AT516084A1 - Verfahren zur Herstellung eines flächigen Verbundmaterials sowie flächiges Verbundmaterial für Verkleidungsteile von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmaterials für Verkleidungsteile von Kraftfahrzeugen, welches zumindest eine Kernschicht (3) und die Kernschicht (3) beidseits abdeckende Deckschichten (14, 15) umfasst, mit den aufeinanderfolgenden Schritten des Bereitstellens eines thermoplastischen Kunststoffmaterials sowie eines chemischen oder physikalischen Treibmittels, des Kontinuierliches Herstellens der Kernschicht (3) wobei das in Schritt a) bereitgestellte Material in einem Extrudierverfahren zu einer plattenförmigen aufgeschäumten thermoplastischen Kernschicht (3) geformt wird, des Bereitstellens von flächigem Deckschichtmaterial (14, 15) insbesondere aus einem Vlies, einer Folie oder eines Dekorstoffes sowie des Herstellens einer Kaschier- oder Schweißverbindung zwischen der Kernschicht (3) und den Deckschichten (14, 15). Des Weiteren wird ein durch das Verfahren hergestelltes flächiges mehrschichtiges Verbundmaterial vorgeschlagen.

Description

Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbund materia Is sowie flächiges mehrschichtiges Verbundmaterial für Verkleid unasteile von Kraftfahrzeuge

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmaterials sowie flächiges mehrschichtiges Verbund material für Verkleidungsteile von Kraftfahrzeugen.

Es ist bekannt, am ünterboden, im Innenraum, oder in den Radkästen von Kraftfahrzeugen zur Geräuschreduktion flächige Verbundmaterialien als Verkleidungsteile anzuordnen. In vielen Fällen wird als Verbundmaterial eine beidseitig mit einem Nadelvlies laminierte Trägerfolie verwendet. Dieser Verbund wird in der Literatur häufig als Trilaminat bezeichnet. Als Trägerfolie kommt dabei meist eine Folie aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere aus Polyethylen oder Polypropylen in Betracht. Die damit laminierten Vliese können aus Kunstfasern, Mineralfasern und/oder Naturfasern bestehen. Die derart hergestellten Verbundmaterialien werden üblicherweise auf Rollen gelagert und in der Automobil Industrie zur Herstellung von Verkleidungsteilen wie beispielsweise Innenverkleidungsteile weiterverarbeitet. Hierfür werden entsprechende plattenförmige, ebene Elemente des Verbundmaterials in Formwerkzeugen gepresst und zu einem dreidimensional ausgestalteten Verkleidungselement verformt.

Aus der EP 0583 504 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von laminierten Platinen für Formpressteile zur Automobilinnenauskleidung bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden eine aus einem Vlies, Dekorstoff oder einer Folie gebildete Ober und Unterschicht auf eine Kernschicht auflaminiert. Die Kernschicht ist dabei eine elastisch verformbare, recycltete Platine, die aus Abfallstücken unterschiedlicher Thermoplaste besteht. Bei der Herstellung der Kernschicht werden die unterschiedlichen Abfallstücke zerkleinert und einem Extruder zugeführt. Anschließend wird die Kernschicht extrudiert. Die Ober und Unterschicht werden dabei gleichzeitig beim Glätten der Kernschicht auflaminiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es unter einem ersten Aspekt der Erfindung ein einfaches, kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmaterials für Verkleidungsteile von Kraftfahrzeugen bereitzustellen. Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung ist es eine Aufgabe ein durch das angegebene Verfahren hergestelltes flächiges Verbundmaterial für Verkleidungsteile von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, das kostengünstig ist und ein geringes Flächengewicht aufweist.

Die Aufgabe unter dem ersten Aspekt wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 wird die Zwischenschicht, die aus einem thermoplastischen Material besteht, über die Zugabe von physikalischen oder chemischen Treibmitteln aufgeschäumt. Die hierdurch erzielte Schaumstruktur der Zwischenschicht führt zu einer deutlichen Gewichtsreduzierung. Das Verfahren ist insbesondere für Großserien kostengünstig durchführbar, da die verwendeten Deckschichten direkt von entsprechenden Speicherrollen verarbeitet werden können. Des Weiteren entfällt bei dem Verfahren der Auftrag von zusätzlichen Klebstoffen zum Verbinden der Schichten. Eine Verbindung zwischen Deckschichten und Kernschicht erfolgt hierbei durch thermisches Verschweißen.

