DE69213244T2 - Verwendung eines genadelten nicht gewebten faserbahnmaterials - Google Patents

Verwendung eines genadelten nicht gewebten faserbahnmaterials

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Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung eines genadelten, nicht gewebten Faserbahnmaterials.
  • Von genadeltem, nicht gewebten Faserbahnmaterial ist bekannt, daß es als Teppichrücken, Filtermaterial, Trägermaterial flir Überzüge, Reüiigungstücher und als Ersatz für Filz und dergleichen verwendet wird.
  • Überraschenderweise wurde gemäß der Erfindung gefunden, daß bereits gebundenes, genadeltes, nicht gewebtes Faserbahnmaterial als verstärkendes Material in einem polymeren Bindemittel / einer polymeren Matrix verwendet werden kann.
  • Die Erfindung betrifft daher die Verwendung von genadeltem, nicht gewebten Faserbahnmaterial, das gebundene Fasern aus Polyester und/oder Polyamid als verstärkendes Material in einem polymeren Bindemittel oder einer polymeren Matrix enhält, wobei das Faserbahnmaterial in der Form von Schnitzeln vorliegt. Derartiges Faserbahnmaterial ist weithin verfügbar und ist vergleichsweise billig.
  • Gemäß der Erfindung ist es flir die Fasern des Faserbahnmaterials vorzuziehen, daß sie mit einem Klebstoff auf der Basis von Acrylat oder Melamin gebunden werden.
  • Genadelte, nicht gewebte Faserbahnmaterialien, von denen gefunden wurde, daß sie befriedigend gemäß der Erfindung sind, sind die Handelsprodukte Colbond ("trocken verlegt, genadelt und chemisch gebunden, nicht gewebt, hergestellt aus Diolen-Polyesterstapelfaser") und Coltron ("Polyesterfaser, nicht gewebt, fasergespritzt, genadelt und thermisch gebunden"). In diesem Fall sind wir zum Beispiel mit sogenannten Geotextilien befaßt, die im Straßenbau verwendet werden.
  • Wenn das Faserbahnmaterial als verstärkendes Material verwendet wird, hat es die Form von Schnitzeln und nicht die Form von Bahnen oder großen Lagen. Derartige Schnitzel werden oft direkt als Abfall bei der Herstellung und Verarbeitung von Faserbahnmaterial in den üblichen Anwendungen erhalten.
  • Es versteht sich von selbst, daß es ebenfalls möglich ist, das Faserbahnmaterial zu zerschnitzeln, zu zerhacken, zu zerschneiden oder in anderer Weise zu zerkleinern, um das verstärkende Material in der für die erfindungsgemäße Anwendung geeigneten Form zu erhalten. Es ist für die Oberfläche der Schnitzel des Faserbahnmaterials vorzuziehen, daß sie in dem Bereich von 1 mm² - 150 cm², insbesondere von 5 mm² - 50 cm², liegt.
  • Das gemäß der Erfindung verwendete Faserbahnmaterial hat ein Gewicht, das zum Beispiel in der Größenordnung von 100-500 g/m² liegt.
  • Das vorstehend beschriebene genadelte, nicht gewebte Faserbahnmaterial kann mit den herkömmlichen wärmehärtenden Bindemitteln zu einem Verbundprodukt verarbeitet werden. Das polymere Bindemittel ist jedoch vorzugsweise ein wasserlösliches, wärmehärtendes Harz, zum Beispiel ein Harnstoff-/Melamin-/Phenol-/Formaldehydharz oder Kombinationen davon. Im allgemeinen können die wärmehärtenden Harze verwendet werden, die unter Druck und Temperatur härten, wie z.B. Harze für Preßpulver und Hochdruck- und Niederdrucklaminate. Beispiele geeigneter Harze können in dem Buch Urea Formaldehyd Resin, Beatmeyer, 1979 (ISBN 0-2901-04558-3) gefunden werden.
