DE3444321A1

DE3444321A1 - Faserverstaerkte kunststoff-formteile, vorzugsweise in grossflaechiger ausfuehrungsform, mit glatter eingefaerbter oder lackierfaehiger oberflaeche, die bis zu ihrer weiterverarbeitung mit einer schutzfolie versehen sind, sowie verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3444321A1
Application number: DE19843444321
Authority: DE
Inventors: Bernd 2844 Lemförde Fricke; Hans-Georg Ring
Original assignee: Ring Hans Georg 2844 Lemfoerde
Current assignee: Ktl Kunststoff-Technik & Co 2844 Lemfoerde GmbH
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1986-06-05

Description

Faserverstärkte Kunststoff-Formteile, vorzugsweise in
großflächiger Ausführungsform, mit glatter eingefärbter oder lackierfähiger Oberfläche, die bis zu ihrer Weiterverarbeitung mit einer Schutzfolie versehen sind, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Formteilen, vorzugsweise in großflächiger Ausführungsform, mit glatter eingefärbter oder lackierfähiger Oberfläche durch Formpressen eines faserverstärkten Kunststoff-Flächengebildes, sowie die nach diesem Verfahren erhaltenen Produkte, wozu auch die noch mit Trägerfolie als Schutzfolie versehenen Zwischenprodukte zählen.
Das Lackieren von verformten Kunststoffoberflächen bereitet immer dann Schwierigkeiten, wenn die Kunststoffe zur Verbesserung ihrer thermischen und mechanischen Eigenschaften durch Fasern, wie z.B. Glas-, Kohle- oder Naturfasern, verstärkt werden. Bei den hohen Preßdrücken zeichnen sich die Fasern auf der Oberfläche ab, so daß die Teile nur mit erheblichem Aufwand durch mehrmaliges Spritzen von Fillern, anschließendem Schleifen und Spachteln lackiert werden können.
Diese Methode, eine makellose Oberfläche zu erreichen, ist jedoch unerhört zeit- und kostenaufwendig und durch den Schleifprozess auch gesundheitsschädigend.
Durch das Einspritzen sogenannter Inmould Coatings (Filler) in eine polierte, eingetrennte Werkzeugoberfläche - in die dann anschließend die faserverstärkte Matrix eingepreßt wird - hat man bereits mit mehr oder weniger Erfolg versucht, gut lackierfähige glatte Oberflächen zu erzielen.
Der direkte Spritzauftrag in das Werkzeug ist jedoch ebenfalls aufwendig und unbequem. Hinzu kommt, daß das Absaugen der Spritznebel bei großflächigen Teilen Schwierigkeiten bereitet. Außerdem muß das zur besseren Entformung verwendete Trennmittel wieder abgewaschen oder durch Trichlorethylendampf-Entfettung entfernt werden.
Eine weitere technisch bekannte Methode ist das Injizieren eines Inmould Coatings respektive des Decklackes in einen Werkzeugspalt von 20 - 50 yu Dicke. Bei dieser Injektionstechnik wird das Kunststoffteil entweder vorgefertigt und in das Lackierwerkzeug eingelegt oder direkt in diesem gepreßt. Das Teil bleibt dann am oberen Stempel des Werkzeugs hängen, wird mit diesem gemeinsam um ca. 1 mm angeliftet, in den entstehenden Spalt wird das Inmould Coating injiziert und anschließend das Werkzeug auf die gewünschte Lackstärke (10 - 50 ) zusammengefahren und das überschüssige Inmould Coating gezielt durch einen Überlauf aufgefangen. Durch entsprechende Reaktionstemperaturen wird die Aushärtung bewirkt. Auch mit dieser Technik können bereits gute Oberflächen erzielt werden, jedoch ist der Steuerungsaufwand der Presse und das gesamte Verfahren sehr kostenaufwendig durch hohe Investitionen. Die Entfernung des zuvor in das Werkzeug aufgebrachten Trennmittels bleibt auch hier ein zusätzlicher Arbeitsgang.