Mehrschichtiges, aus Faserstoffen und Kunststoffen bestehendes Formpressteil für den Aufbau von Fahrzeugen, insbesondere für den Karosseriebau. Die Erfindung bezieht sich auf ein mehr schichtiges, aus Faserstoffen und Kunststof fen bestehendes Formpressteil für den Auf bau von Fahrzeugen, insbesondere für den Karosseriebau.
Es ist bekannt, Kraftwagenkarosserien, Aussenhäute von Flugzeugen und :die Auf bauten von sonstigen Fahrzeugen durch Be kleiden oder Beplanken einer Rahmenkon struktion mit Holzschichten (Sperrholz) her zustellen. Die Bearbeitung :des Materials ge schieht dabei auf rein handwerklichem. Wege. da einheitliche Holzformteile durch Pressung in Formen nicht zu erzielen sind.
Die Beklei dung der Rahmen kann auch mit Blechteilen erfolgen, welche unter Ausnutzung der Zieh fähigkeit der Metalle durch Pressen in Ge- senken gewonnen werden. Bei diesen Blech teilen handelt es sich jedoch immer um Form pressteile mit überall praktisch gleicher Wandstärke, da die Formbarkeit der Metalle nicht ausreicht, um eine unregelmässige und stark unterschiedliche Querschnittsgestaltung zu erzielen.
Es sind ferner ,rahmenlose Aufbauten von Karosserien bekannt, bei welchen als Bau stoffe bisher nur Metalle in Frage kamen. Die für solche selbsttragende Karosserien not wendigen tragfähigen und verwindungsstei fen Metallformteile können nicht durch ein einfaches Formpressen hergestellt werden.
Karosserieteile mit unregelmässigem Quer schnitt - nur solche sind bei dem verlang- ten geringsten Gewicht formsteif genug müssen bei Metall als Baustoff auf umständ- liche Weise .durch Verschweissen oder Ver nieten aus Blechen und Metallprofilen auf gebaut werden. Die .dafür notwendigen Ein richtungen, wie Punktschweissmaschinen etc., sind so kompliziert und teuer, dass sich die selbsttragende Metallkarosserie wegen Mangel an Wirtschaftlichkeit nicht überall einführen lässt.
In Erkenntnis dieser Mängel hat es nicht an Versuchen gefehlt, die bekannten leicht formbaren Massen, vorzugsweise die auf der Basis von Phenol-Formaldehyd-Harz her gestellten Kunstharzpressmassen und die ther moplastischen Kunststoffe in ihren vielen Formen und Variationen, z. B. als formbare Pulvermassen, Schnitzelmassen und als form bare flächige Gebilde, und in den verschie densten Variationen hinsichtlich Füllstoff, Fültstoffmenge, Weichmachermenge, Binde mittelart etc., für die Herstellung von trag fähigen Aufbauteilen für Fahrzeuge nutzbar zu machen.
Bei den Versuchen in dieser Rich tung hat sich nun gezeigt, dass die Herstel lung der für den Aufbau notwendigen Ein zelteile mit unregelmässiger Form und un regelmässigem Querschnitt bei ausreichender Tragfähigkeit durch Pressen in Formen zwar gelingt, dass jedoch auch die mit den hoch wertigsten dieser Massen erzielbaren Festig keitseigenschaften nicht hoch genug liegen, um dem Enderzeugnis einen den eintretenden Beanspruchungen genügenden Gebrauchswert zu verleihen.
Es konnte nämlich festgestellt werden, dass die so hergestellten Karosserien zwar einen normalen Fahrbetrieb aushalten, dass sie jedoch bei Überbeanspruchungen, welche nicht vermeidbar sind, insbesondere bei ausgesprochenen Unfällen, an den davon betroffenen Stellen unter übermässiger ge fährlicher Splitterwirkung restlos zerstört werden. Wegen dieser Erfahrungen massten die bisher bekannten formbaren Kunstharz bezw.
Kunststoffpressmassen in ihrer bis herigen Anwendungsart und Züsammen- setzung als Baustoffe für Fahrzeugaufbauten abgelehnt werden, auch die weicheren thermoplastischen Arten, weil mit zunehmen- ,der Weichheit eher .die Steifigkeit und Trag fähigkeit vernichtet wird, alt dass durch sie die nötige Splittersicherheit erzielt wird.
Es wurde nun gefunden, dass durch Pres sen in Formen hergestellte Konstruktions teile, die druckfeste harte Kunststoffschich ten und zähe holz- oder pappenartige Faser- schichten aufweisen. sowohl ausreichend formsteif und tragfähig, als auch mechanisch genügend fest und vor allem sehr splitter sicher sind. Nach :sehr hohen Beanspruchun gen weisen derartige Formpressteile nur weichkantige Pisse auf, ohne dass sich irgend welche Splitter aus denn Verband heraus lösen.
