DE102018206120A1

DE102018206120A1 - Verbundteil, insbesondere Innenverkleidungsteil, und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102018206120A1
Application number: DE102018206120.3A
Authority: DE
Inventors: Guillaume Basquin; Othmane Faik
Original assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Current assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-24
Also published as: CN110385895B; CN110385895A; US11607860B2; US20190322070A1

Abstract

Gegenstand der Anmeldung ist ein Verbundteil, welches einen Zellenkern, eine Verbindungsschicht, ein flächiges Glas und optional eine weitere flexible Schicht umfasst. Dabei wird der Zellenkern mit einem ausgehärteten Polymer befüllt, so dass das Verbundteil in einem One-Shot-Verfahren hergestellt werden kann.

Description

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verbundteil nach den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein zur Herstellung jenes Verbundteils geeignetes Verfahren.
Verbundteile, insbesondere Innenverkleidungsteile (wie beispielsweise Mittelkonsolen, Instrumententafeln, Türverkleidungen oder die Dekoroberflächen der vorgenannten Teile), werden im Fahrzeugbereich, aber auch in anderen Bereichen, wie beispielsweise Dekoroberflächen im Heimbereich, eingesetzt. Für die Verbundteile kommen verschiedene Materialien und verschiedene Schichtaufbauten infrage. in einigen Verbundteilen bildet ein flächiges Glas die A-Seite, d.h., die für den Benutzer haptisch erfahrbare und/oder visuell wahrnehmbare Seite. Unter einem flächigen Glas (oder auch Glasfläche) wird hierbei beispielsweise auch ein glasscheibenförmiges Glaselement verstanden. Oftmals wird die Glasfläche auf einen Träger montiert, welcher wiederum einen Schichtaufbau haben kann. Glas wird dabei oftmals wegen seiner besonders ästhetischen Wirkung und Haptik verwendet. Ein derartiges Verbundteil wird beispielsweise in Fahrzeuginnenräumen eingesetzt, um Teile der Mittelkonsole oder der Instrumententafel zu bedecken. Bei einer Vielzahl der vorgenannten Verbundteile ist es erforderlich, dass dieses Verbundteil eine Biegung aufweisen kann. Oftmals wird das Glas auf einen fertig hergestellten Träger aufgebracht und anschließend mit diesem gemeinsam in einem Biegewerkzeug gebogen. In Allgemeinen kommen als Träger insbesondere Zellenkerne, beispielsweise aus Aluminium, in Betracht. So zeigt beispielsweise die US 2005 003 148 ein Verbundteil mit einer A-seitigen Glasfläche, welche auf einen Kern mit Waben aus Aluminium aufgebracht wird. Die Befestigung auf Aluminiumkernen wird oftmals deswegen gewählt, weil der Aluminiumkern eine hohe Stabilität besitzt und somit das Glas stützen kann. Das nachträgliche Biegen eines derartigen Verbundteils ist jedoch kaum möglich oder sehr aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbesserung für derartige Verbundteile zu erreichen.
Die Aufgabe wird gelöst nach einem Verbundteil gemäß dem Anspruch sowie einem Verfahren zum Herstellen eines entsprechenden Verbundteils.
Das Verbundteil umfasst einen Zellenkern mit einer Vielzahl von sich zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Oberfläche erstreckenden Zellen. Insbesondere erstrecken sich die Wände der Zellen von der erste Oberfläche zur zweiten Oberfläche hin, so dass die durch die Zellen definierten Hohlräume zwischen der ersten und zweiten Oberfläche verlaufen und damit eine durchgehende Verbindung zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des Zellenkerns bewirken . Auf der zweiten Oberfläche des Zellenkerns ist ein flächiges Glas angeordnet.
Der Zellenkern ist mit einem ausgehärteten oder erstarrten Polymer befüllt, beispielsweise einem Harz, insbesondere einem Formaldehydharz oder einem Reaktionsharz. Vorzugsweise ist das Reaktionsharz ein Epoxid, aber auch andere Harze wie beispielsweise Methacrylat können angewendet werden. Die vorgenannten Harze werden in einigen Ausführungsformen bevorzugt, da diese im Vergleich mit geschmolzen thermoplastischen Polymeren dünnflüssiger sind und damit die Zellenkern gut befüllen können. Der Zellenkern ist derart mit einem ausgehärteten oder erstarrtes Polymer befüllt, dass dieses Polymer durch eine Vielzahl von Zellen hindurchragt und den Zellenkern stoffschlüssig mit der ersten Seite des Glases verbindet. Obgleich bislang lediglich Harze diskutiert wurden, kann der Zellenkern jedoch auch mit Thermoplasten befüllt sein. Bei der Befüllung des Zellenkerns können alle Zellen oder nur eine Teilmenge der Zellen befüllt sein. Ferner können die einzelnen befüllten Zellen vollständig oder auch nur teilweise befüllt sein. Das den Zellenkern füllende Polymer stellt eine Verbindung mit dem Glas her und fixiert die Form des Verbundteils, beispielsweise eine gebogene Form.
Die Verbindung zwischen Glas und Zellenkern kann unmittelbar sein, wobei das Polymer direkt eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Glas eingeht. Alternativ zu einer unmittelbaren Verbindung kann das Glas und der Zellenkern mittelbar miteinander verbunden sein, wobei es eine Schicht, beispielsweise eine Klebeschicht, zwischen dem Polymer und das Glas gibt. In einer Ausführungsform mit einer mittelbaren Verbindung kann das Verbundteil eine Verbindungsschicht umfassen, welche an einer Seite stoffschlüssig mit dem Glas verbunden ist und an der anderen Seite mit dem mit Polymer befüllten Zellenkern verbunden ist. Die Verbindungsschicht kann eine Folie, beispielsweise eine transparente Folie sein. Die Verbindungsschicht kann an einer Seite, zum Beispiel an der Seite des Glases, oder an beiden Seiten mit einem Klebestoff beschichtet sein.
Das flächige Glas kann eine Dekorationsschicht umfassen, die den Durchblick durch das Glas zumindest bereichsweise verhindert oder einschränkt. Die Dekorationsschicht kann lichtundurchlässig, durchscheinend, oder farbig durchsichtig sein. Die Dekorationsschicht kann an der Sichtseite des Glases, das heißt an der von dem Zellenkern abgewandte Seite des Glases, angeordnet sein, oder an der andere Seite des Glases. Die Dekorationsschicht kann auch innerhalb des flächigen Glases eingeschlossen sein. Die Dekorationsschicht kann in das Glas geätzt sein, zum Beispiel mit einem Laser oder durch Sandstrahlen. Die Dekorationsschicht kann aber auch einen Lack oder eine Farbe aufweisen.
Das Polymer kann dabei im Rahmen eines Spritzpressverfahrens („Resin Transfer Molding“) in den Zellenkern eingebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich, zum einen den Zellenkern mittels des Polymers zu verfestigen und zum anderen den Verbund aus Glas und Zellenkern (und optional einer Verbindungsschicht) zu biegen, kurz bevor oder während das Polymer oder das zu polymerisieren Material in den Zellenkern eingebracht wird. Wird dieser Verbund gebogen und anschließend oder währenddessen der Zellenkern mit dem Polymer befüllt und anschließend ausgehärtet oder erstarrt, kann die Trägerfunktion des Zellenkerns bei gleichzeitigem Formen bzw. Biegen des Glases hergestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein gebogenes Verbundteil wie hier beschrieben in einem einzigen Prozessschritt bzw. in einem einzigen Werkzeug herzustellen. Hierdurch verkürzt sich die Herstellungszeit, wodurch wiederum die Herstellungskosten gesenkt werden, und weiterhin wird die Prozesssicherheit gesteigert, da erst das Spitzpressen das Verbundteil verfestigt. Weil das Polymer oder das polymerisierbare Material, erst aushärtet bzw. erstarrt nachdem es gebogen ist, hält das Polymer das Verbundteil in der gebogenen Form.
Für das hier vorgesehene Verbundteil bzw. dessen Herstellungsverfahren können zahlreiche unterschiedliche Zellenkernmaterialien verwendet werden. So ist es beispielsweise in einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass der Zellenkern ein zellulosehaltiges und/oder recyceltes Material umfasst. Beispielsweise kann der Zellenkern aus Papier oder Pappe bestehen. Aufgrund der Zellenstruktur besitzt der Zellenkern eine ausreichende Stabilität, um beim Biegen des Verbundes aus Zellenkern und Glas nicht zerdrückt zu werden, und weiterhin wird die gebogene Form aufgrund der Aushärtung oder des Erstarren des Polymers dauerhaft fixiert. Dieser Effekt trägt dazu bei, dass auch nicht-metallische bzw. synthetische Polymere oder nachwachsende Rohstoffe als Materialien für den Zellenkern in Betracht gezogen werden können. Selbstverständlich kann das Verbundteil jedoch auch metallische Zellenkerne aufweisen.
