DE2237266A1 - Selbsttragendes bauelement fuer die innere auskleidung eines fahrzeugs, und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Selbsttragendes bauelement fuer die innere auskleidung eines fahrzeugs, und verfahren zu dessen herstellung

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DE2237266A1
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Description

Dspl. Ing. ROBERT BAUER 9 9 ^ 7 O C β
Patentanwalt 44\3 //DQ
München 22, Thomas-Wimmer-Ring 14
Telefon 22 7Ö 87
MATEC HOLDING AG, Küsnacht (Schweiz)
Selbsttragendes Bauelement für die innere Auskleidung eines Fahrzeugs, und Verfahren zu dessen Herstellung
Die innere Auskleidung von Fahrzeugen wie Automobilen, Autobussen, Schienenfahrzeugen, Seilbahnkabinen usw. wurde bisher hauptsächlich nach dem folgenden Verfahren hergestellt: Auf das Karrosserieblech der Fahrzeuginnenseite wurde ein Isoliermaterial, beispielsweise Filz, Glasfasermatten oder dicke Paservliese (non-woven) aufgeklebt. Ueber dem Isoliermaterial wurde ein Bezug angeordnet. Als Bezug wurden Stoffe oder Schichten aus Polyvinylchlorid, die wahlweise durch Stoffe verstärkt und zur besseren akustischen Absorption auch perforiert v/aren, verwendet. Der Bezug wurde an
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Metallhaken befestigt, die am Isoliermaterial angenäht oder am ' Karrosserieblech angeschweisst waren. Die Ränder des Bezugs wurden neben dem Isoliermaterial an das Karrosseriebiech angeklebt oder angehakt und durch Abdeckleisten aus Metall oder Kunststoff verdeckt.
Dieses bisher hauptsächlich verwendete Verfahren weist viele Nachteile auf: Die Arbeitsstation,in der der Klebstoff auf das Karrosseriebiech aufgetragen und das Isoliermaterial angeklebt wird, ist ausserordentlich schmutzig, und es wird darum immer schwieriger, das Personal zu finden, das diese Arbeit mit der erforderlichen Sorgfalt ausführt. Beim Auftragen des Klebstoffs besteht auch immer die Möglichkeit, dass nicht abgedeckte Karrosserieteile verschmutzt werden, was zusätzliche Arbeitsgänge für Reinigung und Ausbesserung erfordert. Weiter muss für den Einbau der Auskleidung, d.h. das Ankleben des Isoliermaterials und das Einsetzen des Bezugs, ein relativ grosser Zeitaufwand in den Arbeitsablauf am Montageband einkalkuliert werden. Diese Arbeit ist insbesondere dann unangenehm, wenn Glasfasern als Isoliermaterial verwendet werden, weil diese die Haut der Arbeiter reizen und Allergien bewirken können. Diese Arbeit kann sogar gefährlich sein, wenn beispielsweise Dampf verwendet wird, um einen Bezug aus Polyvinylchlorid zu erweichen oder zu "bügeln".
Die nach diesem Verfahren hergestellten Auskleidungen weisen ebenfalls Nachteile auf, die beim Gebrauch des ausgekleideten Fahrzeugs auftreten. Gelegentlich löst sich das Isoliermaterial und bildet auf der Rückseite des Bezugs unschöne Ausbuchtungen. Oft dringt der Klebstoff durch das Isoliermaterial und erzeugt Flecken auf dem Bezug. Wenn als Isoliermaterial Glasfasern oder Asbestwolle verwendet wird und der Bezug porös oder perforiert ist, können sich unter der Wirkung der Vibration des Fahrzeugs feine Teilchen vom Isoliermaterial lösen und den Fahrzeugführer oder die Mitfahrer belästigen. Schliesslich können sich Fahrzeugführer und Mitfahrer
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an den Befestigungshaken, die sehr hart sind, und nur eine kleine Oberfläche aufweisen, verletzen, wenn sie beispielsweise bei einem Unfall gegen diese Befestigungshaken geschleudert werden.
