DE10339193A1 - Thermoformbares Trägermaterial für den Automobil-Innenraum - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermoformbares Trägerteil für den Automobil-Innenraum, bestehend aus mindestens einer bindemittelgebundenen textilen Schicht, wobei die textile Schicht mit einem Raumgewicht von 10 bis 100 kg/m·3· mit einem Bindemittel verfestigt ist, welches im unvernetzten Zustand ein thermoplastisches Verhalten im Temperaturbereich von 20 bis 200 DEG C aufweist und oberhalb von 200 DEG C in ein duroplastisches Verhalten übergeht.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein thermoformbares Trägerteil für den Automobil-Innenraum bestehend aus mindestens einer bindemittelgebundenen textilen Schicht.
  • Stand der Technik
  • Als Trägermaterial für den Dachhimmel wird heute noch fast ausschließlich ein duroplastischer Verbundwerkstoff aus mehreren Werkstoffen eingesetzt. Das Zentrum bildet ein mit flüssigen Isocyanaten getränkter oder bestrichener PU-Schaum, die Isocyanate vernetzten während der Verformung vollständig. Um eine hohe Steifheit bei geringem Gesamtgewicht zu erreichen wird der getränkte PU-Schaum vor der Verformung beidseitig mit Glasfasern und verschiedensten Vliesstoffen und/oder Folien laminiert. Bei den kostengünstigeren 1-Schritt Verfahren wird das Dekormaterial in den Verbund vor der Verformung mit eingebracht, im 2-Schritt Verfahren wird das Dekor nach der Verformung des Trägermateriales in einem zweiten Schritt laminiert. Die heute gängigsten Verfahren zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus, die Dachhimmel sind sehr leicht, mit Flächengewichten < 1000 g/m2. Nachteilig sind die enthaltenen Glasfasern, die limitierte akustische Wirksamkeit und die schwere Entsorgung. Entsprechende Konstruktionen sind beispielsweise aus den Dokumenten WO 00/16973, DE-A 197 44 682 , DE-A 197 57 102 oder DE-A 198 13 152 bekannt.
  • In neuerer Zeit kommen daneben vereinzelt auch Trägermaterialien aus reinen thermoplastischen Polyester-Vliesstoffen zum Einsatz, wie sie beispielsweise im Dokument DE-U 299 04 091 beschrieben sind. Sie zeichnen sich durch eine gute akustische Wirksamkeit und einfache Entsorgung aus, da die gesamte Konstruktion aus einem Werkstoff besteht. Hauptgründe, warum sich diese Materialien am Markt nicht durchsetzen können, liegen insbesondere in den deutlich höheren Kosten und dem wesentlich höheren Gewicht der gesamten Konstruktion. Aufgrund der Anforderungen der Automobilindustrie betreffs Steifheit und thermischer Beständigkeit muß ein hoher Anteil an verhältnismäßig teuren sogenannten „Bikomponentenfasern" bei insgesamt erhöhtem Gesamtgewicht eingesetzt werden.
  • Darstellung der Erfindung
  • Diese Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein thermoformbares Trägermaterial aus mindestens einer textilen Schicht zu entwickeln, das im Vergleich zu den bestehenden duroplastischen PU-Verbundwerkstoffen frei von Glasfasern ist, eine verbesserte akustische Wirksamkeit hat und einfacher zu entsorgen ist, ohne die Nachteile der thermoplastischen Vliesstoffträger, also erhöhte Kosten bei erhöhtem Gesamtgewicht, aufzuweisen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das thermoformbare Trägerteil für den Automobil-Innenraum aus mindestens einer bindemittelgebundenen textilen Schicht besteht, wobei die textile Schicht mit einem Raumgewicht von 10 bis 100 kg/m3 mit einem Bindemittel verfestigt ist, welches im unvernetzten Zustand ein thermoplastisches Verhalten im Temperaturbereich von 20 bis 200°C und oberhalb von 200°C in ein duroplastisches Verhalten übergeht.
  • Als textile Schicht können prinzipiell alle Textilien eingesetzt werden, die sich durch die angegebene Dichte auszeichnen.
