DE102016222392B4

DE102016222392B4 - Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte, Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsteils, Verbundplatte und Verkleidungsteil

Info

Publication number: DE102016222392B4
Application number: DE102016222392.5A
Authority: DE
Inventors: Hubert Röding; Peter Veckenstedt; Norbert Seehof; Mike Evensen; Michael Wedler; Stefan Frey
Original assignee: Ideal Automotive GmbH
Current assignee: Ideal Automotive GmbH
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2021-04-08
Anticipated expiration: 2036-11-16
Also published as: DE102016222392A1; CN108068289A

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte (17), insbesondere zur Herstellung eines Verkleidungsteils (I) für ein Fahrzeug, mit folgenden Schritten:Bereitstellen einer Polymerschmelze aus zumindest 70 Gew.% Polyolefin, wobei die Polymerschmelze 30 bis 45 Gew.% langkettenverzweigtes Polypropylen (HMS-PP) enthält,Versetzen der Polymerschmelze mit einem Treibmittel,Extrudieren der Polymerschmelze unter Verwendung einer Breitschlitzdüse (5), wobei die Polymerschmelze aufschäumt, sobald sie die Breitschlitzdüse verlässt,Laminieren des beim Austritt aus der Breitschlitzdüse (5) sich bildenden, noch unverfestigten Bands (16) aus geschäumtem Polymer mit zumindest einem ersten Textil (13, 15), wobei das geschäumte Polymer nach dem Austritt aus der Breitschlitzdüse (5) verdichtet wird, wobei das Band (16) zum Verdichten des geschäumten Polymers durch einen zwischen zwei rotierenden Walzen (6, 7) gebildeten Spalt (8) mit einer vorgegebenen Spaltweite geführt wird, wobei die Spaltweite geringer als eine Dicke des Bands (16) vor dem Durchtritt durch den Spalt (8) ist, wobei das geschäumte Polymer im verdichteten Zustand ein Raumgewicht im Bereich von 200 bis 270 kg/m3aufweist, wobei das erstes Textil (13) in Umlenkung um eine der Walzen (6) dem Spalt (8) zugeführt wird, so dass es mittels Roll-Lamination auf eine Oberseite des Bands (16) aufgebracht wird, undKühlen und dadurch bedingtes Verfestigen des laminierten Bands (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte, ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsteils, eine Verbundplatte sowie ein Verkleidungsteil für ein Fahrzeug.
Die EP 2 169 000 A1 offenbart eine Zusammensetzung zur Herstellung einer geschäumten Platte mittels Extrusion. Die Zusammensetzung enthält 0 bis 70 Gew.% verzweigtes Polypropylen und 30 bis 98 Gew.% lineares Polypropylen.
Aus der EP 2 027 995 A1 ist ein Halbzeug für eine Kraftfahrzeugauskleidung bekannt, welches aus einer geschäumten Platte hergestellt ist. Die Platte ist aus einem Polyolefin gebildet und beidseitig kaschiert.
Die DE 1 729 023 A offenbart ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von kaschierten thermoplastischen Schaumstoffbahnen. Dabei wird ein durch eine Strangpresse extrudierter Schlauch beim Austreten aus der Strangpresse mit einem Kaschiermaterial versehen und anschließend um mehr als 75% zwischen zwei Druckwalzen verdichtet.
Nach dem Stand der Technik ist aus der DE 10 2010 049 652 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundteils bekannt, bei dem eine Schaumschicht mit einer mehrlagigen schaumundurchlässigen Deckschicht verbunden ist. Zur Herstellung des Verbundteils wird zunächst die schaumundurchlässige Deckschicht verformt. Anschließend wird die Schaumschicht durch Hinterschäumen der Deckschicht hergestellt.
Die DE 10 2010 049 653 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Verbundteils, insbesondere einer Innenverkleidung für ein Fahrzeug. Dabei werden zunächst Deckschichten in die Formhälften eines Schaumwerkzeugs eingelegt. Die Deckschichten werden durch Anlegen eines Unterdrucks gegen die Oberfläche des Schaumwerkzeugs gesogen. Anschließend wird das Verbundteil durch Hinterschäumen der Deckschichten mit einer Schaummasse erzeugt. Als Schaummasse kann ein PU-Schaum verwendet werden.
Aus der DE 197 20 975 A1 ist ein Polyolefinschaumstoff mit hoher Wärmeformbeständigkeit bekannt, der sich zur Herstellung von Kraftfahrzeuginnenraumteilen, insbesondere Türverkleidungen und dgl., eignet. Der Polyolefinschaumstoff ist aus modifiziertem Polypropylenen und nicht-modifiziertem Polypropylenen hergestellt. Dem Polyolefinschaumstoff können 5 bis 40 Gew.% Füll- bzw. Verstärkerstoffe zugesetzt sein.
Die US 2004/0115420 A1 offenbart eine ultradünne Strukturpaneele, bei der ein Paneelenkörper aus einem leichtgewichtigen, formbaren Material hergestellt ist. Bei dem formbaren Material kann es sich um expandiertes Polypropylen (EPP) handeln. Im Paneelenkörper sind steife Strukturinserts eingelegt. Der Paneelenkörper ist an seiner Unterseite mit einem Abdeckvlies und an seiner Oberseite mit dem Teppich kaschiert.
