind z.B. gerundete, wellige oder eckige Oberflächen des hergestellten Faserverbundkunststoffs möglich. Als Makrostruktur werden Strukturen mit Höhenunterschieden von z.B. mehr als 0,5 cm bezeichnet Für die Erfindung wesentlich ist jedoch die fühlbar inhomogene Mikrostruktur der Faserverbundkunststoff-Oberfläche (also z.B. Höhenunterschiede von unter 0,5 cm).
Der Faserverbundkunststoff kann mit einem einzigen Textil hergestellt werden, es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Textilien verarbeitet werden, wobei diese Textilschichten in dem Faserverbundkunststoff übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein können. Allgemein bedeutet „ein“ oder „eine“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung „ein oder mehrere“, also z.B. ein oder zwei oder 1-50, 2-20, oder 5-10, sofern nicht anders spezifiziert.
Es können alle Arten von Textilien mit allen möglichen rauen Oberflächen eingesetzt werden. Beispielsweise können Bettlaken mit einer relativ geringen Rauigkeit oder Flickenteppiche mit einer relativ hohen Rauigkeit verwendet werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dadurch, dass mindestens ein Textil mit mindestens einer inhomogenen Oberfläche verwendet wird, möglich, einen Faserverbundwerkstoff herzustellen, welcher mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind. Weiterhin erfüllt der erfindungsgemäße Faserverbundwerkstoff hierbei gleichzeitig eine Trage- bzw. Stabilitätsfunktion und eine Designfunktion.
Inhomogenität der Oberfläche des Faserverbundkunststoffes bedeutet, dass der fertige Faserverbundkunststoff an mindestens einer Oberfläche eine Vielzahl von Höhenunterschieden von mindestens 0,01 mm, bevorzugt 0,01-0,5 mm, gemessen mit dem oben erläuterten Verfahren aufweist. Inhomogenitäten der Faserverbundkunststoff-Öberfläche sind durch die Textilstruktur bedingt. Dabei sind bevorzugt die meisten, bevorzugt im Wesentlichen alle oder alle Inhomogenitäten der Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt. Es können also, müssen aber nicht alle Inhomogenitäten des Textils auf die Oberfläche des fertigen Faserverbundkunststoffes abgebildet werden. Es ist beispielsweise auch möglich, dass sich nur gröbere Inhomogenitäten (z. B. Höhenunterschiede von 0,7 - 3 mm) des Textils als Inhomogenitäten auf der Oberfläche des Faserverbundwerkstoffes wiederfinden und damit fühlbar sind, während kleinere Inhomogenitäten derart von Polymer bedeckt sind, dass sie an der Oberfläche des fertigen Faserverbundwerkstoffes nicht fühlbar sind. Typischerweise wird die Rauigkeit der Faserverbundkunststoff-Oberfläche geringer sein als die Rauigkeit der der Oberfläche am dichtesten kommenden (obersten oder untersten) Textil- Oberfläche. Bevorzugt ist die ein Großteil (mehr als 50% der Fläche, bevorzugt mehr als 60% der Fläche, mehr als 70% der Fläche, mehr als 80% der Fläche oder mehr also 90% der Fläche oder im wesentlichen die ganze Oberfläche inhomogen.
Diese Inhomogenitäten auf der Faserverbundkunststoff-Oberfläche sind haptisch eindeutig wahrnehmbar. Zum Beispiel können die oben beschrieben fühlbaren Strukturen bzw. fühlbare Unebenheiten und/oder Muster des Textils teilweise oder vollständig auf der Faserverbundkunststoff- Oberfläche gefühlt werden, beispielsweise wenn mit den Fingern darüber gestrichen wird.
Als Matrix wird in dem erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoff ein Polymer verwendet, wobei dieses als Bindemittel wirkt. Es dient z.B. dazu, die Fasern des Textils zu stützen und die auf aus dem Faserverbundkunststoff gefertigten Formteile, Platten, Profile, Möbel oder andere Gebrauchsgegenstände einwirkenden Kräfte auf diese zu verteilen.
Die Textilien des Faserverbundkunststoffes bzw. deren Fasern sind in dem fertigen Produkt vollständig öder im Wesentlichen vollständig von Polymer umschlossen. Vollständig umschlossen wird im Rahmen der Erfindung so verstanden, -dass die Oberflächen des Faserverbundkunststoffes nicht offenpörig sind. Die Oberflächen des Faserverbundkunststoffes sind also vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit Polymer imprägniert oder bedeckt. „Im Wesentlichen vollständig“ bedeutet, dass der fertige Faserverbund kunststoff Verarbeitungsfehler aufweisen kann, derart, dass die verwendeten Fasern teilweise nicht von Polymer bedeckt sind, wobei bevorzugt mehr als 95%, mehr bevorzugt mehr als 99% oder mehr als 99,9% der Oberfläche von Polymer bedeckt sind. Dadurch, dass die Fasern des Faserverbundkunststoffes vollständig von Polymer umschlossen sind, erhält der Faserverbundkunststoff eine Oberfläche, welche optisch ansprechend ist und gleichzeitig gegen Umwelteinflüsse, Feuchtigkeit bzw. Nässe, Hitze und mechanische Beanspruchungen geschützt ist.
Bevorzugt ist das Textil ein Alttextil oder Textilabfall. Unter Alttextilien wird jegliche Art von Textilien verstanden, welche in irgendeiner Weise benutzt wurden. Zu den Alttextilien gehören beispielsweise benutzte Kaffeesäcke, Bettlaken, Vorhänge, Teppiche, Handtücher, Putzlappen, oder jegliche Art von Kleidung wie beispielsweise Stoffhosen, Jeanshosen, T-Shirts, Hemden, Schals, Tücher, Unterwäsche, Socken oder Kleider, technische Textilien, textile Dämmstoffe oder Teile davon. Textilabfall entsteht z.B. bei der Produktion von Textilien als Reste bei Zuschnitten, Stanzreste, Restbahnen, Webkanten oder in Form unbenutzter nicht verkäuflicher oder nicht verkaufter Textilien.
Bevorzugt werden Alttextilien und, soweit nötig auch Textilabfälle, vor Einsatz im Rahmen der Erfindung gewaschen oder gereinigt, da dies eine bessere Haftung zum Polymer gewährleistet. Bei einigen Kombinationen von Textilien urid Polymeren kann eine weitere Vorbehandlung, z.B. mit einem Benetzungsmittel, sinnvoll sein.
Auch eine andere Verarbeitung, z.B. Schneiden, etwa Auftrennen von Stücken oder Abtrennen von Nähten, ist möglich.
Dadurch, dass bevorzugt Alttextilien und/oder Textilabfall verwendet werden, wird eine neue Verwendung für die jährlich anfallenden, riesigen Mengen an Alttextilien und Textilabfall geschaffen, wodurch gleichzeitig Ressourcen geschont werden können. Selbstverständlich können auch neue, z.B. extra zu diesem Zweck hergestellte Textilien erfindungsgemäß eingesetzt werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Textil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gewebe, Maschenware, etwa Gestricke oder Gewirke, Geflecht, Vlies und Gelege. Gewebe sind Textilien, die aus rechtwinklig verkreuzenden Fäden zweier Fadensysteme gebildet werden. Dazu können z.B. Teppiche, wie Flickenteppiche, zähl?n. Gestricke sind Maschenware, bei welchen die Fasern in Form von Maschen in der Textilstruktur· liegen. Durch ihre hohe Flexibilität werden Gestricke bevorzugt dort eingesetzt, wo eine hohe Tiefziehfähigkeit oder Drapierbarkeit sowie Stoßdämpfung benötigt wird. T-Shirts sind z.B. typischerweise Gestricke. Ein Geflecht beschreibt, ähnlich dem Gewebe, eine Struktur, bei der sich zwei Faserrichtungen überkreuzen. Vliese bestehen aus ungeordneten Lang- oder Kurzfasern, wobei Kurzfasern eine Länge < 3 mm aufweisen und Langfasern eine Länge von > 3 mm. Auch Filze können eingesetzt werden. Ein Gelege beschreibt ein unidirektionales Fasergelege, welches aus streng parallelen Faserstränge (sogenannten Rovings) besteht, sodass ein flächiges Textil vorliegt. Die nebeneinander liegenden Fasern werden mit einem Nähfaden fixiert. Durch die unidirektionale, parallele Lage der Fasern lassen sich höhere mechanische Festigkeiten erzielen als mit Geweben. Auch Spitze oder Tufting oder Mischungen verschiedener Textilarten können eingesetzt werden.
