DE4110640A1 - Formkoerper - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formkörper ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Formkörper sind an sich bekannt. Man nutzt da­ bei in erster Linie ihre anisotropen Eigenschaften bei gekreuzten Faserorientierungswinkeln, um die Gesamtfestig­ keit eines mehrlagigen Verbundes und eine Verzugsfreiheit durch Ausgleich der Spannungen zu erreichen. So haben sich zum Beispiel derartige Formkörper aus Glas­ faserkunststoff seit Jahren bewährt. Hierbei sind kunst­ harzimprägnierte Glasfasermatten und -gewebe lagenweise aufeinandergelegt und verklebt beziehungsweise verpreßt. Auf die gleiche Weise sind Holzfurniere mittels Verlei­ mung bei sich kreuzender Faserrichtung zu Sperrholz ver­ bunden.

Beide Formkörperarten haben jedoch gegen­ über monolithischen Gebilden erhebliche Nachteile. So hat zum Beispiel ein Formkörper aus Glasfaserkunststoff den Nachteil des relativ hohen Gewichts bei größerer Laminats­ dicke und entsprechender Beulsteifigkeit, während zum Beispiel bei Verwendung von Carbonfasern die Beulsteifig­ keit ausreichend, aber der Faserpreis zu hoch ist. Ein Formkörper aus Holzfurnieren dagegen zu Sperrholz ver­ preßt läßt eine ausreichende Zug-, Druck-, Biege- und Scherfestigkeit sowie Kerbschlagszähigkeit vermissen. Formkörper der beiden vorgenannten Arten lassen sich so­ mit bei höheren Festigkeitsanforderungen nicht einsetzen.

Aus der EP 01 42 906 ist ein gattungsgemäßer Formkörper bekannt, bei dem der Holzwerkstoff aus einem Furnier be­ steht und bei dem die Laminatschicht durch ein Kunstharz mit dem Holzwerkstoff verbunden ist.

Dabei wird das Laminat beispielsweise in Form eines soge­ nannten Prepregs aufgebracht, wobei das Fasergewebe mit Kunstharz vorimprägniert ist. Nachteilig bei dem bekannten Formkörper ist, daß aufgrund der Beschaffenheit und der daraus resultierenden ungenü­ genden Verbindung der Laminatschicht mit dem Holzwerk­ stoff keine optimale Belastungsfähigkeit erzielbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Formkörperder gattungsgemäßen Art so zu gestalten, daß die Belastungsfähigkeit insgesamt verbessert und die Herstellungskosten gesenkt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Diese Maßnahmen bringen zunächst eine bessere Verbindung der Faserschicht mit dem Holzwerkstoff, da sich die para­ llel zueinander verlaufenden und lückenlos nebeneinander liegenden Fasern, die auch als Filamente bezeichnet werden, praktisch eine Vollfläche bilden, in der keine Zwischen­ räume, wie sie beispielsweise bei Geweben durch Fadenver­ kreuzungen vorliegen, vorhanden sind.

Neben der erheblich verbesserten mechanischen Belastungs­ fähigkeit des Formkörpers ist auch eine erhebliche Ver­ besserung der Feuerbeständigkeit hervorzuheben, da das lückenlose Nebeneinanderliegen der einzelnen Fasern den auftreffenden Flammen keine Möglichkeit läßt, auf den darunter liegenden Holzwerkstoff durchzuschlagen.

Durch die Verwendung von unbrennbarem Phenolharz ist der Formkörper sowohl feuer- als auch witterungsbeständig, wobei die Sichtseite mit einer Dekorplatte versehen sein kann.

Durch die Erfindung wird der Anteil der Fasern am Volumen der Laminatschicht gegenüber dem Stand der Technik we­ sentlich erhöht, so daß entweder die Belastungsfähigkeit steigt oder bei bleibender Belastungsfähigkeit das Vo­ lumen und somit die aufzubringende Harzmenge reduziert werden kann. Dies bedeutet eine erhebliche kostenmindernde Material­ und Gewichtseinsparung.