  • Die textile Schicht hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 1 und 100 mm sowie ein Gewicht zwischen 50 und 950 g/m2.
  • Besonders bevorzugt hat die textile Schicht eine Dicke zwischen 3 und 30 mm sowie ein Gewicht zwischen 200 und 800 g/m2.
  • Ganz besonders bevorzugt ist eine textile Schicht, die eine Dicke zwischen 5 und 15 mm sowie ein Gewicht zwischen 250 und 600 g/m2 hat.
  • Vorteilhafter Weise ist die textile Schicht ein Vliesstoff, insbesondere ein „trockengelegter" Vliesstoff oder ein „Spinnvliesstoff". In der Fachwelt sind die allgemein als „trockengelegte" Vliesstoffe bezeichneten Materialien hinreichend bekannt. Es handelt sich hierbei um Vliesstoffe, die nach verschiedensten Verfahren aus kurz geschnittenen Filamenten gelegt und verfestigt werden. Neben einfachen trockengelegten Vliesstoffen kommen auch Vliesstoffe in Frage, die nach den in der Fachwelt allgemein als „Struto-" oder „Wavemaker-" und „Kunit-" und „Multiknit-„ bekannten Verfahren hergestellt werden, sowie „Spinnvliesstoffe". „Spinnvliesstoffe" werden nach verschiedensten Verfahren aus der Schmelze gesponnen, verstreckt, gelegt und verfestigt. Als Verfestigungsmethoden für die geeigneten „trockengelegten" Vliesstoffe und „Spinnvliesstoffe" kommen die in der Fachwelt allgemein bekannte „Vernadelung", „Thermofusion" und „Chemische Verfestigung" sowie Kombinationen mehrerer dieser Verfahren in Frage.
  • Vorteilhafter Weise besteht die textile Schicht aus einem oder mehreren verschiedenen Polyestern, Polyamiden, Viscose, Polyolefinen und Polyacrylnitril sowie aus Kombinationen mehrerer dieser Werkstoffe.
  • Seitens der Automobilindustrie werden die Anforderungen an Trägermaterialien im Dachhimmel bezüglich Steifheit immer höher. Der Anteil an fertigen Dachhimmel-Modulen steigt immer weiter an, so daß Trägermaterialien in der Lage sein müssen, die kompletten Anbauteile, wie beispielsweise Sonnenblenden, Spiegel, Beleuchtungssysteme, Kabelstränge, frei tragen. Um diese Anforderungen bezüglich Steifheit zu erfüllen, muß der Vliesstoff zusätzlich mit einem chemischen Bindemittel getränkt werden. In Frage kommende Bindemittel müssen alle grundsätzlichen Anforderungen für den Einsatz im Automobil-Innenraum bezüglich Emissions- und Foggingverhalten erfüllen.
  • Als Bindemittel können prinzipiell alle duroplastischen Bindemittel eingesetzt werden, die unter den Bedingungen der thermischen Verformung ein thermoplastisches Verhalten aufweisen und gleichzeitig eine Vernetzungsreaktion einsetzt. Eingesetzt werden können hierfür abhängig von der Verformungstemperatur Melaminharze, Phenolharze, Epoxidharze, Polyesterharze, Polyurethane, kondensierend vernetzende Acrylsäureester-, Acrylnitril- oder Acrylsäure-Co- oder Terpolymere und kondensierend vernetzende Polyester Copolymere.
  • Besonders bevorzugt ist das Bindemittel ein Acrylsäureester-, Acrylnitril- oder Acrylsäure-Co- oder Terpolymer mit Styrol, Butadien und/oder Acrylnitril.
  • Ganz besonders bevorzugt ist das Bindemittel ein kondensierend vernetzendes Acrylsäure-Copolymer mit Styrol.
  • Vorteilhafter Weise ist die textile Schicht mit dem chemischen Bindemittel getränkt, wobei die Auflage des Bindemittels trocken zwischen 20 und 900 g/m2 liegt und das Gesamtgewicht des getränkten Vliesstoffes zwischen 100 und 1000 g/m2 beträgt.
  • Besonders bevorzug ist, wenn die Auflage des Bindemittels trocken zwischen 50 und 700 g/m2 liegt und das Gesamtgewicht des getränkten Vliesstoffes zwischen 400 und 900 g/m2 beträgt.
  • Ganz besonders bevorzugt ist, wenn die Auflage des Bindemittels trocken zwischen 100 und 400 g/m2 liegt und das Gesamtgewicht des getränkten Vliesstoffes zwischen 700 und 900 g/m2 beträgt.
  • Neben einlagigen Konstruktionen können auch mehrere Lagen dieser Textilien eingesetzt werden. Die geeigneten Textilien haben eine Dicke zwischen 1 und 100 mm, bevorzugt zwischen 3 und 30 mm und besonders bevorzugt zwischen 5 und 15 mm und ein Gewicht zwischen 100 und 950 g/m2, bevorzugt zwischen 200 und 800 g/m2 und besonders bevorzugt zwischen 250 und 600 g/m2.
  • Vorteilhafter Weise ist die textile Schicht zusätzlich auf der Rückseite mit mindestens einer textilen Abdeckung versehen. Die Hauptfunktion der Abdeckung liegt in einer weiteren Versteifung der gesamten Konstruktion.
  • Als Abdeckung geeignet sind insbesondere leichte Vliesstoffe mit einer geringen Dehnfähigkeit. Die Vliesstoffe haben eine Dicke zwischen 0,05 und 1,0 mm und ein Gewicht zwischen 20 und 250, bevorzugt zwischen 50 und 200 und besonders bevorzugt zwischen 50 und 150 g/m2. Neben „trockengelegten" Vliesstoffen aus kurz geschnittenen Filamenten kommen hierfür insbesondere „Spinnvliesstoffe" in Frage. Als Verfestigungsmethoden kommen die in der Fachwelt allgemein bekannte „Vernadelung", „Thermofusion", „Kalandrierung", Wasserstrahlvertestigung" und „Chemische Verfestigung" sowie Kombinationen mehrerer dieser Verfahren in Frage. Die Vliesstoffe bestehen aus einem oder mehreren verschiedenen Polyestern, Polyamiden, Viscose, Polyolefinen und Polyacrylnitril sowie aus Kombinationen mehrerer dieser Werkstoffe.
  • Vorteilhafter Weise ist die textile Abdeckung ebenfalls mit dem chemischen Bindemittel getränkt. Die Auflage des Bindemittels beträgt trocken zwischen 10 und 200 g/m2 und besonders bevorzugt zwischen 20 und 100 g/m2.
  • Erfindungsgemäß kann die Zielsetzung insbesondere dann, wenn die Anforderungen an die Steifheit sehr hoch sind, durch den Aufbau einer mehrlagigen Konstruktion erreicht werden, die sich im Grundprinzip nicht von der beschriebenen Vorgehensweise unterscheidet.
  • Zusätzlich kann auf der Vorderseite der gesamten Konstruktion noch ein sichtbares Dekormaterial aufgebracht werden, so daß nach dem Thermoformen direkt ein fertiges Innenausstattungsteil erhalten wird.
  • Die einzelnen Schichten sind vorteilhafter Weise mittels eines Klebemediums verklebt.
  • Das Klebemedium besteht vorzugsweise aus einem oder mehreren Polyamiden, Polyestern, Polyurethanen, Ethyl-Vinylacetaten, Polyolefinen, Melaminharzen, Phenolharzen, Epoxidharzen. Zur Verbindung der einzelnen Lagen können gegebenenfalls Klebemedien der verschiedensten Arten eingesetzt werden. Die Klebemedien können als Pulver, M-Webs, Sprühkleber, Klebepunkte oder Klebefolien aufgetragen werden. Die endgültige Verbindung der einzelnen Lagen wird während des Thermoformens durch das vernetzende Bindemittel erheblich verstärkt.
  • Vorteilhafter Weise liegt das Gesamtgewicht des Mehrschicht-Aufbaus zwischen 100 und 1500 g/m2.
  • Besonders bevorzug liegt das Gesamtgewicht des Mehrschicht-Aufbaus zwischen 400 und 900 g/m2.