Optional umfasst der Faserverbundkunststoff mehrere gleiche (z.B. mehrere Schichten Bettlaken oder Bettlakenstücke) oder unterschiedliche (z.B. ein oder mehrere Schichten Bettlakenstücke und ein oder mehrere Schichten Vorhang oder Handtuch) Textilien, z.B., wenn eine höhere Stabilität erzielt werden soll. Diese mehreren gleichen oder unterschiedlichen Textilien können in dem Faserverbundkunststoff nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein. Hierbei kann die Orientierung der Fasern zwischen den mehreren gleichen oder unterschiedlichen Textilien derart gewählt sein, dass die Fasern verschiedener Textilschichten jeweils zueinander einen Winkel von 0-90°aufweisen. Durch Verwendung mehrerer Textilien können gleichmäßige Verstärkungsschichten aufgebaut werden, welche keine Schwachstellen aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, gezielt an Stellen, an denen eine größere Verstärkungswirkung, etwa eine größere Biegefestigkeit, gewünscht ist, gezielt mehrere Lagen Textil und/oder andere Textilien oder Textilstücke einzusetzen.
5 Textilien können z.B. stückhaft so aufgelegt werden, dass es zu Überlappungen kommt und damit Kräfte übertragen werden können.
Mehrere gleiche oder unterschiedliche Textilien kennen - im Allgemeinen vor dem Kontakt mit dem Polymer, aber auch nach Kontakt mit einem Polymer, etwa in Form von Prepregs - durch Bindeprozess wie Nähen, Kleben, Schweißen und Bügeln miteinander verbunden werden. Es sind auch weitere 10 Verfahren, welche dazu geeignet sind, Textilien miteinander zu verbinden, anwendbar. Ein Verbinden ist z.B dann vorteilhaft, wenn eine Anordnung der Textilen im Wesentlichen nebeneinander (also in der Ebene der relevanten inhomogenen Oberfläche, optional mit Überlappungen) gewünscht ist, etwa um eine flächige Abdeckung der gesamten Oberfläche mit Textilien zu gewährleisten. Bei einer Anordnung von Textilen übereinander kann ein Verbinden z.B. vorteilhaft sein, wenn bestimmte Muster 15 erreicht werden sollen. Es ist auch möglich, eine Verbindung nur durch das Polymer, also ohne vorherige Verbindung der Textilien, zu erreichen.
Es können unterschiedlich Textilarten oder unterschiedliche große Textilstücke in beliebiger Art miteinander verbunden werden, wodurch ein ansprechendes Design kreiert werden kann und/oder die Orientierung der Fasern in unterschiedlichen Textilschichten derart gewählt werden kann, dass eine 20 optimale Biegefestigkeit für die entsprechende Belastung des aus dem Faserverbundkunststoff gefertigten Gegenstandes erreicht werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst mindestens ein Textil des Faserverbundkunststoffes Naturfasern, optional alle in dem Faserverbundkunststoff umfassten Textilien. Unter Naturfasern werden Fasern verstanden, welche von natürlichen Quellen wie Pflanzen, Tieren oder Mineralien 25 stammen und sich ohne chemische Umwandlungsreaktionen direkt einsetzen lassen. Die Naturfasern können pflanzliche Naturfasern sein, wie beispielsweise Baumwolle, Leinen, Koos, Flachs, Hanf, Nessel, Kapok, Ramie, Sisal, Jute, Kenaf, Abaca, Kokos oder Manila, oder tierische Naturfasern wie beispielsweise Wolle, Seide, Angora, Kaschmir, Vikunja, Lama, Alpaka, Kamel, Mohair oder Rosshaar oder Mischungen daraus.
30 In einer Ausführungsform umfasst das Textil Chemiefasern. Unter Chemiefasern werden Fasern verstanden, die künstlich mit chemisch-technischen Verfahren aus natürlichen oder synthetischen Polymeren oder aus anorganischen Stoffen hergestellt werden. Chemiefasern werden überwiegend in Form von Filamenten (Monofilamente oder Multifilamente) hergestellt und zu Filamentgarnen oder zu Spinnfasern (Stapelfasern) durch Schneiden oder Reißen verarbeitet und anschließend durch Sekundärspinnverfahren zu Garnen versponnen, oder z. B. durch Vliesstoff-Herstellungsverfahren direkt zu textilen Flächengebilden verarbeitet. Die Chemiefasern können z.B. Chemiefasern aus natürlichen Polymeren sein, wie beispielsweise Polymere, Viskose, Cupro, Modal, Lyocell, Acetat, Triacetat, Polynosic, oder Chemiefasern aus synthetischen Polymeren wie beispielsweise Polyester, Polyamid, Polyacryl, Elasthan, Polypropylen oder Polyurethan.
Selbstverständlich kann das mindestens eine Textil auch Naturfaser und Chemiefaser umfassen, oder es können Textilien aus Naturfasern und Textilien aus Chemiefasern und/oder Textilien aus Naturfaser und Chemiefaser zur Verstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffs verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die Textilien in dem Faserverbundkunststoff bioabbaubar. In einer Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffe keine Carbonfasern oder Textilien daraus.
Bevorzugt erhöht das Textil die Biegefestigkeit des Faserverbundkunststoffs. Die Biegefestigkeit beträgt bevorzugt in mindestens eine Richtung, typischerweise in mehrere Richtungen mindestens in 0° mindestens 30 MPa, und in 90° mindestens 30 MPa, bevorzugt 45-400 MPa. Biegefestigkeit kann z.B. mit einer normalen Zug-Druck-Prüfeinrichtung bestimmt werden.
Die Biegefestigkeit kann z.B. dadurch beeinflusst werden, welche Art von Textil, z.B. Gewebe, Gestricke, Geflecht, Vlies und/oder Gelege, eingesetzt wird. Die Biegefestigkeit kann auch durch die Anzahl an Textilschichten bzw. die Dicke der einzelnen Textilschichten und die Orientierung der Fasern einzelner Textilschichten zueinander beeinflusst werden.
Der Faserverbundkunststoff kann ferner Verstärkungsfasern, bevorzugt Naturfasern, umfassen, die als linienförmige Gebilde vorliegen. Hierbei werden zusätzlich zu dem mindestens einen strukturgebenden Textil, durch welches Inhomogenitäten der Faserverbundkunststoff-Oberfläche bedingt sind, Verstärkungsfasern eingebracht. Diese Ve stärkungsfasern können die Stabilität des Faserverbundkunststoffs erhöhen. Die Verstärkungsfasern können hierbei an beliebigen Stellen des mindestens einen Textils angeordnet sein und/oder an beliebigen Stellen mit dem mindestens einen Textil verbunden sein. Bindeprozesse zum Verbinden der Verstärkungsfasern können z.B. Nähen, Weben, Kleben, Schweißen, und Bügeln sein. Es sind jedoch auch weitere Verfahren anwendbar, welche dazu geeignet sind, Verstärkungsfasern und Textilien miteinander zu verbinden. Verstärkungsfasern können auch ausschließlich oder zusätzlich in Stellen des Faserverbundkunststoffs eingebracht werden, die von der Fläche des Textils nicht abgedeckt werden, wie z.B. bei Verwendung von Kleidung, welche nicht die ganze Fläche des Faserverbundkunststoffs abdeckt. Verstärkungsfasern müssen nicht vor Kontakt mit dem Polymer mit dem Textil oder den Textilien verbunden werden. Sie können auch z.B. mit dem Polymer gemischt werden, bevor dieses mit dem Textil oder den Textilien in Kontakt kommt.
Durch Einsatz von Verstärkungsfasern zusätzlich zum Textil kann die Stabilität bzw. Biegefestigkeit des Faserverbundkunststoffes, wenn nötig, den Anforderungen entsprechend erhöht werden. Das Polymer kann ein Duroplast, Elastomer oder ein Thermoplast sein. Bevorzugt sind die Polymere im Rahmen der Erfindung Duroplaste.
Als Duroplaste werden Kunststoffe bezeichnet, die nach ihrer Aushärtung durch Erwärmung nicht mehr verformt werden können. Der Duroplast kann z.B. ein Kunstharz sein, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz, Acrylatharze und/oder Methacrylatharze und/oder Mischungen mit Comonomeren davon, z. B. auch auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie acrylierte Pflanzenöle, z.B. acryliertes Leinöl oder acryliertes Sojaöl, z.B. Mercryl-S und Mercryl LT von Hobum Oleochemicals, oder Photomer 3005 F der Firma Cognis, Itakonsäureharzen, Polyurethanharz, Vinylesterharz, Furanharz, Phenol-Formaldehydharz und Melaminharz. Vor Verarbeitung liegt der Duroplast bevorzugt in flüssiger Form vor oder in Form von aufschmelzbaren Granulaten, aufschmelzbaren Pulvern aufschmelzbaren Folien, flüssigen Polymerlösungen, flüssigen Polymerdispersionen, welche dann zur Verwendung aufgeschmolzen werden.
Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich verformen lassen. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt, er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmüng bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt. Der Thermoplast kann z.B, ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactidacid (PLA), , Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET),
Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenfuranoat (PEF), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder anderes Polyolefin, Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC), Celluloseacetat (CA), Cellulosebutyrat (CB), Cellulosepropionat (CP), Celluloseacetopropionat (CAP) und Celluloseacetobuytrate (CAB), Polyalkonate wie Polyhyhroxybuttersäure sowei andere Biopolymere basierend auf Casein, Stärke, Schellack, Gelatine und andere Proteine, Chitin, Lignin (z. B. Arboform) und Pflanzenöle. Der Thermoplast liegt vor Verarbeitung meist in fester Form vor, wie beispielsweise in Form von Folien, Granulaten, Pulvern, Bändern, Garnen oder Monofilamenten, wobei der Thermoplast zur Verwendung aufgeschmolzen wird.
Elastomere sind Kunststoffe, die durch Druck oder Dehnung ihre Form kurzzeitig verändern können. Nach Beendigung von Druck oder Dehnung nimmt das Elastomer schnell wieder seine ursprüngliche Fornh an. Die Elastomere sind weitmaschig vernetzt und daher flexibel. Sie werden beim Erwärmen nicht weich und sind in den meisten Lösemitteln nicht löslich. Zu den Elastomeren gehören alle Arten von vernetztem Kautschuk, z.B. Naturkautschuk (NR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Styrol- Butadien-Kautschuk (SBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Butadien-Kautschuk (BR) und Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Die Vernetzung erfolgt beispielsweise durch Vulkanisation mit Schwefel, mittels Peroxiden, Metalloxiden oder Bestrahlung. Heutzutage werden Kunststoffe noch vor allem 3uf petrochemischer Basis hergestellt, und solche Kunststoffe können im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Polymer teilweise oder bevorzugt ganz aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Beispiele für solche sogenannten Biokunststoffe sind Naturkautschuk, Stärke oder Stärkederivate oder Stärkeblends, Celluloseprodukte, z.B. Cellulose oder Celluloseacetat (CA), Schellack, PLA, Polyhydroxyalkanoate wie Polyhydroxybuttersäure (PHB), Polyethylenfuranoat (PEF), ligninbasierte Kunststoffe wie Arboform, Ecovio (BASF), und Poiytrimethylenterephthalat (PTT, z.B. DuPont). Besonders bevorzugte Biokunststoffe sind acryliertes Pflanzenöle, z.B. acryliertes Leinöl oder acryliertes Sojaöl, z.B. Mercryl S und Mercryl LT von Hobum Oleochemicals, oder Photomer 3005 F der Firma Cognis; oder Itakonsäureharze. Durch Verwendung von Biokunststoffen können Ressourcen eingespart werden. Biokunststoffe können im Rahmen der Erfindung mit Textilien, bevorzugt Alttextilien oder Textilabfällen, welche z.B. Naturfasern umfassen oder daraus bestehen, kombiniert werden. So sind die hergestellten Produkte besonders nachhaltig herstellbar. Sie können auch besonders gut bioabbaubar sein. Alternativ können - je nach herzustellendem Produkt - auch möglichst langlebige Biokunststoffe ausgewählt werden. Die Anteile von Textil und Polymer werden so gewählt, dass so viel Polymer zugesetzt wird, dass das Textil vollständig von. Polymer umschlossen ist. Vorteilhafterweise wird im Allgemeinen nicht deutlich mehr Polymer zugegeben, als dafür nötig ist. Bei Thermoplasten ist hier thermischer Schwund mit einzukalkulieren, bei Duroplasten thermischer und reaktiver Schwund.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Faservolumengehalt 25-75% W, z.B. 25-65 %V/V, bevorzugt 35-50 %V/V, am besten etwa 45% V/V oder weniger, optional 40 %V/V oder weniger.
Ohne an die Therorie gebunden sein zu wollen, gehen die Erfinder davon aus, dass v.a. bei einem Pultrusionsverfahren ein geringer Faservolumengehalt dazu beiträgt, eine inhomogene Oberfläche zu schaffen In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an Polymer, z.B. Furanharz, 25- 75 %V/V, bevorzugt 50-65% V/V, am besten etwa 55% V/V oder mehr, optional etwa 60 %V/V oder mehr.
Hierbei verhält sich der Faservolumengehalt in Bezug auf den Anteil an Polymer reziprok, das heißt je höher der Faservolumengehalt, desto geringer der Anteil an Polymer und umgekehrt.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Verhältnis von Textil zu Polymer 35 -330 %m/m, bevorzugt etwa 116 %m/m. Es werden 2 Lagen Handtuchtextil mit einem Flächengewicht von 218 g/m2 und 2 Lagen Kaffeesacktextil mit einem Flächengewicht 417 g/m2 zusammen mit einer Harzmenge von 10,9 g zu einer Platte mit einer Dicke von 2 mm und einer Fläche von 20 cm2 verpresst. Die Fasermenge ergibt sich damit zu 12,7 g. 12,7 g Fasern durch 10,9 g Harz ergibt 116 % Fasern. Etwa bedeutet im Rahmen der Erfindung bevorzugt +/- 10%. Die Dichte des hergestellten Faserverbundkunststoffes beträgt bevorzugt mehr als ein 1 g/ml.
Die Erfindung stellt weiterhin auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffes zur Verfügung, wobei der Faserverbundkunststoff ein Polymer und mindestens ein Textil umfasst, welches mindestens eine fühlbar inhomogene Textiloberfläche mit einer Textilstruktur aufweist und vollständig von Polymer umschlossen ist, wobei der Faserverbundkunststoff mindestens eine fühlbar inhomogene Faserverbundkunststoff-Oberfläche aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind.
Ein solches Verfahren kann Schritte umfassen, bei denen man: a) das Textil als Rohling zur Verfügung stellt, b) das Textil mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling entsteht, c) den Rohling verfestigt, z.B. härtet.
Erfindungsgemäße Verfahren verwenden im Allgemeinen entweder eine weiche Auflageschicht oder nutzen, bevorzugt, Pultrusion zur Herstellung des erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffes.
Ein auf Pultrusion basierendes erfindungsgemäßes Verfahren kann Schritte umfassen, bei denen man: a) mindestens ein Textil als Rohling zur Verfügung stellt, b) das mindestens eine Textil in einem Tauchbad mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling entsteht, c) das mindestens eine Textil in ein Werkzeug einzieht, d) den Rohling in dem Werkzeug verfestigt, z.B. härtet.
Um für Pultrusion geeignet zu sein, muss das Textil eine Länge aufweisen, die die Länge des fertigen Werkstücks überschreitet, z.B. die Länge vom Harzbad bis zur Abzugsvorrichtung nach dem Werkzeug. In der Praxis sind das oft ca. 3-4 m. Das Textil kann, wie oben beschrieben, durch Verbindung, z.B. Nähen mehrerer Einzeltextilien entstanden sein.
In einer Ausführungsform werden mehrere Textilien verwendet, entweder mehrere gleiche oder mehrere unterschiedliche. Z. B kann man flächige Stoffreste, welche z.B. Streifenform aufweisen können, Webkanten oder zu Streifen aufgeschnittene Alttextilien in Kombination mit Garnen oder ohne diese einsetzen. Die Garne erhöhen die Zugfestigkeit, was die Pultrusion erleichtert, vor allem, wenn die Textilien selbst keine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen.
Die Textilien können eine größere Breite aufweisen als die Breite der Kavität des Werkzeugs, z.B. können Bettlaken nach der Imprägnierung gefaltet oder durch eine Kulisse auf die gewünschte Form gebracht werden. Es können auch Textilstreifen mit einer Breite von 3-10, z.B. 4-5 cm eingesetzt werden, oder schmalere Textilstreifen, die der Breite der Kavität entsprechen.
Es ist erfindungsgemäß nicht nötig, eine gleichmäßige Fadenspannung zu erreichen, sondern sogar vorteilhaft, nicht auf alle Textilien die gleiche Spannung aufzubringen, und die mehr zu belasten, die eine höhere Zugkraft vertragen.
