DE112010001365T5

DE112010001365T5 - Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial und Verfahren zum Herstellen desselben sowie Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial

Info

Publication number: DE112010001365T5
Application number: DE112010001365T
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Sugie; Kazuhito Nishizawa; Kazuo Shimomura
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2012-10-11
Also published as: CN102341296B; JP5374506B2; JPWO2010110312A1; WO2010110312A1; CN102341296A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial bereit, aus dem durch Wärmeverformen ein Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial erlangt werden kann, an dessen Oberfläche im Wesentlichen keine Falten auftreten, und der eine ausgezeichnete Oberflächenplattheit aufweist und beschädigungsresistent gegenüber Stößen durch Steinschlag und dergleichen ist. Der Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial A gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er erlangt wird, indem an wenigstens einer Oberfläche einer Fasermatte 1, in der anorganische Fasern, wärmebeständige organische Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber und Verbindungsharzfasern zum Verbinden der anorganischen Fasern und der wärmebeständigen organischen Fasern miteinander vermischt sind, eine Kunststofffolie 2, 2, die ein Verbindungsharz enthält, das die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern miteinander verbinden kann, auflaminiert wird, und das Verbindungsharz, das in den Verbindungsharzfasern und der Kunststofffolie enthalten ist, geschmolzen wird und das geschmolzene Verbindungsharz aus der Kunststofffolie die Fasermatte imprägniert und die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern miteinander verbindet.

Description

Bezeichnung der Erfindung: Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial und Verfahren zum Herstellen desselben sowie Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial und ein Verfahren zum Herstellen desselben sowie ein Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial.
Allgemeiner Stand der Technik
Am Fahrzeugboden von Automobilen und dergleichen ist ein Fahrzeugunterboden angebracht, dessen Zweck es ist, die unregelmäßige Form des Fahrzeugbodens abzudecken und so für weniger Luftwiderstand zu sorgen, vor Lärm von außen zu isolieren und Beschädigungen des Fahrzeugbodens durch Steinschlag zu verhindern, und der ein geringes Gewicht aufweisen sollte.
Da übliche Fahrzeugunterböden jedoch durch Spritzgießen hergestellt wurden, wiesen sie den Nachteil auf, schwer zu sein und Geräusche schlecht zu absorbieren.
Anstelle eines durch Spritzgießen hergestellten Fahrzeugunterbodens schlägt deshalb beispielsweise Patentdokument 1 einen Geräusche absorbierenden Unterboden vor, bei dem ein Kernmaterial, das durch Vermischen von Glasfasern oder ähnlichem verstärkenden Material mit Olefinharz ausgebildet ist, und eine Verstärkungsschicht aus Olefinharz oder dergleichen an einer oder beiden Seiten des Kernmaterials, zusammen einen einzelnen Schichtkörper bilden.
Es besteht jedoch der Nachteil, dass die Oberfläche dieses Geräusche absorbierenden Unterbodens im Vergleich zu einem durch Spritzgießen hergestellten Fahrzeugunterboden leichter beschädigt wird, wenn während des Fahrens auffliegende Steine auf den Unterboden treffen.
Außerdem ist der Fahrzeugunterboden in einer unregelmäßigen Form vorgesehen, die derjenigen des Fahrzeugbodens entspricht. Bei dem Geräusche absorbierenden Unterboden wird ein flaches Material durch Wärmeverformen in die unregelmäßige Formgebracht, wodurch sich der Nachteil ergibt, dass an der wärmeverformten unregelmäßigen Oberfläche oder an der unregelmäßig geformten Basis Falten entstehen.
Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift 2006-240408

Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt einen Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial und ein Verfahren zum Herstellen desselben sowie ein Fahrzeugaußenverkleidungsmaterialbereit, bei dem auch im Falle einer Wärmeverformung im Wesentlichen keine Falten an der Oberfläche entstehen und der zudem auch bei Steinschlag nicht leicht beschädigt wird.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Der erfindungsgemäße Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial besteht aus einer Fasermatte 1, bei der anorganische Fasern und wärmebeständige organische Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder mehr durch geschmolzene Verbindungsharzfasern mit einander verbunden sind, und einer Kunststofffolie 2, die an wenigstens einer Oberfläche der Fasermatte 1 einstückig auflaminiert ist, wobei ein Teil der Kunststofffolie 2 die Fasermatte durch Schmelzen imprägniert. 1 zeigt einen Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial A, bei dem die Kunststofffolie 2 auf beide Seiten der Fasermatte einstückig auflaminiert ist.
Als anorganische Fasern, die die Fasermatte 1 ausbilden, lassen sich beispielsweise Glasfasern, Steinwolle, Metallfasern, Kohlenstofffasern und dergleichen nennen. Für die anorganischen Fasern wird aufgrund der leichten Handhabungsfähigkeit Glasfaser oder Steinwolle und insbesondere Glasfaser bevorzugt. Es können ein einzelnes anorganisches Fasermaterial oder zwei oder mehr anorganische Fasermaterialien zusammen benutzt werden.
