DE102017210790A1 - Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils und Sandwichbauteil - Google Patents

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Abstract

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Sandwichbauteil, das eine erste Fasermatte, eine zweite Fasermatte und einen Schaumkern umfasst, hergestellt. Zunächst wird dafür ein Presswerkzeug mit einer ersten und einer zweiten Werkzeughälfte bereitgestellt. In das bereitgestellte Presswerkzeug werden eine erste, mit einem aufschäumbaren Material imprägnierte, Fasermatte und eine zweite Fasermatte eingelegt. Die Fasermatten werden dabei aufeinander gelegt, sodass sie in einer dafür vorgesehenen Aussparung zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte angeordnet sind. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das aufschäumbare Material aktiviert, sodass das aufschäumbare Material aufschäumt. Dabei wird ein Abstand zwischen der zweiten und der ersten Werkzeughälfte derart erhöht, dass eine die erste und zweite Fasermatte verbindende Schaumschicht zwischen der ersten und der zweiten Fasermatte gebildet wird. Dabei dringt die Schaumschicht zumindest teilweise in die Fasermatten ein und verbindet diese.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils, insbesondere für die Verwendung in einem Fahrzeuginnenraum, mit einer ersten Fasermatte, einer zweiten Fasermatte und einem Schaumkern. Außerdem betrifft die Erfindung ein Sandwichbauteil, das durch das beanspruchte Verfahren hergestellt wurde.
  • Im Stand der Technik sind Sandwichbauteile hinlänglich bekannt und werden beispielsweise in der Automobilindustrie bevorzugt verwendet, um Materialeigenschaften verschiedenster Materialien miteinander zu kombinieren. Dabei werden hohe Anforderungen an Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht gestellt, was zu komplexen Materialzusammensetzungen führt. Diese Materialkomplexität wiederum hat aufwendige Herstellungsverfahren zur Folge, sodass die Herstellungskosten in der Regel sehr hoch sind.
  • Um eine hinreichende Stabilität bei geringem Gewicht zu erreichen, werden Sandwichbauteile beispielsweise mit einem leichten Schaumkern gefertigt, der durch Fasermatten, insbesondere Naturfaser-Polypropylen- oder Glasfaser-Polypropylen-Matten, stabilisiert ist.
  • Die WO 2014/033068 A9 zeigt beispielsweise ein Sandwichbauteil, das einen Polyurethan-Schaumkern aufweist, der zwischen zwei stabilisierenden Schichten angeordnet ist. Die WO 2014/033068 A9 betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Sandwichbauteils. Das Verfahren das derartige Sandwichbauteile mittels einer Doppelband-Transportanlage herzustellen vorschlägt, ist jedoch vergleichsweise aufwendig und zeitintensiv.
  • Ausgehend von dem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils, insbesondere für die Verwendung in einem Fahrzeuginnenraum, vorzuschlagen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das es ermöglicht, Bauteile kostengünstiger herzustellen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, das Zykluszeiten zur Herstellung eines Sandwichbauteils verringert. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe ein entsprechend hergestelltes Sandwichbauteil vorzuschlagen.
  • Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise durch ein Sandwichbauteil mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Sandwichbauteil, das eine erste Fasermatte, eine zweite Fasermatte und einen Schaumkern umfasst, hergestellt. Zunächst wird dafür ein Presswerkzeug mit einer ersten, zum Beispiel einer oberen Werkzeughälfte und einer zweiten, zum Beispiel einer unteren Werkzeughälfte bereitgestellt. In das bereitgestellte Presswerkzeug werden eine erste, mit einem aufschäumbaren Material imprägnierte, Fasermatte und eine zweite Fasermatte eingelegt. Die Fasermatten werden dabei aneinander an gelegt, sodass sie in einer dafür vorgesehenen Aussparung zwischen der oberen und unteren Werkzeughälfte angeordnet sind. Vorzugsweise werden die Fasermatten zunächst aufeinander gelegt. Das Presswerkzeug wird daraufhin geschlossen, indem ein Abstand zwischen der oberen und unteren Werkzeughälfte verringert wird. Alternativ kann zunächst die erste Fasermatte an der ersten Werkzeughälfte angelegt werden und die zweite Fasermatte an der zweiten Werkzeughälfte, wobei die beiden Matten durch das Schließen des Werkzeugs an einander gelegt werden. Zum Schließen des Werkzeugs kann beispielsweise die erste Werkzeughälfte in Richtung der zweiten Werkzeughälfte und/oder die zweite Werkzeughälfte in Richtung der ersten Werkzeughälfte bewegt werden. Ferner können die Fasermatten durch entsprechend geformte Werkzeughälften auch in Form gepresst werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das aufschäumbare Material aktiviert, sodass das aufschäumbare Material aufschäumt. Der Schritt des Aktivierens kann vor oder nach einem Einlegen der Fasermatten in das Presswerkzeug durchgeführt werden. Ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Werkzeughälfte wird derart erhöht, dass eine die erste und zweite Fasermatte verbindende Schaumschicht zwischen der ersten und der zweiten Fasermatte gebildet wird. Dabei dringt die Schaumschicht zumindest teilweise in die Fasermatten ein. Durch die Expansion des Schaumes entsteht typischerweise ein Druck der die erste Matte gegen die erste Werkzeughälfte drückt und die zweite Matte gegen die zweite Werkzeughälfte drückt. Durch diesen Druck können beide Matten verpresst oder verdichtet werden, abhängig vom Verdichtungsgrad des Schaums.
  • Das vorgeschlagene Verfahren hat dabei den Vorteil, dass ein Sandwichbauteil mit einem vergleichsweise geringen Gewicht hergestellt wird, indem ein leichter Schaumkern mit stabilisierenden Fasermatten verbunden wird. Dabei können die positiven Eigenschaften des Schaumkerns, der sich insbesondere durch ein geringes Gewicht auszeichnet, und die stabilisierenden Eigenschaften der Fasermatten miteinander kombiniert werden. Ferner wird durch ein zumindest teilweises Eindringen der Schaumschicht in die Fasermatten ein Form- und/oder Kraftschluss erreicht, sodass zusätzliche Klebemittel nicht zwingend notwendig sind, um die Schaumschicht mit den Fasermatten zu verbinden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass zumindest die erste Fasermatte mit dem aufschäumbaren aber noch nicht aktivierten Material vorimprägniert ist. So kann die vorimprägnierte Fasermatte im inaktivierten Zustand platzsparend gestapelt und gelagert werden und der Schaum kann erst im Presswerkzeug aktiviert werden, sodass er einen voluminöseren Zustand annimmt als in inaktiviertem Zustand. Zudem kann die vorimprägnierte Fasermatte in einem Zustand, in dem das aufschäumbare Material noch nicht aktiviert wurde, in Form gebracht, beispielsweise gebogen, werden, was nach dem Aktivieren und nach dem Aufschäumen des aufschäumbaren Materials nicht mehr oder nur unter großem Aufwand möglich ist.
  • Vorzugsweise ist auch die zweite Fasermatte mit einem aufschäumbaren Material imprägniert. Dies kann sich als vorteilhaft erweisen, da unter Verwendung einer ersten vorimprägnierten und einer zweiten vorimprägnierten Fasermatte eine Schaumschicht, die sich zwischen der ersten und der zweiten Fasermatte durch die Aktivierung des aufschäumbaren Materials bildet, im Wesentlichen gleichmäßig in die erste und zweite Fasermatte eindringt und eine im Wesentlichen gleich belastbare Verbindung zwischen der ersten Fasermatte und der Schaumschicht sowie der zweiten Fasermatte und der Schaumschicht besteht.
  • Zum Aktivieren und/oder zum Beschleunigen des Aktivierungsprozesses des aufschäumbaren Materials kann das Presswerkzeug erhitzt werden. Zusätzlich oder alternativ können die Fasermatten mit Wasser besprüht werden, was ebenfalls zum Aktivieren und/oder Beschleunigen des Aktivierungsprozesses dienen kann. Das Besprühen mit Wasser kann ein Bedampfen mit Wasserdampf umfassen. Das aufschäumbare Material der vorimprägnierten Fasermatten kann vor dem Einlegen der Fasermatten in das Presswerkzeug oder nach einem Einlegen der Fasermatten in das Presswerkzeug aktiviert werden. Die Fasermatten können beispielsweise auch vor dem Einlegen in das Presswerkzeug in einem separaten Arbeitsgang durch Wärme aktiviert werden.