Eine besonders vorteilhafte, da preiswerte Herstellung eines Formkörpers ist dann gegeben, wenn der Holzwerk­ stoff aus einer Spanplatte besteht, die dann als Platten­ werkstoff für die Bau- und Möbelindustrie eingesetzt wer­ den kann. Weitere Einsatzmöglichkeiten bieten sich an im Waggon­ und Fahrzeugbau, Behälter- und Containerbau; als Scha­ lungsplatten im Bauwesen; Formenbau; Boots- und Schiff­ bau; Transport- und Lagerbehälter für schwere und scharf­ kantige Transportgüter; Brückenbeläge; sowie aufgrund der absoluten Wetterbeständigkeit als Bauelemente im Außen­ bereich und als Fassaden-Großelemente.

Der erfindungsgemäße Formkörper wird aus den beiden Hauptkomponenten Holzfurnier A und Faserkunststoff B vorzugsweise in sich jeweils kreuzender Faserorientierung (0° und 90°) gefertigt, wobei ein wichtiger Erfindungs­ gedanke ist, daß eine aufwendige Beleimung der Furnier­ lagen (A1 und A2) entfallen kann. Dieses wird erreicht durch eine lmprägnierung der parallel zueinander verlau­ fenden Fasern, die auch als unidirektionale Fasergelege (B1 und B2) bezeichnet werden können, mit einer Mengen- Überdosierung des Imprägnierharzes auf der Basis von Epoxid, Polyester, Phenol, Melamin, Harnstoff, Silicon oder dergleichen. Diese unidirektionalen Fasergelege können vorgefertigt sein oder örtlich durch Zulauf von Faserrovings durch Direktabzug von einem Spulenbaum auf den Holzwerkstoff aufgelegt werden.

Je nach den Einsatzanforderungen sind beliebige Zuord­ nungen der Einzellagen möglich. Es sind auch andere Faser­ kreuzungswinkel möglich, um zum Beispiel einen erfindungs­ gemäßen Formkörper mit quasi-isotropen Eigenschaften zu erstellen, der in allen Beanspruchungsebenen gleiche Wi­ derstandmomente und gleiche mechanische Festigkeiten hat.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung ist die Verwendung von unidirektionalen Carbonfasergelegen mit hohem Elastizi­ tätsmodul und zugleich sehr hoher spezifischer Zugfestig­ keit. lm Einzelfall kann es auch sinnvoll sein, einen solchen Verbund bei Verwendung des Formkörpers zu er­ stellen, der für Abschirmungen gegen Strahlung oder ex­ trem leichte und hoch belastbare Formkörper vorgesehen.

Für viele Bereiche ist der Formkörper mit einem Dekor, aufgedruckt oder als Einzelschicht, versehen.

Wie bereits erwähnt, ist eine preiswerte Möglichkeit da­ durch gegeben, daß eine Spanplatte auf mindestens einer Fläche mit imprägnierten unidirektionalen Fasern be­ schichtet ist. Falls beide Flächen auf diese Weise be­ schichtet sind, ergibt sich dadurch ein Sandwicheffekt, wobei die Holzspanplatte die statisch neutrale Zone und die unidirektionalen Faserstofflagen die Ober- und Unter­ gurte analog zu einem TT-Träger bilden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge­ ben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Form­ körper,

Fig. 2 die Unteransicht des Formkörpers nach der Fig. 1, Fig. 3-8 verschiedene Ausführungsbeispiele des Form­ körpers im Querschnitt dargestellt bzw. in einer schaubildlichen Darstellung (Fig. 8).

Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispie­ len sind mit den Bezugszeichen A Holzwerkstoffe bezeich­ net, die ein Bestandteil des erfindungsgemäßen Formkörpers darstellen, während mit dem Bezugszeichen B faserverstärk­ te Laminatschichten bezeichnet sind, die mit dem jeweils zugeordneten Holzwerkstoff A verbunden sind.

In der Fig. 1 ist die Oberseite eines Formkörpers dar­ gestellt, der durch den Holzwerkstoff A, beispielsweise ein Furnierblatt oder eine Holzspanplatte gebildet wird.