  • Genadelte, nicht gewebte Faserbahnmaterialien, die aus gebundenen Fasern synthetischer Polymere, wie z.B. Polyester, hergestellt werden, sind bekannt, z.B. aus der EP-A-0 176 848. Die Verarbeitung derartiger Bahnen erzeugt Schnitzel als Abfall. Die vorliegende Erfindung löst das technische Problem, eine Endanwendung für derartigen Abfall zu finden.
  • EP-A-0 304 133 beschreibt ein hautförmiges Produkt, umfassend ein Aminoplastharzgemisch und ein Fasermaterial, wobei das Harzgemisch eine Viskosität von mehr als 25 Pa s bei 120ºC und das Fasermaterial eine Zugfestigkeit von mindestens 1 MPa bei 20ºC hat. Dieses hautförmige Produkt ist ein sogenanntes Prepreg für SMC (Harzmatte). Ein derartiges Prepreg ist bei Zimmertemperatur fäst trocken und hat eine sehr hohe Viskosität. Die Zugfestigkeit des Fasermaterials wird durch die Festigkeit bestimmt, die notwendig ist, um den Kräften zu widerstehen, die erzeugt werden, wenn das Fasermaterial imprägniert wird und weiter verarbeitet wird, wie z.B. beim Trocknen, Walzen, Anheben usw. Die Viskosität des Harzes ist derart, daß das Fasermaterial während des Formpressens auseinandergezogen wird. Dies ist wichtig, weil bei SMC-Anwendungen eine Form nur zu 30 - 80 % ihrer Fläche gefüllt wird. Es ist klar, daß diese Prepregs nicht mit dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff verglichen werden können.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs durch Kombination eines verstärkenden Materials mit einem polymeren Bindemittel oder einer polymeren Matrix, in dem das verwendete verstärkende Material ein genadeltes, nicht gewebtes Faserbahnmaterial ist, das Polyester und/oder Polyamid enthält, die Fasern des Faserbahnmaterials mit einem Klebstoff gebunden werden und das Faserbahnmaterial in Form von Schnitzeln vorliegt.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird so ein bereits gebundenes Faserbahnmaterial wiederum mit Klebstoff imprägniert.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfähren sind die gleichen bevorzugten Ausführungsformen angebracht wie diejenigen in der Patentanmeldung gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann gemäß den Prinzipien durchgeführt werden, die für die Herstellung von Verbundwerkstoffen auf der Basis eines polymeren Bindemittels / einer polymeren Matrix und einem verstärkenden Material allgemein bekannt sind. Zum Beispiel kann (eine Lösung des) das Bindemitttel auf das verstärkende Material durch Immersion, Impragnierung oder Versprühen aufgebracht werden, wobei die anschließende Härtung zum Beispiel in einer Form stattfindet. Im allgemeinen wird hier eine Temperatur von 70 - 220ºC, bevorzugt 140 - 180ºC, und ein Druck von 15 - 200 kg/cm² angewendet.
  • Das polymere Bindemittel wird vorzugsweise als Lösung in Wasser verwendet. Dies sichert eine bessere Verteilung des wärmehärtenden Harzes. Nebenbei bemerkt ist Wasser umweltfreundlich.
  • Das Verhältnis, in dem das genadelte, nicht gewebte Faserbahnmaterial und das polymere Bindemittel gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kann innerhalb weiter Grenzen verandert werden. Es ist jedoch vorzuziehen, zumindest 5 Gewichtsteile des polymeren Bindemittels (berechnet als Trockenmasse) auf 100 Gewichtsteile des genadelten Faserbahnmaterials zu verwenden.
  • Im allgemeinen werden nicht mehr als 350 Gewichtsteile des polymeren Mittels auf 100 Gewichtsteile des verstärkenden Materials verwendet.
  • Wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wäßrige Lösung des polymeren Bindemittels verwendet wird, kann es notwendig sein, eine Zwischentrocknung durchzuführen, weil eine zu große Menge Wasser das Aussehen des Produkts nachteilig beeinflußt.