Die Risse sind dabei örtlich begrenzt und können meist durch Überkleben, Aus spachteln oder dergleichen verdeckt und repa riert werden, so dass nicht das ganze Form pressteil ausgewechselt werden mass.
Hiervon geht die Erfindung aus, gemäss welcher bei dem mehrschichtigen, aus Faser stoffen und Kunststoffen bestehenden Form- preMA ;auf beiden Oberflächen eigner mitt leren Schicht aus Faserstoffen Deckschichten aufgebracht sind, von welchen die eine härter und weniger elastisch ist als die andere.
Die härtere und weniger elastische Deck schicht kann zum Beispiel aus Phenol bestehen, während die mittlere Schiebt zum Beispiel eine pappen artige oder holzartige zähe Faserschicht .sein kann, die nur einen geringen Anteil an Bindemittel in etwa der zur Papierverlei- mung oder Furnierung üblichen Menge ent hält.
Die andere Deckschicht, die zweck mässig nach der Montage die Innenfläche der Karosserie darstellt. kann vorzugsweise aus einer thermoplastischen Kunststoff- oder Kunstgummifolie mit oder ohne Füllstoffe und Weichmachern bestehen; diese Schicht gibt insofern noch eine zusätzliche Sicher heit, als sie sieh beim Reissen der andern Schichten dehnt und ein Durchdringen der Risskanten verhindert.
Bei einem derartigen, aus drei Schichten kombinierten Formpressteil, welches zum Bei spiel zum Zusammenbau selbsttragender Karosserien dienen kann, fällt jeder Schiebt eine besondere Aufgabe zu.
Die äussere härtere und weniger elastische Deckschicht schützt die darunterliegende Faserschicht gegen Beschädigung und Yeucb- tigkeit. Durch ihre Steifigkeit erzeugt diese Deckschicbt die Tragfähigkeit des Aufbau teils. Sie wird vorzugsweise so angeordnet.. da ss sie bei Biegungsbeanspruchungen im Be reich der gedrückten Faser liegt, da diese Deckschicht grosse Druckbeanspruchungen aufzunehmen vermag.
Die mittlere Schicht ist vermöge ihrer durch die Faserstruktur bedingten grossen Zähigkeit und Zusammendrückbarkeit .geeig net. erhebliche Formänderungsarbeit aufzu nehmen, ohne dass der Faserverband zerstört wird. Ferner verstärkt sie vermöge ihrer Dicke das Widerstandsmoment ,des Form- pressteilquerschnittes, ohne das Gesamtge wicht wesentlich zu vergrössern, .da eine ver filzte Faserschicht wesentlich leichter ist als etwa eine durchimprägnierte Hartpapier schicht.
Die zweite Deckschicht schliesslich, die zweckmässig eine besonders zähelmtische oder dehnbare Schicht ist, wie z. B. eine Folie aus synthetischem Kautschuk oder Polyvinyl chlorid und Weichmachern, erfüllt in erster Linie die Aufgabe, die Splitterwirkung, soweit sich dieselbe noch durch die Faser schicht hindurch bemerkbar machen sollte, vollständig aufzuhalten und auch bei stärk sten Beanspruchungen den Zusammenhalt des Formpressteils zu gewährleisten.
Da diese Schicht ferner bei Biegungs beanspruchungen im Bereich der gezogenen Faser liegt, kann durch sie, sofern sie zug fest ist, das Widerstandsmoment des Form- presste-ilquerschnittes in der einen Belastungs richtung wesentlich vergrössert werden.
Rahmenpartien des Formpressteils können dabei aber auch hart ausgebildet sein, also zum Beispiel aus einer bindemittelreichen Kunstharzfasermasse, wie sie die Aussendeck bestehen. Im letzteren Falle bilden Rahmen und Aussendeckschicht, breit flächig ineinander übergehend, :den statisch steifen, tragenden Verband, in den die bruch hemmenden zähen und dehnbaren Schichten eingelagert sind. Diese an sich harten Rah menteile beeinträchtigen die Gesamtbruch- festigkeit nicht nennenswert, :
da sie infolge ihrer erheblich stärkeren Querschnittsdimen- sionierung meist den höheren Anforderungen gewachsen sind, anderseits auch in ihren Ausmassen nur einen kleinen Teil der gesam ten Karosserieoberfläche darstellen.
Die Herstellung .des erfindungsgemässen Formpressteils ,geschieht zweckmässig durch Pressen in Formen, vorzugsweise unter gleichzeitiger Anwendung von Hitze und .ge gebenenfalls mit nachfolgender Abkühlung. Beim Ausgehen von Faserformlingen kann jedoch gegebenenfalls ein weiteres Pressen in Formen unterbleiben und nur eine dem Bindemittel entsprechende Behandlung, z. B. bei Kunstharzen eine Wärmeeinwirkung zum Zwecke des Aushärtens, durchgeführt wer den.