Die WO 01/70479 A1 offenbart einen Polymerschaum, welcher aus langkettenverzweigtem Polypropylen (HMS-PP) und einem Polyethylen mit geringer Dichte (LDPE) gebildet ist. Zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften des Schaums wird vorgeschlagen, die Zellen zu perforieren.
Innenverkleidungsteile für Fahrzeuge, insbesondere für Automobile, sollen möglichst leicht und dabei gleichzeitig formstabil sein. Eine Biegesteifigkeit herkömmlicher Innenverkleidungsteile liegt bei einem Flächengewicht von etwa 1.700 g/m² bei etwa 10 N im 2-Punkt-Biegeversuch. Es besteht in der Praxis ein Bedarf an einem Material, welches ein geringeres Flächengewicht bzw. eine geringe Dichte und eine verbesserte Biegesteifigkeit aufweist. Das Material soll sich insbesondere zur Herstellung von Innenverkleidungsteilen für Fahrzeuge eignen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte sowie eines Verkleidungsteils für ein Fahrzeug anzugeben, welche sich durch ein geringes Flächengewicht bzw. eine geringe Dichte und eine verbesserte Biegesteifigkeit auszeichnen. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll ein entsprechendes Innenverkleidungsteil für ein Fahrzeug angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 11, 22 und 27 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte, insbesondere zur Herstellung eines Verkleidungsteils für ein Fahrzeug, mit folgenden Schritten vorgeschlagen:

Bereitstellen einer Polymerschmelze aus zumindest 70 Gew.% Polyolefin, wobei die Polymerschmelze 30 bis 45 Gew.% langkettenverzweigtes Polypropylen (HMS-PP) enthält,
Versetzen der Polymerschmelze mit einem Treibmittel,
Extrudieren der Polymerschmelze unter Verwendung einer Breitschlitzdüse, wobei die Polymerschmelze aufschäumt, sobald sie die Breitschlitzdüse verlässt,
Laminieren des beim Austritt aus der Breitschlitzdüse sich bildenden, noch unverfestigten Bands aus geschäumtem Polymer mit zumindest einem ersten Textil, wobei das geschäumte Polymer nach dem Austritt aus der Breitschlitzdüse verdichtet wird, wobei das Band zum Verdichten des geschäumten Polymers durch einen zwischen zwei rotierenden Walzen gebildeten Spalt mit einer vorgegebenen Spaltweite geführt wird, wobei die Spaltweite geringer als eine Dicke des Bands vor dem Durchtritt durch den Spalt ist, wobei das geschäumte Polymer in verdichteten Zustand ein Raumgewicht im Bereich von 200 bis 270 kg/m³ aufweist, wobei das erstes Textil in Umlenkung um eine der Walzen dem Spalt zugeführt wird, so dass es mittels Roll-Lamination auf eine Oberseite des Bands aufgebracht wird, und Kühlen und dadurch bedingtes Verfestigen des laminierten Bands.

Die „Polymerschmelze“ im Sinne der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Gemisch von Polyolefinen. 30 bis 45 Gew.% in diesem Gemisch sind gebildet aus einem langkettenverzweigten Polypropylen. Der Rest ist gebildet aus einem nicht-langkettenverzweigten Polyolefin. Es kann sich dabei um Copolymere, unverzweigtes Polyolefin und dgl. handeln.
Unter einem „langkettenverzweigtem Polyolefin“ wird ein Polyolefinmolekül mit einer Seitenkette verstanden, die nur an wenigen Stellen im Molekül auftritt, also nicht an jeder Wiederholungseinheit, wie z. B. die Methyl-Seitengruppe. Typischerweise liegt die Konzentration bei 0,1 bis 100 Langkettenverzweigungen pro Polyolefinmolekül.
Unter einer langkettenverzweigten Seitenkette wird eine Seitenkette verstanden, die bei Messungen mit NMR eine Mindestlänge von 6 Kohlenstoffatomen hat. Langkettenverzweigtes Polyolefin wird auch als „hochschmelzfestes Polyolefin“, im Falle von Polypropylen als HMS-PP, bezeichnet. Langkettenverzweigungen können beispielsweise mittels chromatographischer Verfahren, insbesondere Gelpermeationschromatograpfie (GPC), nachgewiesen werden. Insbesondere eignet sich dazu die Hochtemperatur-Gelpermeationschromatographie (HT-GPC). Abgesehen davon eignen sich rheologische Untersuchungen, insbesondere dehnreologische Untersuchungen, sowie DSC-Analysen zum Nachweis des Vorhandenseins von Langkettenverzweigungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Werkstoffs, welcher bei einem verminderten Flächengewicht bzw. einer verminderten Dichte eine erheblich verbesserte Biegesteifigkeit aufweist. Der vorgeschlagene Werkstoff ist thermoplastisch. Er lässt sich einfach mit einem thermischen Formpressverfahren umformen. Dabei bleibt überraschenderweise eine Dicke des band- oder plattenförmigen Werkstoffs im Wesentlichen erhalten. Der vorgeschlagene Werkstoff zeichnet sich auch im umgeformten Zustand durch eine hervorragende Biegesteifigkeit bei gleichzeitig verringertem Flächengewicht bzw. verringerter Dichte aus. - Der vorgeschlagene Werkstoff ist besonders leichtgewichtig.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Polyolefin zumindest zu 10 Gew.%, vorzugsweise zu zumindest 20 Gew.%, aus recyceltem Polyolefin hergestellt. Recyceltes Polyolefin ist relativ kostengünstig verfügbar. Es können damit die Herstellungskosten des Werkstoffs vermindert werden.
