DE102008052967B4

DE102008052967B4 - Mehrlagiges Flächenbauteil sowie Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102008052967B4
Application number: DE102008052967.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wenzl; Horst-Reiner Karg; Rüdiger Fricke; Laurent Guerry; Dr. Heitmann Ulrich
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2028-10-24
Also published as: WO2010046467A1; DE102008052967A1

Abstract

Mehrlagiges Flächenbauteil an Fahrzeugen, mit einem Kunststoff-Kernteil (2), mit zumindest je einer beidseitig des Kunststoff-Kernteils (2) angeordneten Fasermatte (3a, 3b) und mit wenigstens je einer die zumindest eine Fasermatte (3a, 3b) abdeckenden Kunststoff-Folie (4a, 4b), wobei sämtliche Lagen des gebildeten Lagenaufbaus (1) im Bereich eines umlaufenden Randes (5) vollumfänglich und nicht vollflächig miteinander verpresst sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Flächenbauteil an Fahrzeugen sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 bzw. 11.
Aus der DE 32 13 610 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung leichter, isolierender, biegsamer, steifer oder halbsteifer Elemente in Tafeln oder Stücken verschiedener Formen und Stärken bekannt, wobei unter dem Begriff „Elemente“ selbsttragende Teile, wie Karosserien, Instrumententafeln und Tischplatten, Karosserieauskleidungen usw. verstanden werden. Im Wesentlichen wird vorgeschlagen, ein elastisch poröses Material, dessen innere Struktur vorzugsweise offene Zellen oder Poren aufweist, mit einer Lösung einer Verbindung zu imprägnieren, die der Familie der Isocyanate angehört. Das Material kann bereits die endgültige gewünschte Form aufweisen, diese kann aber auch nachträglich geschaffen werden. Danach erfolgt die Vernetzung der Verbindung unter Bildung eines geruchsintensiven Harnstoff- oder Biuret-Derivats, nachdem sie mit Wasser zur Reaktion gebracht wird. Zur Herstellung besagter Elemente mit einem Aussehen oder einer Beschaffenheit der Oberfläche, die im Vergleich zur Ausgangsoberfläche andersartig ist, kann der Imprägniervorgang mit einem Vorgang verbunden sein, bei dem auf eine oder beide Seiten des Ausgangselementes ein fibröses oder faseriges Material (z. B. Glasfasern) in Form von getrennten Fasern oder Fasermatten aufgebracht wird, wobei die Fasern dann von der Isocyanatverbindung verbunden und umhüllt werden. Weiter kann ein Überzugsmaterial, beispielsweise eine Kunststofffolie vorgesehen sein, wobei für diese/s ebenfalls die Isocyanatverbindung als Haftmittel wirkt.
GB 1 582 696 A offenbart ein mehrlagiges Flächenbauteil, das ein Kunststoffkernteil, beidseitig des Kunststoffkernteils angeordnete Fasermatten und abdeckende Kunststofffolien aufweist. Zur Erhöhung der Steifigkeit sind durch Verpressungen Versteifungsrippen ausgebildet.
US 4,450,193 A offenbart eine flexible mehrlagige Matte mit einem Kunststoffkernteil, beidseitig das Kunststoffteiles angeordnete Stützschichten und abdeckende Kunststofffolien. In einem Randbereich sind die Stützschichten und die Kunststoffschichten miteinander verbunden.
DE 30 33 692 C2 offenbart eine Wandung für Kraftfahrzeuge mit einem mehrlagigen Flächenbauteil. Dieses besteht aus einer Lage Gummi, einer Lage aus gewebten Glasfasertuch sowie einer Lage aus einem aushärtbaren Harz. Zwischen dem Glasfasertuch und der Lage Gummi ist ein aufschäumbares Material vorgesehen.
WO 2008/014949 A2 offenbart ein Fahrzeugverkleidungsteil mit einer Schichtenfolge aus einer Sichtseitenvlieslage, Barrierefolienlage aus Kunststoff, Glasfaser-Lage, Polyurethan-Schaumlage, eine weitere Glasfaserlage und eine Rückseitenvlieslage. Diese werden vollflächig miteinander verpresst.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfach und kostengünstig herzustellendes sowie hoch belastbares mehrlagiges Flächenbauteil an Fahrzeugen zu schaffen, bei welchem obendrein geruchsintensive Stoffe infolge chemischer Reaktionen beteiligter Bindemittel vermieden sind. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen mehrlagigen Flächenbauteils anzugeben.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe zunächst durch ein mehrlagiges Flächenbauteil an Fahrzeugen, mit einem Kunststoff-Kernteil, mit zumindest je einer beidseitig des Kunststoff-Kernsteils angeordneten Fasermatte und mit wenigstens je einer die zumindest eine Fasermatte abdeckenden Kunststoff-Folie, wobei sämtliche Lagen des gebildeten Lagenaufbaus im Bereich eines umlaufenden Randes vollumfänglich und nicht vollflächig miteinander verpresst sind.
Durch diese Maßnahme ist ein mehrlagiges Flächenbauteil geschaffen, welches einfach und kostengünstig ohne jegliche chemische Reaktionen und daraus resultierende geruchsintensive Stoffe herstellbar ist und hohen im Fahrzeugbau zu berücksichtigenden Materialbeanspruchungen gerecht wird.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach kann der gebildete Lagenaufbau im Bereich besagten umlaufenden Randes vorteilhaft derart kompakt verpresst sein, dass der Lagenaufbau weitestgehend flüssigkeitsdicht ist. Weiter vorteilhaft kann das Verpressen derart unter Wärmeeinfluss durchgeführt sein, dass ein Verschmelzen der Lagenbestandteile aus Kunststoff unter Durchdringung der Fasermatten gestattet ist. Besonders vorteilhaft ist das Kunststoff-Kernteil durch einen Polyurethankern, der seinerseits vorzugweise aus einem Polyurethan-Schaum besteht, gebildet sein, wodurch ein geringes Gewicht mit einer leichten Verarbeitbarkeit und einem hohen Absorptionsgrad von etwaiger Anstoßenergie im Crashfalle kombiniert ist. Die als Verstärkungsschichten fungierenden Fasermatten sind vorzugsweise durch Glasfasermatten gebildet, welche sich ebenfalls leicht verarbeiten lassen und in Kombination mit besagtem Kunststoff-Kernteil, insbesondere im Hinblick auf ein etwaiges Crashereignis hohen Beanspruchungen stand halten. Ferner dienen derartige Fasermatten der Geräuschabsorption. Was die beiderseits des Flächenbauteils angeordneten Kunststoff-Folien anbelangt, sind diese vorteilhaft durch eine flüssigkeitsdichte Polyurethanfolie gebildet, welche sich im Zuge der Randverpressung unter Wärmeeinfluss leicht mit dem Polyurethankern stoffschlüssig verbinden lässt. Überdies können beidseitig oder einseitig des Flächenbauteils zwischen der Fasermatte und der Kunststoff-Folie eine oder mehrere Lagen aus einem Kunststoff-Vlies eingebunden sein, die ihrerseits vorzugsweise aus Polypropylen-Fasern gebildet sind. Vorstehendes Flächenbauteil eignet sich insbesondere als Dachinnenverstärkung oder auch als jegliches anderes an sich bekanntes Innen- oder Außenverkleidungsteil oder Anbauteil einer Fahrzeugkarosserie.
Das Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Flächenbauteils an Fahrzeugen zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:

a) Ablegen wenigstens einer Kunststoff-Folie auf der Oberfläche eines unteren Werkzeugformteils,
b) Ablegen wenigstens einer Fasermatte auf der wenigstens einen Kunststoff-Folie,
c) Ablegen eines Kunststoff-Kernteils auf der wenigstens einen Fasermatte,
d) Ablegen wenigstens einer Fasermatte auf dem Kunststoff-Kernteil,
e) Ablegen wenigstens einer Kunststoff-Folie auf der wenigstens einen Fasermatte,
f) Aufsetzen eines oberen Werkzeugformteils auf den gebildeten Lagenaufbau, und
g) Verpressen sämtlicher Lagen des Lagenaufbaus vollumfänglich im Bereich eines umlaufenden Randes desselben und nicht vollflächig.

Im Hinblick auf den Verfahrensschritt g) kann der gebildete Lagenaufbau im Bereich besagten umlaufenden Randes derart kompakt verpresst werden, dass der Lagenaufbau weitestgehend flüssigkeitsdicht wird. Weiter kann es im Hinblick auf den Verfahrensschritt g) angezeigt sein, das Verpressen derart unter Wärmeeinfluss durchzuführen, dass zumindest im Randbereich des Lagenaufbaus ein Verschmelzen der Lagenbestandteile aus Kunststoff unter Durchdringung der Fasermatten erfolgt. Vorteilhaft kann ferner im Hinblick auf den Verfahrensschritt g) das Verpressen des Lagenaufbaus durch Tiefziehen, Gesenkformen, Walzen oder jegliches andere geeignete Verfahren zum Verpressen durchgeführt werden. Vorteilhaft kann des Weiteren als Kunststoff-Kernteil ein Polyurethankern, vorzugsweise aus einem Polyurethanschaum, verwendet werden. Als Fasermatte bietet sich insbesondere eine Glasfasermatte und als Kunststoff-Folie eine Polyurethanfolie an. Schließlich kann es angezeigt sein, beidseitig oder einseitig des Flächenbauteils zwischen der Fasermatte und der Kunststoff-Folie eine oder mehrere Lagen aus einem Kunststoff-Vlies, vorzugsweise aus Polypropylen-Fasern gebildet, einzubinden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 äußerst schematisch den Lagenaufbau des mehrlagigen Flächenbauteils in einer perspektivischen Ansicht, und
2 äußerst schematisch eine Schnittdarstellung des Flächenbauteils nach 1 in einem Zustand nach dem Verpressen des Lagenaufbaus desselben im Bereich eines umlaufenden Randes.