Bei Anwendung von Bindemitteln in Form von Lösungen oder Emulsionen kann auch eine einfache Trocknung zu dem ge wünschten Ziele führen.
An Stelle einer verfilzten und verleimten mittleren Faserstoffschicht kann vorteilhaft auch eine einlagige oder eine .aus mehreren schwach verleimten Furnieren gebildete Holzschicht verwendet sein, auf welcher die Deckschichten aufgebracht sind. Bei Ver wendung von .dickeren und dünneren Holz schichten, welche vorteilhaft untereinander verleimt sind, wird ein Formpressteil erzielt, welches neben der gewollten :Splittersicher heit und Bruchfestigkeit ausserdem noch eine ausserordentlich hohe Steifigkeit besitzt, die viel höher liegt als .die mit pappenartigen Massen erzielbare.
Für verschiedene Anwen dungen kann diese zusätzliche hohe Steifig- keit von erheblichem Wert sein, weil sie naturgemäss die Tragfähigkeit erhöht und bei erwünschtem, besonders niedrigem Ge- wicht eine Verminderung des Querschnittes gestattet.
Die mittlere Schicht kann ferner aus einer einheitlichen Pappens,chicht oder auch aus zwei oder mehr untereinander verleimten Pappen bestehen, sie kann aber auch vorteil- haft aus untereinander verleimten Papier folien zusammengesetzt sein.
Sofern es sich um die Herstellung von Formpressteilen handelt, die sehr verschie dene Querschnittabmessungen mit plötzlichen Übergängen besitzen., wird vorteilhaft als mittlere Faserschicht ein nach bekannten Verfahren, z. B. nach Art des Pappengusses, aus Faserbrei gewonnener, schwach verleim ter Faserformling benutzt. Auf diesen Faser formling werden .dann die Deckschichten bleichzeitig oder nacheinander aufgebracht.
Die Formpressteile können aber auch so erzeugt werden, dass ein nach bekannten Verfahren aus Faserbrei gewonnener Faser- stofformling durch verschiedene Imprägnie rung der Aussen- und Innenfläche mit Deck schiehten versehen und durch Trocknung und gegebenenfalls Nachpressung und/oder Här tung oberflächenhart, formsteif und splitter sicher gemacht wird.
Derartig herbestellte Formpressteile haben den Vorteil, dass sie eine homogene Verfilzung über den besamten Querschnitt besitzen und die härtere Aussen schicht sowie die elastischere Innenschicht: nur durch die eingebrachten, untereinander verschiedenen Bindemittel erzeugt sind, wes halb die Teile eine besonders hohe Spalt- festibkeit aufweisen.
Die mittlere Schicht kann zwecks Lei- mung oder neben der Leimung Mittel ent halten, welche die Zähigkeit und Verfilzungs festigkeit der Faserstoffe erhöhen, z. B. kann zur Leimung die Emulsion eines Polymeri sationsproduktes oder Mischpolymerisates un gesättigter organischer Verbindungen ver wendet sein. Diese Schicht kann auch durch Vereinigung einzelner Schichten herbestellt sein; so können für den Aufbau der mitt leren Schicht gekreppte, gewellte oder ge riffelte Faserstoffschichten benutzt sein, wo durch eine bessere und leichtere Formgebung gewährleistet wird.
Die härtere Deckschicht kann ebenfalls auf vielfältige Art und Weise herbestellt werden. Vorzugsweise ist sie gebildet. aus mit Kunstharz imprägnierten flächigen Ge bilden, wie z. B. Papieren der verschieden sten Dicke, Dichte und Faserart, Gewebe bahnen beliebiger Art oder sonstigen Faser vliesen, Faserfolien und Faserverbänden.
Weiterhin kann diese Deckschicht aus Kunst harzholzmehlmasse bestehen, die in Form von Pulver oder Walzhaut oder als vorgepresste Folie auf die Faserstoffschicht aufgebracht wird, wobei der Kunstharzgehalt 15-50 beträgt. Jedoch richtet sich der Harzgehalt nach der Art bezw. Aufsaugfähigkeit dieser Stoffe und der gewünschten Härte und Widerstandsfähigkeit des Enderzeugnisses.
Statt der Holzmehlmasse können aber auch Kunstharzpressmassen in Form von Schnitzeln oder Flocken aus verwebten oder verfilzten Faserstoffverbänden treten. Deck schichten letztgenannter Art besitzen gün stigere Festigkeitseigenschaften als die vor- erwIihnten.
Schliesslich kann auch bei der Herstel lung der härteren Deckschicht so verfahren werden, dass härtbare Kunstharze in die Oberfläche der mittleren Schicht eingebracht oder auf die Oberfläche aufgebracht und dann in an sieh bekannter Weise erhärtet werden.
