DE102004051882A1

DE102004051882A1 - Verbundwerkstoff für Automobilinnenteile

Info

Publication number: DE102004051882A1
Application number: DE102004051882A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Maier
Original assignee: Quadrant Plastic Composites AG
Current assignee: Quadrant Plastic Composites AG
Priority date: 2003-11-08
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2005-06-09
Also published as: DE20317241U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Verbundwerkstoff für Automobilinnenteile mit zwei Außenschichten und einer abstandhaltenden Mittellage, die jeweils aus einem ungeschäumten thermoplastischen Kunststoff bestehen. Die Mittellage enthält Erhebungen, an denen sie mit den Außenschichten haftend verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff für Automobilinnenteile aus faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen, der zwei Außenschichten und eine Mittellage aufweist.

Für Automobilinnenteile werden in zunehmendem Maße Kunststoffe, insbesondere solche aus faserverstärkten Thermoplasten eingesetzt. Für manche Anwendungen, z.B. für Hutablagen und Ladeböden sind diese Werkstoffe jedoch nicht ausreichend biegestabil und verformen sich insbesondere bei höheren Temperaturen.

Bekannt sind mehrschichtige Verbundwerkstoffe mit verbesserter Biegefestigkeit, bei denen die Mittellage aus Papierwaben besteht. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht wassertest sind.

Die DE- A 101 60 442 betrifft einen Automobil- Dachhimmel aus einer oberen und einer unteren Schicht, wobei beide Schichten aus einer naturfaserverstärkten Thermoplastlage und einer geschlossenzelligen Schaumfolie aus einem vernetzten Polyolefin bestehen. Die Schaumfolien sind einander gegenüberliegend angeordnet und nur an Teilbereichen miteinander verschweißt, so dass sich zwischen den Schichten Luftpolster enthaltende Bereiche befinden. Der Dachhimmel enthält also zwei unterschiedliche Materialien, was ein Recyclieren erschwert.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, biegefeste und wasserfeste Verbundwerkstoffe für Automobilinnenteile bereitzustellen, die gut zu recyclieren sind.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein mehrschichtiger Verbundwerkstoff, der zwei ebene, vollflächige Außenschichten und eine abstandhaltende Mittellage enthält, wobei sowohl die Außenschichten als auch die Mittellage aus einem ungeschäumten, faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff bestehen, und wobei die Mittellage Erhebungen aufweist, an denen sie mit einer oder beiden Außenschichten haftend verbunden ist.

Die Erhebungen können ein- oder beidseitig vorgesehen sein. Bei beidseitigen Erhebungen sind diese auf beiden Seiten mit den Außenschichten verbunden. Dagegen sind bei nur einseitigen Erhebungen diese naturgemäß nur mit einer Außenschicht verbunden, während die andere Außenschicht eine vollflächige Verbindung mit der Mittellage aufweist.

Die Erhebungen sind vorzugsweise rund in Form von Noppen, sie können aber auch quadratisch oder länglich sein. Falls bei länglichen Erhebungen diese in einer Richtung ausgerichtet sind, erhält man eine Biegeversteifung nur in dieser Richtung, während der Werkstoff in der anderen, quer dazu verlaufenden Richtung biegsam bleibt.

Die Erhebungen haben vorzugsweise eine Höhe von 1 bis 10 mm, insbesondere von 2 bis 8 mm und einen Durchmesser von 2 bis 12 mm. Die Zahl der Erhebungen pro dm² in der Mittellage kann in weiten Grenzen zwischen 5 und 200, insbesondere zwischen 10 und 100 schwanken. Zweckmäßigerweise sind die Erhebungen in regelmäßigem Muster angebracht.

Das Material für die Verbundwerkstoffe sind erfindungsgemäß faserverstärkte thermoplastische Kunststoffe, wobei glas- oder naturfaserverstärktes Polypropylen bevorzugt ist. Bei sehr hoher thermischer Beanspruchung der Automobilinnenteile kann der Thermoplast auch Polyamid sein. Bevorzugt bestehen Mittellage und Außenschichten aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff so dass der Verbundwerkstoff gut recyclierbar ist. Sowohl die ebenen, vollflächigen Außenschichten als auch die Mittellage sind kompakt, d.h. sie sind nicht geschäumt und enthalten somit keine Luftporen.