  • Im allgemeinen kann die Kombination aus verstärkendem Material und polymerem Bindemittel direkt, d.h., wenn sie feucht ist, verpreßt werden, wenn die Gesamtmenge Wasser in der Kombination 15 Gew.-% nicht übersteigt. Von einer Menge von 15 Gew.-% Wasser aufwärts ist es jedoch vorzuziehen zu trocknen, um die vorstehend erwähnten nachteiligen Effekte zu vermeiden. Nebenbei bemerkt kann die Kombination sogar bis zu 200 Gew.-% Wasser vor dem Trocknen enthalten.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Verbundwerkstoff, der duch das vorstehend beschriebene Verfahren erhältlich ist.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Laminat, bei dem mindestens eine Schicht den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff enthält. Es ist zum Beispiel möglich, Platten, wie z.B. eine Spanplatte, mit einer nicht gehärteten Kombination aus verstärkendem Material und polymerem Bindemittel zu belegen, wobei die nachfolgende Härtung m der üblichen Weise stattfindet, zum Beispiel unter dem Einfluß von Hitze und/oder Druck. Es ist auch möglich, den Verbundwerkstoff als Schichten in Sandwichstrukturen zu verwenden.
  • Die erfindungsgemäßen Sandwichstrukturen können eine Vielzahl von Schichten enthalten, die aufeinander gelegt sind. Zum Beispiel kann eine Dreischichtstruktur eine Kernschicht aus bekanntem Plattenmaterial und zwei äußere Schichten aus der erfindungsgemäßen Kombination aus verstärkendem Material und polymerem Bindemittel umfassen. Es ist auch möglich, daß die Kernschicht einer Dreischichtstruktur aus der Kombination von verstärkendem Material und polymerem Bindemittel gebildet wird, während die äußeren Schichten bekannte Plattenmaterialien sind, wie z.B. Spanplatten oder MDF.
  • Bei der Herstellung von Sandwichstrukturen wird eine Fertigplatte - d.h. eine bereits gepreßte Platte - verwendet oder ein Plattenmaterial, das noch nicht gehärtet ist, d.h. die mit Klebstoff beschichteten Fasern für Spanplatten oder MDF.
  • Es ist gemäß der Erfindung ebenfalls möglich, genadeltes, nicht gewebtes Faserbahnmaterial zusammen mit bereits bekannten verstärkenden Materialien in einem polymeren Bindemittel oder einer polymeren Matrix zu verwenden. Beispiele bekannter Fasern sind die (klebstoffbeschichteten) Fasern für Spanplatten oder MDF. Ein derartiger Verbundwerkstoff kann auch in den vorstehend diskutierten Sandwichstrukturen verwendet werden. Zum Beispiel kann so genadeltes, nicht gewebtes Faserbahnmaterial (mit bereits gebundenen Fasern) in Form von Schnitzeln oder Flocken auf dem Boden einer flachen Form mit Harz (polymeres Bindemittel) imprägniert werden, eine anschließende Härtung kann stattfinden oder nicht stattfinden. Ein Gemisch aus Schnitzeln des Faserbahnmaterials und, zum Beispiel, klebstoffbeschichteten Schnitzeln wird dann auf diese Schicht aufgetragen und auf die bereits in der Form vorhandene Bodenschicht aufgepreßt. Eine weitere Schicht - zum Beispiel entsprechend der bereits in der Form vorhandenen Bodenschicht - wird dann aufgebracht. Dies erzeugt ein Laminat mit einer identischen Ober- und Bodenschicht, wobei die mittlere Schicht eine polymere Matrix ist, in der ein Gemisch von verstärkenden Materialien vorliegt. Natürlich sind viele Variationen einer derartigen Arbeitsweise möglich.
  • Es ist äußerst überraschend, daß die Patentanmeldung oder das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verbundwerkstoff herstellt, der eine attraktive dekorative Wirkung hat - indem er zum Beispiel Marmor oder Granit ähnelt. Es ist auch möglich, die Oberfläche des gehärteten Verbundwerkstoffes mit Sand zu schleifen, im Ergebnis davon fühlt sich die Oberfläche wie Velourleder oder Samt an und ergibt nicht den üblichen Kälteeffekt wie, zum Beispiel, Melaminlaminat. Die dekorative Wirkung hängt zum Beispiel von der Größe der Schnitzel und der Farbe der Schnitzel oder des Harzes ab.