Neben Papier und Pappe kann der Zellenkern beispielsweise auch aus einem Kunststoff, wie beispielsweise einem Thermoplast, mit Wabenstruktur, aufgebaut sein. Auch sind andere faserhaltige Materialien, wie beispielsweise Zellenkerne aus Naturfasern einsetzbar. Als Naturfasern können beispielsweise Holz, Flachs, Kenaf, Sisal, Hanf oder ähnliche faserhaltigen Materialen verwendet werden. Die Wände der Zellen sind vorzugsweise dünn im Vergleich zur Dicke des Glases und sind aus einem Material hergestellt, dass sich einfach biegen lässt, sodass der Zellenkern in einer Richtung senkrecht zur lateralen Erstreckung des Zellenkerns biegbar ist. Vorzugsweise sind die Wände der Zellen für das Polymer oder das zu polymerisieren Material durchlässig. Mithilfe des Spritzpressverfahrens können auch komplizierte Konturen des Verbundteils während dessen Herstellung zum einen gebogen und zum anderen fixiert werden. Das Verbundteil kann beispielsweise als Innen- oder Außenverkleidung auf eine Mittelkonsole, eine Fahrzeuginnentafel oder Türverkleidungen gesetzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindungsschicht auf der ersten und/oder zweiten Seite einen Klebstoff aufweisen, um den Zellenkern zunächst mit der Verbindungsschicht zu verbinden, bevor der laminierte Zellenkern in das Spritzpress- und Formwerkzeug eingelegt wird. Alternativ kann auch die erste Oberfläche und/oder die Glasfläche, welche mit der Verbindungsschicht verbunden wird, mit einem Klebstoff, beispielsweise einem transparenten Klebstoff versehen werden. Als Klebstoffe kommen hier beispielsweise Acrylate oder Silikone in Frage .
Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Ausführungsformen kann der Zellenkern eine oder mehrere Durchgangsöffnungen zwischen der ersten und zweiten Oberfläche aufweisen, wobei die Durchgangsöffnung eine Fläche von mehr als einer Zelle (betrachtet in der Ebene der ersten oder zweiten Oberfläche) hat. Mit anderen Worten kann der Zellenkern großflächige Ausschnitte aufweisen, so dass das fertig hergestellte Verbundteil zumindest ausschnittsweise Bereiche aufweist, in welchen das flächige Glas nicht mit dem Zellenkern hinterlegt ist. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn in einem Kraftfahrzeug Instrumente hinter der Glasfläche sichtbar und/oder bedienbar sein sollen. insbesondere bei der Verwendung des Verbundteils in Fahrzeugen, kann die Glasschicht auch eine berührungsempfindliche Glasschicht sein, in dem Sinne, dass elektronische Leitungsstrukturen in der Glasfläche angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, dahinterliegende elektronische Geräte gegebenenfalls bedienen zu können. Als Größe einer Durchtrittsöffnung kommen beispielsweise Flächen mit einem Flächenumfang zwischen 1 cm² und 1000 cm² infrage, insbesondere kommt infrage ein Flächenumfang zwischen 10 cm² und 500 cm².Auch größere und kleinere Flächenumfänge sind möglich. Der laminierte Zellkern kann eine Vielzahl derartiger Durchgangsöffnungen aufweisen, falls mehrere durch die Glasfläche hindurch sichtbare oder scheinende Elemente angeordnet sein sollen. Im Falle eines Durchscheinens kann beispielsweise eine transluzente Verbindungschicht und/oder ein dunkles oder gefärbtes Glas verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann auf die zweite Oberfläche des Zellenkerns alternativ oder ergänzend zu den vorhergehenden Ausführungsformen eine weitere Schicht angeordnet sein. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine flexible Schicht, welche in einigen Ausführungsformen ein hohes Young'sches Elastizitätsmodul aufweist. Unter einer flexiblen Schicht wird hierbei eine Schicht verstanden, welche zusammen mit den weiteren Komponenten des Verbundteils im Presswerkzeug oder Formwerkzeug oder dem integrierten Press- und Formwerkzeug gebogen werden kann. Beispielsweise kann es sich bei der weiteren Schicht um ein Textil, insbesondere ein Karbontextil, d.h. um ein Gewebe aus Karbonfasern handeln. Vorzugsweise ist die weitere Schicht durchlässig für Licht und Flüssigkeiten, wie z. B. das polymerisierbare Material mit welchem der Zellenkern befüllt wird. Wenn alle Schichten an der Sichtseite der weiteren Schicht durchsichtig sind, wird ein Sichtkanal von der A-Seite des Glases durch die Zellen bis zur weiteren Schicht geschaffen, so dass das Karbontextil durch das Glas hindurch sichtbar ist. Wenn die Schichten nicht durchsichtig, jedoch lichtdurchlässig sind, lassen sich durch die flexible Schicht beispielsweise zusätzliche optische Effekte erzeugen. Zudem ist die weitere Schicht geeignet, um auf einen festen Träger, wie beispielsweise einer Mittelkonsole oder einer Instrumententafel aufgebracht zu werden. Bei der weiteren Schicht handelt es sich insbesondere um eine Schicht, durch welche das Polymer oder das polymerisierbare Material im Rahmen eines Spritzpressverfahrens hindurch dringen kann. Von daher ist vorteilhaft, beispielsweise Gewebe, Gewirke oder Gestrick einzusetzen, durch deren Öffnungen das Polymer im flüssigen Zustand eindringen kann. Die Öffnungen des Gewebes, Gewirkes oder Gestricks sind dabei in einigen Ausführungsbeispielen kleiner als die Fläche einer Zelle des Zellenkerns betrachtet in der Ebene der ersten Oberfläche.