In bleicher Weise kann auch die weniger harte Deckschicht, welche ein Durchtreten der Rissstellen verhindert, aus verschieden artigen Stoffen je nach den jeweiligen An- forderungen aufgebaut sein. Diese Schiebt besteht, wie schon erwähnt, vorzugsweise aus einer Folie von synthetischem. Gummi oder von thermoplastischem Kunststoff, wie z. B.
einem Polymerisat oder Mischpolymerisat un gesättigter organischer Verbindungen, wie bei spielsweise des Styrols, Isobutylens, Vinyl- chlorids, Vinylalkohols, der Acrylsäureester, sowie der Derivate und Homologen dieser Ver bindungen. Die gewünschte Dehnbarkeit und Zähigkeit wird dabei durch den Gehalt an Weichmachungsmitteln und gegebenenfalls Füllstoffen beliebiger Art eingestellt und verändert. Als besonders brauchbar hat sieh eine Schicht erwiesen, die aus 80/'o poly merisiertem Vinylchlorid und 20% Weich machern besteht.
Bei Anwendung einer Deck- schieht aus zum Beispiel synthetischem Kautschuk oder Polyvinylchlorid und Weich machern ist diese Schicht z\s-ecl#.mässiä in einem besonderen Arbeitsbang nachträglich auf das Formpressteil aufgepresst oder auf geklebt. Diese 3lassnahme ergibt sieh aus der Wärmeplastizität benannter Stoffe, die nicht bei derartigen Temperaturen verformt werden können, wie sie bei der Aushärtung der harten, kunstharzhaltigen Deckschichten auftreten.
Diese Deckschicht wird dabei zweckmässig in Form von Folien ver arbeitet.
Statt dessen kann aber auch die zäh elastische Schicht durch einen Anstrich mit. synthetischem Kautschuk oder Polyvinyl chlorid und Weichmachern ,gebildet sein.
In gleicher Weise wie die härtere Deck schicht kann auch die weniger harte, aber elastischere Deckschicht am Formling .durch Imprägnieren seiner Innenseite mit einer Emulsion eines Polymerisationsproduktes von ungesättigten organischen Verbindungen ge bildet sein, welches dann durch Trocknen etc. oder Ausfällen auf .der Faser fixiert ist. Auch in .diesem Falle erübrigt sich die Her stellung und das nachträgliche Aufbringen einer besonderen Schicht aus genannten Stoffen. Jedoch wird auch hier zweckmässig so verfahren, dass die gegen höhere Tempe raturen empfindlichen Stoffe erst nach Fertigstellung der härteren Deck schicht auf dem Faserstoffkörper auf gebracht werden.
Bei Einbringung der ge nannten Stoffe vor einer Formgebung unter Hitzeeinwirkung wird wegen der höheren Thermoplastizität der Stoffe zweckmässig eine Abkühlung der Form vorgenommen.
In allen Fällen können die verschiedenen Bindemittel auch auf den Trägerstoffen aus den Ausgangs- oder Zwischenprodukten erst erzeugt werden, andernfalls erfolgt ihre Ein bringung erst nachträglich.
Eine besonders zugfeste Deckschicht kann in der Weise erzeugt werden, dass auf eine Faserstoffschicht eine Gewebebahn, z. B. durch Kleben, aufgebracht wird, wobei diese Gewebebahn zweckmässig noch mit sie ela stisch machenden Stoffen imprägniert wird. Durch diese Gewebebahn wird im Bereich der gezogenen Faser des Formteils eine be sonders grosse Festigkeit erzielt und damit auch die Gesamtbruchsicherheit des Form- pressteils in einer Belastungsrichtung wesent lich verbessert.
Es wurde ferner gefunden, dass die Ela stizität der mittleren, aus Faserstoffen auf gebauten Schicht eine weitere Steigerung ihrer Bruchsicherheit erfährt, wenn die Fasern, die an sich schon verfilzt sein kön nen, auch noch unter Anwendung von erheb- li.ehen Pressdrücken hoch verdichtet werden.
Derartig hochverdichtete Faserstoffplatten, die in ihrer Zusammensetzung den bekannten Holzschliffplatten, Holzwollplatten oder den andern bekannten Leichtbauplatten entspre chen können, die an sich nur so weit Binde mittel enthalten, als es für den guten Zu sammenhalt der Fasern erforderlich ist, be sitzen überraschend gute Festigkeitseigen- schaften.
Es sind daher zweckmässig die schwach verleimten verfilzten Faserstoffschichten auf ein spezifisches Gewicht bis zu 1,4 ver dichtet und dabei gleichzeitig vorgeformt. Infolge Verwendung einer komprimierten und verfilzten mittleren Faserstoffschicht mit Deckschichten erläuterter Arten wird die Brauchbarkeit des Formpressteils und ihre Verwendungemöglichkeit für den Aufbau von Fahrzeugen aller Art noch wesentlich gesteigert.
Es kann auch ein rippenartiger oder rah menförmiger Faserstofformling mit mehr schichtigen, z. B. flächigen oder schalenför migen Teilen zu einem einheitlichen Form- pressteil verschweisst oder -auf andere Weise vereinigt sein.