Die Länge der anorganischen Fasern beträgt vorzugsweise 5 bis 250 mm und insbesondere 30 bis 150 mm. Die Dicke der anorganischen Fasern beträgt vorzugsweise 3 bis 30 μm, mehr bevorzugt 5 bis 20 μm und insbesondere 6 bis 15 μm.
Der Anteil der anorganischen Fasern an der Fasermatte 1 beträgt vorzugsweise 15 bis 60 Gew.-%, da auf diese Weise ein leichtes, aber eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisendes Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial erlangt werden kann.
Als wärmebeständige organische Fasern, die die Fasermatte 1 ausbilden, können Fasern benutzt werden, die während des Herstellungsprozesses nicht schmelzen und ihre Form gut beibehalten, wobei konkret erforderlich ist, dass ihr Schmelzpunkt bei 200°C oder darüber liegt. Als Harz zum Verwenden für die wärmebeständigen organischen Fasern lassen sich beispielsweise Kunststofffasern wie Polyethylenterephthalatfaser, Polybutylenterephthalatfaser, Polyamidfaser, Aramidfaser oder Polyurethanfaser; oder Naturfasern wie Baumwolle, Leinen, Kenaf, Schafswolle und dergleichen nennen. Der Schmelzpunkt der wärmebeständigen organischen Fasern bezieht sich dabei auf eine Messung gemäß der japanischen Indutrienorm JISK7121. Es können ein einzelnes wärmebeständiges organisches Fasermaterial oder zwei oder mehr wärmebeständige organische Fasermaterialien zusammen benutzt werden.
Die Länge der wärmebeständigen organischen Fasern beträgt vorzugsweise 5 bis 250 mm und insbesondere 30 bis 150 mm. Der Anteil der wärmebeständigen organischen Fasern der Länge von 30 bis 150 mm an den wärmebeständigen organischen Fasern liegt vorzugsweise bei 25 Gew.-% oder mehr und insbesondere bei 26 bis 100 Gew.-%, da auf diese Weise der Fasermatte eine ausreichende Festigkeit verliehen wird. Der Titer der wärmebeständigen organischen Fasern beträgt vorzugsweise 2 bis 50 dtex und insbesondere 5 bis 30 dtex, da sich die Fasern auf diese Weise gleichmäßig verteilen lassen.
Der Anteil der wärmebeständigen organischen Fasern an der Fasermatte 1 beträgt vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-% und insbesondere 10 bis 40 Gew.-% Wenn der Anteil der wärmebeständigen organischen Fasern geringer ist, kann die Stoßfestigkeit des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials abnehmen. Wenn der Anteil der wärmebeständigen organischen Fasern höher ist, kann die mechanische Festigkeit des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials abnehmen.
In der Fasermatte 1 sind Verbindungsharzfasern enthalten, und durch diese Verbindungsharzfasern werden die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber miteinander verbunden. Als Kunststoff, der die Verbindungsharzfasern ausbildet, lassen sich beispielsweise Polyolefinharze wie Polyethylenharze, Polypropylenharze und dergleichen nennen.
Was die Form der Verbindungsharzfasern betrifft, können neben Fasern, die aus einem einzigen Kunststoff ausgebildet sind, auch Fasern mit Kern-Mantel-Aufbau benutzt werden. Im Fall von Fasern mit Kern-Mantel-Aufbau werden durch den Kunststoff an der Faseroberfläche die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber miteinander verbunden.
Wenn der Schmelzpunkt des einzelnen Kunststoffs oder der Schmelzpunkt des Kunststoffs, der die Oberfläche der Fasern mit Kern-Mantel-Aufbau ausmacht, zu niedrig ist, kann die Wärmebeständigkeit abnehmen, und wenn er zu hoch ist, ist die Verbindung zwischen den anorganischen Fasern und den wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber unzureichend, wodurch die Festigkeit des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials abnehmen kann, weshalb der Schmelzpunkt vorzugsweise bei 70 bis 170°C liegt. Der Schmelzpunkt der Kunststoff in der vorliegenden Erfindung bezieht sich dabei auf eine Messung gemäß der japanischen Industrienorm JISK7121.
Die Länge der Verbindungsharzfasern beträgt vorzugsweise 5 bis 250 mm und insbesondere 30 bis 150 mm. Der Titer der Verbindungsharzfasern beträgt vorzugsweise 2 bis 50 dtex und insbesondere 5 bis 30 dtex, da sich die Fasern auf diese Weise gleichmäßiger verteilen und besser handhaben lassen.
Der Anteil an Verbindungsharzfasern in der Fasermatte 1 beträgt vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-%. Durch Einstellen des Anteils an Verbindungsharzfasern ist es möglich, eine ausreichende mechanische Festigkeit des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials zu erzielen.
Das Flächengewicht der Fasermatte 1 beträgt vorzugsweise 100 bis 1500 g/m² und insbesondere 300 bis 1000 g/m², da auf diese Weise ein guter Ausgleich zwischen geringem Gewicht und mechanischer Festigkeit erreicht werden kann.
