DE10161155B4 - Deposit containing polyurethane composite components - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Herstellung von Verbundbauteilen, umfassend die Schritte
A)
Beschichten mindestens eines Einlegers mit einer Polymerschicht
und Einlegen einer Folie (i) in ein Formwerkzeug,
B) Anbringen
von mindestens einem Einleger am Werkzeugoberteil, wobei die Einleger
mit einer Polymerschicht beschichtet sind,
C) Aufbringen einer
Schicht aus faserverstärktem
Polyurethan (ii) auf die Folie (i) und anschließend
D) Aushärten des
Verbundbauteils bei geschlossener Form.A method of making composite components comprising the steps
A) coating at least one insert with a polymer layer and inserting a film (i) into a mold,
B) applying at least one insert to the upper die, the inserts being coated with a polymer layer,
C) applying a layer of fiber-reinforced polyurethane (ii) to the film (i) and then
D) curing of the composite component with the mold closed.
Description
Die Erfindung betrifft Verbundbauteile, aufgebaut aus einer Folie und einer Schicht aus faserverstärktem Polyurethan, enthaltend Einleger, wobei die Einleger mit einer Polymerschicht überzogen sind, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung als Karosseriebauteile.The The invention relates to composite components, composed of a film and a layer of fiber reinforced Polyurethane containing inserts, the inserts being coated with a polymer layer, and a process for their preparation and their use as Body parts.
Um die Torsionssteifigkeit solcher Verbundbauteile zu verbessern oder die Befestigung von Anbauteilen wie beispielsweise Haltegriffe zu ermöglichen, ist es erforderlich, einen oder mehrere Einleger, bevorzugt in Form von profilierten Spriegeln, in das Verbundbauteil einzuarbeiten.Around to improve the torsional stiffness of such composite components or the attachment of attachments such as handles to enable, It is necessary to have one or more depositors, preferably in shape profiled bows to incorporate into the composite component.
Aus dem Stand der Technik ist allgemein bekannt, dass Einleger oder Spriegel durch Einlegen in eine Form und anschließendem Einbinden in eine Polyurethanmatrix in Polyurethanbauteile eingebunden werden können. Dieses Verfahren weist jedoch bei Verbundbauteilen aus Folie und Polyurethanmatrix den Nachteil auf, dass sich nach dem Abkühlen und Entformen des Bauteils die Geometrie des Einlegers oder Spriegels auf der Folienseite des Bauteils abzeichnet.Out The prior art is well known that depositors or Bow by insertion into a mold and subsequent integration be incorporated into a polyurethane matrix in polyurethane components can. However, this method has composite components of film and Polyurethane matrix has the disadvantage that after cooling and Demoulding the component the geometry of the insert or bow on the film side of the component signs.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen, aufgebaut aus Folie und faserverstärktem Polyurethan, bereit zu stellen, wobei die Verbundbauteile Einleger enthalten sollen, ohne dass sich die Geometrie der Einleger auf der Folienseite der Verbundbauteile abzeichnet. Weiterhin war es Aufgabe der Erfindung entsprechende Verbundbauteile bereit zu stellen.task It was therefore the object of the invention to provide a method for producing composite components, constructed of foil and fiber reinforced polyurethane, ready for where the composite components should contain inserts without that the geometry of the depositors on the film side of the composite components looming. Furthermore, it was an object of the invention corresponding To provide composite components.
Die Aufgabe konnte dadurch gelöst werden, dass die Einleger, bevorzugt profilierte Einleger, vor dem Einbringen in die Form mit einer Polymerschicht beschichtet wurden.The Task was solved be that the inserts, preferably profiled inserts, before the Introduction into the mold were coated with a polymer layer.
Gegenstand der Erfindung sind daher Verbundbauteile, aufgebaut aus einer Folie (i) und einer Schicht aus faserverstärktem Polyurethan (ii), enthaltend Einleger, wobei die Einleger mit einer Polymerschicht überzogen sind.object The invention therefore composite components constructed of a film (i) and a layer of fiber-reinforced polyurethane (ii) containing Depositors, wherein the depositors coated with a polymer layer are.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen, umfassend die Schritte
- A) Beschichten mindestens eines Einlegers mit einer Polymerschicht und Einlegen einer Folie (i) in ein Formwerkzeug.