Selbstverständlich können die Verbundwerkstoffe außen noch mit Dekorschichten, z.B. mit Textilien oder mit gegebenenfalls eingefärbten Folien versehen sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundwerkstoffe geht man von vorgefertigen Schichten aus. Die Mittellage kann z.B. aus einem Mischfaservlies hergestellt worden sein, das erst in einer Heizpresse aufgeheizt und dann in einem Werkzeug konsolidiert und geformt wurde, dessen Hälfte(n) den späteren Erhebungen entsprechende Vertiefungen aufweist. Bei der eigentlichen Herstellung der Verbundwerkstoffe werden die ebenfalls bereits konsolidierten Außenschichten auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes des Thermoplasten vorgeheizt, die Mittellage wird auf eine niedrigere Temperatur, vorzugsweise auf weniger als 80 °C vorerwärmt. Die drei Lagen werden dann einer Presse zugeführt, deren Werkzeughälften im geschlossenen Zustand eine Distanz voneinander haben, die etwas geringer ist als die Dicke der Mittellage vor dem Verpressen. Das Verpressen erfolgt bei niedrigem Druck, so dass lediglich ein thermoplastisches Verschweißen der erweichten Außenschichten mit der Oberfläche der Erhebungen erfolgt, wobei ursprünglich oben abgerundete Erhebungen etwas flach gedrückt werden. Dabei wird eine sehr feste Verbindung erhalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Verbinden der Außenschichten mit der Mittellage klebstofffrei.

Die 1 zeigt schematisch die beiden Außenschichten 1 und 2 und die Mittellage 3 vor dem Verpressen; die 2 zeigt den fertigen Verbundwerkstoff nach dem Verpressen. Mit 4 sind die Noppen bezeichnet, die hier nur einseitig an der Mittellage angebracht sind. Sie sind vor dem Verpressen oben abgerundet und nach dem Verpressen, oben etwas eingedrückt, mit der oberen Außenschicht 1 verbunden.
Die untere Außenschicht 2 ist vollflächig mit der Mittellage verbunden.
Hauptanwendung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe sind Hutablagen und Ladeböden in Automobilen.

Claims

Mehrschichtiger Verbundwerkstoff für Automobilinnenteile umfassend zwei ebene, vollflächige Außenschichten und eine abstandhaltende Mittellage, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Außenschichten als auch die Mittellage aus einem ungeschäumten, faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff bestehen und dass die Mittellage Erhebungen aufweist, an denen sie mit einer oder beiden Außenschichten haftend verbunden ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage nur einseitig Erhebungen aufweist und dementsprechend mit einer Außenschicht an den Erhebungen und mit der anderen Außenschicht vollflächig verbunden ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage beidseitig Erhebungen aufweist und mit den beiden Außenschichte_n an den Erhebungen verbunden ist
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage klebstofffrei mit den Außenschichten verbunden ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen rund, quadratisch oder länglich sind.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen eine Höhe von 1 bis 10 mm aufweisen, und dass die Mittellage 5 bis 200 Erhebungen pro dm² enthält.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der faserverstärkte thermoplastische Kunststoff ein glas- oder naturfaserverstärktes Polypropylen ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschichten und die Mittellage aus dem gleichen Material bestehen.
Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die beiden Außenschichten, die auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Thermoplasten aufgeheizt sind, und die Erhebungen aufweisende Mittellage, die auf eine Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes des Thermoplasten erwärmt ist, zusamenführt und so miteinander verpresst, dass ein Verschweißen der erweichten Außenschichten mit den Erhebungen der Mittellage erfolgt.
Hutablage aus einem mehrschichtigen Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1-8.
Ladeboden aus einem mehrschichtigen Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1-8.