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Formteilen, vorzugsweise in großflächiger Ausführungsform, mit glatter eingefärbter oder lackierfähiger Oberfläche zu schaffen, bei dem weder eine Nachbehandlung des faserverstärkten Kunststoff-Formteils, noch ein Einbringen des Inmould Coatings auf die entsprechende Werkzeugoberfläche notwendig ist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß man als faserverstärktes Kunststoff-Flächengebilde ein solches einsetzt, das dadurch erhalten wird, daß man (a) ein geeignetes Inmould Coating in gleichmäßiger Schichtdicke auf eine tiefziehfähige, glatte Trägerfolie aufrakelt, aufsprüht, gießt oder in sonst bekannter Weise aufbringt, wobei das Inmould Coating so eingestellt ist, daß es mit der Trägerfolie gemeinsam nach Erwärmung in ein mit Vakuumanschluß versehenes Werkzeug tiefgezogen werden kann, und (b) auf die Inmould Coating-Schicht in bekannter Weise zusätzlich faserverstärkte thermoplastische oder thermoreaktive Prepregs sowohl für homogene als auch aufschäumbare Deckschichten aufbringt, und daß man nach der Formgebung die Trägerfolie erst nach dem Transport zum Lackierungs- oder direkten Einbauort abzieht, so daß die Trägerfolie für den Inmould Coating gleichzeitig als Schutzfolie während des Transports bzw.
während einer Lagerperiode dient.
Unter dem Ausdruck Prepregs werden hier mit Kunstharz getränkte Faservliese, Fasermatten oder Fasergewebe verstanden, die entweder vorgefertigt oder in situ auf die Inmould Coating-Schicht aufgebracht werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit das in Anspruch 2 angegebene Verfahren, sowie die nach dem Verfahren erhaltenen Produkte und das mit der Schutzfolie versehene Zwischenprodukt. Das erfindungsgemäße Verfahren findet insbesondere Anwendung zur Herstellung von Automobildächern, Kühlerhauben, Kofferraumdeckeln etc.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit zunächst auf eine tiefziehfähige Kunststoff-Trägerfolie mit abhäsiven Eigenschaften ein Inmould Coating in gleichmäßiger Schichtdicke. gerakelt, aufgespritzt, gegossen oder in sonst bekannter Weise aufgebracht und soweit getrocknet, daß dünne Platinen geschnitten werden können. Unter abhäsiven Eigenschaften werden solche Eigenschaften verstanden, die es gestatten, die Trägerfolie nach Fertigstellung abzuziehen.
Man kann daher derartige Folien auch als Abziehfolien bezeichnen. Ein Beispiel hierfür ist eine Polyethylenfolie.
Nach einer Zwischenlagerung werden die dünnen mit Inmould Coating beschichteten Trägerfolien mit einem Faservlies, vorzugsweise aus Glasfasern, abgedeckt und mit einem PUR-, Epoxid-, UP- oder sonstigen Gemisch aus Reaktionskunststoffen getränkt. Dieses kann durch Sprühen, Gießen oder Rakeln und anschließendes Pressen im Walzenspalt in bekannter Weise durchgeführt werden. Wichtig dabei ist, daß die Inmould Coating-Schicht einen festen Verbund mit dem daraufgepreßten Prepreg erhält.
Das so gefertigte Paket kann nun in ein heizbares Werkzeug, das mit einer Vakuumeinrichtung und Spannrahmen versehen ist, durch Vakuum angesaugt und zusätzlich verpreßt werden. Anschließend wird das Teil nach einer dem Kunststoffgemisch entsprechenden Aushärtezeit dem Werkzeug entnommen und erforderlichenfalls zum Beschnitt und zur Weiterverarbeitung gegeben.