  • Ganz besonders bevorzugt ist, wenn das Gesamtgewicht des Mehrschicht-Aufbaus zwischen 700 und 900 g/m2 liegt.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines thermisch verformten Trägerteiles für den Automobil-Innenraum bestehend aus mindestens einem textilen Stoff, der mit einem Bindemittel getränkt ist, erfolgt in der Weise, daß das Bindemittel unter den Bedingungen einer thermischen Verformung zunächst ein thermoplastisches Verhalten aufweist und gleichzeitig eine chemische Vernetzungsreaktion abläuft, so daß das Bindemittel am Ende eines thermischen Verformungsprozesses als Duroplast vorliegt.
  • Der Thermoformprozeß gestaltet sich als ein ausgesprochen einfaches Verfahren. Das zuvor beschriebene Laminat kann in einem heißen und einem kalten Preßprozeß verformt werden. Im heißen Prozeß wird das Laminat in eine vorgeheizte Presse eingelegt und unter Druck verformt. Im kalten Prozeß wird das Laminat vor dem Pressen separat durch IR-Strahler, Heißluft oder eine Kontaktheizung auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt und in einer kalten Form unter Druck verformt.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Der Gegenstand der Erfindung soll nun anhand einiger Skizzen näher beschrieben werden:
    Figure 00070001
    Figure 00080001
  • Ausführung der Erfindung
  • Der Gegenstand der Erfindung soll nun anhand einiger Beispiele näher erläutert werden.
  • Beispiel 1
  • Ein trockengelegter vernadelter Vliesstoff aus 100 % Polyesterfasern mit einer Dicke von 8 mm und einem Flächengewicht von 500 g/m2 wird mit einem flüssigen Bindemittel aus Acrylsäure-Copolymer getränkt und bei 140°C getrocknet. Das Gesamtgewicht beträgt 750 g/m2. Mittels Copolyamid M-Web wird ein Dekormaterial aus einem gefärbtem Mikrofaser Spinnvliesstoff aus Polyamid/Polyester bei 120°C auflaminiert. Das Gesamtgewicht des Laminates beträgt 880 g/m2.
  • Das gesamte Laminat wird mittels IR-Strahlern so aufgeheizt, daß die Temperatur 200°C beträgt und in einer kalten Presse zu einem Dachhimmel verpreßt. Erhalten wird ein Formteil mit hervorragender Formstabilität, im Dreipunkt Biegeversuch nach DIN EN ISO 14125 bei 90°C wird ein Wert von 4,5 MPa erhalten, der Stömungswiderstand nach DIN 52215 beträgt 1054 Pas/mm und deutet auf ein ausgezeichnetes akustisches Verhalten hin.
  • Beispiel 2
  • Ein trockengelegter vernadelter Vliesstoff aus 100 % Polyestertasern mit einer Dicke von 8 mm und einem Flächengewicht von 400 g/m2 wird mit einem flüssigen Bindemittel aus Acrylsäure-Copolymer getränkt und bei 140°C getrocknet. Das Gesamtgewicht beträgt 650 g/m2.
  • Ein Spinnvliesstoff mit einem Gewicht von 100 g/m2 aus 90 % Polyesterfasern und 10 % Copolyester Bindefasern, der mittels Kalandrierung verfestigt wurde, wird mit einem flüssigen Bindemittel aus Acrylsäure-Copolymer getränkt und bei 140°C getrocknet. Das Gesamtgewicht beträgt 150 g/m2.
  • Mittels Copolyamid M-Web werden die beiden Vliesstoffe bei 120°C laminiert, zusätzlich wird auf der anderen Seite des getränkten Nadelvliesstoffes mittels Copolyamid M-Web ein Dekormaterial aus einem gefärbtem Mikrofaser Spinnvliesstoff aus Polyamid/Polyester bei 120°C auflaminiert. Das Gesamtgewicht des Laminates beträgt 960 g/m2.
  • Das gesamte Laminat wird mittels IR-Strahlern so aufgeheizt, daß die Temperatur 200°C beträgt und in einer kalten Presse zu einem Dachhimmel verpreßt. Erhalten wird ein Formteil mit hervorragender Formstabilität, im Dreipunkt Biegeversuch nach DIN EN ISO 14125 bei 90°C wird ein Wert von 5,3 MPa erhalten, der Stömungswiderstand nach DIN 52215 beträgt 1108 Pas/mm und deutet auf ein ausgezeichnetes akustisches Verhalten hin.