Unter dem Material Glas im Sinne dieser Anmeldung können zum einen Echtglas und zum anderen biegbare Kunststoffgläser verstanden werden. Bevorzugt für die Anwendung in einem Fahrzug wird Alumosilikatglas, unter anderem wegen seiner Stärke.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Glas auf der einen Seite eine Glasschicht und andererseits eine zwischen der Verbindungsschicht und der Glasschicht angeordneten Dekorschicht, welche direkt mit der Verbindungsschicht in Verbindung ist. Auch auf diese Weise können optische Effekte des Verbundteils bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei dem verwendeten Glas beispielsweise um Alumosilikatglas. Jedoch sind auch andere geeignete Gläser, welche beim Befüllen des Zellenkerns umgeformt werden können für das Verbundteil verwendbar.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann ein hier beschriebenes Verbundteil in einem Fahrzeug, insbesondere im Innenraum eines Fahrzeugs eingesetzt sein. Bei der Herstellung eines derartigen Verbundteils wird die erste Oberfläche des Zellenkerns mit der weiteren Schicht zu einem laminierten Zellenkern verbunden. Optional wird die zweite Oberfläche des Zellenkerns mit einer Verbindungsschicht bedeckt, insbesondere mit einer Klebeschicht. Der laminierte Zellenkern wird anschließend mit dem flächigen Glas in das Spritzpress- und Formwerkzeug eingelegt und der laminierte Zellenkern und das flächige Glas zusammen gemäß den Vorgaben des Endbenutzers des Verbundteils gebogen. Gleichzeitig wird im Rahmen eines Spritzpressverfahrens das flüssige Material in den Zellenkern eingebracht und anschließend erstarrt oder ausgehärtet, so dass die im Werkzeug vorgegebene Form auch nach dem Öffnen des Werkzeugs durch das Verbundteil beibehalten wird.
Bevor der laminierte Zellenkern mit dem flächigen Glas in das Spritzpress- und Formwerkzeug eingelegt wird, kann eine oder können mehrere Durchgangsöffnungen in dem mit der weiteren Schicht und optional mit der Verbindungsschicht laminierte Zellenkern, angebracht sein. Der eine oder die mehrere Durchgangsöffnungen umfassen eine Fläche mehrere Zellen des Zellenkerns, damit die Öffnungen von der Sichtseite des Verbundteils aus gesehen größer sind als eine Zelle. Obgleich bislang lediglich ein Zellenverbund von Zellenkern, Verbindungsschicht und flächigem Glas beschrieben wurde, kann in einer weiteren Ausführungsform der Zellenkern unmittelbar mit dem flächigen Glas in Berührung und mittels des ausgehärteten Polymers stoffschlüssig verbunden sein. Dabei wird der Zellenkern auf das Glas aufgebracht und dieser anschließend direkt mit dem Polymer beaufschlagt.
Das Press- und Formwerkzeug kann beispielsweise ausgestaltet sein, dass dieses zusätzliche Stege oder Flächen aufweist, um Durchgangsöffnungen im laminierten Zellenkern abzudecken, so dass das Polymer im flüssigen Zustand nicht mit den direkt durch die Durchgangsöffnungen zugängigen Bereichen des Glases in Kontakt tritt.