Um die beschriebenen Nachteile zu verringern, ist schon ein selbsttragendes Bauelement für die innere Auskleidung von Fahrzeugen bekannt, das eine dritte, zum Abdichten vorgesehene Schicht aufweist, die zwischen dem Isoliermaterial und dem Bezug angeordnet ist. Diese dritte Schicht verringert die Belästigung von Fahrzeugführer und Mitfahrern durch abgelöste Mineralfasern, hat aber dafür den Machteil, dass die Matte aus Isoliermaterial und der Bezug in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen geformt-worden müssen, was den Herstellpreis merklich erhöht, und dass die Schicht, um eine Ablösung durch die Vibrationen des Fahrzeugs zu vermeiden, mit einem grossen Teil ihrer ^Fläche am Karrosserieblech angeklebt werden muss. Noch ein Nachteil di^sdr dreischichtigen Auskleidung ist, dass die dichte Zwischenschicht die akustische Absorption insbesondere für Frequenzen von mehr als 1000 Hz'merklich verringert und das Ablösen der gesamten Auskleidung von der Karrosserie bewirken kann, wenn der Luftdruck im Fahrzeug sprunghaft abfällt, wie das beim Kreuzen von·Fahrzeugen mit offenen Fenstern und geringem Abstand der Fall ist. »
Um insbesondere die letzterer} Nachteile zu beheben, ist noch ein anderes dreischichtiges Ö^ue^Lemeht vorgeschlagen worden. Dieses weist eine luftdurchlässig^ »*schalldämmende Matte und einen ebenfalls luftdurchlässigen Bezug und eine perforierte Zwischenschicht auf. Bei einer :bev"orzugten Aus führungs form dieses Bauelements besteht die Matte "aus mit einem Kunstharz verleimten Glasfasern, der Bezug aus einem gewobenen Material und die Zwischenschicht aus einem Thermoplast.
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Dieses letztere Bauelement weist eine bessere Schalldämmung und bessere mechanische Festigkeit auf, die auch eine sprunghafte Druckänderung im Innern des Fahrzeuge erlaubt. Die Nachteile dieses Bauelements sind dessen komplizierte und kostspielige Herstellung und die unzureichende Formbeständigkeit, derzufolge das Bauelement zu wenig selbsttragend ist, und nur sehr schwierig im Fahrzeug befestigt v/erden kann.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Nachteile zu beheben.
Das erfindungsgemässe selbsttragende Bauelement für die Innenauskleidung eines Fahrzeugs ist gekennzeichnet durch eine erste Schicht, die mit einem vollständig polymerisierten duroplastischen Kunstharz gebundene Fasern enthält und eine zweite, als Bezug verwendete Schicht, welche beide Schichten durch eine Vielzahl voneinander getrennter, aus einem thermoplastischen Kunstharz bestehender Klebpunkte miteinander verbunden sind.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen selbsttragenden Bauclements ist gekennzeichnet durch die Ausbildung einer ersten Schicht aus lockeren, mit einem pulverförmigen duroplastischen Kunstharz vermischten Fasern, das teilweise Aushärten dieser Schicht unter Bedingungen, bei denen, um die v/eitere Bearbeitung dieser Schicht zu gewährleisten, das duroplastische Kunstharz nur teilweise polymerisiert, das Einbringen dieser ersten Schicht mit dem teilweise polymerisierten Kunstharz inein zum Heizen vorgesehenes Formteil, das Auflegen einer zweiten, mit einem pulverförmigen thermoplastischen Kunstharz bestäubten Schicht auf die erste Schicht, das Abdecken der boidon Schichten mit einem heizbaren Formteil und das Zusammenpressen uer beiden Formtoi Ic, bis das duroplastische Kunstharz vollständig ausgehärtet und das. thermoplastische Kunstharz geschmolzen ist.