Ferner können beim Formpressteil zur Versteifung oder zum Zwecke der Schaffung von Verbindungsmöglichkeiten Teile belie biger Form und Stoffart, wie z. B. Teile aus Holz, Metallen oder Kunststoffen, ferner Seile, Geflechte oder Gewebe aus Metallen, sowie Folien aus Metallen oder Vulkanfiber, in das Formpressteil eingebettet oder auf das Formpressteil aufgebracht sein, und zwar so wohl nur an gewissen Stellen, als auch durchgehend.
Schliesslich kann das Fo.rmpressteil auch andere Teile enthalten, wie z. B. die für den späteren Zusammenbau erforderlichen Ver- bindungselemente wie Scharniere, Ansätze, Nocken, Buchsen, Lagerstellen, Rohre und Leisten beliebiger Form und Stoffart, vor- zubweise solche aus Metallen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes veran schaulicht, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein Form- pressteil mit an einem plattenförmigen Teil angesetzter Randversteifung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines U-förmigen Formpressteils, Fig. 3 bis 5 Schnitte durch verschiedene mehrschichtige Formpressteile und Fig. 6 einen Teilschnitt durch ein Form- pressteil mit einem plattenförmigen Teil und einer Versteifung, welche im Querschnitt einen sich von Stelle zu Stelle ändernden Harzgehalt besitzt.
Auf .die stark mit Kunstharz, z. B. Phe nol-Formaldehyd-Harz, versehene harte und steife Aussenschicht b folgt nach Fig. 1 eine pappenartige oder holzartige zähe Faser schicht a, die nur einen geringen Anteil an Bindemittel in etwa der zur Papierverlei- mung üblichen Menge enthält. Diese Schicht a kann von beliebiger Faserart und Zusammen setzung sein, wobei statt einer einheitlichen Schicht auch eine solche Verwendung fin den kann, :die durch schichtweises Verleimen dünnerer Holz-, Pappen- oder sonstiger Faserfolien hergestellt ist.
Ferner können aber auch dicke, lockere Faserstoffvliese, die nach dem Zusammenpressen erst im End produkt die pappenartige Struktur erhalten, Anwendung finden.
Insbesondere eignen sich für vorliegen den Verwendungszweck auch solche mehr schichtige Pappen., die zum Beispiel in Zwei- oder Mehrzylinder-Handpappenmaschi nen mit gemeinsamem Filz hergestellt sind, wobei jede Schicht aus einer andern Faser art bestehen kann.
Auf diese Faserschicht a ist dann die näh elastische, dehnbare Schicht c, die vorzugs weise aus einer thermoplastischen Kunststoff- oder Kunstgummifolie mit oder ohne Füll stoffe und Weichmachern besteht, aufge bracht. Diese letzte Schicht c verhindert ins- besondere bei Brüchen das Durchdringen der Risskanten durch den Formkörper und be grenzt dadurch den Umfang der Bruchstelle. Die beiden Schichten b und c sind zum Teil aufgeklappt gezeichnet. Die Randversteifung d besteht aus Faserstoffen und geht in die mittlere Schicht a ohne Unterbrechung über.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 lässt ebenfalls die äussere harte Schicht e, die mittlere Faserschicht f und die innere dehn bare Schicht g an einem U-förmigen Form- pressteil erkennen. Bei allen Formpressteilen ist zweckmässig die harte Deckschicht an der den Druckbeanspruchunen zugewandten Seite. die dehnbare ;Schicht' dagegen an der von der Belastung abgewandten Seite an geordnet.
Bei Karosserien von Kraftfahr zeugen befinden sich daher die harten Deck schichten an der Aussenseite der Karosserien, die .dehnbaren Schichten dagegen an der Innenseite.
In der beispielsweisen Ausführungsform nach Fig. 3 ist zwischen einer harten Schicht h und einer elastischen Schicht k eine aua Holz bestehende mittlere Schiebt s angeordnet.
Im Falle der Fig. 4 besteht diese mitt lere Holzschicht aus mehreren auf beliebige Art verleimten Holzfurnieren Z, während im Falle der Fig. 5 die mittlere Schicht aus papier- oder pappenartigen Schichten in zu- sa.mmengeklebt bezw. verleimt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Form- pressteils nach Fig. 6 besitzt die Rahmen- oder Versteifungsleiste o einen von der Quer- sehirittsmitte aus nach den Aussenkanten i zu stark zunehmenden Harzgehalt, wobei die mittlere Querschnittszone vorzugsweise sehr bindemittelarin ist.
Diese Leiste läuft ohne Unterbrechung in die Faserstoffsehieht q über, die an der einen Aussenfläche wiederum mit einer harten Deckschicht p versehen ist. während auf der andern Fläche eine dehn- baro Schicht vorgesehen ist.