Neben der Herstellung relativ dünnwandiger faserverstärkter stabiler Formteile sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Teile in Wabenverbundbauweise herstellbar. In diesem Falle wird zusätzlich zu dem vorbeschriebenen Aufbau aus abhäsiver tiefziehfähiger Folie, die mit Inmould Coating beschichtet ist, auf die wiederum ein Prepreg (PUR, EP oder UP) aufgewalzt ist, eine zweite Lage einer aufschäumbaren faserverstärkten Kunststoffschicht, der Wabenkern und erforderlichenfalls eine abschließende textile oder Kunststoff-Deckschicht mit entsprechendem Dekor aufgelegt. Das gesamte so vorbereitete Paket wird in gleicher Weise wie vorbeschrieben in einem Arbeitsgang in das Werkzeug eingezogen und gemeinsam verpreßt. Durch den Preßdruck und die Werkzeugtemperatur wird das Kunststoffsystem verflüssigt, schäumt auf und härtet aus. Hierdurch findet eine überdurchschnittliche Verklebung aller Lagen und Deckschichten untereinander statt.
Durch den Tiefziehvorgang zu Beginn der Operation wird eine exakte Wiedergabe der Werkzeugoberfläche erzielt. Wichtig ist, daß die auf der Oberfläche verteilten Vakuumlöcher in ihrem Durchmesser so klein gehalten werden, daß sie sich auf der Folie nicht mehr abzeichnen.
Das gegebenenfalls beschnittene Teil wird anschließend zur Lackierung gegeben. Erst jetzt wird die abhäsive Schutzfolie vom Inmould Coating gelöst und das Teil kann ohne weitere Schleif- und Spachtel-Operationen in bekannter Weise direkt lackiert werden.
Bei weniger anspruchsvollen Oberflächen ist es möglich, die Inmould Coating-Schicht einzufärben, so daß die nachträgliche Lackierung entfällt. Entscheidend wird hier die geforderte Güte der Oberfläche sein.
Die Erfindung wird weiterhin anhand der Figuren erläutert, ohne sie jedoch darauf einzuschränken. An dieser Stelle wird bemerkt, daß es grundsätzlich auch möglich ist, lediglich die mit dem Inmould Coating versehene Trägerfolie in das Werkzeug einzubringen, tiefzuziehen und dann das Faser-Kunststoffgemisch in das Werkzeug einzuspritzen.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Beschichtung der Trägerfolie mit dem Inmould Coating und anschließendem Trocknungs- und Zuschneidungsprozeß.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Preßwerkzeug mit Vakuumpumpe und eingepreßtem Kunststoff-Flächengebilde, das vor dem Zusammenfahren der Werkzeughälften von Spannrahmen gehalten wird.
Im Formober- und -unterteil sind die Vakuumleitungen dargestellt.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines bevorzugten faserverstärkten Kunststoff- Formteils mit Wabeneinlage.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung die schrittweise Herstellung des bevorzugten faserverstärkten Kunststoff-Formteils mit Wabeneinlage.
Die schrittweise Herstellung des bevorzugten faserverstärkten Kunststoff-Formteils mit Wabeneinlage, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, wird nachfolgend erläutert, wobei die nachfolgenden Punkte sich auf die in der Fig. 4 angegebenen Bezugszeichen beziehen.
0 (1) Die glatte, halbharte, bis ca. 100 C temperaturfeste Trägerfolie mit abhäsiven Eigenschaften wird von den Folien abgewickelt.
(2) Die Trägerfolie wird mit einem Inmould Coating (IMC) im Sprüh-, Gieß- oder Rakelverfahren ca. 0,1 - -1 mm dick beschichtet und bei 50 - 600C ca. 10 Minuten getrocknet.
(3) Auf die aufgetrocknete Inmould Coating-Schicht wird eine leichte Glasfasermatte (SAB-Matte 0,25) sowie eine zweite Glasfasermatte <M705, 225 g/m2) aufgelegt und beide mit der nicht aufschäumenden Structhan-Matrix H4011 (950 g/m2) blasenfrei getränkt. Structhan ist ein eingetragenes Warenzeichen für unter Temperaturerhöhung reagierende und gegebenenfalls aufschäumende Polyurethan-Systeme.
(4) Auf die unter Punkt (3) erzeugte Schicht wird eine weitere Glasfasermatte (M705, 300 g/m2) aufgebracht, die mit der aufschäumbaren Structhan-Matrix H4012 getränkt wird (1.100 g/m2).