Das Polyolefin kann aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gebildet sein: PE, TPE, TPO, PP.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält die Polymerschmelze bis zu 20 Gew.%, vorzugsweise bis zu 15 Gew.%, eines mineralischen Füllstoffs, vorzugsweise Kreide, Talkum, Glasfasern oder einen anderen Füllstoff. Die Verwendung des vorgeschlagenen Füllstoffs trägt zur Ausbildung eines relativ homogenen, geschlossenzelligen Polymerschaums bei. Dabei weisen die Zellen des Polymerschaums vorteilhafterweise einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,05 bis 1,5 mm auf.
Als Treibmittel wird zweckmäßigerweise ein Treibgas, vorzugsweise CO₂, verwendet. Das vorgeschlagene Treibgas ist kostengünstig verfügbar. Es wird der Polymerschmelze zweckmäßigerweise in einem Abschnitt zwischen einem Extruderaggregat und der Breitschlitzdüse zugeführt.
Nach der Erfindung wird das geschäumte Polymer nach dem Austritt aus der Breitschlitzdüse verdichtet. Dazu wird das aus dem geschäumten Polymer gebildete Band durch einen zwischen zwei rotierenden Walzen gebildeten Spalt mit einer vorgegebenen Spaltweite geführt werden, wobei die Spaltweite geringer als eine Dicke des Bands vor dem Durchtritt durch den Spalt ist. D. h. das aus der Breitschlitzdüse austretende Band wird in einer Richtung parallel zu seiner Dicke gepresst und damit verdichtet. Infolgedessen werden die den Polymerschaum bildenden Zellen verformt, so dass deren sich parallel zu einer Oberseite des Bands erstreckende Länge L größer als deren sich parallel zur Dicke des Bands erstreckende Höhe H ist. Wegen der vorgeschlagenen Verdichtung des Bands weist eine daraus hergestellte Platte eine in einem vorgegebenen Bereich befindliche gleichbleibende Dicke auf.
Das geschäumte Polymer weist im verdichteten Zustand ein Raumgewicht im Bereich von 200 bis 270 kg/m³, vorzugsweise 200 bis 230 kg/m³, auf. Der vorgeschlagene Verbundwerkstoff ist biegesteif und gleichzeitig leichtgewichtig.
Nach der Erfindung wird das beim Austritt aus der Breitschlitzdüse sich bildende, noch unverfestigte Band aus geschäumtem Polymer mit zumindest einem Textil laminiert.
Erfindungsgemäß wird ein erstes Textil in Umlenkung um eine der Walzen dem Spalt zugeführt, so dass es mittels Roll-Lamination auf eine Oberseite des Bands aufgebracht wird. In ähnlicher Weise kann ein zweites Textil in Umlenkung um die andere Walze dem Spalt zugeführt werden, so dass es mittels Roll-Lamination auf eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite des Bands aufgebracht wird. Das Aufbringen des ersten und/oder zweiten Textils erfolgt vorteilhafterweise unmittelbar nach dem Austritt des Bands aus der Breitschlitzdüse. Zu diesem Zeitpunkt ist das Polymer noch plastisch verformbar und kann bei einem Aufbringen des Textils unter Druck mit dem Textil verkleben. Das Laminieren des ersten und/oder zweiten Textils kann nach der vorgeschlagenen Verfahrensausgestaltung ohne das Aufbringen eines Klebstoffs durchgeführt werden. - Es ist aber auch möglich, einen Klebstoff oder ein Klebehilfsmittel zum Herstellen einer besonders festen Verbindung mit dem Textil aufzubringen. Das aufgebrachte Textil verbessert die mechanischen Eigenschaften der Verbundplatte und schafft eine gleichmäßige Oberfläche, welche das Handling der Verbundplatte erleichtert.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das aus dem Spalt austretende laminierte Band zum Kühlen um zumindest eine stromabwärts des Spalts vorgesehene Kühlwalze geführt. Nach dem Kühlen weist das Band noch eine ausreichende Viskosität auf, so dass es plan gemacht werden kann. Zu diesem Zweck wird das Band nach dem Kühlen auf einer ebenen Unterlage entlanggeführt, wobei es weiter abkühlt. Anschließend kann die Verbundplatte durch Schneiden des Bands hergestellt werden.
Das Band kann zur Herstellung von Verbundplatten geschnitten werden. Der Verbundwerkstoff kann aber auch bandförmig in aufgerollter Form zur Herstellung beispielsweise von Verkleidungsteilen hergenommen werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und/oder zweite Textil ein Vlies, Gewirk, Gewebe, Gestrick, eine Folie oder ein Tuft ist. Solche Textilien verbinden sich gut mit dem aus dem geschäumten Polymer hergestellten Band. Die vorgenannten Textilien können aus organischen oder anorganischen Fasern, insbesondere Glas- oder Karbonfasern, hergestellt sein. Selbstverständlich kann das Textil auch aus Naturfasern gebildet sein.
