DE102006032055A1

DE102006032055A1 - Verbundstoffformteil mit einer metallartigen Schicht oder holzartigen Schicht als Dekor

Info

Publication number: DE102006032055A1
Application number: DE102006032055A
Authority: DE
Inventors: Huu Hanh Le; Michael Ley
Original assignee: ISE INTEX GmbH
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2026-07-11
Also published as: DE102006032055B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein durch Formung mittels Hinterspritzen, Hinterprägen, Hinterpressen oder Hinterspritzprägen hergestelltes Verbundstoffformteil 1, umfassend eine metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor 2, eine mit der Dekorschicht 2 über eine vernetzte Kleberschicht 5 verbundene Unterware 3 mit offener Struktur und ein mit der Unterware 3 verbundstoffartig verbundenes Kunststoffmaterial 4 als im wesentlichen starrer Träger, wobei die Unterware ein Flächengewicht von mindestens 50 g/m<SUP>2</SUP>, vorzugsweise von mindestens 60 g/m<SUP>2</SUP> aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundsstoffformteil mit einer metallartigen Schicht oder holzartigen Schicht als Dekor. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundsstoffformteiles.
Verbundsstoffformteile, die auf einer Seite mit einer dekorativen Oberfläche überzogen sind, finden eine breite Anwendung als Innenraumdekorverkleidungen in Automobilen. So werden sie als Verkleidungen für A-, B-, C- und D-Säulen aber auch für Armaturenbretter, Türinnenverkleidungen, Mittenkonsolen und andere Verkleidungen der Seiten und der Deckenbereiche in Automobilen verwendet. Sie müssen hierbei den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht werden.
Verbundsstoffformteile, welche auf mindestens einer Seite mit einer metallartigen oder holzartigen Schicht als Dekor überzogen sind, sind ebenfalls bekannt und können auf unterschiedlichste Art und Weise hergestellt werden. Im Stand der Technik wurden solche Teile hergestellt, indem vorgefertigte Kunststoffbauteile mit einem Metallblech verklebt oder umbördelt wurden. Nachteilig hierbei ist das aufwändige und teure Verfahren in mehreren Schritten, sowie die nicht ausreichende Haftung im Falle einer Klebverbindung. Weiterhin ist die Akustik der Teile unter Anwendung der Umbördelungsverbindung nachteilig.
Andererseits ist es im Stand der Technik aber auch bekannt, das metallartige Dekormaterial mit einem thermoplastischen Material zu hinterspritzen. Dieses Verfahren des Standes der Technik weist jedoch wesentliche Nachteile auf. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Metall und Kunststoff weisen diese Verbundstoffteile einen unerwünscht starken „bimetallartigen" Effekt auf, d.h. der Verzug bei einer Temperaturänderung ist außerhalb der Toleranzen.
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, ein neues Verbundstoffformteil mit einer metallartigen oder holzartigen Dekoroberfläche bereitzustellen, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Formteile mit einer metallartigen oder holzartigen Dekoroberfläche zur Verfügung zu stellen, das die oben stehenden Nachteile vermeidet und in einem Verfahrensschritt durchführbar ist.
Diese technische Aufgabe wird gelöst durch ein durch Formung mittels Hinterspritzen, Hinterprägen, Hinterpressen oder Hinterspritzprägen hergestelltes Verbundsstoffformteil 1 umfassend eine metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor 2, eine mit der Dekorschicht 2 über eine vernetzte Kleberschicht 5 verbundene Unterware 3 mit offener Struktur, und ein mit der Unterware 3 verbundstoffartig verbundenes Kunststoffmaterial 4 als im wesentlichen starrer Träger, wobei die Unterware ein Flächengewicht von mindestens 50 g/m², vorzugsweise von mindestens 60 g/m² aufweist.
Überraschenderweise wird die technische Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer genügend starken Unterware 3, vorzugsweise ein Vlies, besonders bevorzugt ein Polyester-Vlies. Die Unterware, die einen innigen Verbund mit dem eingeführten Kunststoffmaterial eingeht, verringert die Wärmeausdehnung des Kunststoffmaterials sehr stark. Dadurch weist das erfindungsgemäße Verbundsstoffformteil einen viel geringeren bis gar keinen „bimetallartigen Effekt", d.h. Verzug auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Unterware ein Flächengewicht von 60 g/m² bis 300 g/m², vorzugsweise von 80 g/m² bis 300 g/m², besonders bevorzugt von 100 g/m² bis 300 g/m², und ganz besonders bevorzugt von 150 g/m² bis 300 g/m² auf.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Stärke der metallartigen Schicht bzw. der holzartigen Schicht 0,1 bis 2,5, bevorzugt 0,1 bis 2,0, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,0 mm, und ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm beträgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die metallartige Schicht eine Schicht aus Aluminium oder Edelstahl.
Besonders bevorzugt ist die Unterware 3 ausgewählt aus der Gruppe Vlies, Stoff, Fasern, Filz, Textil, Wollen, bevorzugt Vlies, ganz besonders bevorzugt Vlies aus Polyester.
Weiterhin ist bevorzugt, dass das Kunststoffmaterial 4 aus thermoplastischen Polymeren ausgewählt ist aus der Gruppe Polyolefin, Polyethylen, Polypropylen, hochkristallines Polypropylen (HCPP), Polycarbonat, Polyamid, Acryl-Butadien-Styrol-Copolymer, Acryl-Butadien-Styrol-Polycarbonat-Copolymer, Polyvinylchlord, einem Polypropylen-Polyester-Gemisch oder Gemische derselben. Das Kunststoffmaterial 4 kann zudem zur Verstärkung auch Fasern aufweisen, vorzugsweise Aramid- oder Glasfasern.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Schichtenfolge des Verbundsstoffformteils 1 aus den folgenden Schichten: metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor 2, eine vernetzte Kleberschicht 5, die die Dekorschicht mit der Unterware 3 mit offener Struktur verbindet, und ein mit der Unterware 3 verbundstoffartig verbundenes Kunststoffmaterial 4 als im wesentlichen starrer Träger.
Besonders bevorzugt wird als Kleberschicht 5 ein thermoplastischer vernetzbarer (und im fertigen Teil vernetzter) Kleber ausgewählt, bevorzugt ein Kleber dessen Vernetzungsreaktion ab einer Temperatur von 40°C beginnt, besonders bevorzugt ein Kleber dessen Vernetzungsreaktion ab 60 bis 100°C erfolgt.
Die technische Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsstoffformteiles 1, umfassend die folgenden Schritte:

– Einlegen der folgenden Schichten in ein Werkzeug: eine metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor 2; eine Unterware 3 mit offener Struktur, wobei die Unterware ein Flächengewicht von mindestens 50 g/m², vorzugsweise von mindestens 60 g/m² aufweist; und wobei auf der Dekorschicht 2 oder auf der Unterware 3 eine vernetzbare Kleberschicht 5 aufgebracht ist;
– In-Kontakt-Bringen der Schichten mit einem schmelzflüssigen Kunststoffmaterial 4, wobei die vernetzbare Kleberschicht 5 durch die Temperatur des eingebrachten Kunststoffmaterials 4 vernetzt wird; und Ausformen des Verbundsstoffformteiles.

In einem bevorzugten Verfahren weist die Unterware ein Flächengewicht von 60 g/m² bis 300 g/m², vorzugsweise von 80 g/m² bis 300 g/m², besonders bevorzugt von 100 g/m² bis 300 g/m², und ganz besonders bevorzugt von 150 g/m² bis 300 g/m² auf.
In einem weiteren bevorzugten Verfahren beträgt die Stärke der metallartigen Schicht bzw. der holzartigen Schicht 0,1 bis 2,5, bevorzugt 0,1 bis 2,0, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,0 mm, und ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm.
Weiterhin ist bevorzugt, dass als metallartige Schicht eine Schicht aus Aluminium oder Edelstahl verwendet wird.
In einem weiteren bevorzugten Verfahren ist die Unterware ausgewählt ist aus der Gruppe Vlies, Stoff, Fasern, Filz, Textil, Wollen, bevorzugt Vlies, besonders bevorzugt Vlies aus Polyester.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Kunststoffmaterial 4 aus thermoplastischen Polymeren vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Polyolefin, Polyethylen, Polypropylen, hochkristallines Polypropylen (HCPP), Polycarbo nat, Polyamid, Acryl-Butadien-Styrol-Copolymer, Acryl-Butadien-Styrol-Polycarbonat-Copolymer, Polyvinylchlord, einem Polypropylen-Polyester-Gemisch oder Gemische derselben. Das Kunststoffmaterial 4 kann zudem zur Verstärkung auch Fasern aufweisen, vorzugsweise Aramid- oder Glasfasern.
In einem weiteren bevorzugten Verfahren besteht die Schichtenfolge des Verbundsstoffformteils 1 aus den folgenden Schichten: metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor 2, eine vernetzte Kleberschicht 5, die die Dekorschicht mit der Unterware 3 mit offener Struktur verbindet, und ein mit der Unterware 3 verbundstoffartig verbundenes Kunststoffmaterial 4 als im wesentlichen starrer Träger.
In einem bevorzugten Verfahren wird als Kleberschicht 5 ein thermoplastischer vernetzbarer Kleber verwendet, bevorzugt ein Kleber dessen Vernetzungsreaktion ab einer Temperatur von 40°C beginnt, besonders bevorzugt ein Kleber dessen Vernetzungsreaktion ab 60 bis 100°C erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verbundsstoffformteil wird bevorzugt als Innenverkleidungsteil oder Außenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge verwendet.
Beschreibung der Figuren
