DE19737015C2

DE19737015C2 - Bauteil aus Fasern oder einem Fasergemisch

Info

Publication number: DE19737015C2
Application number: DE19737015A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Beckmann; Rolf Hesch; Zouheir M Jandali
Original assignee: Moeller Plast GmbH
Current assignee: Moeller Plast GmbH
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: DE19737015A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil aus Fasern oder einem Fasergemisch und aus durch Wärmeeinwirkung aufschäumbaren Substanzen.

Bei der Herstellung von geschäumten Faserverbunden oder Geweben werden üblicherweise Schäume durch Schauminjektion oder treibmittelhaltige Systeme hergestellt. Diese werden durch reaktive Vorgänge oder durch Energieeinleitung zu Bauteilen oder Flächengebilden geformt.

Nachteil der Verfahren nach dem Stand der Technik ist, daß sich eine gleichmäßige Verteilung von Fasern im Schaum oder Schaum in Fasern oder Geweben nicht erreichen läßt. Beim Injizieren des Schaums oder des zum Aufschäumen bestimmten Systems zwischen die Fasern oder zwischen die Gewebe oder anderweitigen Gelege kommt es durch Injizieren selbst und/oder den Aufschäumdruck zu Verschiebungen und Verwerfungen an Fasern und Gelegen.

Aus der DE 34 12 660 C2 ist es bekannt, ein thermoplastisches Bindemittel in Form von Partikeln zu verwenden, in die ein Schaumtreibmittel eingearbeitet wird, wobei das Schaumtreibmittel vor dem Pressen des Formteils aktiviert wird. Nach diesem Verfahren können Formteile mit angepreßten und fest verbundenen Dekorschichten oder Blechverbunden o. ä. in einem Arbeitsgang nicht hergestellt werden, da die Fasermischung weder die ausreichende Klebkraft für einen solchen Verbund aufbringt noch den Aufschäumdruck. Die Verpressung kann nur in heißen Pressen/Formen erfolgen, da nur das in der Wärme vernetzende Bindemittel in der Lage ist, eine Verklebung zu bewirken.

Nach der DE 195 02 458 C2 wird ein Schaumstoff aus einem thermoplastischen Grundwerkstoff mit eingearbeiteten Treibmitteln und Verstärkungseinlagen hergestellt, wobei die Verstärkungseinlagen durch den aufgeschäumten Basiswerkstoff mit einer homogenen Schaumstruktur umhüllt werden. Der Basiswerkstoff ist kein Gemisch aus geschäumten oder nachträglich aufschäumbaren Fasern, sondern ein homogener Basiswerkstoff, nämlich ein Schaum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, flächige und/oder geformte Bauteile als Halbfertigteile oder Fertigteile in unterschiedlichem Verbund mit geringem Gewicht und maximal möglichen Festigkeiten mit reproduzierbarer, gleichmäßiger Verteilung der Komponenten Fasern, Gewebe, sonstige Gelege und Schaum herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauteil gelöst, das aus geschäumten oder nachträglich aufschäumbaren Fasern, Fäden oder Bändchen mit ausgeprägter Längsachse und einem Schlankheitsgrad < 50 besteht, die mechanisch und an den Überkreuzungsstellen aufgrund des Verschmelzens der Polymeranteile thermisch verbunden sind, wobei die geschäumten oder aufgeschäumten Fasern, Fäden oder Bändchen aus mehreren Komponenten mit mindestens einem nicht aufschäumbaren Querschnittssegment oder Kern bestehen. Vorteilhafterweise kann das Bauteil nicht aufschäumungsfähige Bestandteile in Form von Naturfasern enthalten, deren Schlankheitsgrad < 50 ist. In Ausgestaltung der Erfindung ist zur Festigkeitserhöhung der Verbindung mit den versteifenden, tragenden und zur Befestigung dienenden Elementen und Funktionselementen eine Zwischenschicht aus aufschäumbarem Material ohne oder mit einem geringen Anteil an nicht aufschäumbaren Bestandteilen vorgesehen. An mindestens einer Seite ist zweckmäßigerweise ein vor dem Aufschäumen angebrachtes Dekormaterial, ein Blech, eine Folie oder eine andere feste oder hochfeste Schicht vorgesehen, wobei die Verbundwirkung mit dieser Schicht durch den Aufschäumvorgang der schäumbaren Bestandteile herstellbar ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen aufgezeigt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird nicht injiziert, < sondern es werden geschäumte oder nachträglich schäum bare Fasern, Fäden oder sonstige Gebilde mit einem Schlankheitsgrad < 50 zu einem Gelege geformt. Genannte Gebilde mit Schlankheitsgrad < 50 können dabei auch mit nicht schäumbaren Gebilden, z. B. Naturfasern gleicher Schlankheitsgrade vor der Gelegebildung intensiv in bekannter Weise vermischt und dann gesponnen, gezwirnt, gewebt, gestrickt oder zum Non-Woven gelegt werden. Durch die Mischung der schlanken Gebilde, in erster Linie lange Fasern, miteinander vor deren Verarbeitung zum Faden, Gewebe oder sonstigen Gelege oder Halb- oder Fertigprodukt läßt sich eine außerordentlich hohe Homogenität der Mischung bzw. Verteilung und volle Reproduzierbarkeit erreichen.

Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung von Fasern, die nachträglich geschäumt werden können. Sie lassen sich leicht mit anderen, z. B. nicht schäumbaren Fasern mischen, zu Vliesen legen, zu Mischfäden ver spinnen oder verzwirnen, verweben, verstricken. Leitet man anschließend in diese Gebilde Energie ein, so schäumt der aufschäumbare Mischungsanteil auf und es ergibt sich aufgrund der vorher durchgeführten, homoge nen Vermischung von schäumbaren und nicht schäumbaren Bestandteilen ein Verbundsystem, in dem die geschäumten Bestandteile gleichmäßig verteilt sind.

Schäumbare und nicht schäumbare Zonen bzw. Bereiche lassen sich erfindungsgemäß maßgeschneidert an kon struktive oder gestalterische Anforderungen anpassen. Die zum Schäumen einzuleitende Energie bewirkt zwangs läufig auch ein Aufschmelzen der schäumfähigen Bestand teile, welches an Kreuzungspunkten zu einem Verschmel zen, also "Thermobonding" führt. Dabei entsteht ein von innen nach außen gerichteter Aufschäumdruck. Klebfähig keit der aufgeschmolzenen Bestandteile und Aufschäum druck eröffnen die Möglichkeit, Verbunde und Formteile mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien, z. B. Blechen, Folien, technischen und dekorativen Geweben u. a. m. zu erzeugen. Die bestehenden Möglichkeiten werden anhand von Beispielen veranschaulicht:

Beispiel 1

Eine homogene Mischung von Naturfasern und aufschäumba ren Polymerfasern wird zu einem Vlies gelegt. Das Vlies wird in einer geeigneten Einrichtung so stark aufge heizt, daß die Polymeranteile schmelzen und das Treib mittel aktiviert wird, so daß es die Polymeranteile aufschäumt. Das so plastifizierte Vlies wird sodann in eine kalte Form eingelegt und dort nach gewünschter Geometrie zu einem homogen aufgeschäumten Formteil gepreßt und durch Abkühlung ausgehärtet.

Beispiel 2

Dem Vlies nach Beispiel 1. wird zusätzlich zu den aufschäumbaren Polymeranteilen auch ein Duromer in noch nicht vernetztem Zustand zugefügt, z. B. ein Vorkon densat. Dann kann das Vlies unmittelbar in eine beheizte Form eingebracht werden, in der das Polymer aufge schmolzen und aufgeschäumt wird. Der Aufschäumdruck preßt den Inhalt der Form an deren Konturen. Durch die Wärme wird das Vorkondensat unter Preßdruck irreversi bel ausgehärtet und fixiert das Preßformteil auch ohne Abkühlung in der entstandenen Kontur.

Beispiel 3

Das Vlies nach Beispiel 1, wird in ein verformtes Blech, z. B. Außenblech einer PKW-Tür, eingelegt. Darauf werden, - in vereinfachter Darstellung - die Stanzteile des Innenbleches aufgelegt. Alles wird gemeinsam erhitzt. Dadurch werden die Polymeranteile verflüssigt und aufgeschäumt. Der entstehende Innen druck preßt das aufgeschäumte Vlies an die Blechteile und bewirkt mit oder ohne Primerung je nach verwendetem Polymer, eine intensive Verbindung mit den Blechen. Nach Abkühlung unter Druck entsteht ein Verbundformteil von geringem Gewicht und sehr hoher Festigkeit. Bei Zufügung eines Vorkondensats kann auf Abkühlung unter Druck verzichtet werden.