Die Aufgabe unter dem zweiten Aspekt wird durch die im Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbare Verbundplatte weist zwischen den Deckschichten eine geschäumte Zwischenschicht auf. Hierdurch kann eine Verbundplatte bereitgestellt werden, die gegenüber den bekannten Trilaminaten ein erheblich geringeres Gewicht aufweist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials sowie eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundmaterials sowie eines erfindungsgemäßen Verbundmaterial werden nachfolgend beispielshalber beschrieben, wobei veranschaulichend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung des Verbundmaterials gemäß Figur 1; und

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Verbundmaterial.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist einen Behälter 2 auf, in dem das Material der Kernschicht 3 enthalten ist. Dieser Behälter 2 ist trichterförmig ausgeführt und mündet über ein zylindrisches Rohrelement in einen mit 4 bezeichneten Extruder. Extruder sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden an dieser Stelle nicht näher beschrieben. In dem Extruder wird das Kernmaterial mittels Temperatur und Druck plastifiziert und aufgeschäumt und austrittsseitig gefördert. Durch die Zugabe von chemischen oder physikalischen Treibmitteln wird aufgrund der im Extruder herrschenden Temperatur und Druckverhältnisse das Kernmaterial aufgeschäumt. Der Extruder weist eine Antriebseinheit 5 auf, die eine in einer Trommel angeordnete Schnecke 6 des Extruders antreibt. Das Material der Kernschicht 3 kann somit mittels der Schnecke von einem Auslass des zylindrischen Rohrelementes zu einer Breitschlitzdüse 8 gefördert werden (Förderrichtung ist durch den Pfeil 7 angezeigt). Gleichzeitig wird das Material aufgeschmolzen. Im Extruder herrschen daher Temperaturen von 200 bis 270 Grad Celcius. Aus der Breitschlitzdüse 8, wird eine aufgeschäumte Kernschicht 3 extrudiert. In diesem Bereich herrschen Temperaturen um die 300 0 C. Entlang der Trommel sind Temperatursteuereinheiten angeordnet, die Heizelemente umfassen. Diese können unterschiedlich ausgestaltet sein und sind beispielsweise elektrische Heizelemente. Die Temperatursteuereinheiten dienen zum Erwärmen des Kernmaterials und der Beeinflussung des Schäumprozesses innerhalb der Trommel längs der Förderrichtung. Durch die Erwärmung des Kernmaterials wird dieses entsprechend geschmolzen und aufgeschäumt.

Bei der Verwendung eines physikalischen Treibmittels befindet sich zusätzlich in Förderrichtung längs der Trommel eine Zuleitung, über die ein physikalisches Treibmittel zugeführt werden kann. Als physikalisches Treibmittel kann beispielsweise Kohlenwasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxid verwendet werden. Bei der Verwendung von chemischen Treibmitteln kann diese Zuleitung entfallen. Chemische Treibmittel werden üblicherweise in Polymerpellets gebunden und werden dem Behälter 2 zugeführt. Chemische Treibmittel sind vorzugsweise organische Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, welche sich bei einer kritischen Temperatur oder einem bestimmten Druckverhältnis zersetzen und die ein Gas freisetzen. Ein bekanntes chemisches Treibmittel ist beispielsweise Azo-Dicarbonamid.

Die extrudierte Kernschicht 3 wird, wie es aus der Figur 1 ersichtlich ist, zwei Kalanderwalzen 9,10 zugeführt. Die Walze 9 ist als Stahlkühlwalze ausgeführt, die Walze 10 ist entweder eine Gummiandrückwalze, die von einer Stahlkühlwalze 11 angetrieben wird, oder ebenfalls eine Stahlwalze. Die Temperaturen der Stahlkühlwalzen betragen 30° C.

Weiterhin angeordnet sind entsprechende Speicherrollen 12, 13 für die Deckschichten 14,15, des herzustellenden flächigen Verbundmaterials 16. Beide Deckschichten 14, 15 werden über entsprechende Umlenkrollen den Kalanderwalzen 9, 10 zugeführt und zusammen mit der extrudierten Kernschicht 3 durch die Kalanderwalzen 9, 10 hindurchgeführt. Durch den entsprechenden Anpressdruck beim Hindurchführen der Schichten 14, 3, 15 werden die Deckschichten ohne weitere Zusätze von Klebstoffen auf die Kernschicht 3 auflaminiert und stoffschlüssig mit der Kernschicht verbunden. Nach Abzug des Trilaminats 16 von den Kalanderwalzen hat dieses eine Temperatur von ca. 50 bis 70° C. Das derart hergestellte Trilaminat, umfassend die aufgeschäumte Kernschicht 3 sowie die beidseits auflaminierten Deckschichten 14, 15 wird anschließend über eine den Kalanderwalzen nachgeschaltete Umlenkwalze 17 einer Speicherrolle 18 zugeführt.

Wie bereits eingangs beschrieben, kann das derart hergestellte flächige Verbundmaterial anschließend einer Schneideinrichtung zugeführt werden und anschließend zu einem durch Formpressen zu einem dreidimensional ausgestalteten Verkleidungsteil weiterverarbeitet werden.