Die Dicke der Glasschicht senkrecht zur flächigen Ausgestaltung kann beispielsweise zwischen 0.3 und 1.5 mm betragen, vorzugsweise zwischen 0.5 und 1.0 mm. Der Zellenkern ist vorzugsweise dicker als der Glasschicht und kann beispielsweise eine Dicke senkrecht zur flächigen Ausgestaltung von 3 bis 25 mm besitzen, vorzugsweise zwischen 5 mm und 15 mm. Die Dicke der weiteren Schicht senkrecht zur flächigen Ausgestaltung kann beispielsweise zwischen 0.2 und 2.0 mm betragen. Die Dicke der Verbindungsschicht senkrecht zur flächigen Ausgestaltung kann beispielsweise zwischen 0.1 und 0.3 mm betragen. Das Verbundteil kann insgesamt eine Dicke von 4 mm bis 30 mm besitzen, beispielsweise eine Dicke zwischen 5 mm und 15 mm.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 Ausführungsbeispiel eines Verbundteils im Querschnitt;
2 Ausführungsbeispiel eines Zellenkerns mit rautenförmigen Zellen;
3a Ausführungsbeispiel eines Zellenkerns im Längsschnitt mit wabenförmigen Zellen;
3b Aufsicht auf einen laminierten Zellenkern mit Durchgangsöffnungen;
4 Ausführungsbeispiel eines Verfahrens anhand eines Ablaufdiagramms; und
5 weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbundteils.

Anhand der Figuren werden verschiedene Verbundteile, insbesondere Innenverkleidungsteile, wie Oberflächen für Mittelkonsolen, Türverkleidungen oder Instrumententafeln gezeigt.
Die 1 zeigt im Querschnitt ein Verbundteil 10, welches einen Zellenkern 12, eine Verbindungsschicht 14 sowie eine flächige Glasschicht 16 aufweist. Die Verbindungsschicht 14 kann neben einer Klebefunktion auch eine Dekorationsfunktion haben. Die Verbindungsschicht kann zum Beispiel farbig sein und/oder ein Muster aufweisen. Der Zellenkern 12 besitzt eine Vielzahl von Zellen 18, welche sich zwischen einer ersten Oberfläche 20 und einer zweiten Oberfläche 22 in X-Richtung erstrecken. Die Zellen 18, die in X-Richtung offen oder mindestens durchlässig für das flüssige Material sind, sind voneinander durch Trennwände 24 bzw. 24' getrennt. Die Zellen können dabei eine quadratische, rechteckige, rautenförmige oder vorzugsweise wabenförmige Form haben (betrachtet in der Aufsicht auf die Y-Z-Ebene). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zellenkern 12 ein aus Pappe bestehender Zellenkern. Dies bedeutet, dass die Wände 24 aus Pappe bestehen oder, alternativ, ein Pappe-Faser-Gemisch umfassen und die Zellen voneinander begrenzen. Der Zellenkern 12 besitzt eine Dicke in X-Richtung von 2 mm. Auf der ersten Oberfläche des Zellenkerns 12 ist die Verbindungsschicht 14 angeordnet.
Die Verbindungsschicht 14 ist zum Beispiel eine Kunststofffolie. Obwohl die Kunststoffolie aus einem transparenten Material gefertigt sein kann, wird eine nichttransparente Folie bevorzugt. Die Kunststoffolie kann lichtdurchlässig sein, um spezielle optische Effekten zu erreichen. In allgemeinem ist die Kunststofffolie, aber lichtundurchlässig und weist eine Farbe auf, beispielsweise ein farbiges Muster. Die Verbindungsschicht kann dabei auf ihrer ersten Seite 26 mit der ersten Oberfläche 20 verbunden sein. Dabei kann die Verbindungsschicht 14 auf der ersten Seite 26 einen Klebstoff aufweisen, beispielsweise ein Acrylat, welcher eine stoffschlüssige Verbindung mit der ersten Oberfläche 20, d.h. insbesondere mit den Wänden 24 der Zellen 18, eingeht. Der Verbund aus dem Zellenkernen 12 und der Verbindungsschicht 14 wird nachfolgend als laminierter Zellenkern bezeichnet. Auf der zweiten Seite 28 der Verbindungsschicht 14 ist die flächige Glasschicht 16 angeordnet. Vorzugsweise ist zwischen der flächigen Glasschicht 16 und der Verbindungsschicht 14 ein Klebstoff. In einer anderen Ausführungsform ist die Verbindungsschicht eine Klebeschicht. In dieser Ausführungsform kann zusätzlich eine Dekorationsschicht in dem Glas angeordnet sein.
Bei der Glasschicht 16 handelt es sich um ein vorgespanntes Glas, welches mittels einer auf der ersten Seite 28 angeordneten Klebeschicht mit dem laminierten Zellenkern verbunden wird. Der mit der Glasschicht 16 versehene laminierte Zellenkern kann in einem Press- und/oder Formwerkzeug zum einen vorgespannt bzw. gebogen werden, so dass die Glasfläche eine Krümmung oder Konturen aufweist. Um dem Verbundteil die im Formwerkzeug vorgegebene Form dauerhaft aufzuzwingen, wird ein flüssiges Polymer, insbesondere ein flüssiges Harz, in das Werkzeug eingebracht, so dass sich das Harz in die Zellen 18 ergießt und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Zellenkern 12 und der Verbindungsschicht 14 bzw. des Glases ergibt (zusätzlich zu der Klebeschicht auf der ersten Seite 26). Nach dem Aushärten oder Erstarren des Harzes ist die gebogene Form des Glas umfassenden Verbundteils fixiert. Das ausgehärtete Harz 30 verschließt dann die Zellen zumindest teilweise. Aufgrund des eingebrachten, ausgehärteten Harzes 30 ist es möglich, das Verbundteil 10 (mit oder ohne gebogenen bzw. konturierten Abschnitt) in einem Press- und Formwerkzeug im Rahmen eines One-Shot-Verfahrens herzustellen.
In der 2 wird ein Zellenkern in der Schrägaufsicht gezeigt. Der Zellenkern 40 besitzt eine Vielzahl von rautenförmigen Zellen 42, welche sich zwischen der ersten Oberfläche 44 und der zweiten Oberfläche 46 hindurch erstrecken. Die Trennwände 48 verlaufen derart zueinander, dass die Rauten gebildet werden. Bei dem Zellenkern können neben den oberen Öffnungen 50 der Zellen 42 und den nicht dargestellten unteren Öffnungen der Zellen 42, weitere Öffnungen 52 in den Wänden 48 eingebracht sein. Die weiteren Öffnungen 50 begünstigen ein Verteilen des flüssigen Harzes. Die zusätzlichen Öffnungen 52 besitzen einen geringeren Flächenumfang als der Flächenumfang der Öffnung 50 der Zellen 42. Obgleich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Zellen 42 allesamt rautenförmig sind, können auch verschiedene Zellenformen innerhalb eines einzigen Zellenkern realisiert werden. Der hier gezeigte Zellenkern ist aus Karton, Papier oder einem synthetischen Material hergestellt.
Wie in der 1 dargestellt, füllt das Polymer 54 die Zellen aus und versteift in seinem ausgehärteten Zustand das Verbundteil. Da auch eine konturierte Form des Verbundteils durch die Aushärtung des Polymers fixiert wird, kann, wie bereits erwähnt, auf besonders einfache Weise ein gebogenes bzw. oberflächenkonturiertes Verbundteil in einem einzigen Herstellungsschritt hergestellt werden.
Anhand der 3a und 3b sollen weitere Ausführungsbeispiele von Zellenkernen oder laminierten Zellenkernen dargestellt werden. Die 3a zeigt einen alternativen Zellenkern 60 in der Aufsicht auf die Y-Z-Ebene. Der Zellenkern 60 umfasst eine Vielzahl von Zellen 62, welche wabenförmig ausgebildet sind. Typischerweise haben die Zellen in der Richtung parallel zum Glas eine durchschnittliche Querschnittsgröße zwischen 2 mm und 20 mm, beispielsweise eine durchschnittliche Querschnittsgröße von 5 mm. Ferner besitzt der Zellenkern 60 eine Durchgangsöffnung 64, welche der Fläche nach größer ist als eine Fläche von mehr als einer Zelle. Diese zusammenhängende Durchgangsöffnung 64 kann im fertigen Verbundteil ein B-seitig des Verbundteils liegendes elektronisches Display aufweisen, so dass es beispielsweise hinter der Glasschicht 16 sichtbar wird. Die Größe der Durchgangsöffnung kann hierbei variieren. Während im vorliegenden Beispiel der 3a eine vergleichsweise kleine Durchgangsöffnung 64 gewählt wurde, welche eine Fläche von lediglich 7 Zellen besitzt, kann die Durchgangsöffnung auch derart gewählt werden, dass diese einen Flächenumfang von mehr als 5, 10 oder 20 cm besitzt, so dass beispielsweise ein elektronisches Display hinter der Durchgangsöffnung sichtbar angeordnet werden kann.
In der 3b ist ein laminierter Zellenkern dargestellt, bei welchem der laminierte Zellenkern 70 dargestellt, der Durchgangsöffnungen 72 und 74 aufweist. Der laminierte Zellenkern 70 kann beispielsweise zur Abdeckung eines von der Mittelkonsole in Richtung der Instrumententafel ragendes Bedienungspaneels dienen. Die Größe in der hier dargestellten XY-Ebene beträgt ca. 60 cm in der Z-Richtung und 20 bis 30 cm in der Y-Richtung. Die Durchgangsöffnungen besitzen eine Größe von ca. 20 cm in der Y-Richtung und 5 cm in der Z-Richtung, im Falle der Durchgangsöffnung 72, sowie 10 x 10 cm bei der Durchgangsöffnung 74. Die Durchgangsöffnungen weisen später, im fertig hergestellten Verbundteil lediglich die darüber liegende flächige Glasschicht auf.
Anhand der 4 soll der Herstellungsprozess eines derartigen Verbundteils näher erläutert werden. Das im Rahmen des Verfahrens 100 herzustellende Verbundteil weist zunächst einen laminierten Zellenkern auf, wobei der laminierte Zellenkern 102 einen Zellenkern 104, eine Verbindungsschicht 106 und eine auf der zweiten Oberfläche, d.h. B-seitig des Zellenkerns, angeordnete flexible Schicht 108 aufweist. Bei dem Zellenkern 104 kann es sich beispielsweise um einen Zellenkern mit wabenförmigen Zellen aus einem zellulosehaltigen Material handeln. Die Verbindungsschicht 106 ist eine Klebefolie. Bei der weiteren, flexiblen Schicht 108 handelt es sich um ein Karbontextil, welches aus Karbonfasern gewebt wurde. Diese drei Komponenten 106, 104 und 108 werden in der dargestellten oder eine anderen Reihenfolge miteinander verbunden, beispielsweise mittels Klebstoffen, sodass der Zellenkern 104 zwischen der Verbindungsschicht 106 und der flexible Schicht 108 angeordnet ist. Auf diese Weise wird der laminierte, im Querschnitt gezeigte Zellenkern 102 gebildet, welcher auch in der Aufsicht 110 zu sehen ist. Es ist klar erkennbar, dass die Verbindungsschicht und der Zellenkern die Sicht auf das B-seitig angeordnete Verbundtextil freigeben, wenn die Verbindungsschicht durchsichtig ist. Auf diese Weise ist die hier dargestellte Karbonästhetik von der A-Seite aus im fertig hergestellten Verbundteil sichtbar.
In einem anschließenden Verfahrensschritt 111 wird der laminierte Zellenkern 102 mit Durchgangsöffnungen versehen, so dass der mit Durchgangsöffnungen versehene laminierte Zellenkern 112 bereitgestellt wird. Der mit Durchgangsöffnungen versehene laminierte, im Querschnitt dargestellte Zellenkern 112 ist auch in seiner Aufsicht 114 gezeigt. In der Aufsicht 114 sind die Durchgangsöffnungen 116 und 118 gut erkennbar.
Neben dem laminierten Zellenkern 112 wird eine auf den laminierten Zellenkern 112 anzuordnende Glasschicht 120 bereitgestellt. Diese weist vergleichbare Außenmaße, wie der mit Durchgangsöffnungen versehene laminierte Zellenkern 112 auf. Bei der Glasschicht 120 handelt es sich um eine Glasschicht aus Alumosilikatglas. Dieses ist auf seiner B-Seite mit einer Farbpigmentierung 122 versehen, welche außerhalb der korrespondierend zu den Durchgangsöffnungen freigelassenen Flächen 124 und 126 das Glas dunkel oder in einer gewünschten Farbe einfärbt.
Nachdem der mit Durchgangsöffnungen versehene laminierte Zellenkern 112 und die Glasschicht 120 bereitgestellt sind, werden diese in einem weiteren Verfahrensschritt 130 bzw. 132 in das Press- und Formwerkzeug 140 eingebracht. Das Press- und Formwerkzeug umfasst beispielsweise eine erste formgebende Hälfte 142 und eine zweite formgebende Hälfte 144, wobei die erste formgebende Hälfte 142 eine Formfläche 146 mit Stegen 148 bzw. 150 umfasst. Die Stege 148 bzw. 150 sind so geformt, dass diese in die Durchgangsöffnungen 116 und 118 eingreifen, und so verhindern, dass flüssiges Polymer im Bereich der Durchgangsöffnungen direkt mit dem Glas in Berührung kommen kann. Die zweite formgebende Hälfte 144 besitzt Aufnahmevorrichtungen 152, auf welchen die Glasfläche 120 angeordnet werden kann.