An wenigstens einer Oberfläche und vorzugsweise an beiden Oberflächen der Fasermatte 1 ist eine Kunststofffolie 2 einstückig auflaminiert, wobei ein Teil der Kunststofffolie 2 geschmolzen wird und die Fasermatte 1 imprägniert.
Der Kunststoff, der die Kunststofffolie 2 bildet, enthält ein Verbindungsharz, das dazu in der Lage ist, die Fasermatte 1 zu imprägnieren und sich mit den anorganischen Fasern und den wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber zu verbinden. Als derartiges Verbindungsharz lassen sich beispielsweise Polyethlyenharze, Polypropylenharze, Ethylenvinlyazetatmischpolymere, Polyethylenterephthalat, Polyethylenterephthalatmischpolymerharz, Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polyethylen und dergleichen nennen. Vorzugsweise ist der Kunststoff, der die Kunststofffolie 2 bildet, aus Verbindungsharz gebildet. Wenn der Anteil an Verbindungsharz in dem Kunststoff, der die Kunststofffolie 2 bildet, zu gering ist, kann die mechanische Festigkeit der Fasermatte abnehmen, weshalb er vorzugsweise bei 50 Gew.-% oder mehr und insbesondere bei 80 Gew.-% oder mehr liegt. Solange der Kunststoff die Verbindung zwischen den anorganischen Fasern und den wärmebeständigen organischen Fasern nicht behindert, kann auch ein anderer Kunststoff als das Verbindungsharz enthalten sein. Als anderer Kunststoff neben dem Verbindungsharz lassen sich beispielsweise Polystyrolharze und Polyvinylchloridharze nennen. Als Kunststoff, der die Kunststofffolie 2 bildet, können ein einzelner Kunststoff oder zwei oder mehr Kunststoffe zusammen verwendet werden.
Die Schmelzflussrate des Kunststoffs, der die Kunststofffolie 2 bildet, beträgt vorzugsweise 0,1 bis 25 g/10 Min. und insbesondere 0,3 bis 15 g/10 Min. wenn die Schmelzflussrate des Kunststoffs zu niedrig ist, kann es zu lange dauern, bis das geschmolzene Harz die Fasermatte ausreichend imprägniert hat. Wenn die Schmelzflussrate des Kunststoffs zu hoch ist, wird es schwierig, die Menge des geschmolzenen Harzes, mit der die Fasermatte imprägniert wird, präzise einzustellen. Die Schmelzflussrate der Kunststoff in der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Messung gemäß der japanischen Industrienorm JISK7210.
Die vorstehende Beschreibung erfolgte für den Fall, dass es sich bei der Kunststofffolie 2 um eine einzelne Schicht handelt, doch wie in 2 gezeigt, kann die Kunststofffolie 2 auch eine Kunststofffolie sein, die aus mehreren Kunststoffschichten 21, 21... aufgebaut ist. In diesem Fall wird an der im weitesten innen angeordneten Kunststoffschicht 21a der Kunststofffolie 2, also der Kunststoffschicht 21a, die an der Fasermatte 1 anliegt, der gleiche Kunststoff verwendet, wie er für den Kunststoff verwendet wird, der die Kunststofffolie 2 mit einer Einzelschicht bildet. Wenn die Kunststofffolie 2 auf beide Seiten der Fasermatte 1 einstückig auflaminiert wird, kann nur eine der beiden Kunststofffolien 2 eine mehrschichtige Kunststofffolie sein, oder die Kunststofffolien 2 auf beiden Seiten können mehrschichtige Kunststofffolien sein. In 2 ist der Fall dargestellt, dass die eine Kunststofffolie 2 eine mehrschichtige Kunststofffolie ist.
Wenigstens eine Schicht, die nicht die am weitesten innen liegende Schicht ist, ist vorzugsweise eine wärmebeständige Kunststoffschicht, die aus einem wärmebeständigen Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder mehr ausgebildet ist, und insbesondere ist die am weitesten außen liegende Kunststoffschicht 21b eine wärmebeständige Kunststoffschicht, die aus einem wärmebeständigen Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder mehr ausgebildet ist.
Da auf diese Weise wenigstens eine Kunststoffschicht 21 aus einem wärmebeständigen Kunststoff ausgebildet ist, kann die Kunststoffschicht 21 auch nach dem Wärmeverformen des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterialien mit großer Dicke an der Oberfläche der Fasermatte 1 zurückbleiben, wodurch ein Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial mit hoher mechanischer Festigkeit und insbesondere mit ausgezeichneter Stoßfestigkeit erlangt werden kann.
Wenn die am weitesten außen liegende Kunststoffschicht 21b der Kunststofffolie 2 aus wärmebeständigem Kunststoff ausgebildet wird, kommt es während des Herstellungsprozesses des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial bzw. während des Wärmeverformens des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial nicht zu einem Schmelzen der am weitesten außen liegenden Schicht, weshalb die Oberfläche des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials als eine glatte Fläche ausgebildet werden kann, an der Eis nicht leicht anhaftet. Das Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial weist somit nicht nur eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit auf, sondern verhindert bei einem Gebrauch in kalten Regionen auch das Anhaften von Eis an der Oberfläche des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials.