Claims (20)

  1. Thermoformbares Trägerteil für den Automobil-Innenraum bestehend aus mindestens einer bindemittelgebundenen textilen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Schicht mit einem Raumgewicht von 10 bis 100 kg/m3 mit einem Bindemittel verfestigt ist, welches im unvernetzten Zustand ein thermoplastisches Verhalten im Temperaturbereich von 20 bis 200°C und oberhalb von 200°C in ein duroplastisches Verhalten übergeht.
  2. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Schicht eine Dicke zwischen 1 und 100 mm sowie ein Gewicht zwischen 50 und 1500 g/m2 hat.
  3. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Schicht eine Dicke zwischen 3 und 30 mm sowie ein Gewicht zwischen 200 und 800 g/m2 hat.
  4. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Schicht eine Dicke zwischen 5 und 15 mm sowie ein Gewicht zwischen 250 und 600 g/m2 hat.
  5. Thermoverformbares Trägerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Schicht ein Spinnvliesstoff ist.
  6. Thermoformbares Trägerteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Schicht aus einem oder mehreren verschiedenen Polyestern, Polyamiden, Viscose, Polyolefinen und Polyacrylnitril sowie aus Kombinationen mehrerer dieser Werkstoffe besteht.
  7. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Melaminharz, Phenolharz, Epoxidharz, Polyesterharz, Polyurethan, kondensierend vernetzendes Acrylsäure-Co- oder Terpolymer und kondensierend vernetzendes Polyester Copolymer ist.
  8. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein kondensierend vernetzendes Acrylsäure-Co- oder Terpolymer mit Styrol, Butadien und/oder Acrylnitril ist.
  9. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein kondensierend vernetzendes Acrylsäure-Copolymere mit Styrol ist.
  10. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Schicht mit dem chemischen Bindemittel getränkt ist, wobei die Auflage des Bindemittels trocken zwischen 20 und 900 g/m2 liegt und das Gesamtgewicht des getränkten Vliesstoffes zwischen 100 und 1500 g/m2 beträgt.
  11. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage des Bindemittels trocken zwischen 50 und 700 g/m2 liegt und das Gesamtgewicht des getränkten Vliesstoffes zwischen 400 und 900 g/m2 beträgt.
  12. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage des Bindemittels trocken zwischen 100 und 400 g/m2 liegt und das Gesamtgewicht des getränkten Vliesstoffes zwischen 700 und 900 g/m2 beträgt.
  13. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Schicht mit mindestens einer textilen Abdeckung versehen ist.
  14. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Abdeckung ebenfalls mit einem Bindemittel getränkt ist und die Auflage des Bindemittels trocken zwischen 10 und 200 g/m2 beträgt.
  15. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten mittels eines Klebemediums verklebt sind.
  16. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemedium aus einem oder mehreren Polyamiden, Polyestern, Polyurethanen, Ethyl-Vinylacetaten, Polyolefinen, Melaminharzen, Phenolharzen, Epoxidharzen besteht.
  17. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtgewicht des Mehrschicht-Aufbaus zwischen 100 und 1500 g/m2 liegt.
  18. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtgewicht des Mehrschicht-Aufbaus zwischen 400 und 900 g/m2 liegt.
  19. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtgewicht des Mehrschicht-Aufbaus zwischen 700 und 900 g/m2 liegt.
  20. Verfahren zur Herstellung eines thermisch verformten Trägerteiles für den Automobil-Innenraum bestehend aus mindestens einem textilen Stoff, der mit einem Bindemittel getränkt ist, dadurch auszeichnet, daß das Bindemittel unter den Bedingungen einer thermischen Verformung zunächst ein thermoplastisches Verhalten aufweist und gleichzeitig eine chemische Vernetzungsreaktion abläuft, so daß das Bindemittel am Ende eines thermischen Verformungsprozesses als Duroplast vorliegt.
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