(5) Auf die so hergestellte Schicht legt man die im Randbereich vorgepreßte 13,5 mm Wabe (540 g/m2) auf.
(6) Man legt dann eine weitere Glasfasermatte (U816; 225 g/m2), die mit der aufschäumenden Structhan-Matrix H4012 getränkt wird, auf die Wabe auf.
(7) Auf diese Schicht legt man schließlich ein mit Schaumstoff kaschiertes Dekormaterial mit textiler oder PVC-Oberfläche auf.
(8) Das so erhaltene komplette Paket aus den Schichten (1) bis (7) legt man in die mit Vakuumanschlüssen versehene, 0 auf ca. 800C geheizte Form und verpreßt das Schichtgebilde durch Zusammenführen von Formoberteil und Formunterteil bei gleichzeitigem Evakuieren und läßt das Schichtgebilde im Werkzeug aushärten.
(9) Nach dem Aushärten - die Aushärtezeit richtet sich nach den eingestellten Reaktionszeiten der Structhan-Systeme -nimmt man das Formteil nach dem öffnen aus dem Werkzeug und leitet es mit der Trägerfolie, die ab jetzt die Funktion als Schutzfolie übernimmt, zum Ort des Beschnitts und Lackierens weiter.
(10) Die Schutzfolie entfernt man erst kurz vor dem Lackieren.
Die Lackierung der Inmould Coating-Schicht erfolgt in bekannter Weise, und zwar ohne daß eine Vorbehandlung durch Spritzen von Filler oder Spachteln notwendig ist.

Claims

Patentansprüche 1. Faserverstärkte Kunststoff-Formteile, vorzugsweise in großflächiger Ausführungsform, mit glatter eingefärbter oder lackierfähiger Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte eingefärbte oder lackierfähige Oberfläche in allen Bereichen konturengenau mit einer Schutzfolie bedeckt ist, die erst kurz vor der Lackierungsstufe bzw. dem direkten Einbau abgezogen wird.
2. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Formteilen, vorzugsweise in großflächiger Ausführungsform, mit glatter eingefärbter oder lackierfähiger Oberfläche durch Formpressen eines faserverstärkten Kunststoff-Flächengebildes, dadurch gekennzeichnet, daß man als faserverstärktes Kunststoff-Flächengebilde ein solches einsetzt, das dadurch erhalten wird, daß man (a) ein geeignetes Inmould Coating in gleichmäßiger Schichtdicke auf eine tiefziehfähige, glatte Trägerfolie aufrakelt, aufsprüht, gießt oder in sonst bekannter Weise aufbringt, wobei das Inmould Coating so eingestellt ist, daß es mit der Trägerfolie gemeinsam nach Erwärmung in ein mit Vakuumanschluß versehenes Werkzeug tiefgezogen werden kann, und (b) auf die Inmould Coating-Schicht in bekannter Weise zusätzlich faserverstärkte thermoplastische oder thermoreaktive Prepregs sowohl für homogene als auch aufschäumbare Deckschichten aufbringt, und daß man nach der Formgebung die Trägerfolie erst nach dem Transport zum Lackierungs- oder direkten Einbauort abzieht, so daß die Trägerfolie für den Inmould Coating gleichzeitig als Schutzfolie während des Transports bzw. während einer Lagerperiode dient.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kunststoff-Flächengebilde wie in Anspruch 1 einsetzt, bei dem jedoch zusätzlich auf die faserverstärkte Prepreg-Schicht eine Waben-, Schaumstoff-oder sonstige Hohlkörperschicht, dann eine weitere faserverstärkte thermoplastische oder thermoreaktive Deckschicht und gegebenenfalls abschließend eine textile oder Folien-Dekorschicht aufgebracht wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Formpressen ein mit Vakuumanschlüssen versehenes heizbares Preßwerkzeug einsetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man anstelle des normalerweise farblich neutralen Inmould Coating einen solchen in der gewünschten Farbeinstellung einsetzt.