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ORlGHNAL
Im Gegensatz zu den bisher bekannten selbsttragenden Rauelementen weist das neue Bauelement nur zwei Schichten auf,-die in einem Arbeitsgang geformt und miteinander verbunden v/erden. Das neue Bauelement kann ohne Materialien hergestellt v/erden, die die Haut oder Atemwege reizen. Das neue Bauelement enthält auch keine metallischen Verstärkungen, an denen sich die Fahrgäste, wie eingangs beschrieben, verletzen können.
Die hohe mechanische Festigkeit des neuen selbsttragenden Bauelements ermöglicht auch, dieses durch eine Befestigung längs seines Umfangs, aber ohne Verkleben mit der Karrosseriewand, einzubauen. Die Befestigung kann mittels Klammern, Schrauben oder einer in der Karrosseriewand vorgesehenen und der, Umrandung des Bauelements entsprechenden Nut erfolgen. Diese Befestigungsart ermöglicht, auf die Aufleimstation am Montageband·zu verzichten und den Einbau mit minimalem Zeitaufwand zu bewerkstelligen, womit eine merkliche Einsparung an Arbeitsplatz und Arbeitszeit erreichbar ist. ·
Das neue Bauelement wird durch die Vibrationen eines Fahrzeugs während dessen gesamter Lebensdauer praktisch nicht beschädigt, da es weder zerbrechliche noch brüchige Fasern enthält.
Ein weiterer Vorteil des neuen Bauelements ist seine grosse akustische Absorption im Bereich hoher Frequenzen, v/as eine mühelose Unterhaltung im Fahrzeug ermöglicht und was dadurch bedingt ist, dass zwischen dar ersten und der zweiten Schicht keine Zwischenschicht angeordnet ist.
Noch ein Vorteil des neuen Bauelementes ist, dass bei der Herstellung die Dichte der ersten Schicht in einem weiten Bereich,
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beispielsweise zwischen 100 kg/m und 500 kg/m eingestellt werden kann . Dies ermöglicht insbesondere, das Material an neue Sicherheitsvorschriften anzupassen, welche in einigen
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Ländern bereits bestehen und in anderen Ländern empfohlen werden. Diese Materialien sollen aufprallmindernde und Beschlcunigungskräfte aufnehmende Eigenschaften haben.
Im folgenden wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen und mit Hilfe der Figuren erläutert.
Fig. la zeigt die Anordnung der Formteile und der eine bevorzugte Ausführungsform des neuen Bauelements bildenden Schichten und Materialien bei geöffneten Formteilen.
Fig. Ib zeigt die Anordnung der gleichen Formteile und Materialien wie in Fig. la, aber nach dem Zusammenpressen der Formteile.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Rand eines zum Auskleiden des Dachs einer Fahrerkabine vorgesehenen Bauclements.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Schicht des neuen Bauelements als Matte ausgebildet, die nur wenig zusammengepresste Fasern aufv/eist. Für diese Matte können pflanzliche, tierische und synthetische Fasern verwendet v/crdcn, die mit einem pulverförmigen Duroplast wie beispielsweise einem Phenolformaldehydharz vermischt werden. Die mit dem Duroplast vermischten Fasern werden in Form einer endlosen Matte kontinuierlich durch einen Ofen geführt, in dem der Duroplast teilweise aushärtet. Es ist auch möglich, die Matte zwischen zwei aus Metalldrähten hergestellten luftdurchlässigen Bändern zu halten und zum Vorhärten des Duroplast Heissluft oder Dampf durch die Matte zuleiten. Der Duroplast wird nur teilv/eise gehärtet, um die Weiterverarbeitung der Matte zu erleichtern.