Multi-layer compression molded part made of fiber materials and plastics for the construction of vehicles, in particular for body construction. The invention relates to a multi-layered, made of fibers and Kunststof fen existing compression molding for the construction of vehicles, in particular for the body.
It is known that motor vehicle bodies, the outer skins of aircraft and: the structures of other vehicles by loading clad or planking a frame construction with layers of wood (plywood) to produce. The processing: the material is done purely by hand. Ways. since uniform wooden moldings cannot be achieved by pressing in molds.
The frames can also be clad with sheet metal parts, which are obtained by pressing in dies using the drawability of the metals. These sheet metal parts are, however, always molded parts with practically the same wall thickness everywhere, since the malleability of the metals is not sufficient to achieve an irregular and very different cross-sectional design.
There are also known frameless structures of bodies in which only metals have been considered as building materials. The viable and torsionally rigid metal moldings required for such self-supporting bodies cannot be produced by simple compression molding.
Body parts with an irregular cross-section - only those that are dimensionally stable enough with the required lowest weight have to be built in a laborious manner by welding or riveting from sheet metal and metal profiles. The facilities required for this, such as spot welding machines, etc., are so complicated and expensive that the self-supporting metal body cannot be introduced everywhere because of the lack of economic efficiency.
In recognition of these shortcomings, there has been no lack of attempts to find the known easily malleable masses, preferably the synthetic resin molding compounds made on the basis of phenol-formaldehyde resin and the ther moplastic plastics in their many shapes and variations, eg. B. as mouldable powder masses, chip masses and as shapeable sheet-like structures, and in the most diverse variations in terms of filler, amount of filler, amount of plasticizer, binder type, etc., to make usable for the production of viable structural parts for vehicles.
The tests in this direction have now shown that the production of the individual parts required for the structure with an irregular shape and irregular cross-section with sufficient load-bearing capacity by pressing in molds is successful, but also those with the highest quality of these masses achievable strength properties are not high enough to give the end product a utility value sufficient for the stresses occurring.
It was namely found that the bodies produced in this way can withstand normal driving operation, but that they are completely destroyed in the affected areas with excessive dangerous splintering in the event of excessive stress, which is unavoidable, especially in the case of pronounced accidents. Because of this experience, the previously known moldable synthetic resin respectively.
Plastic molding compounds in their previous type of application and composition as building materials for vehicle bodies are rejected, including the softer thermoplastic types, because with increasing softness, the rigidity and load-bearing capacity are more likely to be destroyed, or that the necessary splinter resistance is achieved through them.
It has now been found that construction parts produced by pressing in molds which have pressure-resistant hard plastic layers and tough wood- or cardboard-like fiber layers. are sufficiently dimensionally stable and stable as well as mechanically strong enough and, above all, very shatterproof. After: very high demands, such molded parts only show soft-edged piss without any splinters loosening from the bandage.
The cracks are localized and can usually be covered and repaired by gluing over, spatula or the like, so that the entire molded part cannot be replaced.
The invention is based on this, according to which, in the multi-layered molded preMA, consisting of fiber materials and plastics, top layers are applied to both surfaces with a middle layer of fiber materials, one of which is harder and less elastic than the other.
The harder and less elastic cover layer can consist of phenol, for example, while the middle layer can, for example, be a cardboard-like or wood-like tough fiber layer that contains only a small proportion of binding agent in the amount usual for paper gluing or veneering holds.
The other top layer, which expediently represents the inner surface of the body after assembly. can preferably consist of a thermoplastic plastic or synthetic rubber sheet with or without fillers and plasticizers; this layer provides additional security insofar as it stretches when the other layers tear and prevents penetration of the crack edges.
In such a compression molded part, which is combined from three layers and which can be used, for example, to assemble self-supporting bodies, each slide has a special task.
The outer, harder and less elastic cover layer protects the fiber layer underneath against damage and exposure. Due to its rigidity, this cover layer creates the load-bearing capacity of the superstructure. It is preferably arranged in such a way that it lies in the area of the pressed fiber in the event of bending stresses, since this cover layer is able to absorb high pressure loads.
The middle layer is due to its high toughness and compressibility due to the fiber structure .geiges net. take up considerable deformation work without the fiber structure being destroyed. Furthermore, due to its thickness, it increases the section modulus of the compression molded part without significantly increasing the overall weight, since a felted fiber layer is considerably lighter than a layer of impregnated hard paper, for example.
Finally, the second top layer, which is expediently a particularly tough or stretchable layer, such as. B. a film made of synthetic rubber or polyvinyl chloride and plasticizers, primarily fulfills the task of stopping the splintering effect, as long as the same should still be noticeable through the fiber layer through, and to ensure the cohesion of the molded part even under the toughest conditions .
Since this layer is also located in the area of the drawn fiber when there is bending stress, it can significantly increase the moment of resistance of the compression molded cross-section in one loading direction, provided it is tensile.
However, frame parts of the compression molding can also be designed to be hard, for example from a synthetic resin fiber mass rich in binding agents, such as the outer deck. In the latter case, the frame and the outer cover layer, which merge into one another over a wide area, form: the statically rigid, load-bearing bond in which the tough and elastic layers that prevent breakage are embedded. These frame parts, which are hard in themselves, do not significantly affect the overall breaking strength:
because, due to their considerably larger cross-sectional dimensioning, they are usually able to cope with the higher requirements, on the other hand they only represent a small part of the entire body surface in terms of their dimensions.
The compression molding according to the invention is expediently produced by pressing in molds, preferably with the simultaneous application of heat and, if necessary, with subsequent cooling. When running out of fiber moldings, however, further pressing in molds can optionally be omitted and only a treatment corresponding to the binder, e.g. B. with synthetic resins, a heat effect for the purpose of curing, carried out who the.
When using binders in the form of solutions or emulsions, simple drying can also lead to the desired goal.
Instead of a felted and glued middle fibrous material layer, a single-layer wood layer or a wood layer formed from several weakly glued veneers can advantageously be used, on which the outer layers are applied. When using thicker and thinner layers of wood, which are advantageously glued together, a molded part is achieved which, in addition to the desired: shatterproofness and breaking strength, also has an extremely high level of rigidity, which is much higher than that which can be achieved with cardboard-like compounds .
This additional high rigidity can be of considerable value for various applications, because it naturally increases the load-bearing capacity and allows the cross-section to be reduced if the weight is particularly low.
The middle layer can also consist of a uniform cardboard or layer or also of two or more cardboards glued together, but it can also advantageously be composed of paper foils glued together.
If it is the production of compression molded parts that have very different cross-sectional dimensions with sudden transitions., Is advantageous as a middle fiber layer by a known method, for. B. on the type of cardboard casting, obtained from pulp, weakly glued ter fiber molding used. The outer layers are then applied bleached or one after the other to this molded fiber.
The molded parts can also be produced in such a way that a fibrous molding obtained from fiber pulp using known methods is provided with a covering layer through various impregnation of the outer and inner surface and is surface-hard, dimensionally stable and splinter-proof through drying and, if necessary, repressing and / or hardening is made.
Compression molded parts produced in this way have the advantage that they have a homogeneous matting over the entire cross-section and the harder outer layer and the more elastic inner layer are only created by the different binders introduced, which is why the parts have particularly high splitting strength.
For the purpose of sizing or in addition to sizing, the middle layer can contain agents that increase the toughness and felting strength of the fibrous materials, e.g. B. can be used ver for sizing the emulsion of a Polymeri sations product or copolymer un saturated organic compounds. This layer can also be produced by combining individual layers; for example, creped, corrugated or corrugated fiber layers can be used to build the middle layer, which ensures a better and lighter shape.
The harder top layer can also be produced in a variety of ways. It is preferably formed. form impregnated with synthetic resin sheetlike Ge, such. B. papers of the most different thickness, density and fiber type, fabric webs of any type or other fiber nonwovens, fiber films and fiber composites.
Furthermore, this cover layer can consist of synthetic resin wood powder, which is applied to the fiber layer in the form of powder or mill skin or as a pre-pressed film, the synthetic resin content being 15-50. However, the resin content depends on the type BEzw. Absorbency of these substances and the desired hardness and resistance of the end product.
Instead of the wood flour mass, however, synthetic resin molding masses in the form of chips or flakes made from woven or felted fiber assemblies can also be used. Cover layers of the last-mentioned type have more favorable strength properties than those mentioned above.
Finally, the production of the harder top layer can also be such that hardenable synthetic resins are introduced into the surface of the middle layer or applied to the surface and then hardened in a manner known per se.
In a pale way, the less hard cover layer, which prevents the cracks from penetrating, can also be made up of different types of substances, depending on the respective requirements. As already mentioned, this slide consists preferably of a synthetic film. Rubber or thermoplastic such as B.
a polymer or copolymer of unsaturated organic compounds, such as styrene, isobutylene, vinyl chloride, vinyl alcohol, acrylic acid esters, and derivatives and homologues of these compounds. The desired ductility and toughness are set and changed by the content of plasticizers and optionally fillers of any kind. A layer which consists of 80% polymerized vinyl chloride and 20% plasticizers has proven to be particularly useful.
When using a cover sheet made of, for example, synthetic rubber or polyvinyl chloride and plasticizers, this layer is subsequently pressed or glued onto the molded part in a special workbang. This waiver results from the heat plasticity of the named substances, which cannot be deformed at temperatures such as those that occur during the hardening of the hard, synthetic resin-containing cover layers.
This cover layer is expediently processed in the form of foils.
Instead of this, however, the tough elastic layer can also be coated with. synthetic rubber or polyvinyl chloride and plasticizers.
