DE9314552U1 - Composite of fibers or straws - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff aus verpreßten Fasern oder Halmen und einem thermisch härtenden Bindemittel .The invention relates to a composite material made of pressed fibers or straws and a thermally hardening binder.
Ein solcher Verbundwerkstoff ist beispielsweise aus DE-PS 2553968 bekannt, in der ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundwerkstoffs beschrieben ist.Such a composite material is known, for example, from DE-PS 2553968, which describes a process for producing such a composite material.
Der gemäß vorstehend genannten Stand der Technik hergestellte plattenförmige Verbundwerkstoff umfaßt zu Partikeln aufgearbeitetes Stroh, das mit einem wärmehärtenden Kunstharz gemischt und unter einem Druck von 80 bis 650 kp/cm2 (ca. 7840 bis 63700 kPa) und unter Wärmeeinwirkung verpreßt wurde.The plate-shaped composite material produced according to the above-mentioned prior art comprises straw which has been processed into particles, mixed with a thermosetting synthetic resin and pressed under a pressure of 80 to 650 kp/cm 2 (approx. 7840 to 63700 kPa) and under the influence of heat.
Eine in der durch vorstehenden Stand der Technik bekannten Weise hergestellter plattenförmiger Verbundwerkstoff besitzt keine Formbeständigkeit, die ihn zum Beispiel für die Bauindustrie als Werkstoff in Frage kommen ließen. Die mangelnde Formbeständigkeit liegt vor allem darin begründet, daß die Strohhalme durch ihre Eigenspannung auch noch nach dem Verpressen bestrebt sind, wieder in die von ihnen vor dem Preßvorgang eingenommene Ausgangslage zurückzukehren. Die auf der Oberfläche der einzelnen Halme befindliche natürliche Wachsschicht unterstützt dieses Bestreben, da durch sie ein inniger Kontakt zwischen dem einzelnen Halm und dem diesen umgebenden Bindemittel erschwert oder gar völlig unterbunden wird.A panel-shaped composite material manufactured in the manner known from the above-mentioned state of the art does not have the dimensional stability that would make it suitable as a material for the construction industry, for example. The lack of dimensional stability is primarily due to the fact that the straws, due to their inherent stress, strive to return to the initial position they had before the pressing process, even after pressing. The natural wax layer on the surface of the individual straws supports this tendency, as it makes it difficult or even completely impossible for the individual straws to come into close contact with the binding agent surrounding them.
Zudem wurde ermittelt, daß der Restfeuchtigkeitsgehalt des Standes der Technik von 8-10% bei Herstellung größerer Platten negative Reaktionen auf die Festigkeit ausübt.In addition, it was determined that the state-of-the-art residual moisture content of 8-10% has a negative effect on strength when producing larger panels.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verbundwerkstoff
der oben angegebenen Art zu schaffen, der dauerhaft formbeständig ist und hohe mechanische und thermische
Belastungen aushält.
5The object of the present invention is therefore to provide a composite material of the type specified above which is permanently dimensionally stable and can withstand high mechanical and thermal loads.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Fasern oder Halme zerspanht vorliegen.The task is solved by chipping the fibres or stalks.
Eine Faser bzw. ein Halm wird dadurch zerpanivt, daß diese(r) in Längsrichtung aufgerissen und deren Oberflächenspannung gemindert wird.A fibre or a stalk is shredded by tearing it lengthwise and reducing its surface tension.
Mit dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff steht der Bauindustrie ein Verbundwerkstoff zur Verfügung, der sich durch eine hohe Druckfestigkeit von bis zu 73550 kPa (750 kp/cm2), eine gute Formbeständigkeit, Abriebsfestigkeit und Schwimmfähigkeit und einer ausgezeichneten Resistenz gegenüber pflanzlichen und tierischen Schädlingen auszeichnet. Der Verbundwerkstoff ist zudem feuchtigkeitsabweisend und tropenfest, schwer entflammbar, selbstverlöschend, schlagfest, je nach Rohdichte äußerst schall- und wärmedämmend, beständig gegen aggressive Chemikalien und Säuren, schraub- und dübelfest, elektrisch nicht leitend und gibt keine toxischen Strahlungen ab, ist altersbeständig, nicht krebserregend, läßt sich gut entsorgen und hat einen sehr guten Wärmedurchgangskoeffizienten.The composite material according to the invention provides the construction industry with a composite material that is characterized by high compressive strength of up to 73550 kPa (750 kp/cm 2 ), good dimensional stability, abrasion resistance and buoyancy and excellent resistance to plant and animal pests. The composite material is also moisture-repellent and tropicalized, flame-retardant, self-extinguishing, impact-resistant, extremely sound- and heat-insulating depending on the bulk density, resistant to aggressive chemicals and acids, screw- and dowel-resistant, electrically non-conductive and does not emit toxic radiation, is age-resistant, non-carcinogenic, easy to dispose of and has a very good heat transfer coefficient.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 aufgeführt.Further advantageous developments are listed in subclaims 2 to 8.
Besonders vorteilhaft wirkt sich gemäß Anspruch 2 die Volumenverteilung von 80-90 Vol.% Fasern oder Halme und 20-10 Vol.% Bindemittel aus. Durch die erfindungsgemäße Volumenverteilung läßt sich das spezifische Gewicht des Verbundwerkstoffs in Abhängigkeit der bei der Verpressung angewandten Drücke sowie seine Dämmeigenschaften variieren, ohne daß er seine dauerhafte Formbeständigkeit verliert. Der Verbundwerkstoff wird somit vielseitig verwendbar.According to claim 2, the volume distribution of 80-90 vol.% fibers or straws and 20-10 vol.% binder is particularly advantageous. The volume distribution according to the invention allows the specific weight of the composite material to be varied depending on the pressures used during pressing, as well as its insulating properties, without it losing its permanent dimensional stability. The composite material can therefore be used in a variety of ways.
Gemäß Anspruch 3 kann zusätzlich zu den Fasern oder Halmen und dem Bindemittel bis zu 8 Vol.% Kalziumdarbonat (Kreide) vor der Verpressung dem Gemisch beigemengt werden. Durch Hinzufügung von Kalziumkarbonat wird Bindemittel eingespart. Des weiteren dient es als Füllstoffzusatz für möglicherweise vorhandene Porenräume.According to claim 3, in addition to the fibers or straws and the binding agent, up to 8 vol.% calcium carbonate (chalk) can be added to the mixture before pressing. By adding calcium carbonate, binding agent is saved. It also serves as a filler additive for any pore spaces that may be present.
Vorteilhaft gemäß Anspruch 4 ist auch, daß das Bindemittel Kunstharz, feuchtigkeitsreagierenden Härter und Beschleuniger umfaßt. Durch den Härter und den Beschleuniger reagiert das Bindemittel auch bei hohen Feuchtigkeiten.It is also advantageous according to claim 4 that the binding agent comprises synthetic resin, moisture-reacting hardener and accelerator. The binding agent reacts even at high humidity due to the hardener and the accelerator.
Entsprechend dem aus DE-PS 2553968 bekannten Herstellungsverfahren werden bei der Herstellung Preßdrücke zwischen 80 und 650 kp/cm2 (ca. 7840-63700 kPa) angewandt, um aus dem oben genannten Volumengemisch aus Fasern oder Halmen den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff herzustellen.According to the manufacturing process known from DE-PS 2553968, pressing pressures between 80 and 650 kp/cm 2 (approx. 7840-63700 kPa) are used during production in order to produce the composite material according to the invention from the above-mentioned volume mixture of fibers or straws.
Schon bei einem spezifischen Gewicht von 0,8 g/cm3 hat der so hergestellte Verbundwerkstoff eine Druckfestigkeit von ca. 68600 kPa (700 kp/cm2). Für die meisten Verwendbarkeiten des Verbundwerkstoffes ist somit ein spezifisches Gewicht von < 0,8 g/cm3 völlig ausreichend.Even with a specific weight of 0.8 g/cm 3 , the composite material produced in this way has a compressive strength of approximately 68600 kPa (700 kp/cm 2 ). For most uses of the composite material, a specific weight of < 0.8 g/cm 3 is completely sufficient.
Im Unterschied zu dem aus der genannten Druckschrift bekannten Herstellungsverfahren, wird bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes erst nach der Verpressung eine Temperatur von bis zu 130 C° angewendet und nicht gleichzeitig mit der Verpressung. Dadurch wird sichergestellt, daß das sich an der Oberfläche der Halme oder Fasern befindliche Wachs auch tatsächlich mit dem vorzugsweise als Bindemittel verwendeteten Kunstharz verbindet und sich nicht durch das frühzeitige Erhitzen während des Preß-Vorganges verläuft und verflüchtigt.In contrast to the manufacturing process known from the above-mentioned publication, in the manufacture of the composite material according to the invention, a temperature of up to 130°C is only applied after pressing and not at the same time as pressing. This ensures that the wax on the surface of the stalks or fibers actually bonds with the synthetic resin, which is preferably used as a binding agent, and does not run or evaporate due to premature heating during the pressing process.
Mit dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff können somit Dachpfannen und Dachwellplatten als Ersatz für herkömmlicheThe composite material according to the invention can thus be used to produce roof tiles and corrugated roof sheets as a replacement for conventional
Dachziegel hergestellt werden. Auch Fußbodenplatten als tragende Unterkonstruktion oder als Parkett mit versiegelter Oberfläche sowie Wandplatten für den Innen- und Außenbereich und als Fassadenschutz sind mit dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff herstellbar.Roof tiles can also be produced. Floor panels as a load-bearing substructure or as parquet with a sealed surface as well as wall panels for indoor and outdoor use and as facade protection can be produced using the composite material according to the invention.
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff weist nicht nur eine ausgezeichnete Druckfestigkeit auf, sondern aufgrund seiner hohen Volumenanteile an zerspannten Fasern oder Halmen auch sehr gute akustische Dämmeigenschaften und kann somit ausgezeichnet als Schallschutzplatte für Schallschutzwände an Autobahnen oder dgl. verwendet werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff liegen in der Herstellung von tragenden Deckenplatten mit oder ohne Bewehrung, von Ablage- und Unterlageplatten für die Bauindustrie, von Formprofilen und von Platten für die Möbelindustrie, wie z. B. für Tische, Bänke und Innentüren.The composite material according to the invention not only has excellent compressive strength, but also very good acoustic insulation properties due to its high volume fraction of shredded fibers or stalks and can therefore be used excellently as a soundproofing panel for soundproofing walls on highways or the like. Further possible applications for the composite material according to the invention are in the production of load-bearing ceiling panels with or without reinforcement, of storage and base panels for the construction industry, of shaped profiles and of panels for the furniture industry, such as for tables, benches and interior doors.
Wichtig ist, daß der Verbundwerkstoff zerspannte Fasern oder Halme enthält, deren Oberflächen eine Wachsschicht aufweisen, die dann bei der Herstellung des Verbundwerkstoffs mit dem Bindemittel, vorzugsweise ein Kunstharz wie z. B. Polyester, eine Verbindung eingeht. Die Zerspannung der Fasern oder Halme bewirkt, daß diese das Bestreben verlieren, in ihre vor der Verpressung eingenommene Ausgangslage zurückzukehren. Die zerspannten Halme oder Fasern greifen in dem Verbundwerkstoff ineinander und werden über deren oberflächige Wachsschicht durch das Bindemittel miteinander vernetzt. Diese netzartige Struktur erhöht die Formstabilität und Bruchfestigkeit wesentlich.It is important that the composite material contains strained fibers or stalks whose surfaces have a wax layer, which then forms a bond with the binding agent, preferably a synthetic resin such as polyester, during the production of the composite material. The straining of the fibers or stalks causes them to lose the tendency to return to the initial position they had before pressing. The strained stalks or fibers interlock in the composite material and are cross-linked with one another by the binding agent via their surface wax layer. This net-like structure significantly increases the dimensional stability and breaking strength.
Der Begriff Fasern oder Halme im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff ist weit auszulegen und umfaßt faserförmige Gebilde mit gewisser Elastizität, die an ihrer Oberfläche eine künstliche oder natürliche Wachsschicht aufweisen. Fasern oder Halme pflanzlichen Ursprungs (Naturfasern oder Strohhalme) weisen gegen äußere Einwirkungen und zum Leiten und Führen der Pflanzen- und Zeil-The term fibers or straws in connection with the composite material according to the invention is to be interpreted broadly and includes fibrous structures with a certain elasticity that have an artificial or natural wax layer on their surface. Fibers or straws of plant origin (natural fibers or straws) have a high resistance to external influences and are used to guide and direct the plant and cell
flüssigkeit eine natürliche Wachsschicht an ihrer Oberfläche auf.liquid creates a natural wax layer on its surface.
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