  • Nach dem Aktivieren härtet die Schaumschicht aus. Dabei kann ein Härten aktiv beschleunigt werden, beispielsweise durch Erhitzen der Fasermatten und der Schaumschicht im Presswerkzeug.
  • Vor dem Einlegen der Fasermatten in das Presswerkzeug können die erste und/oder die zweite Fasermatten jeweils vernadelt werden. Typischerweise wird dabei die Fasermatte durch ein wiederholtes Einstechen einer Vielzahl von Wiederhakennadeln verfestigt und verdichtet. Alternativ oder zusätzlich könne auch die erste und die zweite Fasermatte lösbar miteinander vernadelt werden. Dabei werden die erste und die zweite Fasermatte übereinander angeordnet und durch ein wiederholtes Einstechen einer Vielzahl von Wiederhakennadeln miteinander, vorzugsweise lose, verbunden und zwar so, dass die Matte während des Aufschäumens des aufschäumbaren Materials voneinander getrennt werden können. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Klebemittel auf die erste und/oder zweite Fasermatte auf eine der jeweilig anderen Fasermatte zugwandten Seite aufgetragen werden. Dies hat den Vorteil, dass die Fasermatten zueinander rutschsicher positioniert sind und ein Einlegen in das Presswerkzeug vereinfacht werden kann. Bei einem Aktivieren des aufschäumbaren Materials im Presswerkzeug wird diese Verbindung durch die Expansion des aufschäumbaren Materials typischerweise gelöst, sodass ein Schaumkern zwischen der ersten und der zweiten Fasermatte entsteht. Die erste und/oder die zweite Fasermatte sind dabei vorzugsweise bereits vorimprägniert.
  • Um eine Fasermatte vorzuimprägnieren, wird typischerweise das aufschäumbare Material gleichmäßig auf eine oder mehrere Seiten der Fasermatte aufgesprüht und/oder die Fasermatte wird mit dem aufschäumbaren Material getränkt. Typischerweise ist das aufschäumbare Material ein Ein-Komponenten-Schaum oder ein Zwei-Komponenten-Schaum, vorzugsweise ein Polyurethan-Schaum. Die Fasermatten umfassen typischerweise Glasfasern, Naturfasern oder sowohl Glasfasern als auch Naturfasern. Ein Flächengewicht der Fasermatten beträgt typischerweise mindestens 100 g/m2, vorzugsweise mindestens 200 g/m2 und/oder maximal 500 g/m2.
  • Typischerweise wird zwischen der ersten Fasermatte und der ersten Werkzeughälfte eine dekorative Schicht, beispielsweise eine PVC-Folie oder ein Vlies, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann die dekorative Schicht auch zwischen der zweiten Werkzeughälfte und der zweiten Fasermatte angeordnet werden. Vorzugsweise dient das aufschäumende Material mit dem die eine und vorzugsweise auch die zweite Fasermatte vorimprägniert sind als Klebemittel zum Verbinden der Dekorschicht mit der ersten und/oder der zweiten Fasermatte. Es kann aber auch ein zusätzliches Klebemittel auf eine der ersten oder zweiten Fasermatte zugewandte Seite der Dekorschicht aufgetragen werden, um die Dekorschicht mit der ersten bzw. der zweiten Fasermatte und/oder mit dem aufschäumbaren Material, das bei einer Expansion des aufschäumbaren Materials durch die Fasermatten dringt, zu verbinden. Als Klebemittel kann dabei vorzugsweise ein thermisch aktivierbares Klebemittel auf Polyurethanbasis verwendet werden.