Nach einer weiteren Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungsteils für ein Fahrzeug mit folgenden Schritten vorgeschlagen:

Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Verbundplatte,
Aufheizen der Verbundplatte,

Übereinanderstapeln der Verbundplatte und einer Dekorschicht in einer Formpresse, und Umformen des aus der Verbundplatte und der Dekorschicht gebildeten Schichtstapels, wobei die Dekorschicht auf die Verbundplatte laminiert wird.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine schnelle, einfache und kostengünstige Herstellung eines Verkleidungsteils für ein Fahrzeug. Das Verkleidungsteil ist besonders leicht und zeichnet sich durch eine hervorragende Biegesteifigkeit aus. Überraschenderweise weist das Verkleidungsteil auch in relativ stark verformten Bereichen eine weitgehend konstante Dicke auf. Das wird darauf zurückgeführt, dass es auch beim Umformen nochmals zu einer Volumenexpansion innerhalb der Verbundplatte kommt, so dass ein Formhohlraum der Formpresse auch in stark verformten Bereichen weitgehend ausgefüllt wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Dekorschicht vor dem Übereinanderschichten vorgeheizt. Damit wird eine besonders gut reproduzierbare und feste Verbindung zwischen der Dekorschicht und der Verbundplatte erreicht.
Zweckmäßigerweise werden die Dekorschicht und die Verbundplatte mittels eines Klebstoffs verbunden. Als Klebstoff wird vorteilhafterweise ein thermisch aktivierbarer Klebstoff verwendet. Die Dekorschicht kann auf einer der Verbundplatte zugewandten Rückseite mit dem Klebstoff beschichtet sein. Das vereinfacht nochmals das Verfahren. Es ist in diesem Fall nicht erforderlich, in einem gesonderten Verfahrensschritt Klebstoff zwischen die Dekorschicht und die Verbundplatte einzubringen.
Es ist selbstverständlich auch möglich, den Klebstoff vor dem Schichten der Verbundplatte und der Deckschicht auf die Verbundplatte und/oder die Deckschicht aufzutragen. Zweckmäßigerweise wird als Klebstoff ein Klebevlies verwendet, welches zwischen die Verbundplatte und die Dekorschicht geschichtet wird. Ein solches Klebevlies lässt sich einfach handhaben.
Zweckmäßigerweise wird der Schichtstapel vor dem Umformen auf eine Temperatur in einem Bereich von 120 °C bis 220 °C, vorzugsweise 160 °C bis 200 °C, insbesondere in einem Bereich von 190 °C bis 200 °C, aufgeheizt. Das Aufheizen kann insbesondere mittels IR-Strahlern erfolgen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein durch das Umformen gebildeter Formkörper vor dem Entformen randlich beschnitten. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger Randbeschnitt bei noch warmem Formkörper besonders einfach möglich ist.
Der Formkörper kann auch nach dem Entformen randlich beschnitten und/oder zusätzlich mit zumindest einem Durchbruch versehen werden. Zum Schneiden des Durchbruchs sowie zum randlichen Beschneiden und/oder zum Schneiden in eine vorgegebene Kontur kann das Verfahren des Wasserstrahlschneidens verwendet werden.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird eine Verbundplatte vorgeschlagen, welche aus einer Polymerschmelze mit zumindest 70 Gew.% Polyolefin hergestellt ist, wobei die Polymerschmelze 30 bis 45 Gew.% langkettenverzweigtes Polypropylen (HMS-PP) enthält, wobei die Trägerschicht eine aus geschlossenen Zellen gebildete Schaumstruktur aufweist, wobei eine parallel zu einer Oberseite der Trägerschicht sich erstreckende mittlere Länge L der Zellen größer als eine senkrecht zur Oberseite sich erstreckende mittlere Höhe H der Zellen ist, wobei die Trägerschicht ein Raumgewicht im Bereich von 200 bis 270 kg/m³ aufweist, wobei zumindest auf die Oberseite ein erstes Textil laminiert ist, und wobei die Verbundplatte eine im 2-Punkt-Biegeversuch gemessene Biegesteifigkeit von mehr als 15 N bei einem Flächengewicht der Trägerschicht von 1.200 g/m² aufweist.
Der vorgeschlagene Verbundwerkstoff ist besonders leicht und weist gleichzeitig eine besonders hohe Biegesteifigkeit auf. Er ist ferner druckfest und lässt sich einfach mittels des thermischen Formpressens umformen.
Die Trägerschicht weist eine aus geschlossenen Zellen gebildete Schaumstruktur auf. Die Schaumstruktur weist vorteilhafterweise zumindest 80% an geschlossenen Zellen, besonders bevorzugt mehr als 90% an geschlossenen Zellen auf.
Die Zellen sind bedingt durch den beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Herstellungsverfahren des Verbundwerkstoffs ausgeübten Druck langgestreckt und zwar in einer Richtung parallel zur Oberseite. Für ein Verhältnis zwischen der mittleren Länge L und der mittleren Höhe H der Zellen gilt vorteilhafterweise die folgende Beziehung: $L/H = K,$
wobei K ein Wert im Bereich von 1,5 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5, ist.
Auf die Oberseite der Trägerschicht ist ein erstes Textil laminiert. Auf eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite kann ein zweites Textil laminiert sein. Das verbessert die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs und erleichtert deren Handling.
