DE3013134C2 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen durch Tiefziehen und/oder Verpressen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach dem Gattungsteil des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren «st bereits bekannt (Textilveredelung 15 (1980) Nr. > S. 229. 230). Es bietet insbesondere für die Automobil- Hu stellung zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, etwa bei der Seiten-, Türen- und Dachverkleidung. Zu dieser Entwicklung haben Textilien, besonders diejenigen aus Chemiefasern, einen erheblichen Anteil beigetragen, wobei hier von sogenannten »Fahrzeugtextilien« gesprochen wird. Im zunehmenden Maße werden solche Textilien in Verbindung gebracht mit dem Ersatz bisheriger PVC-Teile durch die Verwendung anderer Flächengebilde. Das für den Verformungsvorgang angewandte Heißpreß- oder Vakuumtiefziehverfahren erlaubt jedoch nicht, alle Textilien hierfür einzusetzen.

Die Grenzen zwischen herkömmlichen Geweben und Gewirken auf der einen Seite und zwischen Papier und Karton auf der anderen Seite, sind durch die vorliegende technische Entwicklung fließend geworden. Es ist beispielsweise auch bekannt (DE-OS 19 01 285), Vliesstoffe aus Fasern endlicher Länge in Wirrlage anzuordnen, wobei sich derartige Produkte besonders hinsichtlich ihrer Geschmeidigkeit und guten Verformungsfähigkeit auszeichnen. Fabrikationstechniken, die in dir Vergangenheit insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von Flächengebilden für die Papierindustrie zu finden waren, gingen von Stapelfasern einer maximalen Länge von 20 mm aus, wie auch von Endlosfäden, wobei das Material für solche Vliese sowohl aus Kunstfasern, nämlich regenerierter Zellulose als auch aus vollsynthetischem Kunststoff besteht.

Die Verwendung hohler Kunstzellulosefasern allerdings im Zusammenhang mit der Herstellung sanitärer Artikel und für den Zweck der Verbesserung einer gewünschten hohen Flüssigkeitsaufnahme, ist ebenfalls bekannt (Textile Manufacturer (1979) H. 1, S. 21-25).

Dem vorstehend genannten Stand der Technik ist gemeinsam, daß die Hohlfasern in sich offen, d. h. nicht verschlossen sind, was ausschließlich für den dort genannten Einsatzzweck spricht

Schließlich sind auch noch solche Hohlfasermatten in Form von reinen Flächengebilden nicht neu (GB-PS 11 77 937X bei denen die Hohlfasern in dichtem Abstand parallel zueinander liegend reihenweise angeordnet sind, und wobei diese in Abständen zueinander durch ίο zusätzliche MaterialbrGcken zusammengequetscht werden, so daß längliche in sich geschlossene Lufttaschen entstehen. Diese Hohlfaser-Kunststoffmatten weisen also in Abständen in diese eingebrachte gasdichte Verschlußstellen auf.

Die vorliegende Erfindung geht davon aus, für den ihr innewohnenden Anwendungszweck die Erkenntnisse des Standes der Technik dahingehend zu nutzen und weiterzuentwickeln und damit eine Aufgabenstellung zu lösen, die darin besteht Fasermatten, die iiesonders geeignet für die Herstellung von Formteilen, wie sie beispielsweise in der Autoindustrie für Armaturenbretter, Armlehnen, aber in entsprechender Weise auch auf beliebigen anderen Gebieten benötigt werden, vorzugeben, die trotz der Verwendung eines hohen Anteils an Kunststoffasern sich durch ein außerordentlich geringes Gewicht und entsprechend einen geringen Kunststoffanteil auszeichnen und die ohne große Anforderungen an das Verformweikzeug auf wirtschaftlich einfache Weise zu beliebigen Formteilen ausformbar sind. Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erfindungsgemäß erreicht

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Aufgabenlösung ergeben sich aus den Unteransprächen.

Dadurch, daß in der Fasermatte Hohlfasern mit verwenden werden, die aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, verringert sich bei entsprechendem Volumen der Matte und bei vergleichbarer Festigkeit der Kunststoffanteil erheblich und in entsprechendem Maße auch das Gewicht der Fasermatte. Die Verwendung an sich bekannter Hohlfasern wird für das Verfahren zur Herstellung von Formteiien aus Fasermatten der hier interessierenden Art jedoch erst dadurch möglich, daß diese Hohlfasern in geeigneten Abständen mit gasdichten Verschlüssen versehen sind, so daß sich jeweils zwischen zwei Verschlußstellen die Faser als eine Art inkompressibles, längliches Luftkissen darstellt, welches besonders im thermoplastisch erweichten Zustand der Matte während des Ausformvor gangs diesen Vorgang in sehr vorteilhafter Weise durch die nahezu unbegrenzte Verformbarkeit beeinflußt. Die Anforderungen an das Ausformwerkzeug lassen sich bezüglich einzuhaltener Toleranzen erheblich verringern, was wiederum die Möglichkeit der Verwendung billig herstellbarer Ausformwerkzeuge erlaubt.

Je nach den, an das ausgeformte Endprodukt zu stellenden Anforderungen, kann es vorteilhaft sein, die Fasermatte so zu gestalten, daß das Wirrfaservlies w überwiegend hohle thermoplastische Kunststoffasern bzw. Stapelfasern einer Länge zwischen etwa 3 und 10 cm, von denen wenigstens die Enden gasdicht verschlossen sind, enthält, oder aber auch einen Anteil hohler Endlosfasern aus thermoplastischem Material ⁾⁵ mit in Abständen eingebrachten gasdichten Verschlußstellen oder schließlich auch eine Kombination aus hohlen Stapelfasern und Endlosfasern.

Letztere Ausführungsform kann besonders dann zu

hervorragenden Eigenschaften der Verformbarkeit der Fasermatte zu Formteilen führen, wenn diese als mehrlagige Schlingenmatte ausgebildet ist

Bei der Ausformung der Fasermatte zu Formteilen, ist es noch besonders vorteilhaft, die gewünschten Oberflächeneigenschaften der Matte durch Kaschieren derselben mit einer Folie oder dergleichen herzustellen, wobei die Kaschierung vor dem Ausformvorgang vorgenommen werden kann, und die Verformung dann in einem Arbeitsgang aus dem aus der Oberflächen veredelnden Schicht und der Fasenrliesschicht bestehenden Laminat vornehmbar ist

Nach dem vorliegenden Verfahren hergestellte Formteile oder Formkörper zeichnen sich durch ein großes Anwendungsspektrum aus, z. B. in Verbindung mit der genannten Innenausstattung von Kraftfahrzeugen. An solche Teile wird insbesondere im Rahmen der immer zwingender werdenden Bedingung der Energieersparnis neben der unbedingt erforderlichen Festigkeit und Sicherheit auch die Anforderung geringer Dichte, also eines möglichst kleinen Gewichts, gestellt. Formteile, die zumindest teilweise aus Hohlfaser!) bestehen, erfüllen diese Anforderungen in einem besonders hohen Maße. Bei der Herstellung von Formteilen ist darüber hinaus aber auch noch der ästhetische, auf das Auge wirkende Gesamteindruck der sichtbaren Oberfläche von Bedeutung, wofür die folienartigen oder gewebeartigen Kaschierungen besonders vorteilhaft sind.

Bei der Verwendung von Fasermatten mit einem überwiegenden Anteil an thermoplastischen hohlen so Kunststoff-Fasern gestaltet sich der Ausformvorgang jedes beliebigen Formteils unabhängig davon, ob dieser nun durch Tiefziehen oder durch Verpressen vorgenommen wird, besonders einfach und damit wirtschaftlich günstig, weil der während des Ausform Vorgangs auf 3> eine Erweichungstemperatur gebrachte thermoplastische Kunststoff, der letztlich eine große Vielzahl von in diesem Zustand gegeneinander beweglichen, in sich jeweils gasdicht verschlossenen Gaskissen bildet, fähig ist, Toleranzgenauigkeiten des Werkzeugs auszuglei- ^jo chen und auc'.i Wandstärken unterschiedlicher Dicke ohne Schwierigkeiten ausbilden kann, und wobei auch die einzelnen Gaskissen beziehungsweise infinitesimal kleine Oberflächenabschnitte derselben in kapillarartige Hohlräume des Ausformwerkzeugs einzudringen ver- ·»> mögen, wodurch sich wiederum beliebige Oberflächenrauhigkeitevi und -Strukturen des Ft»rmteils vorgeben lassen.

Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß die verschiedenen Fasermatten für den Verformungspro- ">< > zeß außerordentlich genüge Kräfte, wie Preßkräfte, benötigen, so daß die Formwerkzeuge beispielsweise aus Aluminium, Kunststoff oder dergleichen preiswertem Material gefertigt werden können.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeich- ^ nung, die eine beispielsweise Ausführungsform einer Fasermatte in schematisiert teilgeschnittener Perspektivdarstellung wiedergibt, näher erläutert werden.

Die in der Zeichnung dargestellte Fasermatte dient als Ausgangsprodukt für die Herstellung eines beliebi- w> gen Formteils oder Formkörpers, dessen Ausformen sowohl durch Verpressen als auch durch Tiefziehen, also mittels Vakuumbeaufschlagung, erreichbar sein soll. Hierbei werden hohe Anforderungen sowohl an die Verformbarkeit der Fasermatte, als auch an das fertige Formteil gestellt, und zwar sowohl bezüglich der Steifig- und Festigkeit als auch hinsichtlich thermischer, akustischer und anderer physikalischer Eigenschaften, etwa der Witterungsbeständigkeit und dergleichen mehr.

Die in der Zeichnung dargestellte Fasermatte enthält im Ausführungsbeispiel ein Gemisch aus hohlen Stapel- und Endlosfasern 2. Sie bildet ein Wirrfaservlies zusammen mit beispielsweise Lignozellulosefaseni 1, die an ihrer Oberfläche mit Bindemitteln versehen sind. Die Hohlfasern sind an Verschlußstellen 3, die vorzugsweise an Kreuzungspunkten der hohlen Stapel- und Endlosfasern 2 ausbildbar sind, gasdicht verschlossen. Sie stellen damit gewissermaßen mehr oder weniger dünne Schläuche beziehungsweise Schlauchabschnitte dar, deren Außendurchmesser im Ausführungsbeispiel vorteilhaft zwischen 0,3 bis 5 mm Siegt Wesentlich für die inkompressible Ausformbarkeit der thermoplastischen Stapel- und Endlosfasern 2 ist, daß sie in geeigneten Abständen wenigstens jedoch im Bereich ihrer Enden gasdicht verschlossen sind. Das Einbringen solcher gasdichter Verschlußstellen kann vorteilhaft auch während des Ziehens des Hohlfadens aus einer Düse mit innerem Gaskem erfolgen, in dem der noch im erweichten Zustand sich befindende thermoplastische Kunststoff in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen zusammengequetscht wird. Beispielsweise dadurch, daß der Hohlfaden zwischen Klemmstellen zweier Zahnräder hindurchgeführt wird. Der Gaaicern innerhalb der Ziehdüse zur Herstellung des Hohlfadens kann beispielsweise ein solcher aus Stickstoffgas oder einem ähnlich inerten oder anderem Gas sein, welches unbrennbar ist, oder bei seinem Freiwerden feuerhemmend wirkt Die Abstände der gasdichten Verschlußstellen innerhalb der Stapel- und Endlosfasern 2 sollten je nach den geforderten Eigenschaften des Formteils frei wählbar sein.

Es besteht die Möglichkeit, daß ein Gewichtsanteil von weniger als 50% aus nicht thermoplastischem Werkstoff bestehen kann, und zwar entweder aus geeigneten Füllstoffen und/oder andere Fasern, wie beispielsweise Asbestfasern, Zellulosefasern oder dergleichen mehr.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Fasermatte ah mehrlagige Matte auszubilden, wobei beispielsweise eine oder mehrere der Lagen sich durch einen hohen Anteil an hohlen Stapelfasern aus therrnoplastischem Kunststoff kennzeichnen kann, währ-.-nd eine oder mehrere Lagen nach Art einer Schlingenmatte einen hohen Anteil an Endlosfasern aufweisen. Die für die Fasermatte verwendeten Hohlfasern, wie auch die gegebenenfalls als Zusatzstoffe verwendeten Fasern anderer Materialien, können unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und es ist vorteilhaft, in den Außenschichten solche Fasern zu konzentrieren, die geringere Durchmesser besitzen. Die äußeren Fasern können insofern beispielsweise einen äußeren Durchmesser von 03 mm aufweisen, während die zwischen den äußeren Oberflächen liegenden inneren Farern einen Durchmesser haben können, der bis zu 5 mm beträgt. Auch kann es vorteilhaft sein, die äußeren Fasern aus einem bezüglich seiner Festigkeit und/oder Resistenz höherwe—.igen Thermoplast herzustellen, als die inneren Fasern, was zu einer weiteren Verbilligung des Produkts fühFen kann.

Die, wie oben beschrieben, mittels an sich bekannter Verfahren herstellbare einschichtige oder mehrschichtige Faservliesmatte kann dadurch zu einem festen, unlösbaren Verbund ■ /erden, daß das ausgeformte Vlies bis zum Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffs der Hohlfasern gebracht wird, wodurch sich

ein thermisches Selbstverkleben ergibt. Es ist in einem abgewandelten Ausführungsbeispiel jedoch auch möglich, einen Teil des Füllstoffs der Fasermatte durch ein Klebemittel zu ersetzen, so daß bei der Herstellung der Matte auf eine zusätzliche Temperaturbeaufschlagung verzichtet werden kann. Eine andere Verbundmöglichkeit des Wirrfaservlieses besteht beispielsweise in der Anwendung eines mechanischen Nähvorgangs oder dergleichen mehr.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1- Verfahren zur Herstellung von Formteilen durch Tiefziehen und/oder Verpressen von thermoplastischen Fasern enthaltenden Fasermatten, bei dem der Ausformvorgang im thermisch erweichten Zustand der Fasern ausgeführt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Wirrfaservlieses, enthaltend hohle Stapel- und Endlosfasern, die in geeigneten Abständen gasdichte Verschlußstellen aufweisen.

   Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fasermatte verwendet wird, die zumindest auf einer der Oberflächen des Wirrfaservlieses eine zusammen mit dem Ausformen derselben verformbare folien- oder gewebeartige Kaschierung aufweist

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hohle Stapel- und/oder Endlosfasern unterschiedlicher Durchmesser verwendet werden, wobei in den Außenschichten der Fasermatte vorzugsweise diejenigen Fasern mit geringerem Durchmesser konzentriert sind.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirrfaservlies Füllstoffe und/oder andere Fasermaterialien enthält.