  • Um zu verhindern, dass das herzustellende Sandwichbauteil, insbesondere der während der Aktivierung und während des Aushärtens des aufschäumbaren Materials, das Presswerkzeug, insbesondere die obere und/oder die untere Werkzeughälfte verunreinigt, kann eine Trennschicht zwischen die obere und/oder untere Werkzeughälfte und eine eingelegte Fasermatte vorgesehen sein. Die Trennschicht wird vorzugsweise vor dem Einlegen der Fasermatten in das Presswerkzeug eingelegt, kann aber auch bereits an einer der Werkzeughälfte zugewandten Fläche der Fasermatten aufgebracht werden und gleichzeitig mit der oder den Fasermatten in das Werkzeug eingelegt werden. Typischerweise wird eine Trennfolie als Trennschicht verwendet. Die Trennfolie kann dabei vorzugsweise Polypropylene oder Silikonen umfassen. Eine Werkzeughälftenoberfläche kann auch durch eine Beschichtung mit einem Trennmittel, die beispielsweise auf die Werkzeughälftenoberfläche gesprüht, gepinselt oder gerollt wird, geschützt werden. Dazu können beispielsweise Silikone enthaltende Emulsionen verwendet werden. Die Werkzeughälfte kann auch einen selbsttrennenden Layer, beispielsweise Silikon, umfassen, sodass die Werkzeughälfte vor einem Verkleben mit dem aufschäumenden Material geschützt ist.
  • Mittels des oben beschriebenen Verfahrens kann ein Sandwichbauteil zur Verwendung in einem Fahrzeuginnenraum hergestellt werden. Dabei können zusätzliche Verfahrensschritte vorgesehen sein. Das Sandwichbauteil ist insbesondere geeignet zur Verwendung in einem Fahrzeuginnenraum, beispielsweise als Kartentasche, Hutablage oder Kofferraumabdeckung.
  • Es sei angemerkt, dass in der obigen Beschreibung die Begriffe „obere“ und „untere“ Werkzeughälfte ausschließlich einer besseren Veranschaulichung dienen und lediglich eine relative Zuordnung der Werkzeughälften zueinander beschreiben, die Erfindung jedoch keinesfalls auf eine derartige Anordnung eingeschränkt ist. Vielmehr können die Werkzeughälften auch nebeneinander positioniert sein.
  • Eine vorimprägnierte Fasermatte kann in der vorliegenden Erfindung auch als „Prepreg“ bezeichnet werden. Üblicherweise wird unter „Prepreg“ ein mit Reaktionsharzen vorimprägniertes (englisch: pre-impregnated) textiles Faser-Matrix-Halbzeug verstanden. Dieser Begriff wird in der vorliegenden Anmeldung aufgeweitet, sodass nicht nur Reaktionsharze, sondern aufschäumbaren Materialien, insbesondere Polyurethan Hartschaum, als Matrixwerkstoffe in Frage kommen.
  • Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung des Sandwichbauteils beschrieben wurden, können auf das Sandwichbauteil übertragen werden. Umgekehrt können Merkmale, die in Bezug auf das Sandwichbauteil beschrieben wurden, auf das Verfahren zur Herstellung des Sandwichbauteils übertragen werden.
  • Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand on Abbildungen beschrieben. Es zeigen
    • 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Fasermatte,
    • 2 einen schematischen Querschnitt durch mit einem aufschäumbaren Material imprägnierte Fasermatte,
    • 3 einen schematischen Querschnitt durch zwei aufeinander liegende mit einem aufschäumbaren Material imprägnierte Fasermatten,
    • 4 einen schematischen Querschnitt durch ein Sandwichbauteil umfassend zwei Fasermatten und einen Schaumkern,
    • 5 einen schematischen Querschnitt durch ein Sandwichbauteil umfassend zwei Fasermatten, einen Schaumkern und eine dekorative Schicht,
    • 6 eine perspektivische Sicht eines Sandwichbauteils, und
    • 7a - 7c ein Presswerkzeug in verschiedenen Momentaufnahmen.