Als ein solcher wärmebeständiger Kunststoff lassen sich beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyamid, aromatisches Polyamid oder modifizierte Harze derselben nennen.
Vorzugsweise ist der Schmelzpunkt des wärmebeständigen Kunststoffs um mehr als 30°C höher als derjenige des Kunststoffs, der die am weitesten innen liegende Kunststoffschicht 21a bildet, und ist insbesondere um mehr als 50°C höher. Wenn die Differenz zwischen dem Schmelzpunkt des wärmebeständigen Kunststoffs und dem Schmelzpunkt des Kunststoffs, der die am weitesten innen liegende Kunststoffschicht 21a bildet, zu gering ist, kommt es durch die Wärme, die beim Herstellen des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial oder beim Wärmeverformen Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial einwirkt, zu einem Schmelzen der Kunststoffschicht, die aus dem wärmebeständigen Kunststoff gebildet ist.
Die Schmelzflussrate des Kunststoffs, der die wenigstens eine Kunststoffschicht bildet, die nicht die am weitesten innen liegende Schicht ist, liegt vorzugsweise mindestens um die Hälfte unter der Schmelzflussrate des Kunststoffs, der die Kunststofffolienschicht 21a der am weitesten innen liegenden Schicht bildet. Durch diese Konfiguration kann die Kunststoffschicht zuverlässig an der Oberflache der Fasermatte ausgebildet werden, und die Stoßfestigkeit der Oberfläche des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials kann verbessert werden.
Die Gesamtdicke der einschichtigen oder mehrschichtigen Kunststofffolie 2 beträgt vorzugsweise 30 bis 500 μm und insbesondere 100 bis 400 μm. Wenn die Kunststofffolie 2 zu dünn ist, ist es schwierig, ein Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial mit hoher Stoßfestigkeit zu erlangen, und die Oberflächenglattheit des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials kann abnehmen, weshalb es beim Gebrauch in kalten Regionen leichter zum Anhaften von Eis kommt. Wenn die Kunststofffolie 2 zu dick ist, kann es schwierig sein, das Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial zu formen.
Im Folgenden soll ein Herstellungsverfahren für den Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterialgemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Zunächst soll ein Verfahren zum Herstellen der Fasermatte 1 beschrieben werden. Als Herstellungsverfahren für die Fasermatte 1 lässt sich beispielsweise ein Verfahren nennen, wobei Mischfasern aus anorganischen Fasern, wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber und Vebindungsharzfasern einer Karde zugeführt wird und eine Matte erzeugt wird, woraufhin die Fasern miteinander verhakt werden, wodurch die Fasermatte hergestellt wird.
Als Verfahren zum Verhaken der Fasern miteinander lassen sich ein Nadelfilzverfahren, wobei die Matte einer Vernadelung unterzogen wird, oder ein Wasserstrahlverhakungsverfahren nennen, wobei die Matte einem Wasserstrahl ausgesetzt wird. Wenn die Matte einer Vernadelung unterzogen wird, findet die Vernadelung vorzugsweise an 1 bis 150 Stellen pro 1 cm² und insbesondere an 10 bis 100 Stellen pro 1 cm² statt.
Um bei der Fasermatte die Verbindung zwischen den anorganischen Fasern und den wärmebeständigen organischen Fasern zu steigern, kann auch ein Thermoplastharzpulver beigemischt werden, das die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern aneinander haften lässt. Als derartiges Thermoplastharz zum Ausbilden des Thermoplastharzpulvers lassen sich beispielsweise Polyethlyenharze, Polypropylenharze, Ethylenvinlyazetatmischpolymere, Polyethylenterephthalat, Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polyethylen und dergleichen nennen.
Als nächstes wird die Kunststofffolie direkt auf eine Seite oder beide Seiten der Fasermatte auflaminiert und eine Laminatbahn ausgebildet. Beim Auflaminieren der Kunststofffolie auf die Fasermatte kann die geschmolzene Kunststofffolie unmittelbar nach dem Extrudieren aus dem Extruder fortlaufend der Matte zugeführt werden, und die Kunststofffolie kann auf diese Weise auf die Fasermatte auflaminiert werden.
Wenn die Kunststofffolie aus mehreren Kunststoffschichten gebildet wird, muss das Auflaminieren der auf die Fasermatte auflaminierten Kunststofffolie derart erfolgen, dass die Kunststoffschicht, die das Verbindungsharz enthält, das die anorganischen Fasern und wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber verbinden kann, in direkten Kontakt mit der Fasermatte gelangt.
Anstelle der aus mehreren Kunststoffschichten gebildeten Kunststofffolie können auch mehrere Lagen an Kunststofffolie auf die Fasermatte auflaminiet werden. In diesem Fall muss die Kunststofffolie, die in direkten Kontakt mit der Fasermatte gelangt, das Verbindungsharz enthalten, das die anorganischen Fasern der Fasermatte 1 und wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber verbinden kann.