1 ist eine schematische Querschnittsansicht der Schichten vor dem Hinterspritzen oder Hinterpressen.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht des fertigen erfindungsgemäßen Verbundsstoffformteiles.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht des fertigen erfindungsgemäßen Verbundsstoffformteiles.
In 1 wird eine Schichtanordnung aus metallartiger oder holzartiger Dekorschicht 2, vernetzbarer Kleberschicht 5 und der Unterware 3 gezeigt. Diese Schichten, wobei die vernetzbare Kleberschicht 5 entweder auf die Rückseite des Dekors 2 oder auf die offenporige Unterware 3 (z.B. ein Vlies) aufgebracht ist, wird in ein Werkzeug eingelegt und mit einem Kunststoffmaterial 4 beaufschlagt, z.B. hinterspritzt.
In der 2 ist der fertige Verbundstoffkörper schematisch zu sehen. Hierbei ist durch die Wärme des eingebrachten Kunststoffmaterials 4, der vernetzbare Kleber 5 aktiviert worden. Dieser Kleber 5 geht nun einen innigen Verbund mit der offenporigen Unterware 3 ein und verbindet die Dekorschicht 2 mit der Unterware 3. Das eingebrachte Kunststoffmaterial durchdringt die Unterware 3 zumindest teilweise und so entsteht ein inniger Verbund zwischen den genannten Schichten. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet den Teil der Unterware 3, der von Klebermaterial 5 durchdrungen ist und die Bezugsziffer 7 bezeichnet den Teil der Unterware 3, der von Kunststoffmaterial 4 durchdrungen ist.
In der 3 ist ebenfalls der fertige Verbundstoffkörper schematisch zu sehen. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet den Teil der Unterware 3, der von Klebermaterial 5 durchdrungen ist und die Bezugsziffer 7 bezeichnet den Teil der Unterware 3, der von Kunststoffmaterial 4 durchdrungen ist. Hier wurde eine Unterware 3 mit größerer Stärke verwendet, so dass sich das in die Unterware eindringende Kunststoffmaterial 4 und das in die Unterware 3 eindringende Klebermaterial 5 nicht berühren. In einem Zwischenbereich der Unterware 3 liegt dieses in dieser Ausführungsform daher ohne Durchdringung durch Kleber oder Kunststoffmaterial vor (Bezugszeichen 8).
Beispiel
Ein Zuschnitt eines 0,4 mm starken Edelstahlbleches wird mit einem vernetzbaren Kleber BUEJ 609-1C (Bayer AG) beschichtet und dieses mit einem 3 mm starken Polyestervlies mit einem Flächengewicht von 140 g/m² in ein Spritz gusswerkzeug eingelegt und dann mit HCPP (hochkristallines Polypropylen) hinterspritzt. Bei diesem Hinterspritzvorgang dringt die HCPP-Schmelze in das Polyestervlies ein. Dabei wirkt die Temperatur der HCPP-Schmelze auch auf die Kleberschicht 5 ein, die hierdurch aktiviert wird, ebenfalls in das Polyestervlies eindringt und eine Bindung zwischen der Metallsicht und dem Vlies erzeugt. Das erhaltene Verbundstoffformteil weist keinen oder nur sehr geringen Verzug auf.

1: Verbundsstoffformteil
2: Dekor
3: Unterware (Vliesschicht)
4: Kunststoffmaterial
5: vernetzbare/vernetzte Kleberschicht
6: Teil der Unterware, die von Kleber durchdrungen ist
7: Teil der Unterware, die von Kunststoffmaterial durchdrungen ist
8: Teil der Unterware, die nicht durchdrungen ist