  • In 1 ist eine Fasermatte 1 in einem Querschnitt schematisch dargestellt. Die Fasermatte 1 ist eine Glasfasermatte mit einem Flächengewicht von 150 g/m2. Die Fasermatte kann auch ein Gewebe, ein Faservlies, oder eine Naturfasermatte sein. Typischerweise werden dabei Holz, Sisal, Hanf oder Flachs als Naturfasern verwendet Die Fasermatte 1 weist typischerweise eine Dicke von mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 3 mm und/oder maximal 10 mm, vorzugsweise maximal 4 mm auf. Zusätzlich kann die Glas- oder Naturfasermatte Polypropylenfasern zur Verstärkung umfassen. Ferner zeigt 1 ein Imprägnierwerkzeug 2. Das Imprägnierwerkzeug 2 weist typischerweise eine Düse auf, durch die ein aufschäumbares Material auf die Fasermatte 1 gesprüht werden kann. Zum Imprägnieren der Fasermatte 1 kann die Fasermatte 1 alternativ oder zusätzlich mit einem aufschäumbaren Material getränkt werden.
  • 2 zeigt die Fasermatte 1 und das Imprägnierwerkzeug 2 der 1. Wiederkehrende Merkmale werden in der 2 und den folgenden Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Fasermatte 1 wurde mit Hilfe des Imprägnierwerkzeugs 2 mit einem aufschäumbaren Material 3 besprüht. Im dargestellten Beispiel ist das aufschäumbare Material 3 ein Ein-Komponenten-Polyurethan Schaum. Es kann aber auch ein Zwei-Komponenten-Polyurethan Schaum oder ein anderes aufschäumbares Material verwendet werden. Die Fasermatte 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 mit dem aufschäumbaren Material durchdrungen, sodass die Fasermatte 1 an einer Unterseite 4 kein aufschäumbares Material 3 aufweist. Wird die Fasermatte 1 zusätzlich oder alternativ zum Aufsprühen des aufschäumbaren Materials 3 mit dem aufschäumbaren Material 3 getränkt, durchdringt das aufschäumbare Material 3 die Fasermatte 1 nahezu vollständig.
  • 3 zeigt zwei Fasermatten 1, die mit einem aufschäumbaren Material 3 imprägniert sind. Die Fasermatten 1 sind Glasfasermatten entsprechend den Fasermatten 1 der 1 und 2 und sind wie die Fasermatte der 2 an jeweils einer Seite 5 mit einem aufschäumbaren Material besprüht. Das aufschäumbare Material 3 ist ein Ein-Komponenten-Polyurethan Material in einem nicht aufgeschäumten Zustand. Das aufschäumbare Material 3 ist typischerweise durch Hitze und/oder Wasserdampf aktivierbar. Die Fasermatten 1, 1' sind derart übereinander gestapelt, dass die besprühten Seiten 5, 5' aufeinanderliegen. Der Fasermattenstapel 6 wird in ein geöffnetes Presswerkzeug zwischen eine obere und eine untere Werkzeughälfte des Presswerkzeugs gelegt. Die Fasermatten 1 können dabei als Fasermattenstapel 6 in das Presswerkzeug eingelegt werden oder einzeln nacheinander in dem Presswerkzeug übereinander angeordnet werden. Werden die Fasermatten als Fasermattenstapel 6 in das Presswerkzeug eingelegt, können die Fasermatten 1 des Fasermattenstapels 6 vor einem Einlegen in das Presswerkzeug vernadelt werden, um ein Verrutschen der Fasermatten 1 relativ zueinander zu vermeiden und ein Einlegen des Fasermattenstapels 6 in das Presswerkzeug zu vereinfachen. Zusätzlich kann an einer Oberseite 7 und/oder einer Unterseite 8 des Fasermattenstapels 6 eine dekorative Schicht (nicht gezeigt in 3), zum Beispiel eine PVC-Folie, angeordnet sein. Die dekorative Schicht kann zunächst einzeln in dem Presswerkzeug angeordnet werden, sodass die Fasermatten 1, 1 einzeln oder als Fasermattenstapel 6 auf die dekorative Schicht gelegt werden können. Die dekorative Schicht kann alternativ auch bereits vor einem Einlegen der Fasermatten 1 auf zumindest einer der Fasermatten 1 angeordnet sein. Ferner kann eine Trennschicht in das Presswerkzeug eingelegt werden, beispielsweise eine Trennfolie (nicht gezeigt). Diese wird vorzugsweise an einer der Seiten 7 und/oder 8 angeordnet, an der bei einem späteren Pressvorgang keine dekorative Schicht anliegend ist. So kann vermieden werden, dass das aufschäumbare Material 3 mit der oberen und/oder unteren Werkzeughälfte in Kontakt kommt und diese verunreinigt und/oder verklebt wird. Die Trennschicht, insbesondere in Form einer Trennfolie, kann bereits vor dem Einlegen der Fasermatten 1 mit einer der Fasermatten oder dem Fasermattenstapel 6 verbunden sein. Eine der Werkzeughälften oder beide Werkzeughälften können auch durch Auftragen eines flüssigen Trennmittels auf die mit dem aufschäumbaren Material in Berührung kommenden Seiten des Werkzeugs, beispielsweise durch Besprühen oder Bepinseln, vor einer Beschmutzung und/oder einem Verkleben geschützt werden. Das aufschäumbare Material 3 wird beispielsweise durch Erhitzen der oberen und/oder unteren Werkzeughälfte aktiviert. Eine Aktivierung kann alternativ oder zusätzlich durch Wasser, mit dem die Fasermatten 1 bedampft, besprüht oder durchdrängt werden, gestartet werden. Die Aktivierung kann vor einem Einlegen der Fasermatten 1,1' in das Presswerkzeug oder direkt im Presswerkzeug gestartet werden. Die obere und die untere Werkzeughälfte werden typischerweise zunächst geschlossen, sodass sie eine vordefinierte Öffnung mit einem definierten Abstand zwischen der oberen und unteren Werkzeughälfte bilden. Dann wird der Abstand zwischen der oberen und unteren Werkzeughälfte bis zu einem vordefinierten Abstand erhöht, sodass das aufschäumbare Material 3 definiert zwischen den Fasermatten 1 aufschäumt und die Fasermatten 1 und mit dem aufgeschäumten Material 3' die Öffnung zwischen der oberen und unteren Werkzeughälfte im Wesentlichen ausfüllen und abformen. Das aufschäumbare Material 3 schäumt durch die Aktivierung auf und verfestigt sich zu einer Schaumschicht 3'.
  • In 4 ist eine derartige Schaumschicht 3' gezeigt. Die Schaumschicht 3' dringt beim Aufschäumen zumindest teilweise in die Fasermatten 1,1' ein und umschließt die Fasern. So werden die Fasermatten 1 verdichtet und im Wesentlichen formschlüssig miteinander verbunden. Zum Beschleunigen des Aushärtens der Schaumschicht 3' kann das Presswerkzeug beispielsweise temperierbar, vorzugsweise heizbar sein. Die Schaumschicht 3' klebt ferner die dekorative Schicht an die zumindest eine Fasermatte 1 und verbindet so die dekorative Schicht mit dem Fasermattenstapel 6 stoffschlüssig. Das fertige Sandwichbauteil umfasst typischerweise die Schaumschicht 3', die zwischen den zwei Fasermatten 1 angeordnet ist und diese zumindest teilweise durchdringt, und eine dekorative Schicht, die mit zumindest einer der Fasermatten 1 durch die Schaumschicht 3' verbunden ist. Typischerweise wird das Sandwichbauteil nach einem Härten der Schaumschicht 3' aus dem Presswerkzeug entnommen.
  • Das Presswerkzeug dient neben dem Verpressen der Fasermatten 1 mit der dekorativen Schicht und dem Schaumkern 3' typischerweise auch einer Formgebung des Sandwichbauteils. Die Werkzeughälften des Presswerkzeugs weisen deshalb zumindest bereichsweise eine Oberflächenform auf, die im Wesentlichen der Negativ-Form eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils, beispielsweise einer Kartentasche, entspricht. So können die imprägnierten Fasermatten 1,1', die in das Presswerkzeug eingelegt werden, während des Verpressens die Form der Werkzeughälften in einem Pressbereich abbilden.
  • 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Sandwichbauteil mit einer Schaumschicht 3', die zwischen zwei Fasermatten angeordnet ist und zumindest teilweise in diese eindringt und die Fasermatten 1,1' miteinander verbindet. Die Fasermatten 1,1' mit dem Schaumkern 3' entsprechen den Fasermatten 1,1' und der zwischenliegenden Schaumschicht 3' der 4. Ferner ist eine dekorative Schicht 9 mit der oberen Fasermatte verbunden. Die dekorative Schicht 9 ist dabei durch die Schaumschicht 3' sowie ein weiteres Klebemittel, das zwischen der Fasermatte 1 und der dekorativen Schicht aufgebracht wurde, mit der Fasermatte 1 stoffschlüssig verbunden. Die dekorative Schicht kann auch nur durch die Schaumschicht 3', die die Fasermatte durchdringt mit der Fasermatte 1 stoffschlüssig verbunden sein. Im gezeigten Beispiel ist die dekorative Schicht 9 eine PVC-Folie. Die dekorative Schicht 9 kann aber auch ein anderes Material umfassen, beispielsweise Vlies.
  • 6 zeigt ein Sandwichbauteil 10 in einer perspektivischen Ansicht. Das Sandwichbauteil 10 entspricht dem Aufbau des in 5 im Querschnitt gezeigten Bauteils und weist eine dekorative Schicht 9, zwei Fasermatten 1 und eine Schaumschicht 3' zwischen den Fasermatten auf. Das Sandwichbauteil der 6 hat eine Dicke von 4 mm, eine Länge von 50 cm und eine Breite von 30 cm. Das gezeigte Sandwichbauteil 10 kann beispielsweise Teil eine Türinnenverkleidung oder einer Mittelkonsole in einem Fahrzeug sein.
  • 7a zeigt ein Presswerkzeug 11 mit einer oberen Werkzeughälfte 12 und einer unteren Werkzeughälfte 13. Das Presswerkzeug 11 ist in einem geöffneten Zustand dargestellt, sodass zwischen der oberen Werkzeughälfte 12 und der unteren Werkzeughälfte 13 ein Zwischenraum gebildet wird, in den zwei mit einem aufschäumbaren Material 3 vorimprägnierte Fasermatten 1,1' mit einer dekorativen Schicht 9 eingelegt wurden. Dabei entspricht der eingelegte Faserstapel mit der dekorativen Schicht dem Aufbau des in 3 dargestellten Faserstapels 6, wobei auf dem Faserstapel 6 eine dekorative Schicht 9 angeordnet ist.
  • 7b zeigt das Presswerkzeug 11 der 7a mit dem bereits in 7a gezeigten Faserstapel 6 mit dekorativer Schicht 9, wobei die obere und untere Werkzeughälfte 12, 13 aufeinander zu bewegt wurden. Das Presswerkzeug 11 ist in 7b daher in geschlossenem Zustand gezeigt. Die Fasermatten 1 mit der darauf angeordneten dekorativen Schicht 9 wurden von der oberen Werkzeughälfte 12 zusammengepresst und bilden die Form der oberen Werkzeughälfte 12 ab. Die Fasermatten 1,1' sind dennoch weiterhin zueinander beabstandet. Ein Abstand zwischen den Fasermatten 1,1' ist im Vergleich zu dem in 7a gezeigten Abstand reduziert. In den imprägnierten Fasermatten 1,1' und eventuell auch zwischen den Fasermatten ist aufschäumbares Material 3. Die obere und die untere Werkzeughälfte 12, 13 werden nach dem Aufeinanderzubewegen erhitzt. Durch ein Erhitzen des Presswerkzeugs wird die Wärme auf das aufschäumbare Material 3 übertragen, sodass das aufschäumbare Material 3 aktiviert wird und aufschäumt.
  • 7c zeigt das Presswerkzeug 11 der 7b, wobei das aufschäumbare Material 3 aus 7b zu einer deutlich dickeren Schaumschicht 3' expandiert ist. Um eine definierte Expansion des aufschäumenden Materials 3 bzw. 3' zu erreichen, werden die erste und die zweite Werkzeughälfte 12, 13 auseinander bewegt, sodass sich ein Abstand zwischen den beiden Werkzeughälften 12, 13 im Vergleich zu 7b vergrößert. Dieser durch den wachsenden Abstand größer werdende Raum 14 wird, wie in 7c dargestellt, von dem expandierenden aufschäumenden Material 3 bzw. 3' ausgefüllt. Ist der Aufschäumvorgang abgeschlossen, kann das Presswerkzeug gekühlt werden, sodass das fertige Sandwichbauteil 15 nach dem Expansionsvorgang, vorzugsweise nach dem Aushärten der Schaumschicht, aus dem Presswerkzeug 11 entnommen werden. Dafür wird das Presswerkzeug 11 vorzugsweise weiter geöffnet (nicht gezeigt). Bei dem Expansionsvorgang des aufschäumbaren Materials 3 zur Schaumschicht 3' dringt das aufschäumbare Material in die Fasermatten 1 ein und verfestigt diese, wie bereits oben in Bezug auf 4 beschrieben. Die dekorative Schicht 9 wird durch den Druck, den die obere Werkzeughälfte 12 während des Expansionsvorgangs auf die dekorative Schicht ausübt, mit dem Fasermattenstapel verpresst. Ferner wird die dekorative Schicht 9 durch die Schaumschicht 3', die die obere Fasermatte 1 durchdringt, an den Fasermattenstapel geklebt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2014/033068 A9 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils (15) mit einer ersten Fasermatte (1), einer zweiten Fasermatte (1') und einem Schaumkern (3'), umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Presswerkzeugs (11) mit einer ersten (12) und einer zweiten Werkzeughälfte (13), - Einlegen einer ersten, mit einem aufschäumbaren Material (3) imprägnierten Fasermatte (1) und einer zweiten Fasermatte (1') in das Presswerkzeug (11), - Aktivieren des aufschäumbaren Materials (3), - Nach dem Aktivieren Erhöhen des Abstandes zwischen der ersten (12) und der zweiten Werkzeughälfte (13) bis zu einem vordefinierten Abstand, sodass das aufschäumbare Material (3) aufschäumt und eine die erste (1) und zweite Fasermatte (1) verbindende Schaumschicht (3') zwischen der ersten (1) und der zweiten Fasermatte (1') gebildet wird, wobei die Schaumschicht (3') zumindest teilweise in die Fasermatten (1, 1') eindringt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt - Schließen des Presswerkzeugs so, dass die Fasermatten aneinander anliegen wobei die erste Fasermatte (1) an der ersten Werkzeughälfte anliegt und die zweite Fasermatte (1') an der zweiten Werkzeughälfte anliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Fasermatte (1') mit einem aufschäumbaren Material (3) imprägniert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die erste und die zweite Fasermatte (1) vor dem Einlegen in das Presswerkzeug (11) lösbar miteinander vernadelt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaumschicht (3') nach dem Aktivieren ausgehärtet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Aktivierens des aufschäumenden Materials (3) ein Erhitzen des Presswerkzeugs (11) umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Aktivierens des aufschäumenden Materials (3) ein Besprühen der ersten und/oder zweiten Fasermatte (1, 1') mit Wasser zum Beschleunigen des Aufschäumens umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine dekorative Schicht (9) zwischen der ersten Fasermatte (1) und der ersten Werkzeughälfte (12) und/oder zwischen dem zweiten Fasermatte (1) und der zweiten Werkzeughälfte (13) eingelegt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Klebemittel auf die erste Fasermatte (1), die zweite Fasermatte (1') und/oder auf eine dekorative Schicht (9) aufgebracht wird, um die dekorative Schicht (9) mit zumindest einer Fasermatte (1, 1') zu verbinden.
  10. Sandwichbauteil zur Verwendung in einem Fahrzeuginnenraum hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
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DE102023001330A1 (de) 2022-07-13 2024-01-18 K o l l e r Kunststofftechnik GmbH Als Sandwich aufgebaute flächige Formkörper

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US4836871A (en) * 1986-12-02 1989-06-06 Mitsubishi Yuka Badische Co., Ltd. Manufacturing method for an expanded laminated sheet
WO2014033068A9 (de) 2012-08-27 2014-10-02 Bayer Materialscience Ag Sandwich - verbundelement mit verbesserten mechanischen eigenschafen und verfahren zur herstellung

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