Im 2-Punkt-Biegeversuch weist die Verbundplatte eine Biegesteifigkeit von mehr als 15 N bei einem Flächengewicht der Trägerschicht von 1.200 g/m² auf. Mit zunehmendem Flächengewicht steigt die Beigesteifigkeit. Beispielsweise weist die Verbundplatte bei einem Flächengewicht von 1.500 g/m² eine Biegesteifigkeit von mehr als 26 N auf. Die Biegesteifigkeit ist vorliegend nach dem 100-15-10-Verfahren gemessen worden.
Das erste und/oder zweite Textil ist zweckmäßigerweise ein Vlies, Gewirk, Gewebe, Gestrick, Tuft oder eine Folie. Eine Dicke der Trägerschicht beträgt zweckmäßigerweise 3 bis 6 mm.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird ein Verkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei auf die erfindungsgemäße Verbundplatte eine Dekorschicht laminiert ist. Die Dekorschicht ist zweckmäßigerweise mittels eines Klebstoffs mit der Verbundplatte laminiert. Bei dem Klebstoff kann es sich um einen thermisch aktivierbaren Klebstoff handeln.
Die Dekorschicht ist zweckmäßigerweise gebildet aus einem der folgenden Materialien: Vlies, Gewirk, Gewebe, Gestrick, Teppich, Nadelfilz, Tuft, Folie.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Vorrichtung zur Herstellung einer Verbundplatte,
2 die Schritte zur Herstellung einer Verbundplatte,
3 die Schritte zur Herstellung einer Innenverkleidung,
4 eine Querschnittsansicht durch eine Innenverkleidung,
5 eine Schnittansicht durch die Trägerschicht in Transportrichtung,
6 eine Schnittansicht durch die Trägerschicht senkrecht zur Transportrichtung und
7 eine vergleichende Darstellung der Biegesteifigkeit über dem Flächengewicht.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Verbundplatte. Die Vorrichtung umfasst einen Extruder 1 mit einem Aufgabetrichter 2 zum Zuführen von Granulat aus langkettenverzweigtem Polypropylen und unverzweigtem Polypropylen. Es kann stromabwärts des Aufgabetrichters 2 ein weiterer (hier nicht gezeigter) Aufgabetrichter zum Zuführen von Zuschlagstoffen, beispielsweise Kreide oder dgl., vorgesehen sein.
Im Extruder 1 wird die Polymerschmelze hergestellt und homogenisiert. Stromabwärts des Extruders 1 ist ein Vorschaltmischer 3 vorgesehen, in welchem die Polymerschmelze weiter homogenisiert und gemischt wird. Mit dem Bezugszeichen 4 ist ein Sieb bezeichnet, welches zwischen dem Vorschaltmischer 3 und dem Extruder 1 geschaltet ist. Stromabwärts des Siebs 4 kann ein hier nicht näher gezeigter Zugang zum Zuführen eines Treibgases, beispielsweise CO₂, vorgesehen sein.
Mit dem Bezugszeichen 5 ist eine Breitschlitzdüse bezeichnet, der stromabwärts ein aus einer ersten Walze 6 und einer zweiten Walze 7 gebildetes Walzenpaar nachgeordnet ist. Zwischen der ersten 6 und der zweiten Walze 7 ist ein Spalt 8 mit einer vorgegebenen Spaltweite vorgesehen. Mit dem Bezugszeichen 9 ist eine Kühlwalze bezeichnet, welcher stromabwärts ein horizontaler Walzengang 10 nachgeordnet ist. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Schneidvorrichtung. Auf einer ersten Vorratsspule 12 ist ein erstes Vlies 13 aufgenommen, welches um die erste Walze 6 dem Spalt 8 zugeführt wird. Auf einer zweiten Vorratsspule 14 ist ein zweites Vlies 15 aufgenommen, welches um die zweite Walze 7 dem Spalt 8 zugeführt wird. Das erste 13 und/oder das zweite Vlies 15 kann aus PET hergestellt sein. Das erste Vlies 13 weist zweckmäßigerweise ein Flächengewicht im Bereich von 20 bis 40 g/m², das zweite Vlies 15 zweckmäßigerweise ein Flächengewicht von 90 bis 110 g/m² auf. Das erste Vlies 13 weist also zweckmäßigerweise ein geringeres Flächengewicht als das zweite Vlies 15 auf. Vorteilhafterweise beträgt das Flächengewicht des ersten Vlieses 13 höchstens die Hälfte des Flächengewichts des zweiten Vlieses 15.
Die Funktion der in 1 gezeigten Vorrichtung wird nunmehr in Zusammensicht mit der 2 näher erläutert.
Im beheizbaren Extruder 1 wird bei einer Temperatur von 170 °C bis 200 °C eine Polymerschmelze hergestellt. Die Polymerschmelze enthält 30 bis 45 Gew.%, besonders bevorzugt 35 bis 45 Gew.%, an langkettenverzweigtem Polypropylen (HMS-PP). Ferner enthält die Polymerschmelze vorteilhafterweise 15 bis 30 Gew.% einer Mischung aus Polypropylenhomopolymeren (PP-H) sowie Polypropylencopolymeren. Der Polymerschmelze können außerdem 10 bis 60 Gew.% an recyceltem Polypropylen zugesetzt sein. Der Anteil an recyceltem Polypropylen beträgt zweckmäßigerweise 30 bis 40 Gew.%. Die Polymerschmelze enthält außerdem einen Gehalt von höchstens 10 Gew.% eines Füllstoffs, beispielsweise Kreide. Ferner kann die Polymerschmelze 1 bis 2 Gew.% eines Nukleierungsmittel, beispielsweise Talkum, und/oder 0,5 bis 1,0 Gew.% eines Gleitmittels enthalten.