  • Die Verwendung von genadeltem, nicht gewebten Faserbahnmaterial erzeugt ein Material mit einer unerwartet hohen Schlagbeständigkeit und/oder Zähigkeit und/oder Elastizität.
  • Erfindungsgemäße gepreßte Produkte haben die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie nicht zerspittern oder sich zertrennen, oder zumindest haben sie diese Neigung in einem viel geringeren Maße als Produkte, die aus herkömmhchen Formpulvern ohne Verwendung von genadelten, nicht gewebten Faserbahnmaterialien als verstärkendem Material hergestellt wurden.
  • Die Erfindung wird weiterhin in den folgenden Beispielen erklärt.
    • Beispiel I
  • 500 g Colbond- Schnitzel, impragniert mit 30 Gew.-% eines herkömmlichen Formaldhyd-/Harnstoffharzes, werden bei einer Temperatur von 160ºC und einem Druck von 25 kg/cm² verpreßt. Es wird ein hochglänzender Marmoreffekt erhalten.
    • Beispiel II
  • Beispiel I wird wiederholt, außer daß die nicht gehärtete Zusammensetzung auf beide Seiten der Spanplatte oder MDF aufgebracht wird, während die Härtung unter den erwähnten Bedingungen stattfindet. Es wird eine Platte erhalten, die für eine Scheidewand geeignet ist. Wenn die Oberfläche mit Sand geschliffen wird, wird eine velourlederähnliche Oberfläche (Stoffgriffigkeit) und nicht der Kälteeffekt eines Melaminlaminats erhalten. Die Platte ist leicht zu schrauben und zu nageln.
    • Beispiel III
  • Die nicht gehärtete Kombination aus Beispiel I, in der eine Imprägnierung mit 130 Gew.-% Harz vorliegt, wird in einer Form bei 160ºC und einem Druck von 120 kg/cm² verpreßt, wobei ein Produkt von großer Zähigkeit hergestellt wird, das schwach durchsichtig ist und einen Marmoreffekt aufweist. Im Vergleich mit Produkten aus herkömmlichen Preßpulvern hat das erfindungsgemäße Produkt den Vorteil, daß es weniger wahrscheinlich splittert.

Claims (9)

1. Verwendung eines genadelten, nicht gewebten Faserbahnmaterials, enthaltend gebundene Fasern aus Polyester und/oder Polyamid als verstärkendes Material in einem polymeren Bindemittel oder einer polymeren Matrix, wobei das Faserbahnmaterial in der Form von Schnitzeln vorliegt.
2. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei das polymere Bindemittel oder die polymere Matrix ein wasserlösliches wärmehärtendes Harz ist.
3. Verwendung gemäß Anspruch 2, wobei das Harz ein Harnstoff-, Melamin-, Phenol- oder Formaldehydharz ist.
4, Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs durch Kombination eines verstärkenden Materials mit einem polymeren Bindemittel oder einer polymeren Matrix, in dem das verwendete verstärkende Material genadeltes, nicht gewebtes Faserbahnmaterial ist, enthaltend Polyester und/oder Polyamid, wobei die Fasern des Faserbahnmaterials mit einem Klebstoff gebunden werden und das Faserbahnmaterial in der Form von Schnitzeln vorliegt.
5. Verfhhren gemäß Anspruch 4, in dem der Verbundwerkstoff bei einer Temperatur von 70-220ºC und bei einem Druck von 15-200kg/cm² hergestellt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, in dem das polymere Bindemittel als eine Lösung in Wasser verwendet wird.
7. Verfähren gemäß den Ansprüchen 4-6, in dem mindestens 5 Gewichtsteile und höchstens 350 Gewichtsteile des polymeren Bindemittels auf 100 Gewichtsteile des verstärkenden Materials verwendet werden.
8. Verbundwerkstoff, erhältlich gemäß den Ansprüchen 4-7.
9. Laminat, von dem zumindest eine Schicht den Verbundwekstoff gemäß Anspruch 8 umfaßt.
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