Anschließend kann die Laminatbahn beispielsweise zwischen ein Paar Förderbänder gebracht und transportiert werden, während sie auf eine derartige Temperatur erwärmt wird, dass die Verbindungsharzfasern in der Fasermatte der Laminatbahn und das Verbindungsharz der Kunststofffolie schmelzen und die wärmebeständigen organischen Fasern in der Fasermatte nicht schmelzen, wobei die Laminatbahn in ihrer Dickenrichtung auf vorzugsweise auf 0,5 bis 3 mm zusammengepresst wird und das Verbindungsharz aus der Kunststofffolie die Fasermatte imprägniert. Wenn in der Kunststofffolie eine wärmebeständige Kunststoffschicht ausgebildet ist, ist es notwendig, die Temperatur derart einzustellen, dass der wärmebeständige Kunststoff nicht schmilzt.
Wenn der auf die Laminatbahn ausgeübte Druck nicht länger ausgeübt wird, dehnt sich die Laminatbahn aufgrund der Rückverformungskraft der anorganischen Fasern, die in der Fasermatte der Laminatbahn verhakt sind, in Dickenrichtung aus, wodurch unzählige Poren in der Fasermatte der Laminatbahn gebildet werden und eine Laminatbahn von geringem Gewichterlangt werden kann.
Falls die Laminatbahn einem Paar Förderbänder zugeführt wird, kann die Laminatbahn von den Förderbändern angesaugt werden und an den Förderbändern anhaften, und wenn in diesem Zustand der Abstand zwischen den Förderbändern vergrößert wird, kann die Laminatbahn auch zwangsweise in ihrer Dickenrichtung ausgedehnt werden.
Vorzugsweise wird der Porenanteil des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial auf 30 bis 90% reguliert, um einen Ausgleich zwischen geringem Gewicht und mechanischer Festigkeit zu erreichen.
Indem die Laminatbahn anschließend gekühlt wird, kann der Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial erlangt werden. Die Verbindungsharzfasern in der Fasermatte des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial wurden geschmolzen und verbinden die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber miteinander, und ein Teil des Verbindungsharzes der Kunststofffolie imprägniert die Fasermatte und verbindet die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber miteinander. Insbesondere liegt das Verbindungsharz der Kunststofffolie, das die Fasermatte imprägniert hat, konzentriert im Oberflächenbereich der Fasermatte vor und verstärkt den Oberflächenbereich der Fasermatte 1.
Der Oberflächenbereich des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial weist deshalb im Verhältnis zum in Dickenrichtung inneren Teil eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit wie z. B. eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit auf, weshalb der Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial nicht leicht durch Stöße aufgrund von Steinschlag und dergleichen beschädigt wird.
Durch Wärmeverformen des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial kann das Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial erlangt werden. Als Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial lassen sich beispielsweise Fahrzeugunterböden, Fahrzeugradabdeckungen, Reifenkästen und dergleichen nennen. Fahrzeugunterböden decken die Bodenfläche des Fahrzeugs ganz oder teilweise ab und dienen dazu, den Luftwiderstand des Fahrzeugbodens zu reduzieren oder den Fahrzeugboden zu schützen.
Wenn bei der Herstellung des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial kein Druck mehr darauf ausgeübt wird, stellen die verhakten anorganischen Fasern in der Fasermatte durch die eigene Rückverformungskraft die Dicke der Fasermatte wieder her. Der Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial, dessen Dicke aufgrund dieser Wirkung wiederhergestellt wurde, kann durch Wärmeverformen auch zu einem komplex geformten Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial geformt werden.
Das so erlangte Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial ist aufgrund der hohen Zahl an Poren im Inneren der Fasermatte äußerst leicht. Wenn das Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial eine geeignete Dicke aufweist, die konkret vorzugsweise 2 mm oder mehr und insbesondere 3 mm oder mehr beträgt, weist es eine ausgezeichnete Elastizität auf und kann nicht leicht durch Steinschlag und dergleichen beschädigt werden.
Die Kunststoff, der den Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial bildet, kann nach Bedarf ein Pigment wie Ruß, ein Antioxidationsmittel, ein Gleitmittel, ein Kristallisationsmittel und dergleichen beigemischt sein.
Wirkung der Erfindung
Der Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau weist eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit auf, da die Fasermatte anorganische Fasern und das wärmebeständige organische Fasern enthält. Dem Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial wird zudem von den wärmebeständigen organischen Fasern eine ausgezeichnete Elastizität verliehen, und Stöße durch Steinschlag und dergleichen werden wirksam absorbiert, und es kommt nicht leicht zu Beschädigungen.
An wenigstens einer Oberfläche der Fasermatte des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial ist die Kunststofffolie einstückig auflaminiert, und ein Teil der Kunststofffolie imprägniert die Fasermatte und steigert die mechanische Festigkeit des Oberflächenbereichs der Fasermatte. Der Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial weist daher in seinem Oberflächenbereich eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit auf, und in einer Synergiewirkung mit der Stöße absorbierenden Wirkung der Fasermatte wird er somit nicht leicht durch Stöße aufgrund von Steinschlag und dergleichen beschädigt.
Wenn zudem bei dem Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial wenigstens eine Kunststoffschicht, die nicht die am weitesten innen liegende Schicht ist, eine wärmebeständige Kunststoffschicht mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder mehr ist, kann auch nach dem Wärmeverformen eine dicke Kunststoffschicht an der Oberfläche der Fasermatte zurückbleiben, wodurch sich die mechanische Festigkeit an der Oberfläche des Fahrzeugaußenverkleidungsmaterials weiter erhöhen lässt.
Kurze Erläuterung der Figuren
1 ist eine Längsschnittansicht eines Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Längsschnittansicht eines weiteren Beispiels für einen Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Herstellungsvorrichtung für einen Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Erstes Ausführungsbeispiel
Glasfasern mit einer Länge von 40 bis 75 mm und einem Durchmesser von 9 μm, Polypropylenfasern mit einem Titer von 6,6 dtex und einer Länge von 64 mm (Schmelzpunkt: 160°C) und Polyethylenterephthalatfasern mit einem Titer von 17 dtex und einer Länge von 64 mm (Schmelzpunkt: 255°C) wurden derart miteinander vermischt, dass das in Tabelle 1 dargestellte Flächengewicht erreicht wurde, und wurden einer Karde zugeführt, zerfasert und gemischt, wodurch eine längliche Matte erlangt wurde. Bei der erlangten Matte wurden die Fasern durch Vernadeln an 20 Stellen pro 1 cm² miteinander verhakt, wodurch eine längliche Fasermatte 1 mit einem Flächengewicht von 700 g/m² erlangt wurde.
Anschließend wurde auf die Ober- und Unterseite der länglichen Fasermatte 1 jeweils eine längliche Kunststofffolie 2, 2 aus hochdichtem Polyethylen (Schmelzpunkt: 135°C, Schmelzflussrate: 5,0 g/10 Min.) und mit einer Dicke von 160 μm (Flächengewicht: 144 g/m²) fortlaufend auflaminiert, wodurch eine Laminatbahn B von 8 mm Dicke erlangt wurde.
Wie in 3 gezeigt, wurde ein Paar Endlosförderbänder 3, 3, bestehend aus einem oberen und einem unteren Endlosförderband, bereitgestellt, deren Oberflächen mit Polytetrafluorethylen beschichtet waren. Die Laminatbahn wurde fortlaufend zwischen diese Förderbänder 3, 3 geführt, woraufhin die Laminatbahn B durch einen Heißluftofen 4 mit 200°C geführt und 5 Minuten lang erwärmt wurde.
Anschließend wurde die Laminatbahn B zwischen auf 200°C erwärmte zwei Flachpressen 5, 5 geführt und 5 Sekunden lang zusammengedrückt, bis die Dicke der Laminatbahn B 1,5 mm betrug, wobei ein Teil des hochdichten Polyethylens, das die Kunststofffolie bildet, die Fasermatte imprägnierte und die Polypropylenfasern schmolzen.
Anschließend wurde die Laminatbahn B zwischen eine obere und untere flache Vakuumdehnvorrichtung 6, 6 geführt, und die Laminatbahn B wurde über das Paar Förderbänder 3, 3 durch Vakuum angesaugt und in ihrer Dickenrichtung ausgedehnt, woraufhin die Laminatbahn B einer Kühlvorrichtung 7 zugeführt und abgekühlt wurde, wodurch ein Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial mit einer Dicke von 4,5 mm und einem Flächengewicht von 1000 g/m² erlangt wurde.
Bei dem erlangten Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial war auf beide Seiten der Fasermatte eine Kunststofffolie, die aus der hochdichten Polyethylen bestand, einstückig auflaminiert. Die Glasfasern und die Polyethylenterephthalatfasern der Fasermatte waren teilweise durch das Polypropylen miteinander verbunden worden, und ein Teil des hochdichten Polyethylens, das die Kunststofffolie bildete, hatte den Oberflächenbereich der Fasermatte imprägniert und die Fasern der Fasermatte miteinander verbunden. In der Fasermatte des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial waren Poren ausgebildet, und der Porenanteil betrug 82%.
Zweites Ausführungsbeispiel
Als Kunststofffolie, die auf die obere Fläche der Fasermatte auflaminiert wurde, wurden eine einstückig laminierte Kunststofffolie (Dicke: 320 μm, Flächengewicht: 288 g/m²) aus zwei Kunststofffolien aus hochdichtem Polyethylen (Schmelzpunkt: 135°C, Schmelzflussrate: 5,0 g/10 Min.) verwendet, während alle anderen Punkte mit den jenigen des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmten, wodurch ein Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial mit einem Flächengewicht von 1130 g/m² erlangt wurde.