- B) Anbringen von mindestens einem Einleger am Werkzeugoberteil, wobei die Einleger mit einer Polymerschicht beschichtet sind,
- C) Aufbringen einer Schicht aus faserverstärktem Polyurethan (ii) auf die Folie (i) und anschließend
- D) Aushärten des Verbundbauteils bei geschlossener Form.
- A) coating at least one insert with a polymer layer and inserting a film (i) in a mold.
- B) applying at least one insert to the upper die, the inserts being coated with a polymer layer,
- C) applying a layer of fiber-reinforced polyurethane (ii) to the film (i) and then
- D) curing of the composite component with the mold closed.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von Einlegern, die mit einer Polymerschicht überzogen sind, zur Verbesserung der Steifigkeit von Verbundbauteilen, umfassend eine Folie und eine Schicht aus faserverstärktem Polyurethan und die Verwendung der genannten Verbundbauteile zur Herstellung von Karosseriebauteilen.Further The invention relates to the use of inserts, with a polymer layer coated are, for improving the rigidity of composite components comprising a film and a layer of fiber reinforced polyurethane and use said composite components for the production of body parts.
Die erfindungsgemäßen Verbundbauteile bestehen aus zwei Schichten. Schicht i) des erfindungsgemäßen Verbundbauteils umfasst eine Folie, welche üblicherweise aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, bevorzugt Aluminiumcoilcoating, oder aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen kann. Als thermoplastische Folie können allgemein bekannte Folien eingesetzt werden, beispielsweise übliche Folien auf der Basis von Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Acrylnitril-Styrol-Acrylester und Polycarbonat Blend (ASA-PC), Polycarbonat (PC), thermoplastischem Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, und/oder Polyvinylchlorid (PVC).The consist composite components according to the invention from two layers. Layer i) of the composite component according to the invention comprises a film, which is usually of metal, for example of aluminum, preferably aluminum coilcoating, or may consist of a thermoplastic material. As a thermoplastic Can slide generally known films are used, for example conventional films based on acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polymethylmethacrylate (PMMA), acrylonitrile-styrene-acrylic ester (ASA), acrylonitrile-styrene-acrylic ester and polycarbonate blend (ASA-PC), polycarbonate (PC), thermoplastic Polyurethane, polypropylene, polyethylene, and / or polyvinyl chloride (PVC).
Derartige Folien sind kommerziell erhältlich und ihre Herstellung ist allgemein bekannt. Die Folien weisen üblicherweise eine Dicke von 0,1 bis 15 mm, bevorzugt von 1 bis 3 mm, auf. Bevorzugt werden als thermoplastische Folie (i) eine mindestens zwei Schichten enthaltene Folie eingesetzt, wobei die eine Schicht einen ASA und/oder Polycarbonat und/oder ASA-PC Blend-Werkstoff enthält. Besonders bevorzugt verwendet man eine mindestens Zweischichtfolie, wobei die erste Schicht auf PMMA basiert und die zweite Schicht auf ASA und/oder ASA-PC und/oder PC. Setzt man Zweischichtfolie ein, so haftet das Polyisocyanat-Polyadditionsprodukt bevorzugt an ASA und/oder ASA/PC und/oder PC.such Films are commercially available and their production is well known. The films usually have a thickness of 0.1 to 15 mm, preferably from 1 to 3 mm, on. Prefers be as thermoplastic film (i) one at least two layers used, wherein the one layer an ASA and / or Polycarbonate and / or ASA-PC blend material contains. Especially it is preferred to use an at least two-layer film, wherein the first layer is based on PMMA and the second layer on ASA and / or ASA PC and / or PC. If you use two-layer film, so the polyisocyanate polyaddition product preferably adheres to ASA and / or ASA / PC and / or PC.
Bevorzugt wird eine Folie verwendet, die eine Class-A Oberfläche erzeugt. Unter Class-A Oberfläche versteht man eine Oberfläche, die bei visueller Betrachtung optisch hochwertig erscheint. Bei der Beurteilung der Hochwertigkeit können Lang- und Kurzwellig keit, Fehlstellen und/oder Glanzgrad berücksichtigt werden.Prefers a slide is used that creates a Class-A surface. Under Class-A surface does one understand a surface, which looks visually high-quality when viewed visually. In the Assessment of high quality can Long and short waviness, defects and / or gloss are taken into account become.
Schicht ii) der erfindungsgemäßen Verbundbauteile umfasst faserverstärktes Polyurethan und dient als Träger, der dem Verbundbauteil vorteilhafte mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Festigkeit, verleiht.Layer ii) of the composite components according to the invention comprises fiber-reinforced polyurethane and serves as a carrier, which gives the composite component advantageous mechanical properties, such as high strength.
Unter faserverstärktem Polyurethan versteht man Polyurethan, das Fasern zur Verstärkung enthält, wobei diese Fasern bevorzugt so beschaffen sind, dass sie nicht über einen herkömmlichen Hochdruckmischkopf verarbeitbar sind. Die Fasern können beispielsweise durch das aus dem Stand der Technik bekannte LFI-Verfahren (Long Fiber Injection) in das Polyurethan eingebracht werden und weisen im allgemeinen eine Länge von mehr als 5 mm, bevorzugt von mehr als 10 mm, besonders bevorzugt von 10 mm bis 10 cm auf.Under fiber reinforced Polyurethane is understood as polyurethane, which contains fibers for reinforcement, wherein these fibers are preferably such that they do not have a usual High-pressure mixing head are processable. The fibers can, for example by the LFI method known from the prior art (Long Fiber Injection) are introduced into the polyurethane and show generally a length of more than 5 mm, preferably of more than 10 mm, more preferably of 10 mm to 10 cm on.
Weiterhin ist es auch möglich, die Fasern in Form von Matten in das Polyurethan einzubringen (Matteneinlegeverfahren).Farther it is also possible To introduce the fibers in the form of mats in the polyurethane (mat insertion method).
Bei den verwendeten Fasern kann es sich um Glasfasern, Naturfasern, wie beispielsweise Flachs, Jute oder Sisal, Kunstfasern, wie beispielsweise Polyamidfasern, Polyesterfaser, Carbonfasern oder Polyurethanfasern handeln. Bevorzugt verwendet werden Glasfasern.at the fibers used may be glass fibers, natural fibers, such as flax, jute or sisal, synthetic fibers, such as Polyamide fibers, polyester fiber, carbon fibers or polyurethane fibers act. Preferably used are glass fibers.
Die Fasern werden üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 50, mehr bevorzugt von 5 bis 40 und besonders bevorzugt von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht ii) eingesetzt.The Fibers usually become in an amount of 0.1 to 90 wt .-%, preferably from 1 to 50, more preferably from 5 to 40 and more preferably from 10 to 30% by weight, based on the total weight of the layer ii) used.
Die Schicht ii) der erfindungsgemäßen Verbundbauteile weist üblicherweise eine Dichte von 0,1 bis 1,3 kg/l, bevorzugt von 0,3 bis 1,0 kg/l. Zur Erreichung dieser Dichte werden kompakte oder zellige Polyurethane eingesetzt, wobei Polyurethanhartschäume bevorzugt verwendet werden.The Layer ii) of the composite components according to the invention usually indicates a density of 0.1 to 1.3 kg / l, preferably 0.3 to 1.0 kg / l. To achieve this density are compact or cellular polyurethanes used, wherein polyurethane rigid foams are preferably used.
Die Dicke der Schicht ii) in den erfindungsgemäßen Verbundbauteilen beträgt üblicherweise 0,1 bis 250 mm, bevorzugt 0,5 bis 100 mm, mehr bevorzugt 1 bis 50 mm, besonders bevorzugt 1 bis 10 mm.The Thickness of the layer ii) in the composite components according to the invention is usually 0.1 to 250 mm, preferably 0.5 to 100 mm, more preferably 1 to 50 mm, more preferably 1 to 10 mm.
Bei den erfindungsgemäßen Verbundbauteilen liegt bevorzugt Haftung zwischen Schicht i) und Schicht ii) vor, d.h. die Adhäsion zwischen den Schichten ist bevorzugt größer als die Kohäsion innerhalb einer Schicht. Zur Erhöhung der Adhäsion zwischen den Schichten i) und ii) kann Schicht i) vor dem Hinterschäumen vorbehandelt werden, beispielsweise durch Auftragen eines Primers, durch Flammbehandlung oder mechanische Aufrauhung oder Bestrahlung mit Licht (Wellenlänge der Strahlung kleiner 800 nm) oder Partikeln (Sandstrahlen). Diese Vorbehandlung ist jedoch optional.at the composite components according to the invention is preferably adhesion between layer i) and layer ii), i.e. the adhesion between the layers is preferably greater than the cohesion within a layer. To increase the adhesion between The layers i) and ii) can be pretreated layer i) before the foam be, for example, by applying a primer, by flame treatment or mechanical roughening or irradiation with light (wavelength of the Radiation less than 800 nm) or particles (sandblasting). This pretreatment is optional.
