DE19531184C2 - Elastomer-Verbundprofil sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elastomer-Verbundprofil mit einer in das ela­ stomere Material eingebetteten Verstärkungseinlage sowie ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.

Derartige Elastomer-Verbundprofile sind bekannt und kommen insbe­ sondere als Dichtungsprofile zur Abdichtung von Fensterschächten bei Kraftfahrzeugtüren zum Einsatz. Diese Verbundprofile verfügen zur Er­ höhung ihrer Steifigkeit über Metalleinlagen, die in das Elastomer ein­ gebettet sind. Die Metalleinlagen werden bei der Herstellung des Ela­ stomer-Verbundprofiles zunächst in geeignete Form gestanzt und dann im Extruder mit dem Elastomer umgeben.

Die bekannten Verbundprofile mit Metalleinlagen weisen zwar eine gu­ te Steifigkeit auf, lassen sich jedoch nicht oder nur mit hohem Auf­ wand wiederverwerten.

Aus der DE 41 21 552 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gummi-Strangpreßerzeugnisses bekannt, bei dem auf einen aus EPDM hergestellten Hauptkörper mittels Klebung ein schmaler Stoffstreifen aufgebracht wird. Dabei weist das Elastomer-Verbundprofil eine in das elastomere Material eingebettete Verstärkungseinlage auf.

Aus der DE 42 08 670 C2 ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeug-Stoßfängers aus Kunststoff bekannt, bei dem der Stoßfänger eine Verstärkungseinlage aus Fasermaterial aufweist. Die Verstärkungseinlage wird in den flüssigen Kunststoff eingeleitet und anschließend zu einem faserverstärkten Kunststoffstrang ausgehärtet.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Elastomer-Verbundprofil mit einer Verstär­ kungseinlage bereitzustellen, das wiederverwertbar ist und das sich einfach herstellen läßt. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Elastomer-Verbundprofils aufzuzeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Elastomer-Ver­ bundprofil vorgeschlagen, bei dem die Verstärkungseinlage mindestens einen Strang aus einem Fasermaterial aufweist, der mit einem bei der Vulkanisation des elastomeren Materials polymerisierbaren Kunstharz getränkt ist. Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Elasto­ mer-Verbundprofils ist darin zu sehen, daß die aus polymerisierbarem Kunststoff bestehende Verstärkungseinlage noch vor deren Polymeri­ sation mit elastomerem Material umspritzt wird. Hierdurch wird ein be­ sonders inniger Verbund zwischen dem noch flüssigen Kunststoff und dem noch unvulkanisierten elastomeren Material hergestellt. Darüber hinaus ergibt sich eine besonders einfache Herstellung, da die Polyme­ risation der Verstärkungseinlage gemeinsam mit der Vulkanisation des Elastomer-Verbundprofils durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verbundprofil zeichnet sich durch sein geringeres Gewicht aus und ist einfacher wiederzuverwerten als die bekannten Verbundprofile mit Me­ talleinlagen. Bei der Wiederverwertung von Elastomerprodukten werden diese gewöhnlich in Zerkleinerungsmühlen zu einem Pulver zermahlen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines mit polymerisiertem Kunstharz getränkten Fasermaterialstranges als Verstärkungseinlage kann das erfindungsgemäße Elastomer-Verbundprofil zusammen mit dem Fasermaterialstrang zerkleinert werden, da dieser ebenfalls in Kleinstpartikel aufgebrochen wird. Das erhaltene Pulver kann dann als Füllstoff in einem Produktionsprozeß der zweiten Stufe verwendet werden. Bei Verbundprofilen mit Metalleinlagen ist dies nicht möglich. Weiterhin ist vorteilhaft, daß durch den Einsatz eines bei der Vulkani­ sation des elastomeren Materials polymerisierbaren Kunststoffes ein separater Polymerisationsschritt entfällt.

Vorteilhaft weist die Verstärkungseinlage als Kunstharz ein Polyester- oder Epoxidharz auf.

In weiterer Ausgestaltung besteht das Fasermaterial aus Glasfasern, Kohlenstoffasern oder Mischungen hiervon. Beispielsweise können syn­ thetische Fasern wie Aramid Verwendung finden.

Vorteilhaft kann der mindestens eine Strang aus einem gewebten Fa­ sermaterial bestehen.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elastomer-Verbundprofils vorgeschlagen, bei dem mindestens ein Strang aus einem Fasermaterial mit einem polymerisierbaren Kunstharz getränkt und in eine Extrusionseinrichtung eingeführt wird, in welcher der Strang mit einem elastomeren Material umspritzt und gemeinsam mit diesem extrudiert und anschließend vulkanisiert wird, wobei das Kunstharz polymerisiert wird. Durch das gemeinsame Extrudieren des kunstharzgetränkten Fasermaterialstranges mit dem elastomeren Mate­ rial entsteht eine innige Verbindung zwischen Harz und dem elastome­ ren Material. Die bei der nachfolgenden Vulkanisation entstehende Hit­ ze polymerisiert das Kunstharz und härtet die Fasermatrix aus. Beim Abkühlen versteift der mit Harz getränkte Fasermaterialstrang zu einer Verstärkungseinlage und gibt damit dem Elastomerprofil die konstruktiv gewünschte Steifigkeit.

