DE10009280A1 - Kompositmaterial - Google Patents

Kompositmaterial

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kompositmaterial, bestehend aus einem Mikrofilament-Vliesstoff mit einem Flächengewicht von 40 bis 200 g/m·2·, bei dem ein Vliesstoff, der aus schmelzgesponnenen, verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-Endlosfilamenten mit einem Titer von 1,5 bis 5 dtex besteht und bei dem die Mehrkomponenten-Endlosfilamente gegebenenfalls nach einer Vorverfestigung zumindest zu 80% zu Mikro-Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 1,2 dtex gesplittet sowie verfestigt sind, durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kompositmaterial, bestehend aus einem Mikrofilament- Vliesstoff mit Flächengewichten von 50 bis 200 g/m2, der mit einem thermoplastischen Kunststoff direkt durch ein Spritzgießverfahren verbunden ist.
Aus dem Dokument EP 0 968 806 sind Verkleidungsteile für Automobilinnenräume bekannt, bei dem ein Mikrofaservliesstoff in eine Form eingelegt und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden wird. Solche Spritzgieß- oder "Direct Injection Moulding"- (DIM) Verfahren gestatten eine rationelle Fertigung von Verkleidungsteilen im Automobilinnenbereich. Der Mikrofaservliesstoff besteht vorzugsweise aus Polyesterfasern die als Bindeschicht zu einer nachträglich aufzubringenden Dekorschicht fungieren.
Im Zuge der steigenden Anforderungen der Automobilindustrie werden neue Forderungen an die Zulieferer herangetragen. So sollen die im Innenbereich des Automobils eingesetzten Auskleidungsteile eine attraktive Optik und Haptik des Dekors aufweisen. Die Teile sollen recyclingfähig sein, eine sehr hohe Farb- und Lichtechtheit insbesondere Heißlichtechtheit, eine geringe Verschmutzungsneigung, eine hohe Abriebbeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Flammbeständigkeit, Reinigbarkeit, eine geringe oder keine Ausgasungsneigung und niedrige Kosten besitzen. Außerdem werden rationelle, kostengünstige Fertigungsverfahren für die Herstellung der Verkleidungsteile angestrebt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Kompositmaterial sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, das den angegebenen Forderungen Rechnung trägt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kompositmaterial gelöst, welches aus einem Mikrofilament-Vliesstoff mit Flächengewichten von 50 bis 200 g/m2 besteht, wobei der Vliesstoff aus schmelzgesponnenen, verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-Endlosfilamenten mit einem Titer von 1,5 bis 5 dtex besteht, bei dem die Mehrkomponenten- Endlosfilamente gegebenenfalls nach einer Vorverfestigung zumindest zu 80% zu Mikro-Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 1,2 dtex gesplittet sowie verfestigt und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden sind. Das Kompositmaterial weist eine hohe spezifische Faseroberfläche bei vergleichsweise niedrigen Flächengewicht sowie eine hohe Opazität auf. Die Feinheit der Filamente gestattet eine gute Bedruckbarkeit sowie Prägbarkeit und damit Dekorgestaltung des zur Herstellung des Kompositmaterials erfindungsgemäß eingesetzten Vliesstoffes. Der thermoplastische Kunststoff durchdringt dabei den Vliesstoff nicht.
Vorzugsweise ist das Kompositmaterial eines, bei dem der Vliesstoff aus schmelzgesponnenen, aerodynamisch verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-Endlosfilamenten mit einem Titer von 1,5 bis 3 dtex besteht und die Mehrkomponenten-Endlosfilamente zumindest zu 80 % zu Mikro-Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 0,3 dtex gesplittet und verfestigt sind. Das Kompositmaterial weist eine isotrope Filamentverteilung im Vlies auf, wodurch die Weiterverarbeitung relativ unabhängig von der Maschinenlaufrichtung und damit sehr günstig für die Materialausnutzung ist.
Vorzugsweise ist das Kompositmaterial eines, bei dem das Mehrkomponenten- Endlosfilament ein Bikomponenten-Endlosfilament aus zwei inkompatiblen Polymeren, insbesondere einem Polyester und einem Polyamid, besteht. Ein solches Bikomponenten-Endlosfilament weist eine gute Spaltbarkeit in Mikro- Endlosfilamenten auf und bewirkt ein günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Flächengewicht. Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Kompositmaterial aufgrund der verwendeten Polymere und deren Filamentstruktur gut reinig- sowie abwischbar und weist eine hohe Abriebbeständigkeit auf, d. h., es ist pflegeleicht.