Bei dem erlangten Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial war auf beide Seiten der Fasermatte eine Kunststofffolie, die aus der hochdichten Polyethylen bestand, einstückig auflaminiert. Die Glasfasern der Fasermatte waren teilweise durch das Polypropylen miteinander verbunden worden, und ein Teil des hochdichten Polyethylens, das die Kunststofffolie bildete, hatte den Oberflächenbereich der Fasermatte imprägniert und die Fasern der Fasermatte miteinander verbunden. In der Fasermatte des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial waren Poren ausgebildet, und der Porenanteil betrug 78%.
Drittes Ausführungsbeispiel
Als Kunststofffolie, die auf die obere Fläche der Fasermatte auflaminiert wurde, wurde eine zweischichtige Kunststofffolie (Dicke: 160 μm, Flächengewicht: 203 g/m²), bei der auf eine Polyethylenterephthalatfolie mit einem Schmelzpunkt von 255°C eine Schicht aus Polyethylenterephthalat-Mischpolymerharz mit einem Schmelzpunkt von 150°C und einer Schmelzflussrate von 2,9 g/10 Min. (Bellpet E-02, hergestellt von Bell Polyester Products, Inc.) einstückig auflaminiert worden war, verwendet, und die Kunststofffolie wurde derart auflaminiert, dass die Polyethylenterephthalat-Mischpolymerharzschicht in Kontakt mit der oberen Seite der Fasermatte gelangte, während an der unteren Seite eine Folie verwendet wurde, die der in der ersten Ausführungsform verwendeten Kunststofffolie aus hochdichtem Polyethylen (Dicke: 160 μm) entsprach, wobei alle anderen Punkte mit der ersten Ausführungsform übereinstimmten, wodurch ein Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial mit einem Flächengewicht von 1050 g/m² erlangt wurde.
Bei dem erlangten Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial war auf beide Seiten der Fasermatte jeweils Kunststofffolie einstückig auflaminiert. Die Glasfasern und die Polyethylenterephthalatfasern der Fasermatte wurden durch das Polypropylen teilweise miteinander verbunden, und ein Teil des hochdichten Polyethylens, das die Kunststofffolie bildet, und ein Teil des Polyethylenterephthalat-Mischpolymerharzes mit einem Schmelzpunkt von 150°C und einer Schmelzflussrate von 2,9 g/10 Min. hatten die Außenschicht der Fasermatte imprägniert und die Fasern der Fasermatte miteinander verbunden. In der Fasermatte des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial waren Poren ausgebildet, und der Porenanteil betrug 82%.
Erstes Vergleichsbeispiel
Aus Glasfasern und Polypropylenfasern wurde ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Fasermatte hergestellt, während alle anderen Punkt mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmten, wodurch ein Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial mit einem Flächengewicht von 1000 g/m² erlangt wurde.
Bei dem erlangten Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial war auf beide Seiten der Fasermatte jeweils Kunststofffolie einstückig auflaminiert. Die Glasfasern der Fasermatte waren teilweise durch das Polypropylen miteinander verbunden worden, und ein Teil des hochdichten Polyethylens, das die Kunststofffolie bildete, hatte den Oberflächenbereich der Fasermatte imprägniert und die Fasern der Fasermatte miteinander verbunden. In der Fasermatte des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial waren Poren ausgebildet, und der Porenanteil betrug 83%.
An den erlangten Schichtkörpern für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial wurde eine Steinschlagprüfung und eine Formungsfaltenprüfung folgenden Umfangs durchgeführt. Außerdem wurde die Dehnungsmenge bei hoher Temperatur wie unten angegeben gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
[Steinschlagprüfung]
Es wurde ein rechteckiger Teststreifen des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial mit einer Länge von 220 mm und einer Breite von 290 mm zugeschnitten und an einem Rahmenkörper aus Metall befestigt. Mit einer handelsüblichen Modellpistole wurde sodann eine Kunststoffkugel mit einem Durchmesser von 6 mm auf die Mitte des Teststreifens abgefeuert. Bei dem Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial des dritten Ausführungsbeispiels wurde die Kunststoffkugel auf die Oberfläche abgefeuert, an der die zweischichtige Kunststofffolie ausgebildet war.
Eine Kunststoffkugel wurde 30 Mal auf dieselbe Stelle des Teststreifens abgefeuert; anschließend wurde mithilfe eines Nonius die maximale Tiefe der Vertiefung gemessen, die sich durch das Auftreffen der Kunststoffkugeln im Teststreifen gebildet hatte.
In den Vertiefungen der Teststreifen der Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels hatten sich keine Risse gebildet, während sich in der Vertiefung des Teststreifens des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial des ersten Vergleichsbeispiels Risse gebildet hatten.
[Dehnungsmenge bei hoher Temperatur]
Aus den Schichtkörpern für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial wurden Teststreifen zugeschnitten, die an einem Paar Aufspannvorrichtungen befestigt wurden, deren Abstand voneinander 100 mm betrug. Die Teststreifen wurden in diesem Zustand in einen bei 190°C gehaltenen Konstanttemperaturbehälter gegeben und dort 5 Minuten erwärmt.