Vorteilhaft besteht der mindestens eine Strang aus einem gewebten Fasermaterial. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr ein­ fach durchführbar, da der Gewebestrang am Stück gehandhabt werden kann.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung wird der mindestens eine Strang vor dem Tränken mit Kunstharz von einer Spule abgezogen. Dadurch können Extrudate in großer Zahl und großer Länge innerhalb relativ kurzer Zeit hergestellt werden.

Das Tränken des Fasermaterialstranges mit Kunstharz erfolgt vorteil­ haft in einem Tränkbad, wobei zum besonders effektiven Tränken eine Vorrichtung zum Einarbeiten und/oder Einwalken des Kunstharzes in den Strang vorgesehen sein kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in schematischer Weise in der Zeichnung darge­ stellt ist. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsge­ mäßes Elastomer-Verbundprofil mit einem harzgetränkten Fasermaterialstrang, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Herstellungsvorrichtung für ein erfindungsgemäßes Elastomer-Verbundprofil.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Elastomer-Verbundprofil 10, das als Hohlprofil vorliegt und als Dichtprofil an der Innenseite eines Fen­ sterschachtes einer Fahrzeugtür zum Einsatz kommt.

Das Elastomer-Verbundprofil 10 weist einen Hohlkammer-Dichtbereich 14 auf, der in der dargestellten Befestigungsposition einer in Richtung des Doppelpfeiles P beweglichen Fensterscheibe 30 zugeordnet ist. Der Hohlkammer-Dichtbereich 14 besitzt eine Hohlkammer 11, die einer­ seits von einer Wandung 16 und andererseits von einem Befestigungs­ bereich 12 gebildet ist. An der Wandung 16 schließt sich eine nach außen abragende Dichtlippe 15 an. Der an der Fensterscheibe 30 an­ liegende Bereich der Dichtlippe 15 und der Wandung 16 ist mit einer Beflockungsschicht 17 versehen. Diese dient der Reibungsverminde­ rung zwischen der Fensterscheibe 30 und den hieran anliegenden Be­ reichen des Verbundprofils 10.

Der Befestigungsbereich 12 ist aus einem Material mit größerer Shore-Härte als der Dichtbereich 14 hergestellt. Dies ist in der Zeichnung durch die unterschiedliche Schraffierung der Bereiche 12, 14 verdeut­ licht.

Zur weiteren Verstärkung weist der Befestigungsbereich 12 eine Ver­ stärkungseinlage 13 auf, die im Innern des Befestigungsbereichs 12 eingebettet ist. Die Verstärkungseinlage 13 besteht aus einem Strang 13a aus einem Glasfasergewebe, der mit einem polymerisierbaren Kunstharz getränkt ist. Es kann aber auch ein anderes Fasermaterial, beispielsweise Kohlenstoffasern oder Kunststoffasern, Verwendung finden. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, liegt aufgrund des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eine innige Verbindung zwischen dem Kunstharz der Verstärkungseinlage 13 und dem elasto­ meren Material des Verbundprofils 10 vor. Als Kunstharz kommt ein Polyester- oder Epoxidharz zur Verwendung.

Der Befestigungsbereich 12 weist einen abragenden Schenkel 12a auf. Die Festlegung des Verbundprofils 10 erfolgt mittels einer den Befesti­ gungsbereich 12 aufnehmenden Klammer 20, die wiederum an Karos­ serieteilen 21, 22, 33 der nicht näher dargestellten Fahrzeugtür festge­ legt ist.

Durch die Verstärkungseinlage 13 verfügt der Befestigungsbereich 12 über eine ausreichende Steifigkeit, um bei den auftretenden Beanspru­ chungen in der Befestigungsklammer 20 sicher fixiert zu werden.