Die Polymerschmelze wird mittels des Extruders 1 mit einem Druck von 70 bis 130 bar in Richtung der Breitschlitzdüse 5 gedrückt, wobei die Polymerschmelze durch das Sieb 4 gelangt. Stromabwärts des Siebs 4 wird der Polymerschmelze als Treibgas CO₂ zugesetzt. Anschließend wird das aus Polymerschmelze und Treibgas gebildete Gemisch im Vorschaltmischer 3 bei einer Temperatur von 150 °C bis 180 °C homogenisiert und schließlich durch die Breitschlitzdüse 5 extrudiert. Sobald die Polymerschmelze die Breitschlitzdüse 5 verlässt, schäumt das Polymermaterial auf. Ein aus dem geschäumten Polymermaterial gebildetes Band wird durch das aus der ersten 6 und der zweiten Walze 7 gebildete Walzenpaar hindurchgeführt, wobei eine Oberseite des Bands mit dem ersten Vlies 13 und eine Unterseite des Bands mit dem zweiten Vlies 15 laminiert wird. Das zweite Vlies 15 bildet vorteilhafterweise eine Unterseite des Bands 16 oder einer daraus herge- stellten Verbundplatte 17. Die Unterseite liegt einer mit einer Dekorschicht belegten Oberseite des Bands 16 oder einer daraus hergestellten Verbundplatte 17 gegenüber. - Ein durch das Walzenpaar gebildeter Spalt hat zweckmäßigerweise eine Spaltweite im Bereich von 2 bis 6 mm, vorzugsweise 3,5 bis 5,5 mm.
Das beidseitig laminierte Band 16 wird um die Kühlwalze 9 geführt und dabei gekühlt und verfestigt. Das Band 16 gelangt sodann auf den horizontalen Walzengang 10, wo es plan gemacht wird. Das Band 16 wird sodann mittels der Schneidvorrichtung 11 in Verbundplatten 17 geschnitten.
Beim Durchgang durch den Spalt 8 wird das Band 16 komprimiert, wobei gleichzeitig das erste 13 und das zweite Vlies 15 gegen die Ober- sowie Unterseite des Bands 16 gedrückt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Verbundplatten 17 eignen sich beispielsweise zur Herstellung von Innenverkleidungen für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge. 3 zeigt die Schritte zur Herstellung einer Innenverkleidung.
Zunächst wird die Verbundplatte z. B. auf eine Temperatur im Bereich von 90 °C bis 150 °C vorgeheizt. Anschließend wird aus der Verbundplatte und einer Dekorschicht, beispielsweise einem Nadelfilz, ein Schichtstapel gebildet, welcher auf den Rand eines Formwerkzeugs einer Formpresse aufgelegt wird. Zwischen der Dekorschicht und der Verbundplatte kann ein Klebevlies angeordnet werden. Das Klebevlies wird zweckmäßigerweise auf dem ersten Vlies 13 angeordnet. Das Klebevlies kann ein Flächengewicht im Bereich von 40 bis 60 g/m² aufweisen. Ferner ist es möglich, dass weitere Schichten zu dem Schichtstapel hinzugefügt werden. Beispielsweise kann an einer der Dekorschicht gegenüberliegenden Unterseite der Verbundplatte eine aus einem Abdeckvlies gebildete Schicht angeordnet werden. Ferner kann zwischen dem Klebevlies und der Verbundplatte ein PET-Spinnvlies angeordnet werden.
Auch die Dekorschicht kann vor der Herstellung des Schichtstapels vorgeheizt werden, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 50 °C bis 100 °C. Der auf dem Rand des Formwerkzeugs aufgenommene Schichtstapel wird sodann auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C, beispielsweise mittels einer IR-Heizung, aufgeheizt. Anschließend wird ein Kern der Formpresse in das Formwerkzeug gedrückt und damit der Schichtstapel in eine vorgegebene Form gebracht. Dabei beträgt die Haltezeit 20 bis 40 Sekunden.
Bedingt durch die Temperatur sowie den beim Formen erzeugten Druck verklebt die Dekorschicht mit der Verbundplatte. Sofern weitere Schichten vorgesehen sind, verkleben diese ebenfalls mit der Verbundplatte, so dass sich ein stabiler Formkörper bildet, bei dem sämtliche Schichten fest miteinander verbunden sind.
Nach dem Herausfahren des Kerns erfolgt zweckmäßigerweise ein Randbeschnitt des noch weichen Formkörpers. Anschließend wird der Formkörper aus dem Formwerkzeug entfernt.
Je nach Ausgestaltung kann es sein, dass der Formkörper beispielweise mittels Wasserstrahlschneiden weiter beschnitten wird. Es können insbesondere Durchbrüche hergestellt werden. Der Rand kann weiter beschnitten werden. Die vorgenannten Durchbrüche können auch mittels Stanzen hergestellt werden. In die Durchbrüche können Funktionsteile, beispielsweise Ablagefächer, Steckdosen oder dgl. eingeklebt werden.
Die 4 zeigt eine Schnittansicht durch eine Innenverkleidung. Eine Trägerschicht 18 ist an ihrer Oberseite mit dem ersten Vlies 13 und an ihrer Unterseite mit dem zweiten Vlies 15 (siehe 1) laminiert. Mit dem Bezugszeichen 19 ist eine Klebeschicht bezeichnet, mit der eine Dekorschicht 20 auf die Verbundplatte 17, die aus dem Band 16 gebildet ist, aufgeklebt ist. Wie aus 4 ersichtlich ist, weist die Trägerschicht 18 eine Schaumstruktur aus im Wesentlichen geschlossenen Zellen auf. Ein Raumgewicht der Trägerschicht 18 beträgt 200 kg/m³ bis höchstens 270 kg/m³. Vorzugsweise beträgt das Raumgewicht 220 kg/m³ bis 260 kg/m³ bei einer mittleren Dicke der Trägerschicht 18 von 4 mm.
Die 5 und 6 zeigen die Schaumstruktur nochmals in vergrößerter Ansicht. Eine Oberkante der in den 5 und 6 gezeigten Fotos entspricht etwa einer Oberseite der Trägerschicht 18. Die Zellen weisen eine Länge L auf, welche sich in die Richtung von rechts nach links erstreckt. Eine Höhe H der Zellen erstreckt sich senkrecht dazu. Wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist, ist die Länge L der Zellen größer als die Höhe H der Zellen. Ein mittlerer Durchmesser der Zellen beträgt etwa 0,5 bis 1,5 mm. Ein Verhältnis zwischen der Länge L und der Höhe H beträgt hier etwa 2 bis 4.
7 zeigt einen Vergleich der Biegesteifigkeit einer erfindungsgemäßen Innenverkleidung I gegenüber einer herkömmlichen Innenverkleidung S. Die herkömmliche Innenverkleidung S wird üblicherweise mit einem Flächengewicht von 2.000 g/m² hergestellt. Wie aus 7 ersichtlich ist, weist die erfindungsgemäße Innenverkleidung I bei einem Flächengewicht von 1.700 g/m² eine Biegesteifigkeit von etwa 37 N auf, wohingegen die herkömmliche Innenverkleidung S beim selben Flächengewicht eine Biegesteifigkeit lediglich von 10 N aufweist. Eine herkömmliche Biegesteifigkeit von etwa 17 N bei einem Flächengewicht der herkömmlichen Innenverkleidung S von 2.000 g/m² kann mit der erfindungsgemäßen Innenverkleidung I bereits mit einem Flächengewicht von etwa 1.250 g/m² erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Extruder
2: Aufgabetrichter
3: Vorschaltmischer
4: Sieb
5: Breitschlitzdüse
6: erste Walze
7: zweite Walze
8: Schlitz
9: Kühlwalze
10: horizontaler Walzengang
11: Schneidvorrichtung
12: erste Vorratsspule
13: erstes Vlies
14: zweite Vorratsspule
15: zweites Vlies
16: Band
17: Verbundplatte
18: Trägerschicht
19: Klebstoffschicht
20: Dekorschicht
H: Höhe
I: erfindungsgemäße Innenverkleidung
L: Länge
S: herkömmliche Innenverkleidung

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte (17), insbesondere zur Herstellung eines Verkleidungsteils (I) für ein Fahrzeug, mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Polymerschmelze aus zumindest 70 Gew.% Polyolefin, wobei die Polymerschmelze 30 bis 45 Gew.% langkettenverzweigtes Polypropylen (HMS-PP) enthält, Versetzen der Polymerschmelze mit einem Treibmittel, Extrudieren der Polymerschmelze unter Verwendung einer Breitschlitzdüse (5), wobei die Polymerschmelze aufschäumt, sobald sie die Breitschlitzdüse verlässt, Laminieren des beim Austritt aus der Breitschlitzdüse (5) sich bildenden, noch unverfestigten Bands (16) aus geschäumtem Polymer mit zumindest einem ersten Textil (13, 15), wobei das geschäumte Polymer nach dem Austritt aus der Breitschlitzdüse (5) verdichtet wird, wobei das Band (16) zum Verdichten des geschäumten Polymers durch einen zwischen zwei rotierenden Walzen (6, 7) gebildeten Spalt (8) mit einer vorgegebenen Spaltweite geführt wird, wobei die Spaltweite geringer als eine Dicke des Bands (16) vor dem Durchtritt durch den Spalt (8) ist, wobei das geschäumte Polymer im verdichteten Zustand ein Raumgewicht im Bereich von 200 bis 270 kg/m³ aufweist, wobei das erstes Textil (13) in Umlenkung um eine der Walzen (6) dem Spalt (8) zugeführt wird, so dass es mittels Roll-Lamination auf eine Oberseite des Bands (16) aufgebracht wird, und Kühlen und dadurch bedingtes Verfestigen des laminierten Bands (16).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polyolefin zumindest zu 10 Gew.%, vorzugsweise zu zumindest 20 Gew.%, aus recyceltem Polyolefin gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polyolefin aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gebildet ist: PE, TPE, TPO, PP.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymerschmelze bis zu 20 Gew.%, vorzugsweise bis zu 15 Gew.%, eines mineralischen Füllstoffs, vorzugsweise Kreide oder Talkum, enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Treibmittel ein Treibgas, vorzugsweise CO₂, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein zweites Textil (15) in Umlenkung um die andere der Walzen (7) dem Spalt (8) zugeführt wird, so dass es mittels Roll-Lamination auf eine der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite des Bands (16) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste (13) und/oder zweite Textil (15) ein Vlies, Gewirk, Gewebe, Gestrick, eine Folie oder ein Tuft ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das aus dem Spalt (8) austretende laminierte Band (16) zum Kühlen um zumindest eine stromabwärts des Spalts (8) vorgesehene Kühlwalze (9) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das laminierte Band (16) nach dem Kühlen plan gemacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das laminierte Band zur Herstellung von Verbundplatten (17) geschnitten wird.