Auf die Rückseite einer zweiten, als Bezug vorgesehenen' luftdurchlässigen Schicht wird ein pulverförmiger Thermoplast wie beispielsweise Polyäthylen aufgetragen. Die zweite Schicht mit dem pulver-
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förmigen Thermoplast wird dann durch einen Ofen geleitet oder unter Infrarotstrahlern durchgeführt, so dass das Pulver schmilzt und fest an der Schicht haftet. Die Menge des Pulvers v/ird sorgfältig dosiert, um sicherzustellen, dass das Pulver beim Schmelzen zu einer Vielzahl voneinander getrennter kleiner Kugeln zusammenläuft, die die Luftdurchlässigkoit der zweiten Schicht nicht beeinträchtigen.
Wie in den Figuren gezeigt ist, wird bei einem bevorzugten 11erstellverfahren die als Fasermatte ausgebildete erste Schicht 7 mit dem teilweise gehärteten Duroplast auf .ein als Matrize ausgebildetes Formteil 4 gelegt. Das' Formteil ist vorzugsweise aus einer Leichtmetallegierung oder aus Stahl hergestellt und weist eine Heizeinrichtung 5 auf. Es ist möglich, eine elektrische Heizeinrichtung zu verwenden oder einfach überhitztes Wasser oder heisses OeI durch entsprechende im Formteil angeordnete Kanäle zu leiten.. Die als Bezug verwendete, wie oben beschrieben mit einem Thermoplast behandelte zweite Schicht 10 wird dann mit der Seite, auf der sich die kleinen Thermoplastkugeln befinden, auf die erste Schicht 7 gelegt. Mit Hilfe einer Presse wird dann ein zweites, als Patrize ausgebildetes Formteil 3, das die gleiche Heizeinrichtung v/ic das Formteil 4 aufweist, auf die beiden Schichten gepresst. Die Patrize ist mit einer umlaufenden, geschliffenen Stahlkantc 6 versehen, welche beim Pressen der Sehichton zugleich den über das Formteil 4 vorstehenden Rand der ersten und/oder zweiten Schicht abschnexbt. Die Presse" mit den beiden geheizten Formteilen wird solange geschlossen gehalten, bis der Duroplast vollständig ausgehärtet und der Thermoplast vollständig geschmolzen ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform besteht ei ic erste Faserschicht aus zwei Matten 7 und 9, zwischen die an einigen Teilen des Rands oder auch längs des gesamten Rands Verstärkungsbänder 8 eingelegt werden. Die Verstarkungsbänder bestehen ebenfalls aus Polstermaterial, das mit einem im pastösen Zustand befindlichen Duroplast getränkt ist. Während des Fressens und Erhitzens der Schichten härten auch die Verstarkungsbänder aus und bilden eine Mechanische Versteifung, welche die Festigkeit des Bauelements wesentlich erhöht. Diese Verstärkungsbänder können 5 % - 40 % der gesamten Fläche der? Bauele- ( ments einnehmen.
Bei noch einer anderen Ausführungsform können für die zweite, als Bezug vorgesehene Schicht aus Polyesterfasern hergestellte Faservliese verwendet werden, die mit einem Ueberschuss an pulverförmiges^ Thermoplast miteinander verbunden sind. Der Thermoplast bedeckt dann teilweise die vorstehenden Spitzen der Fasern im Vlies und kann als Bindemittel zwischen der ersten und der zweiten Schicht verwendet werden.
Der in Fig. 2 gezeigte Rand des Bauelements enthält eine erste Schicht 21, die aus Fasern besteht, die mit einem vollständig polymerisieren Duroplast verbunden sind. Weiter ist eine Randverstärkung 22 vorgesehen, die aus mit Fasern "armiertem" Polyester besteht. Die zweite als Bezug verwendete Schicht 23 ist mit einer Vielzahl voneinander getrennt angeordneter, aus einem Thermoplast bestehender Klebpunkte auf die erste Schicht aufgeklebt. Der Rand 24 v/urde beim Pressen des Bauelements massgerecht abgeschnitten.
Die Dichte des Bauelements kann entsprechend der geforderten mechanischen Festigkeit in verschiedenen Bereichen des Clements unterschiedlich sein. Beispielsweise können die Ränder Dichten
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von 400 kg/m bis 500 kg/m und der Mittelteil eine Dichte zwischen
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120 kg/m und 150 kg/m aufweisen. Dies kann durch eine geeignete Formgebung von Matrize und Patrize erreicht werden, die dann im geschlossenen Zustand die für die verschiedenen Bereiche vorge-
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gebene Dicke bestimmen.
Das Formteil, an dem die nach dem Einbau nicht mehr sichtbare Aussenf lache des Bauelements während des Pressens anliccjt, kann . ausserdem in vorgegebenen Bereichen vorstehende Ausbuchtungen aufweisen, die beim Pressen eine örtlich verstärkte Kompression bewirken, wodurch ebenfalls eine örtliche Verstärkung des Bauelements erreicht werden kann.
Es ist auch möglich, den Fasern des neuen Bauelements Zusatzstoffe beizumischen, beispielsweise Borax, Antimonchloride, Polyphosphat usw. , um das Bauelement unbrennbar oder brandhemmend auszubilden.
Beispiel 1
Es wird eine erste Schicht verwendet, die
30 % Baumwollfasern
10 % Wollfasern
30 % Zellulose- oder Kunstseidefasern
25 % pulverförmiges Phenolformaldehyd
5 % Borax - -
enthält. Diese Schicht wird zum Vorhärten in einem Ofen während einer Minute mit Ileissluft von 1200C behandelt. Von dieser Schicht
v/erden zwei Matten mit einem Flächengewicht von 1 kg/m übereinander gelegt. Die zweite als Bezug verwendete Schicht besteht aus einem Faservlies aus Polyesterfasern, die mit einem durch Wärme vernetzbaren Thermoplast verbunden sind. Diese zweite Schicht
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weist ein Flächengewicht von 160g/m auf. Auf die Rückseite dieser
zweiten Schicht werden 60 g/m pulverförmiges Polyäthylen aufgetragen, das vorher durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,3 mm gesiebt wurde. Zur Randverstärkung worden Bänder verwendet, die aus Glasfasern bestehen, die vollständig mit einem zähflüssigen Polyesterharz imprägniert sind und ein Flächengcwicht von 1 kg/m aufweisen. Der von den Randverstärkungen bedeckte Teil der Gesamt-
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fläche beträgt 15 Z. Die zweiteilige ernte i'c;"lieht mil; der eingelegten Randverstärkung und die zweite Schicht; werden während drei Minuten in einer aus Leichtmetallguss bestehenden Pressform bei einer Temperatur von 170 C gepresst. Zun Erhitzen v;ird heisses
OeI verwendet. Der mittlere Pressdruck beträgt 0,5 kg/cm . Beim Schliessen der Pressform v/erden die über den Rand der Form vor- ! stehenden Teile der Schichten abgeschnitten. Die Dicke des fertigen Bauelements beträgt 15 mm.in der Mitte und 6 mm am Rand.
Beispiel 2
Es wird eine erste Schicht gebildet, die
40 % Baumwollfasern
20 % Wollfasern
20 % Polypropylenfasern
17 % Phenolformaldehydharζ
3 % Ammoniumphosphat
enthält. Die Schicht wird in einem geschlossenen Raum während
.40 Sekunden mit Dampf von 130 C behandelt. Die zweite nchicht
besteht aus dem handelsüblichen Faservlies "Tnpacan", dar, sind
Polyamidfasern, die mit einem Ucborr.chu;;.'·» oiiio:; "ΊιοπηορΙ.Ίί·.t:
imprägniert sind. Diese zv/eite Schicht weist ein Flächcnycwicht von 140g/ m auf. Die beiden Schichten werden während 4 Minuten bei einer Temperatur von 160 C mit einem Druck von 0,4 kg/cm
zusammengepresst. Bei dieser Temperatur und diesem Druck werden die beiden Schichten durch das Schmelzen der auf der Oberfläche der zweiten Schicht angeordneten Kügelchen aus Thermoplast miteinander verbunden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Il Selbsttragendes Bauelement für die Innenauskleidung eines Fahr- ■ ΐ ~" zeugs, gekennzeichnet durch eine erste Schicht (21) , die mit ,einem vollständig polymerisierten duroplastischen Kunstharz gebundene Fasern enthält und eine zv/cite, aiii Bezug verwendete : Schicht (23) , welche beide Schichten durch eine Vielzahl voneinander getrennter, aus einem thermoplastischen Kunstharz bestehender Klebpunkte miteinander, verbunden sind.