Die Schicht ii) der erfindungsgemäßen Verbundelemente umfasst Polyurethane. Der Begriff Polyurethane bezieht sich hier auf Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, die durch Umsetzung von a) Polyisocyanaten mit b) mit Isocyanat reaktiven Verbindungen gegebenenfalls in Anwesenheit von c) Treibmittel, d) Katalysatoren und e) Hilfs- und Zusatzstoffen erhältlich sind.The Layer ii) of the composite elements according to the invention includes polyurethanes. The term polyurethanes refers here on polyisocyanate polyaddition products obtained by reaction of a) polyisocyanates with b) compounds reactive with isocyanate, if appropriate in the presence of c) blowing agents, d) catalysts and e) auxiliary and additives available are.
Als Isocyanate (a) können allgemein bekannte (cyclo)aliphatische und/oder insbesondere aromatische Polyisocyanate eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente eignen sich besonders aromatische oder aliphatische Diisocyanate, vorzugsweise Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Toluylendiisocyanat (TDI) und Hexamethylendiisocyanat (HDI). Die Isocyanate können in Form der reinen Verbindung oder in modifizierter Form, beispielsweise in Form von Urethdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Biurethen, vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltenden Umsetzungsprodukten, sogenannten Isocyanat-Prepolymeren, eingesetzt werden.When Isocyanates (a) can well-known (cyclo) aliphatic and / or in particular aromatic Polyisocyanates are used. For the preparation of the composite elements according to the invention Particularly suitable are aromatic or aliphatic diisocyanates, preferably diphenylmethane diisocyanate (MDI), tolylene diisocyanate (TDI) and hexamethylene diisocyanate (HDI). The isocyanates can be used in Form of pure compound or in modified form, for example in the form of urethdiones, isocyanurates, allophanates or biurethene, preferably in the form of urethane and isocyanate groups Reaction products, so-called isocyanate prepolymers used become.
Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) kommen Verbindungen in Frage, die zwei oder mehr reaktive Gruppen, ausgewählt aus OH-Gruppen, SH-Gruppen, NH-Gruppen, NH2-Gruppen und CH-aciden Gruppen, wie z.B. β-Diketo-Gruppen, im Molekül tragen.Suitable compounds which are reactive towards isocyanates (b) are compounds which contain two or more reactive groups selected from OH groups, SH groups, NH groups, NH 2 groups and CH-acidic groups, for example β-diketo groups. Groups, carry in the molecule.
Zweckmäßigerweise werden solche mit einer Funktionalität von 1,8 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6, und einem Molekulargewicht von 300 bis 8000, vorzugsweise von 400 bis 4000 verwendet. Bewährt haben sich z.B. Polyetherpolyamine und/oder vorzugsweise Polyole, ausgewählt aus der Gruppe der Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polythioetherpolyole, Polyesteramide, hydroxylgruppenhaltigen Polyacetale und hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Polycarbonate oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten Polyole. Vorzugsweise Anwendung finden Polyesterpolyole und/oder Polyetherpolyole. Besonders bevorzugt werden Polyetherpolyole eingesetzt, die mindestens 10% primäre Hydroxylgruppen aufweisen. Die Hydroxylzahl der Polyhydroxylverbindungen beträgt dabei in aller Regel 50 bis 1000. Des weiteren können die Verbindungen (b) in Mischung mit üblichen Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln verwendet werden.Conveniently, are those having a functionality of 1.8 to 8, preferably 2 to 6, and a molecular weight of 300 to 8000, preferably used from 400 to 4000. proven have e.g. Polyether polyamines and / or preferably polyols, selected from the group of polyether polyols, polyester polyols, polythioether polyols, polyester amides, hydroxyl-containing polyacetals and hydroxyl-containing aliphatic polycarbonates or mixtures of at least two of mentioned polyols. Preferably used polyester polyols and / or polyether polyols. Particularly preferred are polyether polyols used, which have at least 10% primary hydroxyl groups. The hydroxyl number of the polyhydroxyl compounds is thereby usually 50 to 1000. Furthermore, the compounds (b) in a mixture with usual Chain extenders and / or crosslinkers be used.