In Fig. 2 ist in prinzipieller und schematischer Darstellung eine Vor­ richtung zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für das Elastomer-Verbundprofil 10 dargestellt.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Elastomer-Verbundprofils 10 wird ein Strang 13a aus Glasfasergewebe von einer Spule 40 abgezo­ gen und über eine Umlenkrolle 41 einem Kunstharz-Tränkbad 45 zuge­ führt. Der Strang 13a durchläuft das Tränkbad 45, wo dieser mit Kunstharz 18, beispielsweise Polyester- oder Epoxidharz getränkt wird. Um den Tränkvorgang effektiver zu gestalten, kann eine Vorrichtung 46 zum Einarbeiten und/oder Einwalken des Kunstharzes 18 in den Strang 13a aus Glasfasergewebe vorgesehen sein. Der mit Kunstharz getränkte Strang 13b verläßt dann das Tränkbad 45, um einer Extrusi­ onseinrichtung 47 zugeführt zu werden, wobei der Strang 13b von hin­ ten in die Extrusionseinrichtung 47 eingeführt wird. Gleichzeitig wird der Extrusionseinrichtung 47 über eine Zuführeinrichtung 42 elastome­ res Material 19 zugeführt. Der mit Kunstharz getränkte Glasfasergewe­ bestrang 13b wird gemeinsam mit dem elastomeren Material 19 am gegenüberliegenden Ende der Extrusionseinrichtung 47 durch eine Ex­ trusionsmatrize 48 extrudiert. Das austretende Extrudat 10a wird dann einer Vulkanisationseinrichtung 49 zugeführt. Nach der Vulkani­ sation tritt aus der Vulkanisationseinrichtung 49 das fertige, erfin­ dungsgemäße Elastomer-Verbundprofil 10 aus.

Durch das gemeinsame Extrudieren des kunstharzgetränkten Glasfa­ sergewebestranges 13b mit dem elastomeren Material 19 entsteht eine innige Verbindung zwischen den beiden Materialien. Bei der sich an­ schließenden Vulkanisation wird das Kunstharz erhitzt und polymeri­ siert. Dadurch härtet die Glasfasermatrix aus, was eine große Steifig­ keit der Verstärkungseinlage 13 des Verbundprofils 10 zur Folge hat. Die gebildete Verstärkungseinlage 13 weist trotz geringem Gewicht eine hohe Festigkeit auf, die dem Verbundprofil 10 die gewünschte Stabilität verleiht.

Wie eingangs erwähnt, gestaltet sich die Herstellung eines erfindungs­ gemäßen Elastomer-Verbundprofils äußerst einfach, da der Fasermate­ rialstrang einfach handhabbar ist und größere Mengen des erfindungs­ gemäßen Verbundprofils mit geringem Aufwand und in relativ kurzer Zeit hergestellt werden können.

Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verbundprofils 10 besteht in seiner Wiederverwertbarkeit, die es Recyclingprozessen zugängig macht, so daß eine zusätzliche Umweltbelastung vermieden werden kann. Zur Wiederverwertung wird das Elastomer-Verbundprofil mit der integrierten Verstärkungseinlage einer Zerkleinerungsmühle zugeführt, wobei ein Aufbrechen in Kleinstpartikel erfolgt. Das erhaltene Pulver kann dann als Füllstoff in einem Produktionsprozeß der zweiten Stufe verwendet werden.

Claims (10)

1. Elastomer-Verbundprofil (10), insbesondere Dichtungsprofil für Kraftfahrzeuge, mit einer in das vulkanisierbare, elastomere Ma­ terial (19) eingebetteten Verstärkungseinlage (13), dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (13) mindestens ei­ nen Strang (13a) aus einem mit polymerisierbarem Kunstharz (18) getränkten Fasermaterial aufweist und daß der mit Kunst­ harz (18) getränkte Strang (13b) mit dem elastomeren Material (19) umspritzt ist, das unter Polymerisierung des Kunstharzes (18) vulkanisiert ist.

2. Elastomer-Verbundprofil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstärkungseinlage (13) als Kunstharz ein Polyester- oder Epoxidharz aufweist.

3. Elastomer-Verbundprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fasermaterial aus Glasfasern, Kohlen­ stoffasern oder Kunststoffasern oder Mischungen hiervon be­ steht.

4. Elastomer-Verbundprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Strang (13a) aus einem gewebten Fasermaterial besteht.

5. Verfahren zur Herstellung eines Elastomer-Verbundprofils (10) mit einer Verstärkungseinlage (13), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strang (13a) aus einem Fasermaterial mit einem polymerisierba­ ren Kunstharz (18) getränkt wird, daß der mit Kunstharz ge­ tränkte Strang (13b) in eine Extrusionseinrichtung (47) einge­ führt wird, in welcher der Strang (13b) mit einem elastomeren Material (19) umspritzt und gemeinsam mit diesem extrudiert wird, und daß das Extrudat (10a) anschließend vulkanisiert wird, wobei das Kunstharz (18) polymerisiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Strang (13a) aus einem gewebten Fasermaterial besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Strang (13a) vor dem Tränken mit Kunstharz (18) von einer Spule (40) abgezogen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Tränken mit Kunstharz (18) in einem Tränkbad (45) erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Vorrichtung (46) zum Einarbeiten und/oder Einwalken des Kunstharzes (18) in den Strang (13a) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine Zufüh­ reinrichtung (40, 41) für mindestens einen Strang (13a) aus ei­ nem Fasermaterial, ein Kunstharz-Tränkbad (45), eine Extrusi­ onseinrichtung (47), der der mit Kunstharz getränkte Strang (13b) und elastomeres Material (19) zugeführt wird, und eine der Extrusionseinrichtung (47) nachgeschalteten Vulkanisationsein­ richtung (49).