Bei Pultrusionsverfahren sind allgemein Duroplasts bevorzugt, insbesondere solche mit einem hohen Anteil nachwachsender Rohstoffe, wie Furanharz oder Itakonsäureharz.
Mit Pultrusionsverfahren können z.B. Latten für Möbel hervorragend hergestellt werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren welches nicht mit Pultrusion, sondern mit einer Auflageschicht arbeitet, kann Schritte umfassen, bei denen man: a das Textil als Rohling zur Verfügung stellt, b) das Textil mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling entsteht, c) eine weiche Auflageschicht auf den Rohling aufbringt, wobei man die Auflageschicht auf eine Oberfläche des Rohlings aufbringt, auf der das in dem Rohling enthaltene Textil eine fühlbar inhomogenen Textiloberfläche aufweist, wobei Schritte b und c in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können, d) die Auflageschicht mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Auflageschicht derart verformt, dass Inhomogenitäten der Oberfläche des imprägnierten Rohlings entstehen, die durch die Textilstruktur bedingt sind, e) den Rohling verfestigt, z.B. härtet, und f) die Auflageschicht ablöst.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Schritte, bei denen man: i) das Textil als Rohling zur Verfügung stellt, das Textil mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling, auch als Prepreg bezeichnet, entsteht, iii) eine weiche Auflageschicht auf den imprägnierten Rohling aufbringt, wobei man die Auflageschicht auf eine Oberfläche des imprägnierten Rohlings aufbringt, auf der das in dem Rohling enthaltene Textil eine fühlbar inhomogenen Textiloberfläche aufweist, iv) die Auflageschicht mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Auflageschicht derart verformt, dass Inhomogenitäten der Oberfläche des imprägnierten Rohlings entstehen, die durch die Textilstruktur bedingt sind, v) den Rohling verfestigt, z.B. härtet, und vi) die Auflageschicht ablöst.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren Schritte, bei denen man: i) das Textil als Rohling zur Verfügung stellt, ii) eine weiche Auflageschicht auf den Rohling aufbringt, wobei man die Auflageschicht auf eine Oberfläche des Textil aufbringt, auf der das Textil eine fühlbar inhomogenen Textiloberfläche aufweist, üi) das Textil mit einem Polymer imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling, entsteht, iv) die Auflageschicht mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Auflageschicht derart verformt, dass Inhomogenitäten der Oberfläche des imprägnierten Rohlings entstehen, die durch die Textilstruktur bedingt sind, v) den Rohling verfestigt, z.B. härtet, und vi) die Auflageschicht ablöst.
Der Rohling umfasst also mindestens ein Textil, bevorzugt zum Zeitpunkt des Imprägnierens genau ein Textil. Damit ist der Rohling ebenfalls ein mindestens flächiges Produkt. In einem späteren Fertigungsstadium umfasst der Rohling auch Polymer. Umfasst der hergestellte Faserverbundkunststoff mehrere Textilien, die getrennt voneinander imprägniert werden, werden die imprägnierten Textilien als Prepregs bezeichnet. Bevorzugt werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Prepregs verwendet, so dass das hergestellte Produkt ein Laminat ist. Es ist auch möglich, mehrere Textilien in einem Arbeitsgang gleichzeitig zu imprägnieren. Als Imprägnieren wird ein Tränken des Textils mit Polymer bezeichnet. Dieses erfolgt üblicherweise mit einem flüssigen Polymer. Zur Tränkung werden hier bevorzugt duroplastische Polymere in Form von aufschmelzbaren Granulaten, aufschmelzbaren Pulvern aufschmelzbaren Folien, flüssigen Polymerlösungen, flüssigen Polymerdispersionen oder flüssigen Polymeren eingesetzt. Die aufschmelzbaren Granulate oder Pulver werden aufgeschmolzen und tränken dann das Fasermaterial. Im Falle der flüssigen Systeme werden die Fasermaterialien gleich durchtränkt. Zur Tränkung können auch thermoplastische Polymere, im Allgemeinen in Form von Folien, Granulaten, Pulvern, Bändern, Garnen oder Monofilamenten, eingesetzt werden. Diese Polymere werden aufgeschmolzen und durchtränken dann das Fasermaterial.
Ist das Polymer ein Duroplast, so kann das Harz bereits mit dem Härter in einem geeigneten Verhältnis gemischt sein.
Das Imprägnieren ist z.B. manuell mit Rakel, mit einem Foulard oder in einem Tauchbad, mit einem Vakuumverfahren oder mit einem Spritzverfahren möglich.
Vor oder nach dem Imprägnieren wird auf den Rohling eine Auflägeschicht aufgelegt. Darunter fällt ebenfalls ein Auflegen der Auflageschicht auf den Rohling. Die Auflageschicht ist durch eih im Verfahren ausgeübten Druck verformbar bzw. weich. Sie wird bevorzugt ohne zusätzliches Trennmittel auf den Rohling aufgelegt. Es ist jedoch auch möglich, ein zusätzliches Trennmittel aufzutragen.
Unter weich wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine geringe Härte, insbesondere eine geringe Shore-Härte D verstanden. Durch diese Verformbarkeit bzw. geringe Härte der Auflageschicht wird sichergestellt, dass die Auflageschicht mithilfe eines entsprechenden Drucks derart an das Laminat angedrückt wird, dass sich das Polymer, welches die Fasern des Textils umschließt, entsprechend der Inhomogenitäten der Oberfläche des Textils formt, wodurch der fertige Faserverbundkunststoff eine fühlbar inhomogene Oberfläche erhält, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff- Oberfläche durch die. Textilstruktur bedingt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Auflageschicht eine Shore-Härte D von 0 - 90 auf, bevorzugt eine Shore-Härte D von 50-75.
Die Auflageschicht kann z.B. eine Dicke von 0,06 - 5 mm, bevorzugt 0,08 - 0,4 mm aufweisen. Durch diese Dicke der Auflageschicht wird sichergestellt, dass die Auflageschicht mithilfe eines geeigneten Drucks derart an den Rohling angedrückt wird, dass sich das Polymer, welches die Fasern des Textils umschließt, entsprechend der Inhomogenitäten der Oberfläche des Textils formt, wodurch der fertige Faserverbundkunststoff eine fühlbar inhomogene Oberfläche erhält, wobei' Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Tex(ilstruktur bedingt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die weiche Auflageschicht elastisch. Die Auflageschicht wird somit unter Belastung, das heißt wenn Druck aufgebeben wird, verformt. Bei Wegfall der die Verformung bewirkenden Kraft, also dem Druck, kann sich die weiche, elastische Auflageschicht wieder in ihre Ausgangsform zurückverformen. Dies hat den Vorteil, dass die Auflageschicht mehrfach und für verschiedene Anwendungen verwendet werden kann.
In einer Ausführungsform umfasst die Auflageschicht ein Elastomer, z.B. einen Naturkautschuk. Die Auflageschicht kann vollständig aus dem Elastomer, z.B. Naturkautschuk bestehen, öder es kann eine Trägerschicht aus einem anderen Material damit beschichtet sein.
In einer Ausführungsform umfasst die Auflageschicht Teflon, bevorzugt ein Teflongewebe. Hierbei ist es möglich, dass die Auflageschicht vollständig aus einem Teflongewebe besteht oder eine Trägerschicht aus einem anderen Material mit Teflon oder einem Teflongewebe beschichtet ist.
Die Auflageschicht, welche Teflon bzw. ein Teflongewebe umfasst, weist bevorzugt eine Dicke von 0,08-0,4 mm und eine Shore-Härte D von 50-72 auf.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Auflageschicht Silikon, bevorzugt ein gewebeverstärktes Silikon. Hierbei ist es möglich, dass die Auflageschicht vollständig aus einem Silikon bzw. gewebeverstärktem Silikon besteht oder eine Trägerschicht aus einem anderen Material mit Silikon bzw. gewebeverstärktem Silikon beschichtet ist.
Die Auflageschicht, welche Silikon bzw. gewebeverstärktes Silikon umfasst, weist bevorzugt eine Dicke von 0,25-0,35 mm und eine Shore-Härte D von 0-46 auf.
Die genannten Materialien können auch kombiniert sein, z.B. eine Trägerschicht aus einem Elastomer mit einer Beschichtung aus Silikon oder Teflon.
In einer Ausführungsform weist die weiche Auflageschicht mindestens eine glatte Oberfläche auf, die mit dem Rohling in Kontakt kommt. Glatt bedeutet hierbei, dass die entsprechende Oberfläche der Auflageschichte keinen Höhenunterschied von 0,1 mm oder mehr, bevorzugt nur Höhenunterschiede von ca. 1-10 pm aufweist. Durch die glatte Oberfläche der Auflageschicht erhält der fertige Faserverbundkunststoff eine glänzende Oberfläche.