Claims

Ein durch Formung mittels Hinterspritzen, Hinterprägen, Hinterpressen oder Hinterspritzprägen hergestelltes Verbundsstoffformteil (1) umfassend eine metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor (2), eine mit der Dekorschicht (2) über eine vernetzte Kleberschicht (5) verbundene Unterware (3) mit offener Struktur, und ein mit der Unterware (3) verbundstoffartig verbundenes Kunststoffmaterial (4) als im wesentlichen starrer Träger, wobei die Unterware ein Flächengewicht von mindestens 50 g/m², vorzugsweise von mindestens 60 g/m² aufweist.
Das Verbundsstoffformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterware ein Flächengewicht von 60 g/m² bis 300 g/m², vorzugsweise von 80 g/m² bis 300 g/m², besonders bevorzugt von 100 g/m² bis 300 g/m², und ganz besonders bevorzugt von 150 g/m² bis 300 g/m² aufweist.
Das Verbundsstoffformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der metallartigen Schicht bzw. der holzartigen Schicht 0,1 bis 2,5, bevorzugt 0,1 bis 2,0, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,0 mm, und ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm beträgt.
Das Verbundsstoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallartige Schicht eine Schicht aus Aluminium oder Edelstahl ist.
Das Verbundsstoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterware (3) ausgewählt ist aus der Gruppe Vlies, Stoff, Fasern, Filz, Textil, Wollen, bevorzugt Vlies, besonders bevorzugt Vlies aus Polyester.
Das Verbundsstoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (4) aus thermoplastischen Po lymeren ausgewählt ist aus der Gruppe Polyolefin, Polyethylen, Polypropylen, hochkristallines Polypropylen (HCPP), Polycarbonat, Polyamid, Acryl-Butadien-Styrol-Copolymer, Acryl-Butadien-Styrol-Polycarbonat-Copolymer, Polyvinylchlord, einem Polypropylen-Polyester-Gemisch oder Gemische derselben.
Das Verbundsstoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (4) zur Verstärkung zusätzlich Fasern enthält, vorzugsweise Aramid- oder Glasfasern.
Das Verbundsstoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenfolge des Verbundsstoffformteils (1) aus den folgenden Schichten besteht: metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor (2), eine vernetzte Kleberschicht (5), die die Dekorschicht mit der Unterware (3) mit offener Struktur verbindet, und ein mit der Unterware (3) verbundstoffartig verbundenes Kunststoffmaterial (4) als im wesentlichen starrer Träger.
Das Verbundsstoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberschicht (5) ein thermoplastischer vernetzter Kleber ist, bevorzugt ein Kleber dessen Vernetzungsreaktion ab einer Temperatur von 40°C beginnt, besonders bevorzugt ein Kleber dessen Vernetzungsreaktion ab 60 bis 100°C erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundsstoffformteiles (1), umfassend die folgenden Schritte: – Einlegen der folgenden Schichten in ein Werkzeug: eine metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor 2; eine Unterware 3 mit offener Struktur, wobei die Unterware ein Flächengewicht von mindestens 50 g/m², vorzugsweise von mindestens 60 g/m² aufweist; und wobei auf der Dekorschicht 2 oder auf der Unterware (3) eine vernetzbare Kleberschicht 5 aufgebracht ist; – In-Kontakt-Bringen der Schichten mit einem schmelzflüssigen Kunststoffmaterial (4), wobei die vernetzbare Kleberschicht (5) durch die Temperatur des eingebrachten Kunststoffmaterials (4) vernetzt wird; und Ausformen des Verbundsstoffformteiles.
Das Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterware ein Flächengewicht von 60 g/m² bis 300 g/m², vorzugsweise von 80 g/m² bis 300 g/m², besonders bevorzugt von 100 g/m² bis 300 g/m², und ganz besonders bevorzugt von 150 g/m² bis 300 g/m² aufweist.
Das Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der metallartigen Schicht bzw. der holzartigen Schicht 0,1 bis 2,5, bevorzugt 0,1 bis 2,0, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,0 mm, und ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm beträgt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die metallartige Schicht eine Schicht aus Aluminium oder Edelstahl ist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterware ausgewählt ist aus der Gruppe Vlies, Stoff, Fasern, Filz, Textil, Wollen, bevorzugt Vlies, besonders bevorzugt Vlies aus Polyester.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (4) aus thermoplastischen Polymeren ausgewählt ist aus der Gruppe Polyolefin, Polyethylen, Polypropylen, hochkristallines Polypropylen (HCPP), Polycarbonat, Polyamid, Acryl-Butadien-Styrol-Copolymer, Acryl-Butadien-Styrol-Polycarbonat-Copolymer, Polyvinylchlord, einem Polypropylen-Polyester-Gemisch oder Gemische derselben.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (4) zur Verstärkung zusätzlich Fasern enthält, vorzugsweise Aramid- oder Glasfasern.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenfolge des Verbundsstoffformteils (1) aus den folgenden Schichten besteht: metallartige Schicht oder holzartige Schicht als Dekor (2), eine vernetzte Kleberschicht (5), die die Dekorschicht mit der Unterware (3) mit offener Struktur verbindet, und ein mit der Unterware (3) verbundstoffartig verbundenes Kunststoffmaterial (4) als im wesentlichen starrer Träger.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Kleberschicht (5) ein thermoplastischer vernetzbarer Kleber verwendet wird, bevorzugt ein Kleber dessen Vernetzungsreaktion ab einer Temperatur von 40°C beginnt, besonders bevorzugt ein Kleber dessen Vernetzungsreaktion ab 60 bis 100°C erfolgt.
Verwendung des Verbundsstoffformteiles nach den Ansprüchen 1 bis 9, oder Verwendung des durch das Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 18 hergestellte Verbundsstoffformteil als Innenverkleidungsteil oder Außenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge.