DE2755970A1 - Formteil zur innenverkleidung von fahrgastzellen in fahrzeugen aus verpressten zellulosefaserwerkstoffen oder gefuellten oder ungefuellten thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Description

• Formteil zur Innenverkleidung von Fahrgastzellen in Fahrzeugen
• aus verpressten Zellulosefaserwerkstoffen oder gefüllten oder ungefüllten thermoplastischen Kunststoffen.
• Die Erfindung betrifft ein Formteil zur Innenverkleidung von Fahrgastzellen in Fahrzeugen, das entweder aus verpressten Zellulosefaserwerkstoffen oder aus gefüllten oder ungefüllten thermoplastischen Kunststoffen besteht, sowie Verfahren zu seiner Herstellung.
• Verkleidungsteile für Fahrgastzellen in Fahrzeugen - wie beispielsweise in Pkw's - bestehen beim derzeitigen Stand der Technik entweder aus verpressten Zellulosefaserwerkstoffen oder aus thermoplastischen Kunststoffen, die vorzugsweise mit Füllstoffen versehen sind. An derartige Teile werden ausser dekorativen Ansprüchen eine Reihe unterschiedlicher technischer Forderungen gestellt: - Formstabilität bei Wärmeeinwirkung (Sonneneinstrahlung, Wärmebelastung durch Heizluft), - Formstabilität bei Einwirkung von Klimaschwankungen, - Sicherheitsverhalten bei einem möglichen Unfall und - Eignung für zusätzliche Beschichtungstechniken (Kaschieren mit Kunstlederfol ien, Beschichten mit Schaumwerkstoffen).
• Zellulosefaser- und thermoplastische Werkstoffe haben sich gegenüber dem früher üblichen Blech vor allem aus Gewichtsgründen durchgesetzt. Auch bei Armaturenbrettern wird heute weitgehend auf Blechwerkstoffe verzichtet, da diese Bauteile infolge der modernen Formgebung in Blech hohe Steifigkeit aufweisen und beim Unfallgeschehen dadurch erhöhte Verletzungsgefahr der Insassen entsteht.
• Formstabilität wird für Innenverkleidungsteile vor allem bei Wärmebelastung gefordert. Sonneneinstrahlung in die Fahrgastzelle erwärmt die Innenbauelemente zum Teil erheblich. Bei Armaturenbrettern muss damit gerechnet werden, dass diese durch die Heizgase, die durch Kanäle an ihrer Rückseite geleitet werden, zusätzlich wärmebelastet werden.
• Der Stand der Technik ist dadurch gekennzeichnet, dass die für Verkleidungsteile von Fahrgastzellen heute überwiegend benutzten Werkstoffe noch nicht ausreichende Formstabilität bei Wärmebelastung aufweisen.
• Dies gilt vor allem für Verkleidungsteile aus thermoplastischen Werkstoffen. Es ist daher derzeit noch nicht möglich, Armaturenbretter aus thermoplastischen Werkstoffen mit zufriedenstellendem Erfolg-einzusetzen (infolge der hinter dem Armaturenbrett verlaufenden Heizung ist die Wärmebelastung dieser Bauteile recht hoch). Wenn auch Formteile aus Zel lulosefaserwerkstoffen höhere Formbeständigkeit bei Wärmeeinwirkung zeigen, als solche aus thermoplastischen Werkstoffen, so besteht doch das Bedürfnis nach Verbesserung der Formbeständigkeit dieser Teile bei Wärmeeinwirkung.
• Auch Klimaschwankungen - und damit Schwankungen der Luftfeuchtigkeit -beeinflussen die Formbeständigkeit derartiger Teile. Generell besteht die Notwendigkeit, die Formbeständigkeit bei Wärme- und Klimaeinwirkung von Innenverkleidungsteilen von Fahrgastzellen zu verbessern.
• Besondere Bedeutung kommt bei derartigen Formteilen den Gesichtspunkten der Sicherheit zu. Werden bei einem Unfall Personen gegen die entsprechenden Innenverkleidungsteile geschleudert, so werden die Unfallfolgen durch nachstehend aufgeführte Eigenschaften der Teile vermindert: - grosses Energieaufnahmevermögen beim Stoss bei gleichzeitig grossen Verformungswegen, um die Stossbeschleunigungen abzubauen, - ein Brechen der Teile beim Aufprall von Personen derart, dass keine scharfen Kanten oder grossflächige scharfkantige Bruchstücke entstehen.
• Beiden Gesichtspunkten genügen Zellulosefaserwerkstoffe oder thermoplastische Werkstoffe nur mangelhaft. Infolge ihrer verhältnismässig geringen Festigkeit ist das Energieaufnahmevermögen für beide Werkstoffe gering. Darüber hinaus besteht bei beiden Werkstoffen die Gefahr, dass sich grossflächige Bruchstücke bilden. Diese Gefahr ist bei thermoplastischen Werkstoffen wesentlich grösser als bei Zellulosefaserwerkstoffen, ohne dass das Bruchverhalten der letzteren als zufriedenstellend bezeichnet werden könnte Hinsichtlich einer Beschichtungsfähigkeit - vornehmlich durch Schaumwerkstoffe - weist der Zellulosefaserwerkstoff infolge seiner bedingten Gasdurchlässigkeit Vorteile auf.
• Entsprechendes Beschichten von thermoplastischen Teilen ist jedoch ebenfalls möglich.
• Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Formteil zur Innenverkleidung von Fahrgastzellen von Fahrzeugen aus Zellulosefaserwerkstoffen oder gefüllten oder ungefüllten Thermoplastwerkstoffen zu schaffen,das sich beim Unfall zäh-nachgiebig verformt, das beim Versagen keine scharfen Kanten oder grossflächige Splitter bildet,und dessen Formstabilität unter den in Fahrzeugen üblichen Wärme- und Klimabelastungen gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Die Dekorationsfähigkeit der Teiloberfläche mit üblichen, zum Stand der Technik gehörenden Verfahren soll dabei nicht beeinträchtigt werden. Erfindungsaufgabe ist es weiterhin, Verfahren zur Herstellung derartiger Formteile aufzuzeigen.
• Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, dass das Formteil ganzflächig oder in Teilbereichen verformbare, hochfeste Gewebe festhaftend derart enthält, das die Energieaufnahme des Teils beim Bruch vergrössert, das Entstehen grossflächiger Bruchsplitter verhindert und die Formstabilität des Teils verbessert wird.
• Festhaftend in die Formteile eingebettete Gewebe, die hohe Eigenfestigkeit aufweisen, verbessern das Bruchverhalten erheblich: Die Neigung der in Frage kommenden Werkstoffe unter Belastung in einzelne grossflächige Trümmerstücke zu zerbrechen wird unterdrückt, das Gewebe verteilt die Belastung des Teils beim Aufprall in die Nachbarbereiche, so dass das gewünschte zäh-nachgiebige Bruchverhalten erzielt wird. Gleichzeitig sorgt das Gewebe dafür, dass eine Vielzahl kleiner Bruchstücke entsteht, die am Gewebe haften bleiben, so dass die Verletzungsgefahr vermindert wird.
• Im normalen Betriebsfall behindert das eingebettete Gewebe Mass-und Formänderungen des Formteils.
• Das vollständige, festhaftende Einbetten des erfindungsgemässen Gewebes in das Formteil beeinträchtigt dessen Oberfläche nicht, so dass die Dekorationsfahigkeit der Teile voll erhalten bleibt.
• Die eingebetteten Netze müssen zur Erfüllung ihrer Aufgabe hohe Festigkeit besitzen, sollten darüber hinaus jedoch auch grosse Dehnfähigkeit aufweisen, um das gewünschte zäh-nachgiebige Bruchverhalten zu fördern. Darüber hinaus müssen die verwendeten Netze verformungsfähig sein, um Herstellungsverfahren erfindungsgemässer Formteile zu ermöglichen. Als Werkstoff für derartige Netze kommen an sich alle hochfesten Werkstoffe hinreichender Dehnfähigkeit in Frage, die sich zu entsprechenden Geweben verarbeiten lassen. Besonders geeignet sind jedoch metallische Werkstoffe, die bei hoher Grundfestigkeit gute Dehnungseigenschaften aufweisen und damit grosses Arbeitsaufnahmevermögen besitzen, und hochfeste Kunststoffe, wie beispielsweise Gewebe aus Polyamidfasern, die vorzugsweise hoch verstreckt sind.
• Werden Metallgewebe verwendet, so lässt sich die Verformungsfähigkeit des Gewebes dadurch sicherstellen, dass man Gewebe hinreichender Maschengrösse wählt (vorzugsweise zwischen 0,5 und 3 cm). In diesem Fall ist es günstig, wenn die Drähte des Metall gewebes an den Kreuzungspunkten fest miteinander verbunden sind (beispielsweise durch Verschweissen), da hierdurch verhindert wird, dass sich die Drähte beim Bruch des Teils gegeneinander verschieben. Dadurch weist das Formteil insgesamt bessere Bruchzähigkeit auf.
• Bei Metallgeweben wird man in der Regel aus Festigkeits- und Preisgründen Stahl werkstoffe bevorzugen. Derartige Gewebe neigen zur Korrosimon an ihren Oberflächen. Hierdurch kann sowohl die Festigkeit der Gewebe gemindert, als auch ein Rostdurchschlag auf die Teiloberfläche verursacht werden. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Metallgewebe an ihrer Oberfläche korrosionsgeschützt sind. Grundsätzlich sind hierfür alle bekannten Korrosionsschutzverfahren brauchbar, sofern durch diese Korrosionsschutzüberzuge die Haftung zwischen Gewebe und Formteil nicht beeinträchtigt wird.
• Während für Formteile aus thermoplastischen Werkstoffen dieser Korrosionsschutz der Metallgewebe nicht unbedingt erforderlich ist, ist er für Teile aus Zellulosefaserwerkstoffen günstig und zweckmässig, da diese Werkstoffe bedingt gasdurchlässig sind, und somit Luftfeuchtigkeit die Gewebeoberflächen angreifen kann.
• Bei Formteilen aus Zellulosefaserwerkstoffen sind die Fasern an ihrer Oberfläche mit einem entsprechenden Bindemittel bereits beleimt.
• Bei geeigneter Auswahl ist es günstig, dass das verwendete Bindemittel des Faserwerkstoffes die Haftung des Gewebes im Formteil bewirkt.
• Sind für die Bindemittelauswahl andere Kriterien massgebend, so besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Haftung des Gewebes durch ein zusätzliches, auf die Oberfläche des Gewebes aufgebrachtes Haftmittel bewirkt wird.
• Besonders günstig bei Formteilen aus Zellulosefaserwerkstoffen ist eine Fortbildungsvariante des Erfindungsgedankens, die darin besteht, dass die Drähte des Metallgewebes eine Umhüllung aus thermoplastischen Werkstoffen geeigneten Erweichungspunktes in derartiger Dicke besitzen, dass diese Umhüllung beim Heisspressen von Faserwerkstoffen als Warmkleber die Haftung zwischen Faserwerkstoff und Metallgewebe herstellt und die Gewebedrähte nach dem Pressen als Korrosionsschutz umhüllt. In diesem Fall lässt sich die Umhüllung mit thermoplastischen Werkstoffen nach dem Stand der Technik einfach und kostengünstig herstellen. Die Thermoplastumhüllung kann gleichzeitig die feste Verbindung der Gewebedrähte an den Kreuzungspunkten bewirken, so dass ein Verschweissen oder Perliten dieser Kreuzungspunkte entfallen kann. Zusätzlich ermöglicht die Kombination von Warmkleber und Korrosionsschutz weitere Preisvorteile.
• Das Herstellen von Formteilen, die ein eingebettetes Gewebe festhaftend enthalten, ist in einem erfindungsgemässen Verfahren möglich, bei dem mindestens zwei Werkstoffschichten zusammen mit dem Gewebe in mindestens einem Formgebungsvorgang gemeinsam geformt werden, wobei das Gewebe vor der gemeinsamen Verformung lose oder haftend zwischen den Werkstoffschichten angeordnet ist. Neben dem Vorteil, dass das vorgeschlagene Verfahren einfach zu handhaben und gegebenenfalls automatisierbar ist, wird sicher gestellt, dass das Gewebe tatsächlich voll im Formteil eingebettet ist. Da solche Formteile in aller Regel durch warmes oder kaltes Verpressen hergestellt werden, verbessert sich beim Pressvorgang auch noch die Haftung zwischen Formteil und Gewebe.
• Werden die Formteile aus Zellulosefaservliesen, die gedämpft, vorgeformt und anschliessend heiss fertiggepresst werden, hergestellt.
• (ein derartiges Vorgehen ist nach dem heutigen Stand der Technik weit verbreitet), so lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren dadurch besonders günstig durchführen, dass ein ebener Gewebezuschnitt zwischen zwei ebene Faservliese geeigneter Dicke gelegt und dieses Paket gemeinsam gedämpft wird, dass die gemeinsame Verformung bereits beim Vorformen vorgenommen wird und dass der so geformte Verbundvorformling durch Heisspressen derartig fertig geformt wird, dass feste Haftung zwischen Gewebe und Faserwerkstoff entsteht. Bei diesem Vorgehen geht man von ebenen Zuschnitten sowohl des Gewebes als auch der Faservliese aus, die einfach und kostengünstig realisierbar sind. Darüber hinaus bietet das Vorgehen den Vorteil, dass bereits der Vorformling verbesserte Formstabilität und Transportfestigkeit aufweist, wodurch seine Handhabung erleichtert und ein Automatisieren des Beschickungsvorganges der Heisspresse ermöglicht wird.
• Werden die Formteile aus gefüllten oder ungefüllten thermoplastischen Kunststoffen hergestellt, die nach dem Stand der Technik bevorzugt als ebene Plattenzuschnitte erwärmt und mit kalten oder angewärmten Formgebungswerkzeugen zum Fertigteil verpresst werden, so kann das Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens dadurch verbessert werden, dass ein ebener Gewebezuschnitt zwischen mindestens zwei Plattenzuschnitte geeigneter Dicke des thermoplastischen Werkstoffs durch warmes Walzen fixiert und der so entstehende, Schichtverbund gemeinsam verformt wird.
• Derartiges Vorgehen bietet den Vorteil, dass ebene Schichtverbundplatten, die gut lager- und stapel fähig sind, räumlich und zeitlich getrennt von der Formteilfertigung vorzufertigen sind. Hierdurch gestaltet sich der Fertigungsablauf flexibler.
• Liegt der thermoplastische Kunststoff in aufgehaspelten Endlosbändern vor, so lässt sich das Verfahren dadurch noch weiter verbessern, dass ein endloses Gewebeband zwischen zwei Endlosbändern geeigneter Dicke des thermoplastischen Werkstoffs durch warmes Walzen fixiert, der so entstehende Schichtverbund passend zugeschnitten und der Schichtverbundzuschnitt gemeinsam verformt wird. Bei einem derartigen Vorgehen verringert sich die Zahl der Arbeitsschritte, die zum Vorfertigen des Verbundes notwendig sind. Das Herstellen des gemeinsam zu verformenden Verbundes lässt sich bei dieser Verfahrensvariante direkt der Kunststoff-Fertigungsmaschine nachgliedern, wodurch ein besonders kostengünstiges Vorprodukt gefertigt werden kann.

Claims (12)

1. A n 5 p r ii c h e Formteil zur Innenverkleidung von Fahrgastzellen in Fahrzeugen aus verpressten Zellulosefaserwerkstoffen oder gefüllten oder ungefüllten thermoplastischen Kunststoffen, d a d u r c h gek e n n z ei c h ne t , dass das Teil ganzflächig oder in Teilbereichen verformbare, hochfeste Gewebe festhaftend derart enthält, das die Energieaufnahme des Teils beim Bruch vergrössert, das Entstehen grossflächiger Bruchsplitter verhindert und die Formstabilität des Teil verbessert wird.
2. 2. Formteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , dass die Gewebe aus hochfesten Kunststoffen, beispielsweise Polyamid bestehen.
3. 3. Formteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , dass die Gewebe aus metallischen Werkstoffen bestehen.
4. 4. Formteil nach Anspruch 1 und 3, d a d u r c h gek e n n -z e i c h n e t , dass die Drähte des Metallgewebes an den Kreuzungspunkten fest miteinander verbunden sind.
5. 5. Formteil nach den vorangegangenen Ansprüchen, d a d u r c h gek e n n z ei c h ne t , dass die Metallgewebe an ihrer Oberfläche korrosionsgeschützt sind.
6. 6. Formteil nach den vorangegangenen Ansprüchen, d a d u r c h gek e n n z ei c h ne t , dass das verwendete Bindemittel des Faserwerkstoffes die Haftung des Gewebes bewirkt.
7. 7. Formteil nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Haftung des Gewebes durch ein zusätzliches auf die Oberfläche des Gewebes aufgebrachtes Haftmittel bewirkt wird.
8. 8. Formteil nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, da du r c h g e k e n n z e i c h ne t , dass die Drähte des Metallgewebes eine Umhüllung aus thermoplastischen Werkstoffen geeigneten Erweichungspunktes in derartiger Dicke besitzen, dass diese Umhüllung beim Heisspressen von Faserwerkstoffen als Warmkleber die Haftung zwischen Faserwerkstoff und Metallgewebe herstellt und die Gewebedrähte nach dem Pressen als Korrosionsschutz umhüllt.
9. 9. Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass mindestens zwei Werkstoffschichten zusammen mit dem Gewebe in mindestens einem Formgebungsvorgang gemeinsam geformt werden, wobei das Gewebe vor der gemeinsamen Verformung lose oder haftend zwischen den Werkstoffschichten angeordnet ist.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9 zum Herstellen von Formteilen aus Zellulosefaservliesen, die gedämpft, vorgeformt und anschliessend heiss fertiggepresst werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein ebener Gewebezuschnitt zwischen zwei ebene Faservliese geeigneter Dicke gelegt und dieses Paket gemeinsam gedämpft wird, dass die gemeinsame Verformung nach Anspruch 9 bereits beim Vorformen vorgenommen wird und dass der so geformte Verbundvorformling durch Heisspressen derart fertiggeformt wird, dass feste Haftung zwischen Gewebe und Faserwerkstoff entsteht.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 zum Herstellen von Formteilen aus gefüllten oder ungefüllten thermoplatischen Kunststoffen, die als ebene Plattenzuschnitte erwärmt und mit kalten oder angewärmten Formgebungswerkzeugen zum Fertigteil verpresst werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass ein ebener Gewebezuschnitt zwischen mindestenzwei Plattenzuschnitten geeigneter Dicke des thermoplastischen Werkstoffes durch warmes Walzen fixiert und der so entstehende Schichtverbund gemeinsam verformt wird.
12. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und ii d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass ein endloses Gewebeband zwischen zwei Endlosbändern geeigneter Dicke des thermoplastischen Werkstoffs durch warmen Walzen fixiert, der so entstehende Schichtverbund passend zugeschnitten, und der Schichtverbundzuschnitt gemeinsam verformt wird.