Verfahren zum Herstellen eines Verkleidungsteils (I) für ein Fahrzeug mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Verbundplatte (17) nach Anspruch 10, Aufheizen der Verbundplatte (17), Übereinanderstapeln der Verbundplatte (17) und einer Dekorschicht (20) in einer Formpresse, und Umformen des aus der Verbundplatte (17) und der Dekorschicht (20) gebildeten Schichtstapels, wobei die Dekorschicht (20) auf die Verbundplatte (17) laminiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Dekorschicht (20) vor dem Übereinanderstapeln vorgeheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Dekorschicht (20) und die Verbundplatte (17) mittels eines Klebstoffs (19) verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei als Klebstoff (19) ein thermisch aktivierbarer Klebstoff verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Dekorschicht (20) auf einer der Verbundplatte (17) zugewandten Rückseite mit dem Klebstoff (19) beschichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Klebstoff (19) vor dem Übereinanderstapeln der Verbundplatte (17) und der Dekorschicht (20) auf die Verbundplatte (17) und/oder die Dekorschicht (20) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei als Klebstoff (19) ein Klebevlies verwendet wird, welches zwischen die Verbundplatte (17) und die Dekorschicht (20) geschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei der Schichtstapel vor dem Umformen auf eine Temperatur im Bereich von 120°C bis 220°C, vorzugsweise 160 °C bis 200 °C, aufgeheizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei ein durch das Umformen gebildeter Formkörper vor dem Entformen randlich beschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei der Formkörper nach dem Entformen randlich beschnitten und/oder zumindest ein Durchbruch geschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei der Formkörper mittels Wasserstrahlschneiden in eine vorgegebene Kontur geschnitten wird.
Verbundplatte (17) mit einer geschäumten Trägerschicht (18), welche aus einer Polymerschmelze mit zumindest 70 Gew.% Polyolefin hergestellt ist, wobei die Polymerschmelze 30 bis 45 Gew.% langkettenverzweigtes Polypropylen (HMS-PP) enthält, wobei die Trägerschicht (18) eine aus geschlossenen Zellen gebildete Schaumstruktur aufweist, wobei eine parallel zu einer Oberseite der Trägerschicht (18) sich erstreckende mittlere Länge L der Zellen größer als eine senkrecht zur Oberseite sich erstreckende mittlere Höhe H der Zellen ist, wobei die Trägerschicht (18) ein Raumgewicht im Bereich von 200 bis 270 kg/m³ aufweist, wobei zumindest auf die Oberseite ein erstes Textil (13, 15) laminiert ist, und wobei die Verbundplatte eine im 2-Punkt-Biegeversuch gemessene Biegesteifigkeit von mehr als 15 N bei einem Flächengewicht der Trägerschicht (18) von 1.200 g/m² aufweist.
Verbundplatte (17) nach Anspruch 22, wobei für ein Verhältnis zwischen der mittleren Länge L und der mittleren Höhe H die folgende Beziehung gilt: $L/H = K,$
wobei K ein Wert im Bereich von 1,5 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5, ist.
Verbundplatte (17) nach Anspruch 22 oder 23, wobei auf eine der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite ein zweites Textil (15) laminiert ist.
Verbundplatte (17) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei das erste (13) und/oder zweite Textil (15) ein Vlies, Gewirk, Gewebe, Gestrick, Tuft oder eine Folie ist.
Verbundplatte (17) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei eine Dicke der Trägerschicht (18) 2 bis 8 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm, beträgt.
Verkleidungsteil (I) für ein Kraftfahrzeug, wobei auf die Verbundplatte (17) nach einem der Ansprüche 22 bis 26 eine Dekorschicht (20) laminiert ist.
Verkleidungsteil (I) nach Anspruch 27, wobei die Dekorschicht (20) mittels eines Klebstoffs (19) mit der Verbundplatte (17) laminiert ist.
Verkleidungsteil (I) nach Anspruch 28, wobei der Klebstoff (19) ein thermisch aktivierbarer Klebstoff ist.
Verkleidungsteil (I) nach einem der Ansprüche 28 oder 29, wobei die Dekorschicht (20) ein Vlies, Gewirk, Gewebe, Gestrick, Teppich, Nadelfilz, Tuft oder eine Folie ist.