In einer anderen Ausführungsform weist die weiche Auflageschicht mindestens eine raue Oberfläche auf, die mit dem Rohling in Kontakt kommt. Rau bedeutet hierbei, dass die entsprechende Oberfläche der Auflageschichte einen Höhenunterschied von mehr als 0,1 mm, bevorzugt 0,1 -1,0 mm aufweist. Durch die raue Oberfläche der Auflageschicht erhält der fertige Faserverbundkunststoff eine matte Oberfläche. Vorteilhafterweise weist die Auflageschicht eine Temperaturbeständigkeit auf, die es ermöglicht, den beim Härten (bei Duroplasten, bei Thermoplasten beim Schmelzen des Polymers zum Imprägnieren) auftretenden Temperaturen standhalten zu können, also z.B. im Bereich von 0-250°C oder 100-200°C oder 120-180°C, damit die Auflageschicht mehrfach verwendet werden kann. Es ist möglich, auf beiden Seiten des Rohlings jeweils eine weiche Auflageschicht aufzulegen. Dies führt, insbesondere, wenn beide Textiloberflächen oder - bei mehreren Textilschichten - die jeweils äußeren Textilschichten ein fühlbar inhomogene Textiloberfläche aufweisen, dazu, dass beide Oberflächen des Endprodukts fühlbar inhomogene Oberflächen aufweisen.
Soll das Produkt vorteilhafterweise mehrere Textilien, insbesondere mehrere Textilschichten, umfassen, so werden diese bevorzugt zu Prepregs verarbeitet und mehrere Prepregs laminiert. Die Schichtung von mehreren Lagen Textil, bevorzugt in Form von Prepregs, kann vor oder nach oder gleichzeitig mit dem Auflegen der Auflageschicht erfolgen, jedoch vor der Beaufschlagung mit Druck.
Bevorzugt werden Prepregs bei Duroplasten als Polymer genutzt. Prepregs werden bevorzugt vor der weiteren Verarbeitung getrocknet, z.B. bis zur Gewichtskonstanz. Dies kann z.B. in einem Ofen bei 80°C geschehen. In diesem Schritt sollten die Bedingungen so gewählt werden, dass bei Duroplasten noch keine Härtung stattfindet.
Bei Thermoplasten können ebenfalls Prepregs eingesetzt werden. Dabei werden die Polymere vor der weiteren Verarbeitung in einer Ausführungsform verfestigt, z.B. durch Absenken der Temperatur. Zum Laminieren mehrerer Prepregs kann die Temperatur dann wieder soweit erhöht werden, dass das Polymer schmilzt.
Es können beliebig viele Laminatschichten übereinandern in beliebiger Orientierung, bezogen auf die Faserausrichtung in den einzelnen Schichten, zueinander angeordnet werden, z.B. 2-100, 3-80, 4-50, 5-20, 6-15, 7-10 oder 8-9. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass jeweils nur eine äußere oder beide äußeren Laminatschichten, also diejenigen Laminatschicht(en), die im fertigen Faserverbundkunststoff eine fühlbar inhomogene Oberfläche ergeben soll(en), mit einer Auflageschicht, wie in Schritt c beschrieben, versehen werden. Die inneren L igen werden hierbei . lediglich, wie in Schritt b beschrieben, imprägniert und ohne Auflageschicht weiterverarbeitet, das heißt übereinander geschichtet und im Allgemeinen gemeinsam gehärtet.
Nach dem Auflegen der Auflageschicht erfolgt eine Beaufschlagung mit Druck. Dies erfolgt bevorzugt in einem Werkzeug. Unter Werkzeug werden hierbei geschlossene oder halbgeschlossene Formwerkzeuge verstanden, welche dazu geeignet sein können, die Endgeometrie des Bauteils vorzugeben. Die Formwerkzeuge können jedoch auch derart gestaltet sein, dass der fertige Faserverbundkunststoff in Form von Platten oder ähnlichem vorliegt, welche dann zu einem Bauteil oder Gegenstand weiter verarbeitet werden können. Zum Beispiel kann zur Herstellung von Faserverbundkunststoff-Platten ein Werkzeug verwendet werden, welches über und unter dem Rohling (inklusive Auflageschicht oder den Auflageschichten) Platten, etwa aus Glas oder Metall umfasst, die sich unter dem Druck nicht oder nicht wesentlich verformen.
Die Beaufschlagung mit Druck hat einerseits den Zweck, eingeschlossene Luft herauszu pressen und überschüssiges Harz herauszupressen. Andererseits wird durch den aufgebenden Druck die weiche Auflageschicht an das Laminat angedrückt, derart, dass sich das Polymer, welches die Fasern des Textils umschließt, entsprechend der Inhomogenitäten der Oberfläche des Textils formt, wodurch der fertige Faserverbundkunststoff eine fühlbar inhomogene Oberfläche erhält, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind. Der Drück kann entweder in Form von Überdruck oder Unterdrück aufgebracht werden. Bevorzugt wird der Druck über die gesamte Fläche des Rohlings beaufschlagt.
Überdruck kann z.B. 0,1-250 bar, bevorzugt 1-15 bar, betragen. Bei Unterdrück entspricht der resultierende Druck einem Wert von -0,01 bis -1,0 bar, bevorzugt -0,1 bis -0,5 bar. Dabei werden vorteilhafterweise die Härte der weichen Auflageschicht und den Druck so aufeinander abgestimmt, dass das gewünschte Ergebnis erzielt wird.
Bei vollständig oder teilweise manuellen Verfahren kann der Druck partiell manuell aufgebracht werden, beispielsweise über eine Walze, Schraubzwingen, Schnellspannern oder Gewichten. Auch vollständig oder teilweise automatisierten Verfahren können verwendet werden.
Im nächsten Schritt wird der Rohling verfestigt. Bei einem Duroplasten wird der Rohling dabei gehärtet. Das Härten dient der Vernetzung des Polymers, also der Bettungsmatrix. Der Schritt des Härtens umfasst einerseits das Erwärmen des Laminats und andererseits die Beaufschlagung mit Druck. Beim Erwärmen werden z.B. Temperaturen von Raumtemperatur, also 25-200°C, bevorzugt 80-175°C oder 100-150°C für wenige Minuten (1 oder mehr Minuten) bis zu 12 h eingesetzt, je nachdem, welches Polymer als Bettungsmatrix eingesetzt wird. Durch das Härten erfolgt die eigentliche Vernetzung des Polymers. Im Anschluss an die Erwärmung folgt üblicherweise ein Abkühlen. Beim Abkühlen ist es vorteilhaft, wenn Druck, welcher beim Härten aufgegeben wurde, ganz oder zumindest zum Teil (z.B. ca. 10 bar) aufrecht erhalten bleibt, um Spannungen im Faserverbundkunststoff zu minimieren. Es ist möglich, eine zum Härten unter Druck verwendete Presse zu kühlen oder den Faserverbundkunststoff in eine andere Presse oder zwischen andere Platt en zu transferieren. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt ein Verfahren zum Laminieren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Handlaminieren, Heißpressen, Nasspressen, Vakuumsackverfahren, Injektionsverfahren und Unterarten, Spaltimprägnieren, Hochdruckpressen, kontinuierliches Laminieren, Schleuderverfahren, automatisiertes Lageverfahren, Wickeln und Autoklavverfahren. Bei einem Thermoplasten wird die Temperatur zum Verfestigen so gesenkt, dass sich das vorher aufgeschmolzene Polymer verfestigt.
Nach der Verfestigung erfolgt das Ablösen der Auflageschicht. Diese kann vorteilhafterweise aufgrund ihrer Oberflächenbeschaffenheit einfach und rückstandsfrei abgelöst werden. Hierbei ist kein zusätzliches Trennmittel erforderlich. Dadurch, d^ss die Auflageschicht einfach, ohne zusätzliches Trennmittel und rückstandsfrei abgelöst werden kann, kann die Auflageschicht beliebig oft wiederverwendet werden und der Arbeitsaufwand wird minimiert, da ein zusätzliches Aufträgen und anschließendes Entfernen von Trennmittel entfällt.
Alternativ zu dem bevorzugten oben beschriebenen Verfahren können erfindungsgemäße Faserverbundkunststoffe auch ohne weiche Auflageschicht und Beaufschlagung derselben mit Druck hergestellt werden, wenn das Verhältnis von Polymer und Textil so gewählt wird, dass das Textil im Wesentlichen vollständig oder bevorzugt vollständig mit Polymer benetzt ist, und sich durch thermischen (und bei Duroplasten auch reaktiven) Schwund eine fühlbar inhomogene Oberfläche des Faserverbundkunststoffs bildet, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind. Auch in dieser Ausführungsform sind die Polymere bevorzugt Duroplaste.
Die Erfindung stellt damit erstmalig die Verwendung von Alttextilien oder Textilabfällen, insbesondere von Alttextilien zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs, z.B. eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffs, zur Verfügung. Bevorzugt werden Alttextilien wie Kleidung (z.B. Hose, Hemd, Unterwäsche) oder Säcke (z.B. Säcke aus groben Fasern, z.B. Jute, etwa Kaffeesäcke) oder Teppich (z.B. Flickenteppich), zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs, z.B. eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffs, verwendet.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung die Verwendung einer weichen Auflageschicht, wie hierin definiert, zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffs, insbesondere eines erfindungsgemäßen Faserverbundkunststoffs, zur Verfügung.
In einer Ausführungsform ist die mindestens eine fühlbar inhomogene Oberfläche des Faserverbundkunststoffs zusätzlich auch optisch inhomogen, wobei sie bevorzugt auch farbliche Inhomogenitäten aufweist. Bevorzugt sind auch diese farblichen Inhomogenitäten durch das farbliche Inhomogenitäten des Textils (z.B. eines Flickenteppichs oder eines Sacks mit Aufdruck) geprägt. In dieser Ausführungsform werden daher bevorzugt Polymere, die in dem Faserverbundkunststoff durchscheinend oder durchsichtig sind. Diese können, müssen aber nicht farblos sein.
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren und Beispiele näher erläutert. Diese sollen die Erfindung nicht einschränken. Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und eine weiche Auflageschicht 30 in einem Werkzeug 100 vor dem Aufgeben von Druck püi ,
Fig. 2 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und eine weiche Auflageschicht 30 in einem Werkzeug 100 nach dem Aufgeben von Druck poi,
Fig. 3 zeigt den fertigen Faserverbundkunststoff 11 mit einer fühlbar inhomogenen Oberfläche 60,
Fig. 4 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und zwei weiche Auflageschichten 30, 31 in einem Werkzeug 100 vor dem Aufgeben von Druc,; pui, PÜ2,
Fig. 5 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und zwei weiche Auflageschichten 30, 31 in einem Werkzeug 100 nach dem Aufgeben von Druck pui, pü2,,
Fig. 6 zeigt den fertigen Faserverbundkunststoff 13 mit zwei fühlbar inhomogenen Oberflächen 60, 61 und
Fig. 7 zeigt einen schematischen Überblick über ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffes. Fig. 8 zeigt ein Bild eines Faserverbundkunststoffs hergestellt nach Ausführungsbeispiel 7 Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunasbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele z.B. anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden,
Fig. 1 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und eine weiche Auflageschicht 30 in einem Werkzeug 100 vor dem Aufgeben von Druck pui. Der Rohling 10 entspricht hierbei einer Textilschicht 50 und einem Polymer 40, 41. Das Textil 50 weist zwei fühlbar inhomogene Oberflächen 70, 71 auf. Der Rohling 10 ist zwischen der oberen Oberfläche 40 und der unteren Oberfläche 41 eines Werkzeuges 100 angeordnet. Auf die obere Seite des Rohlings 10 ist eine weiche Auflageschicht 30 aufgelegt.
Fig. 2 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und eine weiche Auflageschicht 30 in einem Werkzeug 100 nach dem Aufgeben von Druck pui. Hierbei wird die Auflageschicht 30 durch Druck auf die obere Oberfläche 20 des Werkzeugs 100 mit einem Druck pui beaufschlagt. Alternativ kann der Druck auch auf die untere Oberfläche 21 des Werkzeugs 100 ausgeübt werden. Hierdurch wird die Auflageschicht derart an den Rohling gepresst, dass sich der Teil des Polymers 40, welcher das Textil 50 bzw. die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedeckt, derart formt, dass eine inhomogene Oberfläche 60 entsteht, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff- Oberfläche durch die Textilstruktur, d.h. durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedingt sind. Der die untere fühlbar inhomogene Oberfläche 71 des Textils 50 bedeckende Teil des Polymers 41 formt sich entsprechend dem verwendeten Werkzeug 100 bzw. der unteren Oberfläche 21 des Werkzeugs 100.
Fig. 3 zeigt den fertigen Faserverbundkunststoff 11 mit zwei Oberflächen 60, 62 nach dem Abkühlen und dem Ablösen der Auflageschicht 30. Die fühlbar inhomogene Oberfläche 60 weist hierbei Inhomogenitäten 60 auf, welche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedingt sind, Die Oberfläche 62 weist dabei keine Inhomogenitäten auf, welche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 71 des Textils 50 bedingt sind, sondern sie weist eine Oberfläche 62 auf, welche durch die Oberfläche.nbeschaffenheit der unteren Oberfläche 21 des Werkzeugs 100 bedingt ist. In diesem Fall ist sie homogen, bzw. glatt. Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, Faserverbundkunststoffe herzustellen, bei denen die Oberfläche 62 des Faserverbundkunststoffes 11 Inhomogenitäten aufweist, welche nicht durch die inhomogene Oberfläche 71 des Textils 50 bedingt sind.
Fig. 4 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und zwei weiche Auflageschichten 30, 31 in einem Werkzeug 100 vor dem Aufgeben von Druck püi, pu2. Das Textil 50 weist zwei fühlbar inhomogene Oberflächen 70, 71 auf. Der Rohling 12 entspricht einer Textilschicht 50 und einem Polymer 40, 41. Hierbei ist der Rohling 12 zwischen der oberen Oberfläche 20 und der unteren Oberfläche 21 eines Werkzeuges 100 angeordnet. Auf die obere Seite des Rohlings 12 ist eine erste weiche Auflageschicht 40 aufgelegt und auf die untere Seite des Rohlings 12 ist eine zweite weiche Auflageschicht 41 aufgelegt. Fig. 5 zeigt eine Textilschicht 50, ein Polymer 40, 41 und zwei weiche Auflageschichten 30, 31 in einem Werkzeug 100 nach dem Aufgeben von Druck pc, pü2. Hierbei wird die Auflageschicht 30 durch die obere Oberfläche 20 des Werkzeugs 100 mit einem Druck pui beaufschlagt. Alternativ (oder zusätzlich) kann der Druck pu2 auch auf die untere Oberfläche 21 des Werkzeugs 100 ausgeübt werden. Hierdurch werden die Auflageschichten 30, 31 derart an den Rohling 12 gepresst, dass das Polymer 40,41, welches die beiden fühlbar inhomogenen Oberflächen 70, 71 des Textils 50 bedeckt, derart geformt wird, dass inhomogene Oberflächen 60, 61 entstehen, wobei Inhomogenitäten durch die fühlbar inhomogenen Oberflächen 70, 71 des Textils 50 bedingt sind. .
In Fig. 6 ist der fertige Faserverbundkunststoff 13 mit zwei fühlbar inhomogenen Oberflächen 60, 61 nach dem Abkühlen und dem Ablösen der Auflageschichten 30, 31 gezeigt. Die fühlbar inhomogenen Oberflächen 60, 62 weisen Inhomogenitäten auf, welche durch die fühlbar inhomogenen Oberflächen 70, 71 des Textils 50 bedingt sind.
Fig. 7 zeigt einen schematischen Überblick über ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffes. Hierbei wird in einem ersten Schritt des Imprägnierens 200 das Textil 50 mit dem Polymer 40, 41 imprägniert, also miteinander in Verbindung gebracht, wodurch ein imprägnierter Rohling 10 entsteht. In einem zweiten Schritt wird eine weiche Auflageschicht 30 auf eine Oberfläche des Rohlings 10 aufgelegt. Im nächsten Schritt wird die Auflageschicht 30 durch die obere Oberfläche des Werkzeugs 100 mit einem Druck pui beaufschlagt. Hierdurch wird die Auflageschicht derart an den Rohling gepresst, dass sich der Teil des Polymers 40, welcher die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedeckt, derart formt, dass eine inhomogene Oberfläche 60 entsteht, wobei Inhomogenitäten dieser Rohling-Oberfläche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedingt sind. Der nächste Schritt ist das Härten 201 des Rohlings 10 zu einem Faserverbundkunststoff. Hierbei erfolgt eine Vernetzung des Polymers 40, 41, wodurch ein Faserverbundkunststoff 11 entsteht. Abschließend erfolgt das Abkühlen 202 des Faserverbundkunststoffes und das Ablösen der Auflageschicht 30. Durch das in Figur 7 beschriebene Verfahren entsteht ein Faserverbundkunststoff 11, welcher eine fühlbar inhomogene Oberfläche 60 aufweist, welche Inhomogenitäten 60 aufweist, wdche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 70 des Textils 50 bedingt sind. Die Oberfläche 62 weist dabei keine Inhomogenitäten auf, welche durch die fühlbar inhomogene Oberfläche 71 des Textils 50 bedingt sind, sondern ist homogen, bzw. glatt, d.h. sie weist eine Oberfläche 62 auf, welche durch die Oberflächenbeschaffenheit der unteren Oberfläche 21 des Werkzeugs 100 bedingt ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Oberfläche 62 des Faserverbundkunststoffes 11 Inhomogenitäten aufweist, welche nicht durch die Textilstruktur 50 bedingt sind.
Fig. 8 ist der fertige Faserverbundkunststoff mit fühlbar inhomogenen Oberflächen 60 nach dem Pultrudieren und dem Abkühlen. Die fühlbar inhomogenen Oberflächen 60 weisen Inhomogenitäten auf, welche durch die fühlbar inhomogenen Oberflächen des Textils bedingt sind.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im Folgenden beschrieben.
Ausführunqsbeispiel 1 (Dekorplatte, 2 mm stark)
Ein gebrauchter Kaffeesack bestehend aus einei n Jutefasergewebe mit einem Flächengewicht von 417 g/m2 wurde rundherum von den Nähten befreit. Anschließend wurde er in rechteckige Flächen geschnitten, mit einer Breite von 50 cm. Diese Lagen wurden mit einem Furanharz, bestehend aus 95% Furolite 120514 RF DAC MV (Harz) und 4,8% PAT 6399 (Härter) per Hand so imprägniert, dass die Harzmenge bezogen auf das Textilgewicht 1,26 beträgt. Anschließend wurde das Prepreg im Ofen bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dasselbe wurde mit einer gebrauchten alten Handtuchrolle, bestehend aus Baumwollgewebe durchgeführt. Da die Handtuchlagen nur eine Breite von 25 cm aufweisen, wurden diese auf Stoß zusammengenaht. Das Flächengewicht des Textils beträgt 218 g/m2 und die Harzmenge beträgt ebenfalls das 1,26-fache des Textilgewichts. Nach dem Trocknen wurden 1 Lage Kaffeesackprepreg, dann 2 Lagen Handtuchprepreg und abschließend wieder 1 Lage Kaffeesackprepreg übereinander geschichtet. Dieser Lagenaufbau wurde zwischen 2 Stahlplatten in eine heiße Presse bei 150°C eingebracht und aif 2 mm Distanzen 10 min verpresst. Anschließend wurde die Platte aus der Presse zügig entnommen und unter Druck auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Platte weist eine Biegefestigkeit von 90 MPa in 0° auf und 85 MPa in 90°.
Ausführunqsbeispiel 2 (Sichtplatte, dick) Es wird ein Flickenteppich bestehend aus Webkanten mit einem Flächengewicht von 1,5 kg/m2 aüf eine Glasplatte gelegt. Die Glasplatte wird vorher mit einem Trennmittel Jost Chemicals Mold Sealer S-31 eingetrennt. Auf den Flickenteppich wird ein Abreißgewebe aufgelegt und darüber eine Fließhilfe. Der gesamte Aufbau wird mittels umlaufendem Tacky-Tape auf der Glasplatte und einem darüber gelegten Vakuumfoliensack abgedichtet. Anschließend wird Vakuum gezogen und dann mit dem RIM Harz der Firma Lange + Ritter infusioniert. Das Harz besteht aus RIMR 935 (Harz) und dem Härter RIMH 936 in einem Mischungsverhältnis 100:29. Nachdem das Bauteil komplett infusioniert ist wird es bei 80°C in einem Ofen über 14 h gehärtet. Anschließend wird das Bauteil entformt und das Abreißgewebe entfernt.
Ausführunqsbeispiel 3 (Profil) Es wurden für ein Rundprofil mit einem Durchmesser von 8 mm Webkanten bestehend aus Baumwolle und Polyester so beschnitten, dass sie einen Titer von 3650 tex aufweisen. 6 dieser Kanten wurden mittels Pultrusion zum Profil verarbeitet. Als Matrixharz wurde ein ungesättigtes Itakonsäureharz, bestehend aus 86,2% Itakonsäurester (Harz), 8,6% Dibutylitakonat (Reaktivverdünner), 1 ,7 % PAT 654 ME (Trennmittel) und 3,5% Tert-Butylperbenzoat eingesetzt. Die Tränkung erfolgte in einem Tauchbad. Die Härtung erfolgte im Werkzeug bei 175°C.
Die Stäbe weisen eine Biegefestigkeit von 200 MPa in 0° auf.
Ausführunqsbeispiel 4 (Formteil, hier Wellenplatte)
Ein gebrauchter Baumwollvorhang mit einem Flächengewicht von 238 g/m2 wurde in rechteckige Flächen geschnitten, mit einer Breite von 50 cm. Diese Lagen wurden mit dem Furanharz, bestehend aus 97,7% Furolite 120514 RF DAC MV (Harz) und 2,3% PTSA (Härter) mit einem Foulard so imprägniert, dass die Harzmenge bezogen auf das Textilgewicht 1,26 beträgt. Anschließend wurde das Prepreg im Ofen bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dasselbe wurde mit einer gebrauchten alten Handtuchrolle, bestehend aus Baumwollgewebe durchgeführt. Da die Handtuchlagen nur eine Breite von 25 cm aufweisen, wurde auf Stoß zusammengenäht. Das Flächengewicht des Textils beträgt 218 g/m2 und der Harzmenge beträgt ebenfalls das 1 ,26-fache des Textilgewichts. Nach dem Trocknen wurden 1 Lage Baumwollvorhang, 1 Lage Handtuchprepreg, 1 Lage Baumwollvorhang, 1 Lage Handtuchprepreg und abschließend wieder 1 Lage Baumwollvorhang, übereinander geschichtet. Dieser Lagenaufbau wurde zwischen 2 Wellenwerkzeuge aus Aluminium gelegt und in einer heißen Presse bei 150°C auf 2 mm Distanzen 10 min verpresst. Anschließend wurde die Wellenplatte unter Druck auf Raumtemperatur abgekühlt.
Das Material weist eine Biegefestigkeit von 110 MPa in 0° auf und 130 MPa in 90°.
Ausführunqsbeispiel 5 (Dekorplatte. 2 mm stark) Ein ausrangiertes Bettlaken aus einem Krankenhaus mit einem Flachengewicht von 240 g/m2 wurde in rechteckige Flächen mit einer Breite von 50 cm geschnitten, nachdem der Saum entfernt worden ist. Diese Lagen wurden mit dem Furanharz, bestehend aus 95% Furolite 120514 RF DAC MV (Harz) und 4,8% PAT 6399 (Harter) mittels Rakel so imprägniert, dass die Harzmenge bezogen auf das Textilgewicht 1,26 beträgt. Anschließend wurde das Prepreg im Ofen bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dasselbe wurde mit einer gebrauchten alten Handtuchrolle, bestehend aus Baumwollgewebe durchgeführt. Da die Handtuchlagen nur eine Breite von 25 cm aufweisen, wurden auf Stoß zusammengenäht. Das Flächengewicht des Textils beträgt 218 g/m2 und der Harzmenge beträgt ebenfalls das 1,26-fache des Textilgewichts. Nach dem Trocknen wurden 1 Lage Baumwollvorhang, 1 Lage Handtuchprepreg, 1 Lage Baumwollvorhang, 1 Lage Handtuchprepreg und abschließend wieder 1 Lage Baumwollvorhang, übereinander geschichtet. Auf die äußerste Lage wurde eine trockene Schnecke aus Baumwoll- und Flachsgarn gelegt. Dieser Lagenaufbau wurde zwischen 2 Stahlplatten in eine heiße Presse bei 150°C eingebracht und auf 2 mm Distanzen 10 min verpresst. Anschließend wurde die Platte aus der Presse zügig entnommen und unter Druck auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Material weist eine Biegefestigkeit von 110 MPa in 0° auf und 130 MPa in 90°. Ausführunqsbeispiel 6 (dicke Platte)
Ein hellbuntes Vlies, bestehend aus gepressten Fasern mit hohem Baumwollanteil aus Alttextilien, mit einem Flächengewicht von 165 g/m2 wird in rechteckige Flächen mit einer Breite von '50 cm geschnitten. Diese Lagen werden mit dem Furanharz, bestehend aus 95% Furolite 120514 RF DAC MV (Harz) und 4,8% PAT 6399 (Härter) mittels Foulard so imprägniert, dass die Harzmenge bezogen auf das Textilgewicht 1,26 beträgt. Anschließend wird das Prepreg im Ofen bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Dasselbe passiert mit gebrauchten Kaffeesack bestehend aus einem Jutefasergewebe mit einem Flächengewicht von 417 g/m2. Dieser wird rundherum von den Nähten befreit. Zusätzlich wird eine gebrauchte alte Handtuchrolle, bestehend aus Baumwollgewebe eingesetzt. Da die Handtuchlagen nur eine Breite von 25 cm aufweisen, werden auf Stoß zusammengenaht. Das Flachengewicht des Textils beträgt 218 g/m2 und der Harzmenge beträgt ebenfalls das 1,26-fache des Textilgewichts. Nach dem Trocknen werden 1 Kaffeesackprepreg, 1 Lage Handtuchprepreg, 1 Lage Kaffeesackprepreg, 1 Lage Handtuchprepreg, 68 Lagen Vliesprepreg, 1 Lage Handtuchprepreg, 1 Lage Kaffeesackprepreg, 1 Lage Handtuchprepreg und abschließend wieder 1 Lage Kaffeesackprepreg übereinander geschichtet. Dieser Lagenaufbau wird zwischen 2 Stahlplatten in eine heiße Presse bei 150°C eingebracht und auf 20 mm Distanzen 100 min verpresst. Anschließend wird die Platte unter Druck auf Raumtemperatur abgekühlt.