Vorzugsweise ist das Kompositmaterial eines, bei dem die Mehrkomponenten- Endlosfilamente einen Querschnitt mit orangenartiger oder auch "Pie" genannten Multisegment-Struktur aufweisen, wobei die Segmente alternierend jeweils eines der beiden inkompatiblen Polymeren enthalten. Neben dieser orangenartigen Multisegment-Struktur der Mehrkomponenten-Endlosfilamente ist auch eine "side-by-side" (s/s) Segment-Anordnung der inkompatiblen Polymeren im Mehrkomponenten-Endlosfilament möglich, die vorzugsweise zur Erzeugung gekräuselter Filamente genutzt wird. Solche Segment-Anordnungen der inkompatiblen Polymeren im Mehrkomponenten-Endlosfilament haben sich als sehr gut spaltbar erwiesen. Der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials eingesetzte Vliesstoff besitzt eine gute Tiefziehfähigkeit bzw. Verformbarkeit, die sich in den mittleren Festigkeitswerten bei einem hohen Dehnungsvermögen und vergleichsweise niedrigen Modulwerten äußern.
Vorzugsweise ist das Kompositmaterial weiterhin eines, bei dem mindestens eines der das Mehrkomponenten-Endlosfilament bildenden inkompatiblen Polymeren ein Additiv, wie Farbpigmente, permanent wirkende Antistatika, Flammschutzmittel und/oder die hydrophoben Eigenschaften beeinflussende Zusätze in Mengen bis zu 10 Gewichtsprozent, enthält. Durch die Zusätze können statische Aufladungen vermindert bzw. vermieden und die Heißlichtechtheiten der im Automobilinnenraum sichtbaren Oberflächen verbessert werden. Mit nachgefärbten Produkten sind Heißlichechtheiten von ≧ 6 bestimmt nach der DIN EN 20105-A02 erzielt worden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kompositmaterials besteht darin, daß Mehrkomponenten-Endlosfilamente aus der Schmelze ersponnen, verstreckt und unmittelbar zu einem Vlies abgelegt werden, eine Vorverfestigung erfolgt und der Vliesstoff durch Hochdruck-Fluidstrahlen verfestigt wie gleichzeitig in Mikro-Endlosfilamente mit einem Titer von 0,1 bis 1,2 dtex gesplittet und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden wird. Das so erhaltene Kompositmaterial läßt sich in sehr kurzen Taktzeiten herstellen. Die Taktzeiten können gegenüber bekannten Kompositbauteilen von ca. 50 auf 2 bis 5 Sekunden verkürzt werden.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren zur Herstellung des Kompositmaterials in der Weise durchgeführt, daß eine Verfestigung und Splittung der Mehrkomponenten-Endlosfilamente vorgenommen wird, bei der der gegebenenfalls vorverfestigte Vliesstoff mindestens einmal auf jeder Seiten mit Hochdruck-Wasserstrahlen beaufschlagt wird und nach einem Trockenprozeß in eine Spritzgießform eingebracht und mit einem thermoplastischen Kunststoff hinterspritzt wird. Das Kompositmaterial weist dadurch eine gute Oberfläche und einen Splittungsgrad der Mehrkomponenten-Endlosfilamente < 80% auf.
Vorteilhafterweise wird der im erfindungsgemäßen Kompositmaterial eingesetzte Vliesstoff zur Erhöhung seiner Abriebbeständigkeit noch einer Punktkalandrierung unterzogen. Dazu wird der gesplittete und verfestigte Vliesstoff durch beheizte Walzen geführt, von denen mindestens eine Walze Erhebungen aufweist, die zu einem punktuellen Verschmelzen der Filamente untereinander führen.
Der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials eingesetzte Vliesstoff ist aufgrund seiner Eigenschaften wie guter Bedruckbarkeit, hoher Abriebbeständigkeit sowie seiner guten Heißlichtechtheit und der haptischen Gestaltung zur Herstellung von Tür-, Säulen- und/oder Kofferraumverkleidungen, Hutablagen, Autohimmel, Armaturentafeln sowie Radkastenauskleidungen geeignet.