Als die Oberflächentemperatur der Teststreifen 170°C erreicht hatte, wurde der Abstand zwischen den Aufspannvorrichtungen erhöht, wodurch eine Zugkraft auf die Teststreifen einwirkte, und an den Aufspannvorrichtungen wurde eine S-S-Kurve aufgezeichnet. Anhand der Tabelle wurde die Dehnungsmenge Lmm der Teststreifen zum Zeitpunkt der höchsten Zugbelastung gemessen. Die Dehnungsmenge bei hoher Temperatur wurde anhand folgender Formel berechnet. Dehnungsmenge bei hoher Temperatur (%) = (L/100) × 100
[Formungsfaltenprüfung]
Es wurde eine Form vorbereitet, die aus einer Patrize, an der ein Vorsprung in Form eines stumpfen Kegels mit einer absolut runden Bodenfläche mit einem Durchmesser von 80 mm und einer absolut runden oberen Fläche mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Matrize mit einer Vertiefung, die dem Vorsprung der Patrize entsprach, bestand.
Als nächstes wurde ein rechteckiger Teststreifen des Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial mit einer Länge von 500 mm und einer Breite von 600 mm zugeschnitten, der an einem Rahmen aus Metall angebracht wurde, an dessen Umfang in gleichmäßigen Abständen Nadeln angeordnet waren, und der Teststreifen wurde mit einem Infrarotheizgerät auf eine Oberflächentemperatur von 180°C erwärmt. Als nächstes wurde der Teststreifen zwischen Matrize und Patrize angeordnet, woraufhin die Form geschlossen wurde, 30 Sekunden lang geschlossen gehalten wurde und dann wieder geöffnet wurde, womit ein Formstück erlangt wurde.
Die Umgebung des Vorsprungabschnitts des erlangten Formstücks wurde einer Sichtprüfung unterzogen, um festzustellen, ob sich im Formstück Falten gebildet hatten, und wurde nach folgendem Maßstab beurteilt. Gut: Keine Falten in der Umgebung des Vorsprungabschnitts Schlecht: Falten in der Umgebung des Vorsprungabschnitts
Tabelle 1
Gewerbliche Anwendbarkeit
Der Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial der vorliegenden Erfindung weist eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und eine ausgezeichnete Elastizität auf, weshalb er Stöße durch Steinschlag und dergleichen wirkungsvoll absorbiert, beschädigungsresistent ist und sich durch Wärmeverformen vorteilhaft als Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial z. B. für Fahrzeugunterböden, Fahrzeugradabdeckungen, Radkästen, Motorabdeckungen und dergleichen verwenden lässt.
Bezugszeichenliste

1: Fasermatte
2: Kunststofffolie
21, 21a, 21b: Kunststoffschicht
3: Förderband
4: Heißluftofen
5: Flachpresse
6: Obere und untere Vakuumdehnungsvorrichtung
7: Kühlungsvorrichtung
A: Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-240408 [0008]

Claims

Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass er erlangt wird, indem an wenigstens einer Oberfläche einer Fasermatte, in der anorganische Fasern, wärmebeständige organische Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber und Verbindungsharzfasern zum Verbinden der anorganischen Fasern und der wärmebeständigen organischen Fasern miteinander vermischt sind, eine Kunststofffolie, die ein Verbindungsharz enthält, das die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern miteinander verbinden kann, auflaminiert wird, und das Verbindungsharz, das in den Verbindungsharzfasern und der Kunststofffolie enthalten ist, geschmolzen wird und das geschmolzene Verbindungsharz aus der Kunststofffolie die Fasermatte imprägniert und die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern miteinander verbindet.
Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie mehrere Kunststoffschichten umfasst, und dass wenigstens eine Kunststoffschicht, die nicht die am weitesten innen liegende Schicht ist, einen wärmebeständigen Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber umfasst.
Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die am weitesten außen liegende Kunststoffschicht der Kunststofffolie einen wärmebeständigen Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Oberfläche einer Fasermatte, in der anorganische Fasern, wärmebeständige organische Fasern mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber und Verbindungsharzfasern zum Verbinden der anorganischen Fasern und der wärmebeständigen organischen Fasern miteinander vermischt sind, eine Kunststofffolie, die ein Verbindungsharz enthält, das die anorganischen Fasern und die wärmebeständigen organischen Fasern miteinander verbinden kann, auflaminiert wird und so eine Laminatbahn hergestellt wird, und die Verbindungsharzfasern und die Kunststofffolie geschmolzen werden, während die Laminatbahn in ihrer Dickerichtung zusammengedrückt wird, und das geschmolzene Verbindungsharz aus der Kunststofffolie die Fasermatte imprägniert, und die Fasermatte gekühlt wird, wenn kein Druck mehr auf sie ausgeübt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie mehrere Kunststoffschichten umfasst, und dass wenigstens eine Kunststoffschicht, die nicht die am weitesten innen liegende Schicht ist, einen wärmebeständigen Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Schichtkörpers für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die am weitesten außen liegende Kunststoffschicht der Kunststofffolie einen wärmebeständigen Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder darüber umfasst.
Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Wärmeverformen aus einem Schichtkörper für Fahrzeugaußenverkleidungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist.