DE10008461A1

DE10008461A1 - Faserverbundformteil

Info

Publication number: DE10008461A1
Application number: DE2000108461
Authority: DE
Inventors: Ralf Taesler
Original assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Current assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-08-30

Abstract

Offenbart sind ein Faserverbundformteil und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Formteils, bei denen ein Schaumkern aus einem hochtemperaturbeständigen, anorganischen Material Verwendung findet. Dieser hochtemperaturbeständige Schaumkern erlaubt es, nach dem Herstellen des Faserverbundformteils - beispielsweise im RTM-Verfahren - eine Lackschicht in einer automatischen Lackieranlage mit einem Trockenofen aufzubringen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Faserverbundformteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Ein derartiges Faserverbundformteil ist beispielsweise in der DE 198 36 193 A1 beschrieben. Diese gattungsgemäßen Formteile werden beispielsweise nach dem RTM-Verfahren her gestellt, wobei ein Schaumkern mit Faserwerkstoffen belegt und die derart hergestellte Mumie in eine Injektionsform eingelegt wird. In diese Injektionsform wird dann eine Kunststoffmatrix eingespritzt und das Formteil unter Druck und Temperatur ausgehärtet.

Zur Verbesserung der Oberflächenqualität hat das Form teil eine auf dem Faserwerkstoff (Verstärkungsmaterial) aufgebrachte Feinschicht, die beispielsweise durch eine Po lyester-Gelcoatschicht oder durch eine Tiefziehfolie ausge bildet wird.

Derartige Feinschichten haben den Nachteil, daß das Verarbeiten der Tiefziehfolie bzw. des Gelcoats vergleichs weise aufwendig ist und eines erheblichen verfahrenstechni schen Aufwandes bedarf.

Zur Beseitigung dieser Merkmale wird in der DE 198 36 193 A1 vorgeschlagen, die Feinschicht durch Spritzen in ei ner Hilfsform auszubilden und den derart ausgebildeten Vor formling vor dem Einlegen der Mumie und dem Injizieren des Matrixmaterials in die Injektionsform (RTM-Werkzeug) einzu legen.

Durch dieses Verfahren lassen sich zwar sehr gute Ober flächenschichten herstellen. Es zeigt sich jedoch, daß die Formteile bei besonders hochwertigen Bauteilen, wie bei spielsweise Karrosserieelementen für Fahrzeuge, und vor al lem, wenn Wagenfarbe, Sonder- oder Metallicfarben erforder lich sind, nachlackiert werden müssen. Das Nachlackieren erfolgt in der Regel in einem gesonderten Kunststofflackie rungsprozeß, da ein automatisches Lackieren mit einer Lackierstraße und einem anschließenden Durchlaufofen, wie es bei Blechteilen durchgeführt wird, zu einem Verziehen der Formteile führt, so daß die erforderliche Paßgenauig keit der Karosserieelemente nicht gewährleistet ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Formteil und das Verfahren zur Herstel lung des Formteils derart weiterzubilden, daß eine maßhal tige Fertigung qualitativ hochwertiger Teile mit minimalem Aufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Faserverbundform teils durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hin sichtlich des Verfahrens durch die Merkmales des nebenge ordneten Patentanspruchs 8 gelöst.

Erfindungsgemäß hat das vorzugsweise im RTM-Verfahren hergestellte Faserverbundformteil einen Schaumkern aus ei nem hochtemperaturbeständigen, anorganischem Material, des sen Temperaturbeständigkeit derart gewählt ist, daß eine Verformung aufgrund einer Temperatureinwirkung beim Lac kier- und Trocknungsvorgang nicht auftreten kann. Derartige hochtemperaturfeste Materialien werden beispielsweise als Dämm- und Isoliermaterial bei der Wärmedämmung und als Hit zeschutz eingesetzt und haben Temperaturbeständigkeiten bis zu 1000°C.

Der erfindungsgemäße Aufbau des Formteils ermöglicht es, dieses nach dem Aushärten in einer automatischen Lackieranlage mit einem Durchlaufofen zu lackieren, so daß die Produktionszyklen gegenüber der herkömmlichen Lösung mit einer gesonderten Kunststofflackierung und nachfolgen der Trocknung bei vergleichsweise geringen Temperaturen er heblich verkürzbar sind. Auf diese Weise wird die Produkti vität der Anlage verbessert, wobei der personelle und ver fahrenstechnische Aufwand verringert ist. Der Wertschöp fungsanteil der Lackierung läßt sich somit durch die erfin dungsgemäßen Maßnahmen wesentlich verringern.