Beispiel 4

Ein dekoratives Gewebe, Gestricke, Velours, Teppich, Leder oder Kunstleder soll als Dekorfläche zu einer PKW-Türinnenverkleidung verarbeitet und dabei verformt werden. Es wird in eine Form eingelegt. Darauf wird das Gelege aufgelegt, welches die aufschäumbaren Fasern enthält. Darauf wiederum werden durch eine Oberform Metallstanzteile, Clipse und sonstige Funktionselemente positioniert aufgebracht, die an einer Türinnenverkleidung benötigt werden. Durch Energieeinleitung werden dann die schäumbaren Bestandteile des Geleges aufge schmolzen und aufgeschäumt. Durch den Aufschäumdruck wird die Dekorschicht in die Konturen der Form gepreßt und schmelzklebeartig mit dem aufgeschäumten Gelege verbunden. Der Aufschäumdruck preßt gleichzeitig das aufgeschmolzene und aufgeschäumte Gelege gegen die Stanzteile, Clipse und Funktionselemente, umschäumt sie und verbindet sie mit dem Formteil durch thermoplasti sche Schmelzklebeverbindung. Bei Bedarf kann die Fe stigkeit der Verbindung zu den Funktionselementen noch gesteigert werden, indem man auf das Mischgelege mit aufschäumbaren Bestandteilen eine Deckschicht aus voll aufschäumbaren Polymermaterial aufbringt.

Claims

1. Bauteil aus Fasern oder einem Fasergemisch und aus durch Wärmeeinwirkung aufschäumbaren Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus geschäumten oder nachträglich aufschäumbaren Fasern, Fäden oder Bändchen mit ausgeprägter Längsachse und einem Schlankheitsgrad < 50 besteht, die mechanisch und an den Überkreuzungsstellen aufgrund des Verschmelzens der Polymeranteile thermisch verbunden sind.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumten oder aufschäumbaren Fasern, Fäden oder Bändchen aus mehreren Komponenten mit mindestens einem nicht aufschäumbaren Querschnittssegment oder Kern bestehen.

3. Bauteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es nicht aufschäumungsfähige Bestandteile in Form von Naturfasern enthält, deren Schlankheitsgrad < 50 ist.

4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Duromere enthält.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es versteifende, tragende und zur Befestigung dienende Elemente und/oder Funktionselemente enthält, die durch das Aufschmelzen/Aufschäumen der Fasern fixiert sind.

6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festigkeitserhöhung der Verbindung mit den versteifenden, tragenden und zur Befestigung dienenden Elementen und Funktionselementen eine Zwischenschicht aus aufschäumbarem Material ohne oder mit einem geringen Anteil an nicht aufschäumbaren Bestandteilen vorgesehen ist.

7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Seite ein vor dem Aufschäumen angebrachtes Dekormaterial, ein Blech, eine Folie oder eine andere feste oder hochfeste Schicht vorgesehen ist, wobei die Verbundwirkung mit dieser Schicht durch den Aufschäumvorgang der schäumbaren Bestandteile herstellbar ist.

8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Gewichtsverminderung Füllstoffe enthält.

9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe durch mit aktivierbarem Klebstoff benetzte synthetische oder natürliche Leichtmaterialien gebildet sind.

10. Bauteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe Hanfschäben und/oder Sonnenblumenmarkgranulat und/oder Schaumpartikel sind.

11. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus Fasern oder einem Fasergemisch aus, durch Wärmeeinwirkung aufschäumbare Substanzen nach Patentanspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aufgeschäumte oder aufschäumbare Fasern, Fäden oder Bändchen mit ausgeprägter Längsachse und einem Schlankheitsgrad < 50 mechanisch und an den Kreuzungspunkten durch thermisches Verbinden aufgrund des Verschmelzens der Polymeranteile verbunden werden, wobei das Auf schäumen und thermische Verbinden durch Energiezufuhr ausgelöst werden und wobei bei Verwendung von aufschäumbaren Polymeren das Aufschäumen durch Energieeinleitung vor einem Formpressvorgang und das Verpressen nachträglich in einer kalten Form durchgeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß unter Zusatz von nicht vernetzten Duromeren das Verpressen zu einem Formkörper durch den Aufschäumdruck gegen die Wandungen einer heißen Preßform erfolgt.