Als Treibmittel (c) können zur Herstellung von geschäumten Produkten allgemein bekannte chemisch oder physikalisch wirkende Verbindungen eingesetzt werden. Als chemisch wirkendes Treibmittel kann bevorzugt Wasser eingesetzt werden. Beispiele für physikalische Treibmittel sind inerte (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, die unter den Bedingungen der Polyurethanbildung verdampfen. Die Menge der eingesetzten Treibmittel richtet sich nach der angestrebten Dichte der Schaumstoffe.When Propellant (c) can for the production of foamed Products generally known chemically or physically acting Connections are used. As a chemical blowing agent Water may preferably be used. Examples of physical Blowing agents are inert (cyclo) aliphatic hydrocarbons with 4 to 8 carbon atoms, which under the conditions of polyurethane formation evaporate. The amount of blowing agent used depends according to the desired density of the foams.
Als Katalysatoren (d) können übliche Verbindungen eingesetzt werden, die die Reaktion der Komponente (a) mit der Komponente (b) beschleunigen. In Frage kommen beispielsweise tertiäre Amine und/oder organische Metallverbindungen. Beispielsweise können als Katalysatoren folgende Verbindungen eingesetzt werden: Triethylendiamin, Aminoalkyl- und/oder Aminophenyl-imidazole, z.B. 4-Chlor-2,5-dimethyl-1-(N-methylaminoethyl)-imidazol, 2-Rminopropyl-4,5-dimethoxy-1-methylimidazol, 1-Aminopropyl-2,4,5-tributylimidazol, 1-Aminoethyl-4-hexylimidazol, 1-Aminobutyl-2,5-dimethylimidazol, 1-(3-Aminopropyl)-2-ethyl-4-methylimidazol, 1-(3-Aminopropyl)imidazol und/oder 1-(3-Aminopropyl)-2-methylimidazol, Zinn-(II)salze von organischen Carbonsäuren, z.B. Zinn-(II)-diacetat, Zinn-(II)-dioctoat, Zinn-(II)-diethylhexoat und Zinn-(II)-dilaurat und Dialkylzinn-(IV)-salzen von organischen Carbonsäuren, z.B. Dibutyl-zinndiacetat, Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat und Dioctylzinn-diacetat.When Catalysts (d) can be conventional compounds are used, which is the reaction of component (a) with the component (b) accelerate. For example, tertiary amines and / or organic metal compounds. For example, the following may be used as catalysts Compounds are used: triethylenediamine, aminoalkyl and / or Aminophenylimidazoles, e.g. 4-chloro-2,5-dimethyl-1- (N-methylaminoethyl) imidazole, 2-Rminopropyl-4,5-dimethoxy-1-methylimidazole, 1-aminopropyl-2,4,5-tributylimidazole, 1-aminoethyl-4-hexylimidazole, 1-aminobutyl-2,5-dimethylimidazole, 1- (3-aminopropyl) -2-ethyl-4-methylimidazole, 1- (3-aminopropyl) imidazole and / or 1- (3-aminopropyl) -2-methylimidazole, Tin (II) salts of organic carboxylic acids, e.g. diacetate, tin (II), Tin (II) dioctoate, tin (II) diethylhexoate and tin (II) dilaurate and dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, e.g. Dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and Dioctyltin diacetate.
Die Umsetzung erfolgt gegebenenfalls in Anwesenheit von (g) Hilfs- und/oder Zusatzstoffen, wie z.B. Zellreglern, Trennmittel, Pigmente, oberflächenaktiven Verbindungen und/oder Stabilisatoren gegen oxidativen, thermischen oder mikrobiellen Abbau oder Alterung.The If appropriate, reaction takes place in the presence of (g) auxiliary and / or Additives such as e.g. Cell regulators, release agents, pigments, surface-active Compounds and / or stabilizers against oxidative, thermal or microbial degradation or aging.
Zur Herstellung der Polyurethane können die Isocyanate (a) und die gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen (b) in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, dass das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen von (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome von (b) bevorzugt 0,90 bis 1,5:1, besonders bevorzugt 1 bis 1,2:1 beträgt.to Production of polyurethanes can the isocyanates (a) and the opposite Isocyanate-reactive compounds (b) in such amounts for the reaction brought that the equivalence ratio of NCO groups of (a) to the sum of the reactive hydrogen atoms of (b) is preferred 0.90 to 1.5: 1, more preferably 1 to 1.2: 1.
Die Schicht ii) der erfindungsgemäßen Verbundbauteile enthält Einleger. Unter Einleger werden Gegenstände verstanden, die ganz oder teilweise in die faserverstärkte Polyurethanschicht eingeschäumt werden können. Die verwendeten Einleger bestehen bevorzugt aus Kunststoff und/oder Metall. Beispiele für bevorzugte Metalle sind Stahl, Kupfer, Zink, Aluminium oder Gemische davon.The Layer ii) of the composite components according to the invention contains Depositors. Depositor is understood to mean objects that are whole or partially in the fiber reinforced Polyurethane layer are foamed can. The inserts used are preferably made of plastic and / or Metal. examples for Preferred metals are steel, copper, zinc, aluminum or mixtures from that.
Die Form der Einleger kann je nach Anwendungszweck variieren. Zur Verbesserung der Torsionssteifigkeit werden bevorzugt profilierte Einleger (Spriegel) verwendet. Diese können sich über die gesamte Breite oder Länge des Verbundbauteils erstrecken.The Shape of the depositors may vary depending on the application. For improvement the torsional stiffness are preferred profiled inserts (bow) used. these can over the entire width or length of the composite component extend.
Ferner können als Einleger Anbauteile wie Schrauben oder Haltegriffe, beispielsweise für Lautsprecher, Lampen oder Antennen, in die PUR-Matrix eingebunden werden.Further can as insert attachments such as screws or handles, for example for speakers, Lamps or antennas are incorporated into the PUR matrix.
In
- 11
- Dachmodul (Draufsicht)roof module (Top view)
- 22
- Vorderseitefront
- 33
- Rückseiteback
- 44
- Einleger für Haltegriffedepositors for handholds
- 55
- Querspriegelcrossbeam
- 66
- Versteifungsrippenstiffening ribs
Die Einleger, die im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden, sind mit einer Polymerschicht beschichtet. Diese Beschichtung kann im allgemeinen mit allen aus dem Stand der Technik bekannten Methoden erfolgen. Beispielsweise kann die Polymerschicht als Sprühhaut auf die Einleger aufgetragen werden. Ebenfalls ist es möglich, die Einleger mit einer Folie aus dem entsprechenden Polymer zu bekleben. Ebenfalls ist es möglich, die Einleger so in eine Form einzubringen, dass zwischen Formwand und Einleger ein gewünschter Abstand vorliegt, wobei in diesen Zwischenraum anschließend das Polymer eingebracht wird.The Inserts used in this invention are coated with a polymer layer. This coating can be in general with all methods known in the art respectively. For example, the polymer layer as a spray on the inserts are applied. It is also possible that Deposit liner with a film of the corresponding polymer. It is also possible bring the depositors in a form that between form wall and Depositor a desired one Distance is present, in which space then the Polymer is introduced.
Die Polymerschicht weist im allgemeinen eine Dicke von 0,5 bis 20 mm, bevorzugt von 1 bis 10 mm auf.The Polymer layer generally has a thickness of 0.5 to 20 mm, preferably from 1 to 10 mm.
Als Polymer ist im allgemeinen jeder Kunststoff geeignet, der den bei der Herstellung des Verbundbauteils auftretenden Forminnendruck standhält. Dieser Forminnendruck liegt im allgemeinen bei 2 bis 15 bar.When Polymer is generally suitable for any plastic, the at the production of the composite component occurring in-mold pressure withstand. This internal mold pressure is generally from 2 to 15 bar.
Ferner ist es vorteilhaft, die Art des Polymers so zu wählen, dass eine Anpassung der linearen Ausdehnungskoeffizienten von der den Einleger umgebenden Polymerschicht und der faserverstärkten Polyurethanschicht erfolgt. Unter einer linearen Ausdehnung versteht man die Längenänderung dL, die ein fester Körper, also hier die Schicht i), bei einer Temperaturänderung dT erfährt. Sie wird in erster Näherung durch dL/L = a·dT beschrieben, wobei der linearen Ausdehnungskoeffizienten a in der Größenordnung 10–6/K angegeben ist.Furthermore, it is advantageous to choose the type of polymer such that the linear expansion coefficients are adapted to the polymer layer surrounding the insert and the fiber-reinforced polyurethane layer. Linear expansion refers to the change in length dL which a solid body, in this case layer i), undergoes at a temperature change dT. It is described to a first approximation by dL / L = a · dT, wherein the linear expansion coefficient a is specified in the order of 10 -6 / K.
Im allgemeinen weist Schicht ii) einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 0,1 bis 65, bevorzugt von 1 bis 50, besonders bevorzugt von 20 bis 45 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zur Beschichtung der Einleger verwendete Polymerschicht einen Längenausdehnungskoeffizient auf, für den gilt: Längenausdehnungskoeffizient (Polymerschicht) = Längenausdehnungskoeffizient (faserverstärktes Polyurethan) ± 50, bevorzugt ± 30.in the In general, layer ii) has a linear expansion coefficient from 0.1 to 65, preferably from 1 to 50, more preferably from 20 to 45 on. In a preferred embodiment, that for coating the insert used polymer layer has a coefficient of linear expansion on, for the applies: coefficient of linear expansion (Polymer layer) = coefficient of linear expansion (Fiber-reinforced Polyurethane) ± 50, preferably ± 30.
Beispiele für geeignete Polymere sind Polyethylen, Polypropylen, Acrylsäure-Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylatkautschuk, Polyester, Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC) und Polyurethan, insbesondere kompaktes Polyurethan, z.B. thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder Polyurethanhartschaum. Bevorzugt verwendet werden kompakte Polyurethane, die unter der Bezeichnung "Coating-Systeme" dem Fachmann bekannt sind.Examples for suitable Polymers are polyethylene, polypropylene, acrylic acid-butadiene-styrene copolymers (ABS), polyvinyl chloride (PVC), acrylate rubber, polyester, polyoxymethylene (POM), Polyamide (PA), polycarbonate (PC) and polyurethane, in particular compact Polyurethane, e.g. thermoplastic polyurethane (TPU) or rigid polyurethane foam. Preference is given to using compact polyurethanes under the Designation "coating systems" known in the art are.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile erfolgt bevorzugt gemäß nachstehendem Verfahren.The Production of the composite components according to the invention is preferably according to the following Method.
In einem ersten Schritt A) wird in das Formunterteil eines zweiteiligen Formwerkzeugs die Schicht i) des Verbundbauteils durch Einlegen einer Folie, die gegebenenfalls vorher beispielsweise durch Vakuumtiefziehen vorgeformt wurde, eingebracht. Die Oberfläche, welche bevorzugt die Class-A Oberfläche des späteren Verbundbauteils darstellt, ist der Formwand zugewandt.In a first step A) is in the lower mold part of a two-part Forming the layer i) of the composite component by inserting a film, optionally before, for example, by vacuum forming was preformed, introduced. The surface, which preferably class A surface later Composite component is facing the mold wall.
Anschließend wird in einem zweiten Schritt B) ein oder mehrere Einleger, der oder die mit einer Polymerschicht beschichtet sind, am Formoberteil des Formwerkzeuges angebracht. Die Fixierung kann beispielsweise durch eine Klemmvorrichtung oder bevorzugt durch Magneten erfolgen. Im allgemeinen kann Schritt B) auch vor oder zeitgleich mit Schritt A) erfolgen.Subsequently, will in a second step B) one or more depositors, the or which are coated with a polymer layer, on the upper mold of the Mold attached. The fixation can for example by a clamping device or preferably by magnets. in the In general, step B) may also be before or at the same time as step A).
Danach wird in einem dritten Schritt C) die Schicht ii) aus faserverstärktem Polyurethan beispielsweise durch das bekannte LFI-Verfahren oder Matteneinlegeverfahren auf die Folie (Schicht i)) aufgebracht. Das Aufbringen der Polyurethanmatrix erfolgt bevorzugt bei offener Form.After that In a third step C), the layer ii) is made of fiber-reinforced polyurethane for example, by the known LFI method or mat insertion method applied to the film (layer i)). The application of the polyurethane matrix takes place preferably in open form.
Nachdem die faserverstärkte Polyurethanschicht eingebracht ist wird im allgemeinen die Form geschlossen und das Verbundbauteil ausgehärtet. Dadurch werden die am Formoberteil angebrachten Einleger mit der Polyurethanmatrix in Kontakt gebracht. Je nach Anwendungszweck kann die Fixierung der Einleger so gewählt werden, dass die Einleger im fertigen Verbundbauteil komplett von der faserverstärkten Polyurethanschicht umhüllt sind, oder dass diese nur auf einer Seite zur faserverstärkten Polyurethanschicht Kontakt aufweisen.After this the fiber reinforced Polyurethane layer is introduced is generally closed the mold and cured the composite component. Thereby become the inserts on the form top with the polyurethane matrix brought into contact. Depending on the application, the fixation the depositor chosen this way be that the depositors in the finished composite component completely from the fiber reinforced Polyurethane layer wrapped are, or that they only on one side to the fiber-reinforced polyurethane layer Have contact.
Als Formwerkzeuge zur Herstellung der Produkte können übliche und kommerziell erhältliche Werkzeuge eingesetzt werden, deren Oberfläche beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Emaille, Teflon, Epoxyharz oder einem anderen polymeren Werkstoff besteht, wobei die Oberfläche gegebenenfalls verchromt, beispielsweise hartverchromt sein kann. Bevorzugt sollten die Formwerkzeuge temperierbar, um die bevorzugten Temperaturen einstellen zu können, verschließbar und bevorzugt zur Ausübung eines Druckes auf das Produkt ausgerüstet sein.When Molds for the production of the products can be conventional and commercially available tools be used, the surface, for example made of steel, aluminum, enamel, teflon, epoxy resin or another polymeric material, the surface optionally chromed, For example, can be hard chrome. Preferably, the molds should tempered to adjust the preferred temperatures, lockable and preferred for exercise be equipped with a pressure on the product.
Die Umsetzung der faserverstärkten Polyurethanschicht erfolgt üblicherweise bei einer Formtemperatur von 30 bis 80°C und einer Temperatur der Ausgangskomponenten von bevorzugt 18 bis 65°C für eine Dauer von üblicherweise 0,5 bis 10 min, bevorzugt 0,5 bis 5 min.The Implementation of fiber-reinforced Polyurethane layer is usually at a mold temperature of 30 to 80 ° C and a temperature of the starting components of preferably 18 to 65 ° C for a duration from usually 0.5 to 10 minutes, preferably 0.5 to 5 minutes.
Die erfindungsgemäßen Verbundbauteile weisen entsprechend ihrem bevorzugten Einsatz als flächige Formteile, beispielsweise als Ersatz für metallische Bleche, bevorzugt eine flächige Struktur auf. Die Produkte besitzen eine Dicke von 1 bis 500 mm, bevorzugt von 5 bis 50 mm.The have composite components according to the invention according to their preferred use as flat moldings, for example as replacement for Metallic sheets, preferably a flat structure on. The products have a thickness of 1 to 500 mm, preferably from 5 to 50 mm.
Die erfindungsgemäßen Verbundbauteile finden vorzugsweise Verwendung als Bauteile im Fahrzeug-, Flugzeug- oder Immobilienbau, bevorzugt als Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, insbesondere als Dächer oder Dachmodule, Türen, Motorhauben, Kofferraumdeckel, Endkantenklappen, Stoßstangen und Hardtops.The Composite components according to the invention are preferably used as components in vehicle, aircraft or real estate construction, preferably as body parts for motor vehicles, especially as roofs or roof modules, doors, Hoods, trunk lids, end edge flaps, bumpers and Hardtops.
Gemäß der vorliegenden Erfindung finden Einleger, die mit einer Polymerschicht überzogen sind, Verwendung zum Einbau in Verbundbauteile, umfassend eine Folie und eine Schicht aus faserverstärktem Polyurethan, beispielsweise zur Verbesserung der Torsionssteifigkeit. Die Verwendung dieser Einleger ist vorteilhaft, da sich die Geometrie des Einlegers nicht auf der Seite der Folie abzeichnet.According to the present Invention find inserts which are coated with a polymer layer, Use for installation in composite components, comprising a film and a layer of fiber reinforced Polyurethane, for example, to improve the torsional stiffness. The use of these inserts is advantageous because of the geometry of the insert does not appear on the side of the film.
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