Vorzugsweise wird ein Material eingesetzt, das einen hohen Anteil an anorganischen Bestandteilen, beispielsweise steinbildende Feststoffe, Härter und schaumbildende Zusätze aufweist.

Je nach geforderter mechanischer Festigkeit und nach den Anforderungen an die Dämm- und Isolierwirkung kann der Schaum offen- oder geschlossenzellig ausgebildet sein.

Die Verarbeitung des Faserverbundformteils ist beson ders einfach, wenn das Matrixmaterial zumindest einen An teil an Binder enthält, der auf der Basis des Schaummateri als hergestellt ist. Durch diese Materialeinheitlichkeit ist die Entsorgung des Formteils wesentlich einfacher als bei einem Materialmix.

Das Raumgewicht des beim erfindungsgemäßen Faserver bundformteil verwendeten Schaums liegt vorzugsweise zwi schen 100 und 800 kg/m³.

Die erfindungsgemäße Aufbau läßt sich besonders vor teilhaft bei externen Elementen, Hochdächern eines Fahrzeu ges, wie z. B. bei LKWs einsetzen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Zeichnung stellt einen Schnitt durch die Wandung eines Karosseriebauteils, beispielsweise eines Hochdaches 1 eines Fahrzeuges dar. Demgemäß hat das Bauteil einen Schaumkern 2, auf dem Verstärkungsmaterialien 4 auf gelegt sind. Die derart hergestellte Mumie wird mittels ei nes Reaktionsharz verbunden, wobei die Außenflächen des Hochdaches 1 durch eine Feinschicht 6 gebildet sein können. Obwohl diese nach den eingangs beschriebenen Verfahren her gestellten Feinschichten 6 eine sehr gute Oberflächenquali tät aufweisen können, muß bei besonders hochwertigen Bau elementen, wie beispielsweise dem dargestellten Hochdach 1 eine Lackschicht 8 aufgetragen werden, die die Sichtfläche des Hochdaches 1 bildet.

Bei den eingangs genannten Lösungen wird als Schaumkern 2 in der Regel PU-Schaum verwendet, der jedoch nur eine vergleichsweise geringe Temperaturbeständigkeit aufweist. Erfindungsgemäß wird anstelle des PU-Schaums ein hochtempe raturbeständiger Schaum verwendet, wie er beispielsweise in der EP 0417582 A2 beschrieben ist. Derartige hochtempera turbeständige, im wesentlichen anorganische Bestandteile aufweisende Schäume enthalten beispielsweise einen stein bildenden Feststoff, einen Härter und einen schaumbildenden Zusatz, über das das Porenvolumen und die Geometrie der Schaumzellen einstellbar ist.

Als steinbildende Komponente können beispielsweise feinteilige Oxidgemische mit amorphen Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, glasartige amorphe Elektrofilterasche, ge mahlener kalzinierter Bauxit, Elektrofilterasche, ungelö stes amorphes SiO₂, Metakaolin oder Zement eingesetzt wer den.

Als Härter kann beispielsweise eine Alkalisilicatlösung mit SiO₂ oder Na₂O Verwendung finden.

Hinsichtlich weiterer Details sei auf die vorgenannte Schrift verwiesen. Selbstverständlich können auch andere geeignete hochtemperaturbeständige Schaumprodukte zur Aus bildung des Schaumkerns 2 eingesetzt werden.

Die Schaumkerne 2 lassen sich durch geeignete Herstell verfahren, beispielsweise Schaumspritzgiessen etc. in nahe zu jeder beliebigen Form als Halbzeug herstellen. Die end gültige Formgebung zu dem Schaumkern 2 kann auch durch me chanische Bearbeitung erfolgen.

Als Verstärkungsmaterial 4 kommen beispielsweise tex tile Flächengebilde, wie Gelege, Gewebe, Gewirke oder Vlie se in Frage, wie sie herkömmlicher Weise bei RTM-Bauteilen verwendet werden.

Die Feinschicht kann man beispielsweise durch eine Gelcoat-Schicht oder die in der DE 198 36 193 A1 beschrie benen Vorformlinge aus einem aushärtbarem Duroplast her stellen.

Für die Lackschicht 8 können herkömmliche Lacke, wie sie beispielsweise bei der Lackierung von Kunststoffkaros serien eingesetzt werden Verwendung finden.

Bei der Herstellung des vorbeschriebenen Hochdaches 1 wird zunächst automatisch oder per Hand die vorbeschriebene Mumie hergestellt, wobei der vorbearbeitete Schaumkern aus hochtemperaturbeständigem Material mit dem Verstärkungsma terial belegt und in das RTM-Werkzeug eingelegt wird. Die ses wurde parallel mit der Feinschicht 6 ausgekleidet, so daß nach dem Einlegen der Mumie, dem Schliessen des RTM- Werkzeuges und dem Einspritzen der Kunststoffmatrix (Harz, Initiator, Füllstoffe, Farbstoffe, Farbpigmente und einem sich daran anschließenden Aushärteschritt ein Rohling vor liegt, der bereits eine vergleichsweise hohe Oberflächen qualität aufweist.

Falls erforderlich, wird der derart ausgebildete Roh ling gereinigt und anschließend dem Lackierschritt zuge führt. Diese Reinigung zur Entfernung von Trennmittel kann entfallen, falls der Rohling gemäß dem in der DE 198 36 193 A1 beschriebenen Verfahren hergestellt wird.

Anschließend durchläuft der Rohling die Lackierstraße, wobei die Lackschicht 8 aufgebracht und eine Trocknung und Aushärtung in einem sich anschließenden Trockenofen bei ei ner Temperatur von mehr als 80°C erfolgt.

Nach dem Aushärten der Lackschicht 8 liegt ein Formteil 1 vor, das höchstens Qualitätsanforderungen entspricht.

Offenbart sind ein Faserverbundformteil und ein Verfah ren zur Herstellung eines derartigen Formteils, bei denen ein Schaumkern aus einem hochtemperaturbeständigen, anorga nischen Material Verwendung findet. Dieser hochtemperatur beständige Schaumkern erlaubt es, nach dem Herstellen des Faserverbundformteils - beispielsweise im RTM-Verfahren - eine Lackschicht in einer automatischen Lackieranlage mit einem Trockenofen aufzubringen.

Claims

1. Faserverbundformteil mit einem mit Verstärkungsmaterial (4) belegten Schaumkern (2) die von einer Kunststoffma trix verbunden sind, wobei die Außenflächen zumindest abschnittsweise durch eine Feinschicht (6, 8) gebildet sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkern (2) aus einem hochtemperaturbeständigen Material mit einer Temperaturbeständigkeit von mehr als 180°C aus gebildet ist.

2. Faserverbundformteil nach Patentanspruch 1, wobei das Material im wesentlichen anorganische Bestandteile ent hält.

3. Faserverbundformteil nach Patentanspruch 2, wobei der Schaum offen- oder geschlossenzellig ausgebildet ist.

4. Faserverbundformteil nach einem der vorhergehenden Pa tentansprüche, wobei die Kunststoffmatrix einen Binder auf der Basis des Schaummaterials enthält.

5. Faserverbundformteil nach einem der vorhergehenden Pa tentansprüche, wobei der Schaum ein Raumgewicht von 100 bis 800 kg/m³ hat.

6. Faserverbundformteil nach einem der vorhergehenden Pa tentansprüche, wobei das Formteil im RTM-Verfahren her gestellt ist.

7. Faserverbundformteil nach einem der vorhergehenden Pa tentansprüche, wobei das Formteil ein Hochdach eines Fahrzeugs ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundformteils (1) mit den Merkmalen der vorhergehenden Patentansprü che, mit den Schritten:
Herstellen eines Schaumkerns (2) aus einem hochtempera turbeständigen anorganischen Material;
Auflegen von Verstärkungsmaterial (4) auf den Schaum kern;
Einlegen der derart hergestellten Mumie in eine Injek tionsform, die ggf. mit einer Feinschicht (6) ausge kleidet wird;
Einspritzen von Matrixmaterial in die Injektionsform und
Lackieren und Trocknen des Formteils in einer Lackier station mit Trockenofen bei Temperaturen über 80°C.