In the same way as the harder top layer, the less hard, but more elastic top layer can also be formed on the molding by impregnating its inside with an emulsion of a polymerization product of unsaturated organic compounds, which is then fixed on the fiber by drying etc. or by precipitation is. In this case, too, there is no need to manufacture and subsequently apply a special layer of the substances mentioned. However, here, too, it is expedient to proceed in such a way that the substances sensitive to higher temperatures are only applied to the fibrous body after the harder top layer has been completed.
When introducing the mentioned substances before molding under the action of heat, the mold is expediently cooled because of the higher thermoplasticity of the substances.
In all cases, the various binders can also be produced on the carrier materials from the starting or intermediate products, otherwise they are only introduced later.
A particularly high tensile strength cover layer can be produced in such a way that a fabric web, e.g. B. by gluing is applied, this fabric web is expediently still impregnated with them ela tically making substances. This web of fabric achieves particularly high strength in the area of the drawn fiber of the molded part and thus also significantly improves the overall resistance to breakage of the molded part in one loading direction.
It was also found that the elasticity of the middle layer made of fibrous materials is further increased in its resistance to breakage when the fibers, which may already be felted, are also highly compressed using considerable pressing pressures will.
Such highly compressed fiber boards, the composition of which can correspond to the known ground wood pulp boards, wood wool boards or the other known lightweight boards, which only contain binders as far as is necessary for the good cohesion of the fibers, have surprisingly good strength properties. properties.
It is therefore useful the weakly glued, felted fiber layers to a specific weight of up to 1.4 compacted ver and at the same time preformed. As a result of the use of a compressed and felted middle fibrous material layer with cover layers of the types explained, the usefulness of the molded part and the possibility of using it for the construction of vehicles of all kinds is increased significantly.
It can also be a rib-like or frame shaped fiber molding with more layers, for. B. flat or shell-shaped parts can be welded or combined in some other way to form a uniform compression-molded part.
Furthermore, the compression molding for stiffening or for the purpose of creating connection options parts can be any shape and type of material, such. B. parts made of wood, metals or plastics, as well as ropes, meshes or fabrics made of metals, as well as foils made of metals or vulcanized fiber, embedded in the compression molding or applied to the compression molding, so probably only in certain places, as well as continuously.
Finally, the molded part can also contain other parts, such as B. the connecting elements required for the later assembly, such as hinges, lugs, cams, bushings, bearings, pipes and strips of any shape and type of material, preferably those made of metal.
In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated, namely: FIG. 1 shows a partial section through a compression molding with an edge reinforcement attached to a plate-shaped part, FIG. 2 a perspective view of a U-shaped compression molding, FIGS. 3 to 5 Sections through various multi-layer compression molded parts and FIG. 6 a partial section through a compression molded part with a plate-shaped part and a stiffener which, in cross section, has a resin content that changes from place to place.
On .die strong with synthetic resin, z. B. phenol-formaldehyde resin, provided hard and stiff outer layer b is followed according to FIG. 1 by a cardboard-like or wood-like tough fiber layer a, which contains only a small proportion of binding agent in approximately the amount customary for paper gluing. This layer a can be of any type of fiber and composition, and instead of a uniform layer it can also be used as follows: which is produced by gluing together thinner wood, cardboard or other fiber foils.
In addition, thick, loose fibrous nonwovens can also be used, which after being compressed do not receive the cardboard-like structure until the end product.
In particular, multi-layer paperboards are also suitable for the intended use. They are produced, for example, in two- or multi-cylinder hand-held paperboard machines with a common felt, each layer being able to consist of a different type of fiber.
On this fiber layer a, the sewing elastic, stretchable layer c, which is preferably made of a thermoplastic plastic or synthetic rubber sheet with or without fillers and plasticizers, is applied. This last layer c prevents the crack edges from penetrating through the molded body, particularly in the case of breaks, and thereby delimits the circumference of the break point. The two layers b and c are drawn partially opened. The edge reinforcement d consists of fibrous materials and merges into the middle layer a without interruption.
The embodiment according to FIG. 2 also shows the outer hard layer e, the middle fiber layer f and the inner stretchable layer g on a U-shaped compression-molded part. With all compression molded parts, the hard top layer on the side facing the compressive stress is useful. the stretchable 'layer', on the other hand, is arranged on the side facing away from the load.
In the case of motor vehicle bodies, the hard top layers are therefore on the outside of the body, while the stretchable layers are on the inside.
In the exemplary embodiment according to FIG. 3, a middle slide s consisting of wood is arranged between a hard layer h and an elastic layer k.
In the case of FIG. 4, this middle wood layer consists of several wood veneers Z glued in any way, while in the case of FIG. is glued.
In the embodiment of the compression molding according to FIG. 6, the frame or stiffening strip o has a resin content which increases too sharply from the transverse center to the outer edges i, the center cross-sectional zone preferably being very rich in binder.
This bar runs over without interruption into the fiber layer q, which is in turn provided with a hard cover layer p on one outer surface. while a stretchable layer is provided on the other surface.