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DE20301742U1 - Werkstoffverbund aus naturfasergefüllten Thermoplasten mit metallischen Einlegern - Google Patents

Werkstoffverbund aus naturfasergefüllten Thermoplasten mit metallischen Einlegern

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DE20301742U1
DE20301742U1 DE20301742U DE20301742U DE20301742U1 DE 20301742 U1 DE20301742 U1 DE 20301742U1 DE 20301742 U DE20301742 U DE 20301742U DE 20301742 U DE20301742 U DE 20301742U DE 20301742 U1 DE20301742 U1 DE 20301742U1
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Description

; ····..: ; .·" · : :.##&idigr; 23.November2002 Gebrauchsmusteranmeldung: Werkstoffy^rÖusQ aus'ftatBrfaSergeTullteri'Thermoplasten mit
metallischen Einlegern Fagerdala Deutschland GmbH, Ohrdruf
Gebrauchsmusteranmeldung.·
Werkstoffverbund aus naturfasergefüllten Thermoplasten mit metallischen Einlegern
Erfinder:
Jürgen Bruning, Werther, Deutschland
Anmelder:
Fagerdala Deutschland GmbH Herrenhöfer Landstr.
99885 Ohrdruf
Anlage:
- Kurzzusammenfassung
- Beschreibung
- Patentansprüche
23.November 2002
: ····..: ;.·*·: &iacgr;· ' 23.November Gebrauchsmusteranmeldung: WerkstoTfy^tJiiQil ausWtwitesergeTflllteri*rhermoplasten mit
metallischen Einlegern Fagerdala Deutschland GmbH, Ohrdruf
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Werkstoffverbund, bestehend aus einem naturfasergefüllten Thermoplasten in Verbindung mit metallischen Einlegeteilen sowie ein Verfahren zu Herstellung von Bauteilen aus diesem Werkstoffverbund.
Es ist bekannt, Kunststoffformkörper mit hohem Faseranteil herzustellen. Mittels Extrusion-Press- oder Spritzgießverfahren werden dabei Bauteile aus Polymeren als Matrix in Verbindung mit Fasern als Füllstoff oder zur Verstärkung gefertigt. Für hochfeste Bauteile werden im wesentlichen Glas- oder Kohlefasern eingesetzt. Im Bereich der hochgefüllten naturfaserverstärkten Kunststoffe sind Bauteile für den Automobilinnenraum bekannt, wobei diese häufig aus Duromeren und Naturfasern im Pressverfahren hergestellt werden. Auch der Einsatz von Naturfasern wie Holzfasern in Verbindung mit Thermoplasten im Extrusionsverfahren bei der Fertigung von Platten und Halbzeugen ist Stand der Technik.
Zur Kombination von Bauteilen mit Folien, Textilien oder Verstärkungsfasern sind Verfahren wie Hinterspritzen oder Hinterpressen der Deckschichten bekannt. Häufig werden für hochfeste Bauteile beim Pressprozess Glasfasern oder Glasfaser-Matten eingebracht. Die Haftung zwischen Bauteil und Deckschicht beruht hier auf einer Benetzbarkeit des Deckschichtwerkstoffes. Andere Verfahren zeichnen sich durch Deckschichten aus die auf dem gleichen Material bestehen wie das eigentliche Bauteil, z.B. das Hinterspritzen oder Hinterpressen von Polyolefinfolien mit Polyolefinen. Diese Art der Beschichtungen dienen jedoch in erster Linie als Dekor und nicht zur Verstärkung des Bauteils.
Verstärkungen mit Fasern oder Fasermatten können nur reine Zugbelastungen in Faserrichtung aufnehmen. Die Dimensionsstabilität der Bauteile ist von der Faserorientierung abhängig. Kunststoffe mit hohem Füllstoffanteil weisen zwar eine hohe Festigkeit auf, sind aber relativ spröde. Für die Montage der Bauteile oder Anbindung weiterer Komponenten mit Schraub- oder Nietverbindungen sind zusätzliche Arbeitsschritte notwendig und ggf. mit einer Schwächung des Bauteiles an den Verbindungsstellen zu rechnen. Naturfasergefüllte Thermoplaste in Verbindung mit metallischen Einlegern in Form von Armierungen wie Streckmetalle oder Lochbleche sind nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bauteile die aus thermoplastischen Kunststoffen in Verbindung mit einem Naturfaseranteil von 60 % bis 98 % bestehen herzustellen, die sich durch einen gute Festigkeitseigenschaften auszeichnen und eine einfache Anbindung weiterer Komponenten erlaubten.
Dies wird dadurch gelöst, dass naturfasergefüllte Thermoplaste, wobei vorzugsweise Holzfasern als Füllstoff und Polypropylen als Matrix eingesetzt werden mit metallischen Einlegeteilen versehen werden, wobei diese mit dem Thermoplasten eine formschlüssige Verbindung eingehen.
Die Einlegeteile erfüllen zwei Aufgaben. Zum einen erfüllen die Einlegeteile die bekannten Verstärkungsfunktionen wie Erhöhung der Zug- und Biege- und Torsionsfestigkeit. Zum andern werden über die Einlegeteile Möglichkeiten zur Anbindung weiterer Elemente über Schraub-, Niet- oder Schweißverbindungen gegeben. Ferner bewirken die metallischen Einlegeteile auch bei Bruch der Kunststoffmatrix einen Zusammenhalt des Bauteiles über die Metalleinleger und eine Splitterwirkung wird vermieden.
Die Verarbeitung der Materialien und Formgebung erfolgt über Extrusions-, Spritzgussverfahren oder Pressverfahren. Im Extrusionsverfahren erfolgt die Formgebung durch ein Extrusionswerkzeug zur Halbzeugherstellung und die Zufuhr der metallischen
• ::·*· ·: · ·* * &idigr; !· · 23.November2002
Gebrauchsmusteranmeldung: Werkstoifyerbxyid auS fieWasergefiilltenThermoplasten mit
metallischen Einlegern
Fagerdala Deutschland GmbH, Ohrdruf
Einleger im Düsenbereich. Hierbei wird ein Thermoplast-Granulat oder -pulver mit 60-98 Gewichtsprozent Lignocellulosefasern und gegebenenfalls Haftvermittlern gemischt. Über eine Extrusionswerkzeug werden Halbzeuge gefertigt, deren Querschnitt und Oberflächenstruktur durch die Werkzeuggeometrie des Extrusionswerkzeuges vorgegeben wird.
Bei der Herstellung von Bauteilen im Spritzgießprozess erfolgt zunächst ein manuelles Vormischen der Ausgangsstoffe, die Herstellung von Pellets oder die Compoundierung im Extrusionsprozess. Eine Variante ist auch das direkte Zudosieren der Ausgangsstoffe während des Spritzgießprozesses. Die metallischen Einlegeteile werden ins Spritzgießwerkzeug eingelegt und um-, bzw. hinterspritzt.
Die Verarbeitung im Pressprozess sieht ein Mischen wie im Extrusionsprozess oder eine Zugabe der Ausgangsmaterialien in ein einfach- oder Mehrfachwerkzeug vor und das um- bzw. hinterpressen der metallischen Einlegeteile.
Vorteilhaft bei diesem Werkstoffverbund und den Verfahren zu dessen Herstellung ist in erster Linie die Möglichkeit Bauteile mit hohem Anteil an Naturfasern vorzugsweise Holzfasern mit herzustellen, die wesentlich preisgünstiger als reine Holzbauteile oder auch reine Kunststoffbauteile sind. Über die Armierung mit metallischen Einlegern wird eine zusätzliche Festigkeitssteigerung, erreicht, die vor allem die Biegefestigkeit erhöht und Splitterneigung bei Bruch wird reduziert. Die Formgebung der Bauteile ist über die Werkzeuggestaltung nahezu beliebig wählbar, womit im Vergleich zu massiven Holzformteilen eine rationelle Fertigung von Bauteilen ohne Nachbearbeitung ermöglicht wird. Ferner sind Möglichkeiten zur Anbindung weiterer Elemente über Schraub-, Niet- oder Schweißverbindungen an die metallischen Einleger gegeben, was beispielsweise im Möbelbau von Bedeutung sein kann. Die hochgefüllten Kunststoffe zeichnen sich durch ähnliche Eigenschaften wie Holz aus und weisen eine hohe Festigkeit auf und sind vor allem als preiswerte Alternative zu Massivholzteilen zu sehen.
• &Igr;:**., &idigr; : ·" · : &idigr;. ' 23.November2002 Gebrauchsmusteranmeldung: WerkstoifyeroUn/J au5 «lelurYasergefCTIIteri "Thermoplasten mit
metallischen Einlegern Fagerdala Deutschland GmbH, Ohrdruf
Ausführungsbeispiel
Einem Gemisch (1) aus Polypropylen-Granulat und 60-98 Gewichtsprozent Holzfasern als Füllstoff wird einer Extrusionseinrichtung (2) zugeführt. Am Düsenausgang (3) des Extruders (2) wird die Armierung (4) beispielsweise in Form eines gelochten Metallbandes zugeführt. Durch die Düsengeometrie wird letztlich die Querschnittsgeometrie extrudierten Profiles (5) bestehend aus holzgefülltem Polypropylen und der Metallarmierung festgelegt.

Claims (9)

1. Werkstoffverbund dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einer thermoplastischen Matrix in Verbindung mit Naturfasern mit einem Anteil zwischen 40 und 98 Massenprozent und einem weiteren metallischen Verstärkungswerkstoffes besteht.
2. Werkstoffverbund nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Naturfasern Holzfasern und/oder Holzmehl eingesetzt wird.
3. Werkstoffverbund nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Matrixwerkstoff Polypropylen eingesetzt wird.
4. Werkstoffverbund nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Verstärkungswerkstoffe in Form von Streckmetallen, Lochblechen oder davon abweichenden zwei- und/oder dreidimensionalen geformten Blechen eingesetzt werden.
5. Werkstoffverbund nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Verstärkungswerkstoffe Ausformungen für Schraub-, Niet-, oder Schweißverbindungen aufweisen.
6. Werkstoffverbund nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoffverbund Farbpigmente und/oder Haftvermittler beinhaltet.
7. Werkstoffverbund nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es sich um im Extrusionsprozess hergestellte Profile handelt.
8. Werkstoffverbund nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Bauteile handelt, die im Spritzgießprozess hergestellt werden.
9. Werkstoffverbund nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Bauteile handelt die im Pressverfahren hergestellt werden.
DE20301742U 2003-02-04 2003-02-04 Werkstoffverbund aus naturfasergefüllten Thermoplasten mit metallischen Einlegern Expired - Lifetime DE20301742U1 (de)

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