1 zeigt danach den Lagenaufbau 1 eines erfindungsgemäß ausgebildeten mehrlagigen Flächenbauteils an einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Dachinnenverstärkung Verwendung finden soll.
Besagter Lagenaufbau 1 weist zunächst ein mittig angeordnetes, die Grundstabilität desselben bestimmendes Kunststoff-Kernteil 2 aus Polyurethan, vorzugsweise aus einem Polyurethan-Schaum auf, welcher seinerseits offen- oder geschlossenporig ausgebildet sein kann und des Weiteren im Crashfall zur Aufnahme respektive Absorption von Anstoßenergie dient.
Beidseitig des Kunststoff-Kernteils 2 bzw. Polyurethankerns ist zur Verstärkung des Flächenbauteils und zur Geräuschabsorption zumindest eine Fasermatte 3a, 3b angeordnet. In umfangreichen Versuchen haben sich Glasfasermatten besonders bewährt.
Auf die Fasermatten 3a, 3b ist wiederum zumindest eine flüssigkeitsdichte Kunststoff-Folie 4a, 4b, vorzugsweise eine Folie 4a, 4b aus Polyurethan angeordnet.
Um nunmehr einen innigen und stabilen Verbund zwischen den einzelnen Lagen des oben beschriebenen Lagenaufbaus 1 zu erzielen, ist derselbe gemäß 2 im Bereich eines umlaufenden Randes 5 desselben vollumfänglich, vorzugsweise vollumfänglich im Bereich besagten umlaufenden Randes 5 verpresst, wobei hierfür an sich bekannte Formgebungs- bzw.
Umformverfahren, wie beispielsweise Tiefziehen, Gesenkformen und Walzen zur Anwendung kommen können, indem der beschriebene Lagenaufbau 1 zwischen einem nicht näher dargestellten unteren und oberen Werkzeugformteil angeordnet und besagtem Formgebungs- bzw. Umformverfahren unterzogen wird.
Eine derartige Randverpressung kann demgemäß vorteilhaft mit einer Formgebung des gesamten Flächenbauteils kombiniert werden, indem in dasselbe im Hinblick auf den gewünschten Verwendungszweck Krümmungen, Abkantungen, Ausnehmungen und/oder dgl. mehr eingeformt werden.
Somit beschränkt sich die Erfindung nicht auf eine Randverpressung eines äußeren Randes 5 des Flächenbauteils, sondern erfasst auch umlaufende Ränder 5, die durch z.B. nicht näher dargestellte Ausnehmungen im Flächenbauteil gebildet sind.
Im Wesentlichen wird durch eine ausreichend kompakte Randverpressung eine Verdichtung der Lagen im Bereich der Ränder 5 bewirkt, welche wiederum den Eintritt von Flüssigkeit in den erstellten Verbund behindert.
Um den Eintritt von Flüssigkeit in das Flächenbauteil noch wirkungsvoller zu behindern, vorzugsweise zu verhindern, ist es angezeigt, besagtes Verpressen unter Wärmeeinfluss durchzuführen, wodurch zum einen eine stoffschlüssige Verbindung der beteiligten Kunststofflagen (Kunststoff-Kernteil 2, Kunststoff-Folie 4a, 4b), vorzugsweise durch Verschmelzen derselben, und zum anderen ein Durchdringen der Fasermatten 3a, 3b, vorliegend der Glasfasermatten, mit verflüssigtem Kunststoff, vorliegend Polyurethan, und demgemäß eine formschlüssige Verbindung der Fasermatten 3a, 3b mit dem Kunststoff-Kernteil 2 und mit den Kunststoff-Folien 4a, 4b nach dem Erkalten und Aushärten des Kunststoffs bewirkt wird.
Um die Verarbeitungs- und/oder Verwendungseigenschaften des Flächenbauteils noch weiter zu verbessern, kann es angezeigt sein, zwischen der Fasermatte 3a und der Kunststoff-Folie 4a und/oder der Fasermatte 3b und der Kunststoff-Folie 4b eine oder mehrere Lagen aus einem Kunststoff-Vlies, welche vorzugsweise aus Polypropylen-Fasern gebildet sind, einzubinden (nicht näher dargestellt).
Vorstehendes Ausführungsbeispiel stellt im Wesentlichen auf eine Dachinnenverstärkung eines Kraftfahrzeugs ab. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf besagte Dachinnenverstärkung, sondern erfasst jegliches andere an sich bekannte Innen- oder Außenverkleidungsteil oder Anbauteil einer Fahrzeugkarosserie, welches sich anbietet, als mehrlagiges Flächenbauteil der erfindungsgemäßen Art ausgebildet zu werden.
Bezugszeichenliste