Der laminierte Zellenkern 112 wird auf der Glasfläche 120 angeordnet. Anschließend wird das Press- und Formwerkzeug geschlossen. Dabei wird der laminierte Zellenkern 112 und die Glasfläche 120 in der durch das Werkzeug vorgegebenen Kontur kalt vorgebogen. Sobald das Werkzeug geschlossen ist, wird von der B-Seite her ein flüssiges Harz aus dem Harzreservoir 154 über Leitungen 156 in den Innenraum des Werkzeugs ergossen und befüllt im Wesentlichen alle Zellen des laminierten Zellenkerns durch die weitere Schicht, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Zellenkern und der Verbindungsschicht hergestellt wird. Durch das anschließende Aushärten wird das Verbundteil in der durch das Formwerkzeug vorgegebenen Kontur fixiert. Dabei kann das Aushärten beispielsweise durch Erwärmen durchgeführt werden, so dass das Harz oberhalb einer Reaktions- oder Vernetzungstemperatur erhitzt wird. Alternativ kann die Aushärtung mittels eines Reaktionsharzes durchgeführt werden, welches nach einer gewissen Reaktionszeit aushärtet. Anschließend wird das fertige Verbundteil 160, welches eine Kontur auf der A-Seite 162 besitzt, aus dem Werkzeug entnommen. Dieses Verbundteil 160 kann anschließend direkt auf die Mittelsohle montiert werden.
Anhand der 5 soll noch kurz auf den Schichtaufbau eines dem Verbundteil 160 vergleichbaren Verbundteils 170 eingegangen werden. Das Verbundteil 170 besitzt eine B-seitige weitere, flexible Schicht 172, welche beispielsweise aus einem Karbontextil, einem Karbongestrick oder -gewirke bestehen kann. Dieses Gewebe besitzt Maschinenöffnungen, welche das flüssige Harz in den Zellenkern 174 eindringen lassen. An der zweiten Oberfläche 176 des Zellenkerns ist die Verbindungsschicht 178 angeordnet, auf welcher wiederum die Glasschicht 180 angeordnet wird. Obgleich in den vorliegenden Ausführungsbeispielen sämtlich eine Verbindungsschicht 178 vorhanden ist, kann in einigen Ausführungsbeispielen die Glasschicht 180 optional mit einem Klebstoff beaufschlagt werden und der Zellenkern 176 unmittelbar mit der Glasschicht in Verbindung gebracht werden. Das zunächst flüssige, dann aushärtende Polymer führt dann zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Zellenkern 176 und der Glasschicht 180.
Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich für den Fachmann in naheliegender Art und Weise und werden durch die in dieser Anmeldung dargestellten Ausführungsbeispiele nicht abschließend beschrieben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2005003148 [0002]

Claims

Verbundteil (10; 160; 170), insbesondere Innenverkleidungsteil für ein Fahrzeug, umfassend: einen Zellenkern (12; 40; 60; 104; 174) mit einer Vielzahl von sich zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Oberfläche erstreckenden Zellen (18; 42); ein flächiges Glas (16; 120; 180), welches eine zur zweiten Oberfläche hin gerichtete erste Seite und eine gegenüber den erste Seite liegende zweite Seite besitzt, wobei der Zellenkern mit einem ausgehärteten oder erstarten Polymer (30; 54) befüllt ist, so dass dieses durch die Vielzahl von Zellen hindurchragt und den Zellenkern mittelbar oder unmittelbar stoffschlüssig mit der ersten Seite des flächigen Glases verbindet.
Verbundteil nach dem Anspruch 1, weiter umfassend eine Verbindungsschicht (14; 106; 178), welche zwischen dem Zellenkern und dem flächigen Glas angeordnet ist und welche stoffschlüssig mit der erste Seite des flächiges Glas verbunden ist.
Verbundteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das flächige Glas eine Dekorationsschicht umfasst.
Verbundteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbundteil einen Abschnitt (162) besitzt in dem das flächige Glas gebogen ist.
Verbundteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht auf der ersten und/oder zweiten Seite (26, 28) einen Klebstoff aufweist.
Verbundteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zellenkern eine oder mehrere Durchgangsöffnungen (64; 72; 74; 116; 118) zwischen der ersten und zweiten Oberfläche besitzt, wobei die Durchgangsöffnung eine Fläche von mehr als einer Zelle besitzt.
Verbundteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine weitere Schicht (108; 172), insbesondere eine flexible Schicht, auf der ersten Oberfläche des Zellenkerns angeordnet ist und stoffschlüssig mit dem Polymer verbunden ist.
Verbundteil nach Anspruch 6, wobei die weitere Schicht Fasern mit einem hohen Elastizitätsmodul aufweist, insbesondere Karbonfasern aufweist.
Verbundteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer ein Harz, vorzugsweise ein Reaktionsharz ist.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundteils, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Anordnung eines Zellenkerns (102; 112) und eines flächigen Glases (120) in einem Spritzpresswerkzeug; -Biegen des Zellenkerns (102; 112) und des flächigen Glases (120)und Befüllen des Zellenkerns mit einem Polymer.