Beispiel 1
Aus einem side-by-side (s/s) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 2,3 dtex und einem Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 60/40 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 134 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer von 1,0 dtex und eine Dicke von 0,51 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 372 N und in Querrichtung 331 N ermittelt.
Beispiel 2
Aus einem side-by-side (s/s) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 1,8 dtex und einem Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 50/50 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 137 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer von 1,0 dtex und eine Dicke von 0,52 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 457 N und in Querrichtung 373 N ermittelt.
Beispiel 3
Aus einem 16 Segment (Pie) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 2,4 dtex und einem Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 55/45 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 105 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer 0,1 dtex und nach einem abschließenden Glätten eine Dicke von 0,48 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 302 N und in Querrichtung 303 N ermittelt.
Beispiel 4
Aus einem 16 Segment (Pie) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 2,1 dtex und einem Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 70/30 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 244 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer 0,1 dtex und nach einem abschließenden Glätten eine Dicke von 0,90 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 763 N und in Querrichtung 739 N ermittelt.
Beispiel 5
Aus einem 16 Segment (Pie) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 2,0 dtex und einem Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 70/30 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 131 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer 0,1 dtex und nach einem abschließenden Glätten eine Dicke von 0,53 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 309 N und in Querrichtung 284 N ermittelt.

Claims (10)

1. Kompositmaterial bestehend aus einem Mikrofilament-Vliesstoff mit Flächengewichten von 50 bis 200 g/m2, wobei der Vliesstoff aus schmelzgesponnenen, verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-Endlosfilamenten mit einem Titer von 1,5 bis 5 dtex besteht, und bei dem die Mehrkomponenten-Endlosfilamente gegebenenfalls nach einer Vorverfestigung zumindest zu 80% zu Mikro- Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 1,2 dtex gesplittet sowie verfestigt sind, und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden ist.
2. Kompositmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff aus schmelzgesponnenen, aerodynamisch verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten- Endlosfilamenten mit einem Titer von 1,5 bis 3 dtex besteht und die Mehrkomponenten-Endlosfilamente gegebenenfalls nach einer Vorverfestigung zumindest zu 80% zu Mikro-Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 0,3 dtex gesplittet und verfestigt sind.
3. Kompositmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkomponenten-Endlosfilament ein Bikomponenten- Endlosfilament aus zwei inkompatiblen Polymeren, insbesondere einem Polyester und einem Polyamid, besteht.
4. Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkomponenten-Endlosfilamente einen Querschnitt mit orangenartiger Multisegment-Struktur aufweisen, wobei die Segmente alternierend jeweils eines der beiden inkompatiblen Polymeren enthalten und/oder eine "side-by-side"-Struktur besitzen.
5. Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der das Mehrkomponenten- Endlosfilament bildenden inkompatiblen Polymere ein Additiv, wie Farbpigmente, permanent wirkende Antistatika, Flammschutzmittel und/oder die hydrophoben Eigenschaften beeinflussenden Zusätzen in Mengen bis zu 10 Gewichtsprozent, enthält.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kompositmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mehrkomponenten- Endlosfilamente aus der Schmelze ersponnen, verstreckt und unmittelbar zu einem Vlies abgelegt werden, gegebenenfalls eine Vorverfestigung erfolgt und der Vliesstoff durch Hochdruck-Fluidstrahlen verfestigt sowie gleichzeitig in Mikro-Endlosfilamente mit einem Titer von 0,1 bis 1,2 dtex gesplittet sowie verfestigt und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung und Splittung der Mehrkomponenten-Endlosfilamente dadurch erfolgt, daß der gegebenenfalls vorverfestigte Vliesstoff mindestens einmal von jeder Seite mit Hochdruck-Fluidstrahlen beaufschlagt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Färbung der Mehrkomponenten-Endlosfilamente durch Spinnfärben und/oder Nachfärben vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff zur Herstellung des Kompositmaterials punktkalandriert wird.
10. Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Tür-, Säulen- und/oder Kofferraumverkleidungen, Hutablagen, Autohimmel, Armaturentafeln sowie Radkastenauskleidungen verwendet wird.
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