DE10064396A1

DE10064396A1 - Fahrzeugkarosserieteil aus transparentem faserverstärktem Kunststoff

Info

Publication number: DE10064396A1
Application number: DE2000164396
Authority: DE
Inventors: Werner Paetz
Original assignee: Webasto Vehicle Systems International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugkarosserieteil aus transparentem faserverstärktem Kunststoff, wobei der Kunststoff durch eingelagerte Nanofasern mit Durchmessern von weniger als 200 nm verstärkt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugkarosserieteile aus transparentem fa serverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise einen verstellbaren Deckel eines Fahrzeugdaches.

Ein solches gattungsgemäßes Karosserieteil ist aus der DE 197 58 009 A1 be kannt, wo ein Fahrzeugdach aus einem Faserverbundwerkstoff vorgeschlagen wird, der aus lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial und lichtdurchlässigem Glas fasermaterial besteht, wobei die lichtdurchlässigen Glasfasern mittels eines Fa ser-Kunstharz-Spritzverfahrens gleichzeitig mit dem Kunstharz unter Druck in ei ne entsprechende Form für das Dach gespritzt werden. Dadurch wird die Festig keit und Steifigkeit des Kunststoffes vergrößert. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die optisch klare Transparenz durch die Einlagerung der Glasfasern verloren geht und das Fahrzeugdach nur noch lichtdurchscheinend, aber nicht mehr klar ist.

Aus der US 6 110 590 ist es bekannt, ein Seiden-Nanofaser-Material herzustel len, wobei die Nanofasern mittels "Electrospinning" einer Lösung aus Seidenfa sern und Hexafluoroisopropanol hergestellt werden und einen Durchmesser im Bereich von 2 bis 2000 nm haben. Die Herstellung von Nanofasern mit einem Durchmesser von 0,4 bis 1 nm und ihre Verwendung für Gewebe ist ferner aus der US 6 106 913 bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, transparente Karosserieteile zu schaffen, welche hinreichend fest und widerstandsfähig sind und dennoch in op tisch klarer Weise transparent sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Karosserieteile, wie sie in An spruch 1 definiert sind.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhaft, dass aufgrund des geringen Durchmessers die Verstärkungsfasern vom menschlichen Auge nicht wahrge nommen werden, was bedeutet, dass an den Grenzen zwischen der jeweiligen Faser und dem transparenten Kunststoff keine Lichtbrechung stattfindet, welche das transparente Material im sichtbaren Wellenlängenbereich eintrüben könnte. Trotz der Beibehaltung der Klarheit des mit den Nanofasern versehenen Materials verstärken die Nanofasern den transparenten Kunststoff, so dass dessen Festig keit bei gleicher Masse bzw. gleichem Volumen erhöht wird. Dadurch können bei spielsweise zusätzliche Verstärkungselemente aus anderen Materialien entfallen oder das Karosserieteil kann bei gleicher Festigkeit mit geringerer Masse bzw. geringerem Volumen ausgebildet sein.

Vorzugsweise werden die Nanofasern durch ein Electrospinning-Verfahren her gestellt.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert.

Bei den Fahrzeugkarosserieteilen handelt es sich vorzugsweise um transparente Dachelemente eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen transparenten Deckel, der ausstellbar und/oder nach hinten verschiebbar ist, d. h. es kann sich um den Deckel eines Schiebedaches, Schiebe-Hebe-Daches oder eines Spoilerdaches handeln, der für das Verschlie ßen bzw. wahlweise mindestens teilweise Freilegen einer Öffnung in der festen Dachhaut vorgesehen ist.

Die Nanofasern weisen einen durchschnittlichen Durchmesser bzw. eine Dicke von weniger als 200 nm auf. Dies schließt nicht grundsätzlich aus, dass in gerin gen Anteilen auch Fasern mit einem Durchmesser von etwas mehr als 200 nm vorkommen können. Vorzugsweise weisen jedoch möglichst alle Fasern einen Durchmesser von weniger als 200 nm auf.

Vorzugsweise ist der faserverstärkte Kunststoff durch Zugabe von Nanofasern derart gebildet, daß er einen Elastizitätsmodul von mindestens 3000 N/mm² auf weist und in besonders bevorzugter Ausbildung einen E-Modul von bis zu 90.000 N/mm² aufweist.

Die Nanofasern können mittels an sich bekannter Verfahren in den transparenten Kunststoff eingebracht werden, wie beispielsweise einem Faser-Kunstharz- Spritzverfahren, wobei die Kunststoff- bzw. Harzspritzanlage mit einem Schneid werk kombiniert ist, welches die von Spulen zugeführten Faserstränge in geeig nete Stücke schneidet, welche dann gleichzeitig mit dem Kunstharz unter Druck in eine entsprechende Form für das Karosserieteil gespritzt werden. Wenn die Fasern bereits kurz genug sind, kann natürlich ein Schneiden unterbleiben. Alter nativ können Gewebe aus Nanofasern, insbesondere in Mattenform, verwendet werden, die in den Kunststoff eingebettet werden.

Bei dem Kunststoff kann es sich um jeden für die spezielle Anwendung geeigne ten transparenten Kunststoff handeln, d. h. der Kunststoff muss wenigstens eine gewisse Grundfestigkeit aufweisen, die durch die Faserverstärkung auf den für die Anwendung erforderlichen Wert erhöht wird. Der Kunststoff ist z. B. ein Du roplast-Material oder ein Thermoplast-Material.

Die Menge und Art (Durchmesser, Durchmesserverteilung, Gewebe oder Nicht- Gewebe) der Nanofasern bestimmt sich nach dem erforderlichen Verstärkungs effekt.

Die Fasern werden vorzugsweise mittels des an sich bekannten sogenannten "Electrospinning"-Verfahrens hergestellt, wobei die Fasern aus einer Lösung mit tels Einwirkung eines elektrischen Felds durch eine Düse gezogen werden. Ein solches Verfahren ist an sich bekannt und beispielsweise in der US 6 110 590 und der US 6 106 913 beschrieben.

Mit dem erfindungsgemäß verstärkten transparenten Kunststoffmaterial ist es möglich, zusätzliche Verstärkungselemente aus anderen Materialien einzusparen bzw. die Masse oder das Volumen des verwendeten Materials bei gleicher Fe stigkeit gegenüber herkömmlichen transparenten Materialien zu verringern. Bei Anwendungen im Fahrzeugdachbereich, wo beispielsweise schwarz eingefärbte verstärkte Zweikomponenten-Bereiche verwendet werden, können diese durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials verkleinert werden, wodurch sich der Durchsichtsbereich durch das transparente Fahrzeugdach und damit der transparente Bereich als solcher vergrößern.

Claims

1. Fahrzeugkarosserieteil aus transparentem faserverstärktem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff durch eingelagerte Nano fasern mit Durchmessern von weniger als 200 nm verstärkt ist.

2. Fahrzeugkarosserieteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der Nanofasern weniger als 200 nm beträgt.

3. Fahrzeugkarosserieteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Nanofasern einen Durchmesser von weniger als 200 nm aufweisen.

4. Fahrzeugkarosserieteil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofasern mittels eines Electrospinning-Verfahrens hergestellt sind.

5. Fahrzeugkarosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugkarosserieteil bzw. der faser verstärkte Kunststoff einen Elastizitätsmodul von mindestens 3000 N/mm² und insbesondere bis zu etwa 90.000 N/mm² aufweist.

6. Fahrzeugkarosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Duroplast- oder ein Ther moplast-Material ist.

7. Fahrzeugkarosserieteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugkarosserieteil der Deckel eines Öffnungsfähigen Fahrzeugdaches ist.