Die Unterseite des Formkörpers ist in der Fig. 2 gezeigt, wobei die Laminatschicht B aus einer Vielzahl gleichge­ richteter, lückenlos nebeneinander liegender Fasern be­ steht, die durch diagonale Fäden Ba zur Verstärkung der Fasern miteinander verbunden sind. Dabei ist die Laminatschicht B mit einer überschüssigen Laminatharzmenge getränkt und durch Aufbringen von Druck und/oder Wärme mit dem Holzwerkstoff A verbunden.

In der Fig. 3 ist ein Formkörper gezeigt, dessen eine Seite durch einen Holzwerkstoff A1 und dessen andere Sei­ te durch eine mit dem Holzwerkstoff A1 verbundene Lami­ natschicht B1 gebildet wird, wobei die Fasern der Lami­ natschicht B1 quer zur Faserrichtung des Holzwerkstoffes A1 verlaufen.

In der Fig. 4 ist ein Formkörper dargestellt, bei dem die Außenseiten jeweils aus einer Laminatschicht B1 bestehen, während quer zur Richtung der Fasern angeordnet zwischen den Laminatschichten der Holzwerkstoff A1 angeordnet und mit den Laminatschichten B1 fest verbunden ist.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 5 hingegen zeigt eine parallel zum Faserverlauf des Holzwerkstoffes A2 ver­ laufende Anordnung der Fasern der Laminatschicht B2.

Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den Fig. 6 bis 8 gezeigt, wobei der in der Fig. 6 dar­ gestellte Formkörper im Mittenbereich zwei miteinander verbundene Laminatschichten B1, B2 aufweist, deren Fasern jeweils versetzt zueinander angeordnet sind. Diese La­ minatschichten B1, B2 sind andererseits mit Holzwerkstof­ fen verklebt, deren Faserrichtung quer zur Faserrichtung der Laminatschicht B1 verläuft. Die vorzugsweise platten­ förmigen Holzwerkstoffe A1 sind mit Holzwerkstoffen A2 abgedeckt, deren Faserorientierung quer zu den darunter­ liegenden verläuft.

Der Formkörper nach der Fig. 7 ist mit einer die neutra­ le Zone bildenden Holzspanplatte A3 versehen, zu deren beiden Seiten Laminatschichten B2 angeordnet sind, während eine weitere Laminatschicht B1, mit ihren quer verlaufenden Fasern, eine der Laminatschichten B2 abdeckt.

Die Fig. 8 schließlich stellt einen plattenförmigen Form­ körper dar, dessen Kern durch zwei miteinander verbun­ dene Holzwerkstoffplatten A1 gebildet wird, die außen­ seitig mit jeweils einer Laminatschicht B2 versehen ist.

Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen kann außenseitig auf eine Laminatschicht auch eine nicht dargestellte De­ korschicht aufgebracht werden.

Claims (7)

1. Formkörper, bestehend aus einem Holzwerkstoff, der auf mindestens einer Fläche mit einer faserverstärkten, mitLaminierharz imprägniertenLaminatschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Laminatschicht parallel zueinander verlau­ fend und lückenlos nebeneinanderliegend angeordnet sind, wobei die Laminatschicht mit einer überschüssigen Laminierharzmenge getränkt ist.

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern durch quer verlaufende Verfestigungs­ fäden (B, a) verbunden sind.

3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fasern aus Glas-, Carbon-, Polyaramid-, Polyester-, Acryl-, aromatischen Polyäthylen oder Siliciumcarbidfasern bestehen.

4. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzwerkstoff (A) aus Schäl- oder Messerfurnier aus Holzspanplatte (A3) oder Hirnholzabschnitten besteht.

5. Formkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzspanplatte (A3) beidseitig durch mindestens eine Laminatschicht abgedeckt ist.

6. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Laminierharz zur Imprägnierung und Verbindung der Laminatschicht mit dem Holzwerkstoff Phenol-, Epoxid-, Melamin-, Harnstoff-, Polyester- oder Siliconharze vorgesehen sind.

7. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Holzwerkstoff als auch die Laminat­ schichten in beliebigen Kreuzungswinkeln einander zugeordnet sind.