    2\ Verfahren zur Herstellung des Bauelements nacli Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung einer ersten Schicht aus lockeren, mit einem pulverförmigen duroplastisch.cn Kunstharz vermischten Fasern, das teilweise Aushärten dieser Schicht unter Bedingungen, bei denen, um die v/eitere Bearbeitung dieser Schicht
    ~ zu gewährleisten, das duroplastische Kunstharz nur teilv/eise polymerisiert, das Einbringen dieser ersten Schicht mit dem teilweise
    ; polymerisierten Kunstharz in ein zum Heizen vorgesehenes Formteil, das Auflegen einer zweiten, mit einem pulverförmigen thermoplastischen Kunstharz bestäubten Schicht"auf die erste Schicht, das Abdecken der beiden Schichten mit einem heizbaren Formteil* und das Zusammenpressen der beiden Formteile, bis das duroplastische Kunstharz vollständig ausgehärtet und das thermoplastische Kunstharz geschmolzen ist.
    3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der ersten Schicht (21) pflanzliche, tierische, synthetische oder eine Mischung dieser Fasern sind.
    2098B6/100A
    GOPY
    4. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dnss das duroplastische Kunstharz Phcnolformaldehyd-llarz ist.
    5. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasπ die als Bezug verv/endete zweite Schicht (23) aus einem gewobenen oder verfilzten oder mit einem Kunstharz gebundenen Fasermaterial besteht.
    6. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Kunstharz Polyäthylen ist.
    7. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Randverstärkung (22) vorgesehen ist.
    8. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Randverstärkung aus mit Fasern verstärktem Polyester besteht.
    9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dans das teilweise Aushärten der ersten Schicht durch den Durchlauf dieser Schicht durch einen Ofen bewirkt wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,, dass die Schicht vor dem Durchlauf durch den Ofen zwischen zwei luftdurchlässige Metallbänder gelegt wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise Aushärten der ersten Schicht bei einer Temperatur zwischen 115 und 140 C während 40-60 Sekunden ausgeführt wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht ein thermoplastisches Kunstharz aufweist.
    2 0 9 8 8 6/ 1 Ü 0 4
    •AD OPIJGlNAL
    13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, darjs auf der Rückseite der zweiten Schicht zur Ausbildung einer Vielzahl getrennt voneinander angeordneter Klcbpunkte ein pulverförmiges thermoplastisches Kunstharz aufgetragen wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
    Menge des aufgetragenen pulverförmigen Kunstharzes mindestens
    2 ·
    60g/m beträgt.
    15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der Vielzahl getrennt voneinander angeordneter Klebpunkte durch Schmelzen des thermoplastischen Kunststoffs in einem Ofen oder unter Einwirkung von Infrarotlicht durchgeführt wird.
    16. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zusammenpressen der Formteile eine hydraulische Presse verwendet wird.
    17» Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, zum Abschneiden überstehender Ränder der Schichten am Umfang des einen Formteils eine geschliffene Stahlklinge angeordnet ist.
    18. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten des duroplastischen Kunstharzes und^das Schmelzen des thermoplastischen Kunstharzes während drei bis' vier Minuten 'bei einer Temperatur von 150 - 180 C und unter einem Druck von
    2 .
    0,3 - 0,6 kg/cm durchgeführt wird.
    18.7.1972 S/tl
    209886/ 1004
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