In der Figur 2 ist in einer Schnittdarstellung der Schichtaufbau des erfindungsgemäßen flächigen Verbundmaterials gezeigt. Das Verbundmaterial umfasst eine Kernschicht 3, die aus einem aufgeschäumten thermoplastischen Kunststoffmaterial besteht. Hier kann beispielsweise Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) eingesetzt werden. Die aufgeschäumte Struktur der Kernschicht 3 wird, wie bereits zu der Figur 1 beschrieben, durch die Zugabe eines chemischen oder physikalischen Treibmittels erzeugt. Strukturgeschäumte Materialien sind grundsätzlich bekannt und können, wie bereits beschrieben, durch Einführen eines physikalischen Treibmittels in einen geschmolzenen polymerischen Strom, das Dispergieren des Treibmittels im Polymer, und Extrudieren des Gemisches in die Atmosphäre, während das Gemisch geformt wird, hergestellt. Wird das Treibmittel atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt, wandelt es sich in ein Gas um, wobei sich Zellen in dem Polymer ausbilden. Alternativ kann ein chemisches Blähmittel eingesetzt werden, dass einer chemischen Reaktion im Polymermaterial unterworfen ist, was die Bildung eines Gases erzeugt. Chemische Blähmittel sind im Allgemeinen organische Komponenten mit geringem Molekulargewicht, die sich bei einer kritischen Temperatur zersetzen und ein Gas wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid freisetzen.

Auf die Kernschicht 3 sind die Deckschichten 14, 15 als Ober- und Unterschicht auflaminiert. Dies bedeutet, dass die Deckschichten 14, 15 durch thermische Verklebung mit der Kernschicht 3 verbunden sind. Somit liegt eine gut Verbindung zwischen den drei Schichten vor, ohne dass ein zusätzlicher Klebstoff verwendet werden muss. Als Material für die Deck schichten werden insbesondere Vliese aus Kunstfasern, Mineralfasern und/oder Naturfasern, Folien oder Dekorstoffe eingesetzt.

Claims (9)

1. Ansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmateriais für Verkleidungsteile von Kraftfahrzeugen, welches zumindest eine Kernschicht (3) und die Kernschicht (3) beidseits abdeckende Deckschichten (14, 15) umfasst, mit den aufeinanderfolgenden Schritten a) Bereitstellen eines thermoplastischen Kunststoffmaterials sowie eines chemischen oder physikalischen Treibmittels b) Kontinuierliches Herstellen der Kernschicht (3) wobei das in Schritt a) bereitgestellte Material in einem Extrudiervefahren zu einer plattenförmigen aufgeschäumten thermoplastischen Kernschicht (3) geformt wird, c) Bereitstellen von flächigem Deckschichtmaterial (14,15) insbesondere aus einem Vlies, einer Folie oder eines Dekorstoffes d) Herstellen einer Kaschier- oder Schweißverbindung zwischen der Kernschicht (3) und den Deckschichten (14, 15),
2. 2) Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmaterials für Verkleidungsteile von Kraftfahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Kunststoffmaterial im Schritt b) bei Temperaturen von 200 bis 270 Grad Celcius aufgeschmolzen und die aufgeschäumte Kernschicht (3) über eine Breitschlitzdüse (8) als formgebende Öffnung extrudiert wird.
3. 3) Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbund materials nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) die Kernschicht (3) sowie die beiden Deckschichten (14, 15) durch eine Kalanderwalzenanordnung (9, 10, 11) geführt werden und durch den zwischen den Walzen herrschenden Anpressdruck ohne Zugabe von zusätzlichen Klebstoffen die Deckschichten (14, 15) beidseits auf die aufgeschäumte Kernschicht (3) auflaminiert werden.
4. 4) Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbund materials nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalanderwalzenanordnung (9, 10, 11) ein Walzenpaar umfasst, welches vorzugsweise aus einem Stahl ausgeführt ist und eine Temperatur von ca 30 Grad Celcius betragen.
5. 5) Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmaterials nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial nach dem Schritt d) einer Speicherrolle (18) zugeführt wird und als Halbzeug zur Weiterverarbeitung auf der Speicherrolle (18) bevorratet wird.
6. 6) Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmaterials nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff der Kernschicht (3) ein Polypropylen, Polyethylen, Polyester oder dergleichen ist.
7. 7) Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmaterials nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als physikalisches Treibmittel Kohlenwasserstoff oder Stickstoff oder Kohlendioxid eingesetzt wird.
8. 8) Verfahren zur Herstellung eines flächigen mehrschichtigen Verbundmaterials nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Oberschicht ausgeführte Deckschicht (14) und die als Unterschicht ausgeführte Deckschicht (15) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
9. 9) Flächiges mehrschichtiges Verbund material für Verkleidungsteile von Kraftfahrzeugen, welches insbesondere nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1-8 hergestellt ist, welches zumindest eine Kernschicht (3) und die Kernschicht (3) beidseits abdeckende auflaminierte Deckschichten (14, 15) umfasst, wobei die Kernschicht (3) aus einem geschäumten thermoplastischen Kunststoffmaterial und die beidseits der Kernschicht (3) angeordneten Deckschichten (14,15) aus einem Vlies aus Kunstfasern, Mineralfasern und/oder Naturfasern, Folien oder Dekorstoffen besteht.