Ausführunqsbeispiel 7 (dickes Profil) Es wurden insgesamt 40 Flachsgarne mit einem Titer von je 1000 tex, 48 Jutegarne mit einem Titer von je 830 tex, 22 schwarze Baumwollrecyclinggarne mit einem Titer von je 800 tex, 28 weiße Baumwollrecyclinggarne mit einem Titer von je 800 tex, 6 kokosfarbene Baumwollrecyclinggarne mit einem Titer von je 800 tex, 2 Webkanten aus Baumwolle mit einem Titer von je 4300 tex, weiße Textilstreifen aus verschiedenen Alttextilien mit einem Titer 10.500 tex und schwarz gefärbte Textilstreifen aus verschiedenen Alttextilien mit einem Titer 10.500 tex, für ein quadratisches Profil mit einer Kantenlänge von 16 mm vorbereitet. Als Matrixharz wurde ein ungesättigtes Itakonsäureharz, bestehend aus 86,2% Itakonsäurester (Harz), 8,6% Dibutylitakonat (Reaktivverdünner), 1 ,7 % PAT 654 ME (Trennmittel) und 3,5% Tert-Butylperbenzoat eingesetzt. Die Tränkung erfolgte in einem Tauchbad. Die Härtung erfolgte im Werkzeug bei 170°C. Die Stäbe weisen eine Biegefestigkeit von 250 MPa in 0° auf.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in der Beschreibung und/oder den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezuqszeichenliste 10, 12 Rohling
11 Faserverbundkunststoff mit einer fühlbar inhomogenen Oberfläche 13 Faserverbundkunststoff mit zwei fühlbar inhomogenen Oberflächen 20 obere Oberfläche eines Werkzeugs 21 untere Oberfläche eines Werkzeugs 30, 31 Auflageschicht
40, 41 Polymer 50 Textilschicht
60, 61 fühlbar inhomogene Oberfläche des Faserverbundkunststoffes 62 glatte Oberfläche des .Faserverbundkunststoffes 70, 71 fühlbar inhomogene Oberfläche des Textils
100 Werkzeug 200 Laminieren 201 Härten 202 Abkühlen
Pü1, Pü2 Druck

Claims

Ansprüche
1. Faserverbundkunststoff (11 , 13), umfassend ein Polymer (40, 41) und mindestens ein Textil (50), welches mindestens eine fühlbar inhomogene Textiloberflache (70, 71) mit einer Textilstruktur aufweist und vollständig von Polymer (40, 41) umschlossen ist, wobei der Faserverbundkunststoff (11, 13), mindestens eine fühlbar inhomogene Faserverbundkunststoff-Oberfläche (60, 61) aufweist, wobei Inhomogenitäten dieser Faserverbundkunststoff-Oberfläche durch die Textilstruktur bedingt sind, wobei sich die Textilstruktur durch ein Web- oder Strickmuster oder eine andere Art der Verknüpfung von Faser oder Garnen ergibt, und wobei die Faserverbundkunststoff-Oberfläche (60, 61) eine Inhomogenität mit einer Vielzahl von Höhenunterschieden von mindestens 0,01 mm aufweist.
2. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß Anspruch 1 , wobei das Textil (50) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alttextil und Textilabfall, bevorzugt ein Alttextil.
3. Faserverbundkunststoff (11 , 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Inhomogenität einen Mittenrauwert Ra von mindestens 3,2 pm aufweist.
4. Faserverbundkunststoff (11 , 13) gemäß nem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Textil (50) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gewebe, Gestricke, Geflecht, und Gelege.
5. Faserverbundkunststoff (11 , 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Faserverbundkunststoff (11, 13) mehrere gleiche oder unterschiedliche Textilien (50) umfasst, welche optional durch einen Bindeprozess ausgewählt aus der Gruppe umfassend Nähen, Kleben, Schweißen und Bügeln miteinander verbunden werden.
6. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Textil (50) Naturfasern umfasst und bevorzugt daraus besteht.
7. Faserverbundkunststoff (11, 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Faserverbundkunststoff (11, 13) ferner Verstärkungsfasern, bevorzugt Naturfasern, umfasst.
8. Faserverbundkunststoff (11 , 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Textil (50) die Biegefestigkeit des Fas irverbundkunststoffs (11, 13) erhöht, wobei die Biegefestigkeit bevorzugt mindestens 30 MPa beträgt.
9. Faserverbundkunststoff (11 , 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer (40, 41) ein Duroplast, ein Elastomer oder ein Thermoplast ist, bevorzugt ein Duroplast.
10. Faserverbundkunststoff (11 , 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Faservolumengehalt 25-75 %V/V beträgt, bevorzugt 45% V/V oder weniger.
11. Faserverbundkunststoff (11 , 13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil an Polymer (40, 41) 25-75% % V/V beträgt, bevorzugt 55% V/V oder mehr.
12. Verfahren zur Herstellung eines Fase verbundkunststoffes (11, 13) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Schritte umfassend, bei denen man: a) das Textil (50) als Rohling (10, 12) zur Verfügung stellt, b) das Textil (50) mit einem Polymer (40, 41) imprägniert, wodurch ein imprägnierter Rohling (10, 12) entsteht, c) optional, eine weiche Auflageschicht (30, 31) auf den Rohling (10, 12) aufbringt, wobei man die Auflageschicht (30, 31) auf eine Oberfläche' des Rohlings (10, 12) aufbringt, auf der das in dem Rohling (10, 12) enthaltene Textil (50) eine fühlbar inhomogenen Textiloberfläche (70, 71) aufweist, wobei Schritte b und c in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können, d) wenn Schritt c) ausgeführt wird, die Auflageschicht (30, 31) mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Auflageschicht (30, 31) derart verformt, dass Inhomogenitäten der Oberfläche des imprägnierten Rohlings (10, 12) entstehen, die durch die Textilstruktur bedingt sind, e) den Rohling verfestigt, bevorzugt härtet, und f) wenn vorhanden, die Auflageschicht (30, 31) ablöst, wobei, wenn Schritt c), d) und f) nicht vorhanden sind, bevorzugt Pultrusion eingesetzt wird.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei mehrere nach Schritt a und b hergestellte Prepregs . laminiert werden, um den Faserverbundkunststoff (11, 13) herzustellen.
14. Verwendung von Alttextilien und/oder Textilabfällen zur Herstellung eines
Faserverbundkunststoffs (11, 13) nach einem der Ansprüche 1-11.
15. Verwendung einer weichen Auflageschicht (30, 31) zur Herstellung eines
Faserverbundkunststoffs (11 , 13) nach einem der Ansprüche 1-11.
16. Möbel, Parkett oder Inneneinrichtungselement, umfassend einen Faserverbundkunststoff nach einem der Ansprüche 1-11.
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