1: Lagenaufbau
2: Kunststoff-Kernteil
3a, b: Fasermatte
4a, b: Kunststoff-Folie
Rand: (Lagenaufbau 1)

Claims

Mehrlagiges Flächenbauteil an Fahrzeugen, mit einem Kunststoff-Kernteil (2), mit zumindest je einer beidseitig des Kunststoff-Kernteils (2) angeordneten Fasermatte (3a, 3b) und mit wenigstens je einer die zumindest eine Fasermatte (3a, 3b) abdeckenden Kunststoff-Folie (4a, 4b), wobei sämtliche Lagen des gebildeten Lagenaufbaus (1) im Bereich eines umlaufenden Randes (5) vollumfänglich und nicht vollflächig miteinander verpresst sind.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gebildete Lagenaufbau (1) im Bereich besagten umlaufenden Randes (5) derart kompakt verpresst ist, dass der Lagenaufbau (1) weitestgehend flüssigkeitsdicht ist.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen derart unter Wärmeeinfluss durchgeführt ist, dass ein Verschmelzen der Lagenbestandteile aus Kunststoff unter Durchdringung der Fasermatten (3a, 3b) gestattet ist.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Kernteil (2) durch einen Polyurethankern gebildet ist.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethankern aus einem Polyurethanschaum besteht.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte (3a, 3b) durch eine Glasfasermatte gebildet ist.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Folie (4a, 4b) durch eine Polyurethanfolie gebildet ist.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Fasermatte (3a) und der Kunststoff-Folie (4a) und/oder der Fasermatte (3b) und der Kunststoff-Folie (4b) eine oder mehrere Lagen aus einem Kunststoff-Vlies eingebunden sind.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff-Vlies aus Polypropylen-Fasern gebildet ist.
Mehrlagiges Flächenbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Flächenbauteil als Dachinnenverstärkung oder als jegliches anderes an sich bekanntes Innen- oder Außenverkleidungsteil oder Anbauteil einer Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Flächenbauteils an Fahrzeugen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Ablegen wenigstens einer Kunststoff-Folie (4a) auf der Oberfläche eines unteren Werkzeugformteils, b) Ablegen wenigstens einer Fasermatte (3a) auf der wenigstens einen Kunststoff-Folie (4a), c) Ablegen eines Kunststoff-Kernteils (2) auf der wenigstens einen Fasermatte (3a), d) Ablegen wenigstens einer Fasermatte (3b) auf dem Kunststoff-Kernteil (2), e) Ablegen wenigstens einer Kunststoff-Folie (4b) auf der wenigstens einen Fasermatte (3b), f) Aufsetzen eines oberen Werkzeugformteils auf den gebildeten Lagenaufbau (1), und g) Verpressen sämtlicher Lagen des Lagenaufbaus (1) vollumfänglich im Bereich eines umlaufenden Randes (5) desselben und nicht vollflächig.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Verfahrensschritt g) der gebildete Lagenaufbau (1) im Bereich besagten umlaufenden Randes (5) derart kompakt verpresst wird, dass der Lagenaufbau (1) weitestgehend flüssigkeitsdicht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Verfahrensschritt g) das Verpressen derart unter Wärmeeinfluss durchgeführt wird, dass zumindest im Bereich des umlaufenden Randes (5) des Lagenaufbaus (1) ein Verschmelzen der Lagenbestandteile aus Kunststoff unter Durchdringung der Fasermatten (3a, 3b) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Verfahrensschritt g) das Verpressen des Lagenaufbaus (1) durch Tiefziehen, Gesenkformen, Walzen oder jegliches andere geeignete Verfahren zum Verpressen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff-Kernteil (2) ein Polyurethankern verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass für den Polyurethankern ein Polyurethanschaum verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasermatte (3a, 3b) eine Glasfasermatte verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff-Folie (4a, 4b) eine Polyurethanfolie verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Fasermatte (3a) und der Kunststoff-Folie (4a) und/oder der Fasermatte (3b) und der Kunststoff-Folie (4b) eine oder mehrere Lagen aus einem Kunststoff-Vlies eingebunden werden.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoff-Vlies aus Polypropylen-Fasern verwendet wird.