DE3614533A1 - Verfahren zum herstellen von kompakten, eine verstaerkungseinlage aus fasern enthaltenden formkoerpern aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents
Verfahren zum herstellen von kompakten, eine verstaerkungseinlage aus fasern enthaltenden formkoerpern aus thermoplastischem kunststoffInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Her
stellen von kompakten, eine Verstärkungseinlage aus
anorganischen und/oder organischen, natürlichen und/
oder synthetischen Fasern enthaltenden Formkörpern aus
thermoplastisch verarbeitbarem Kunststoff bzw. Kunst
stoffgemisch sowie die Verwendung eines geeigneten
textilen Flächengebildes zum Herstellen des Formkörpers.
Formteile aus verstärkten Kunststoffen, bevorzugt glas
faservestärkten Kunststoffen werden in vielen An
wendungsbereichen seit langem bevorzugt wegen ihrer
hohen mechanischen Eigenschaftswerte eingesetzt. Man
unterscheidet hierbei Formteile auf Basis von härtbaren
Kunststoffen, Duroplasten wie ungesättigten Polyester-
Melamin-, Phenol- und Epoxidharzen, und auf Basis von
thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoffen wie Polyole
finen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Mischpolymerisaten
des Styrols mit anderen Comonomeren, Polyamiden, und
dergleichen. Die Faserverstärkung kann durch Einar
beiten von losen Fasern, Rovings oder von in Gestalt
textiler Flächengebilde vorliegender Fasern, wie Vliese,
Gewebe, Gewirke oder dergl. erfolgen.
Die Herstellung von mit textilen Flächengebilden, ins
besondere Glasmatten auf Basis von härtbaren Harzen
bestehenden Produkten ist beispielsweise in der DE-AS
16 53 242 und der DE-PS 28 54 544 beschrieben.
Das Herstellen von Formkörpern, die aus mit faserigen
Substanzen in Gestalt von textilen Flächengebilden ver
stärkten Thermoplasten bestehen, wird beispielsweise in
der DE-OS 14 54 988 beschrieben. Hierbei werden aus den
textilen Flächengebilden und den ausgewählten thermo
plastischen Kunststoffen zunächst Verbundstoffe herge
stellt, dies geschieht entweder durch Beschichten, Im
prägnieren bzw. Tränken des textilen Flächengebildes
mit den geschmolzenen Thermoplasten. Es ist auch mög
lich, die textilen Flächengebilde mit Pasten, Lösungen
oder Dispersionen enthaltend die thermoplastischen
Kunststoffe zu imprägnieren, wobei jedoch es notwendig
ist, die Lösungsmittel oder das Wasser wieder zu ent
fernen. Diese im ersten Schritt hergestellten Verbund
stoffe werden dann bis zum plastischen Fließen des
thermoplastischen Kunststoffes erhitzt und dann zu den
gewünschten Formkörpern verpreßt. Hierbei können be
vorzugt Presswerkzeuge verwendet werden, deren Tempera
tur unterhalb des Erweichungspunktes des Thermoplasten
gehalten wird.
Das Herstellen von mit Glasmatten verstärken Formkör
pern aus thermoplastischen Kunststoffen wird grundsätz
lich über den zweistufigen Weg beschritten, wobei im
ersten Schritt ein Halbzeug aus einer Endlosfasermatte,
die mit einer Thermoplastschmelze zusammengeführt wird,
ein luftblasenfreies Halbzeug hergestellt wird und im zwei
ten Schritt aus diesem Halbzeug durch Aufheizen und Press
formen und Abkühlen ein Formkörper, d. h. Fertigteil herge
stellt wird. Diese Verfahrensweise wird Beispiel in dem Auf
satz von Ehrenstein, Welz und Wurmb "Glasmattenverstärkte
Thermoplaste", in der Zeitschrift Kunststoffe 66, 1976, Nr.
12, Seiten 793-797 beschrieben. Analoge Verfahren zum Her
stellen von Halbzeug aus glasfasermattenverstärkten thermo
plastischen Kunststoffen werden beispielsweise in der DE-AS
23 12 816, 29 48 235 und DE-OS 32 36 447 beschrieben.
Es sind auch getuftete Spinnvliese für verformbare Teppich
böden aus der DE-PS 28 34 468 bekannt, die aus einer Misch
ung von Polyester- und Copolyesterspinnfäden hergestellt
werden, wobei das Vlies nach dem Tuften mit einem Acrylat-
Dispersionsbindemittel beschichtet wird, bevor eine weitere
Verformung stattfindet.
Auch sogenannte Bikomponentenfasern des Typs Mantel-Kern,
wobei der Kern aus Polyester und der Mantel aus einem bei
niedrigerer Temperatur als der Kern schmelzendem Material
besteht, sind als Bindemittelfasern bekannt, um z. B. bei
Vliesen oder Geweben eine verbesserte Festigkeit zu er
zielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formteile aus mit
textilen Flächengebilden verstärkten thermoplastischen
Kunststoffen auf möglichst einfache, wirtschaftliche und
preiswerte Weise herzustellen, um damit beispielsweise so
wohl die Herstellung von Massenartikeln, wie sie beispiels
weise bei Kraftfahrzeugzubehörteilen anfallen, zu verbilli
gen bzw. auch das Herstellen von Kleinserien-Produkten
wirtschaftlich zu gestalten.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen von kom
pakten mit einer textilen flächigen Armierung ausgestatte
ten Formkörper auf Basis thermoplastisch verarbeitbarer
Kunststoffe vorgeschlagen, daß sich dadurch auszeichnet,
daß
- a) ein textiles Flächengebilde enthaltend 90 bis 40 Gew.-% thermoplastisches schmelzbare Fasern (I) und 10 bis 60 Gew.-% nicht schmelzbarer bzw. eine über der Schmelztemperatur der Fasern (I) liegende Schmelztemperatur aufweisende Fasern (II) verwendet und hieraus ein Zuschnitt entsprechend der Konfigura tion des gewünschten Formkörpers hergestellt wird,
- b) der Zuschnitt auf eine dem thermoplastischen Fließ bereich der Fasern (I) entsprechende Schmelztempera tur solange erwärmt wird, bis nur die thermoplasti schen Fasern (I) plastifiziert sind,
- c) durch Einwirken von Pressdruck auf den erwärmten Zuschnitt die plastifizierten Fasern (I) um das als Armierung verbliebene restliche Flächengebilde aus den nicht plastifizierten Fasern (II) verdichtet und gleichzeitig gemeinsam zu einem kompakten, die Ar mierung umschließenden Formkörper verformt werden.
Während also nach dem Stand der Technik, wie in der
Fig. 1 nochmals im Fließbild dargestellt, mit texti
len Flächengebilden verstärkte thermoplastische Form
körper über den Zwischenschritt der Fertigung eines
Halbzeuges durch Beschichten oder Imprägnieren her
gestellt werden, ist es durch Einsatz erfindungsge
mäß ausgebildeter textiler Flächengebilde möglich, den
gewünschten verstärkten thermoplastischen Formkörper
direkt aus einem Teil, dem textilen Flächengebilde mit
nur einem Pressvorgang herzustellen, wie aus der
Fließbilddarstellung nach Fig. 2 der Zeichnung er
sichtlich ist. Darüber hinaus ist es auch möglich, das
Verfahren dadurch weiter abzukürzen, daß das Auf
heizen und Pressformen in einem einzigen Schritt
durchgeführt wird, wie in der Fig. 3 im schema
tischen Fließbild dargestellt. Die wirtschaftlichen
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, ausgehend
von geeigneten erfindungsgemäß ausgebildeten textilen
Flächengebilden, sind bedeutend.
Gemäß der Erfindung wird das separate Beschichten oder
Imprägnieren der Faserverstärkung mit einer Thermo
plastschmelze oder -Paste überflüssig.
Erfindungsgemäß wird der thermoplastische Kunststoff
in Gestalt thermoplastischer Fasern vorgesehen, die
gleichmäßig in einem textilen Flächengebilde, das zu
gleich die Armierung durch einen ausreichenden Gehalt
an während der Herstellung des gewünschten Formkörpers
nicht schmelzbaren Fasern enthält, verteilt sind.
Anstelle eines Vorverbundes aus einer kompakten Thermo
plastschmelze und einer flächigen Armierung werden er
findungsgemäß thermoplastische Fasern in einem texti
len Verbund mit Verstärkungsfasern vorgesehen. Bei
ausreichendem Anteil an thermoplastischen schmelzbaren
Fasern (I) in dem textilen Verbund wird bei Anwendung
von Druck und Wärme ein kompakter homogener lunker
freier Formkörper, der eine textile Armierung aus Ver
stärkungsfasern enthält, aus den thermoplastischen
Fasern geformt. Der Formkörper weist dabei eine glatte
Oberfläche auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es auch möglich, Formkörper mit ausgeprägter
Konfiguration durch Verpressen oder Tiefziehen her
zustellen, da die erfindungsgemäßen textilen Flächen
gebilde sich überraschend gut verformen lassen, ins
besondere auch durch Fließpressen. Die nach dem er
findungsgemäßen Verfahren herstellten Formkörper
lassen den ursprünglichen Vliescharakter des einge
setzten textilen Flächengebildes nicht mehr erkennen,
es entsteht ein kompakter, lunkerfreier Kunststoff-
Formkörper, der eine Armierung aus Fasern enthält.
Die Erfindung ermöglicht es, direkt vom Vlies durch ei
nen einzigen Pressvorgang zum Feststoff und damit
zum kompakten Formkörper zu kommen.
Die Schmelztemperatur der thermoplastischen Fasern,
die in dem textilen Flächengebilde sind,
wird als Beginn der thermoplastischen Fließbarkeit
des jeweiligen thermoplastischen Kunststoffes defi
niert. Teilkristalline Stoffe wie Polyolefine, Poly
amid unter anderem sind unterhalb ihres Einfriertem
peraturbereiches spröde, in der Nähe ihres Kristallit
schmelzbereiches thermoelastisch und oberhalb des
Kristallitschmelzbereiches werden sie fließbar, d. h.
sie gehen in dem Schmelzbereich über. Nichtkristalline
Stoffe wie Polyvinylchlorid, modifiziertes Polystyrol,
sind oberhalb ihrer Einfriertemperatur gummielastisch
und gehen bei weiterer Temperaturerhöhung in den Be
reich thermoplastischer Fließbarkeit kontinuierlich
über. Die Schmelztemperatur solcher nichtkristalliner
Thermoplaste wird dort angesiedelt, wo die gesamte
thermoplastische Masse in den thermoplastischen Zustand
übergegangen ist.
Die erfindungsgemäß verwendeten textilen Flächengebilde
können als Gewebe, Gewirke, Gelege oder dergl., be
vorzugt aber in Gestalt von Vliesen und Vliesstoffen,
auch non wovens genannt, vorliegen. Die Herstellung der
Faservliese kann nach dem Krempel- oder Rando-Verfahren
erfolgen. Die Vliesstoffe sind verfestigte Faser
vliese, wobei die Verfestigung durch mechanische,
chemische oder physikalische Verfahren vorgenommen
werden kann. Bevorzugt wird die mechanische Ver
festigung durch Nadeln, Nähen oder Steppen. Für die
Herstellung von Krempel-Vliesen werden Faserlängen von
etwa 30 bis 100 mm, bei Glasfasern bis zu maximal etwa
80 mm bevorzugt, während bei dem Herstellen von Vliesen
nach dem Rando-Verfahren sowohl sehr kurze als auch
sehr lange Fasern, auch gleichzeitig, verwendet werden
können. Eine vorzugsweise Ausbildung der als textile
Flächengebilde in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu
verwendenden Vliese bzw. Vliesstoffe ist den Merkmalen
des Anspruchs 8 entnehmbar. Die Flächengewichte der
Vliese können in weitem Umfange variieren, wobei
höhere Flächengewichte auch durch Aufeinanderschichten
mehrerer gleichartiger oder verschiedenartiger Vliese
erzielt werden können. Bevorzugt können auch genadelte
Vliese, sog. Nadelfilze, eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß wird durch Aufschmelzen eines Teiles
der praktisch als Bindemittelersatz in dem textilen
Flächengebilde enthaltenden Fasern, die als thermo
plastische schmelzbare Fasern (I) bezeichnet werden,
bei gleichzeitiger Formgebung und Komprimierung der
Schmelze zum Formkörper ein kompaktes Material herge
stellt, in dem der Anteil an nicht geschmolzenen
Fasern des textilen Flächengebildes die Armierung
bildet. Um eine ausreichende Armierung des fertigen
Formkörpers zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die Differenz der Schmelztempera
turen der beiden das textile Flächengebilde bildenden
Fasergruppen (I) und (II) mindestens 20°C beträgt, be
vorzugt wesentlich höher ist. In besonders bevorzugten
textilen Flächengebilden ist die nicht zum Aufschmelzen
bestimmte Faser eine von Hause aus unschmelzbare Faser,
wie insbesondere Glasfasern, Carbonfasern und/oder ggf.
Jutefasern oder dergl. Es ist aber auch möglich, bei
spielsweise niedrigschmelzende thermoplastische Fasern,
wie beispielsweise Polyproylenfasern, mit Hochtempera
tur beständigen und höher schmelzenden Fasern, wie
Polyersterfasern, Polyacrylnitrilfasern, Polyarylamid
fasern, Polyimidfasern als nicht aufzuschmelzende
Faser, die die spätere Armierung bilden, zu verwenden.
Als in dem textilen Flächengebilde zur Anwendung beim
erfindungsgemäßen Verfahren geeignete thermoplastische
schmelzbare Fasern sind die beispielsweise im Patent
anspruch 5 aufgeführten verwendbar. Als für die Ar
mierung geeignete nicht schmelzbare Fasern sind die
gemäß Patentanspruch 6 aufgeführten mit Vorteil anzu
wenden, wobei bevorzugt Glasfasern zur Anwendung
kommen. Jedoch können auch für die Armierung, wie
bereits ausgeführt, thermoplastische Fasern eingesetzt
werden, sofern sie einen ausreichend höheren Schmelz
bereich als den der aufzuschmelzenden thermoplasti
schen Fasern (I) aufweisen und durch die angewendeten
Verfahrenstemperaturen nicht zerstört werden. Es kommen
auch ausgewählte Thermoplaste gem. Anspruch 5 in Frage.
Die erfindungsgemäß eingesetzten textilen Flächenge
bilde enthalten bevorzugt 80 bis 50 Gew.-% thermo
plastische aufschmelzbare Fasern (I) und 20 bis 50
Gew.-% von Fasern (II), die nicht aufgeschmolzen werden
bzw. unschmelzbar sind und die spätere Armierung des
fertigen Formkörpers bilden. Eine besonders bevorzugte
Ausbildung eines Formkörpers gemäß der Erfindung sieht
den Einsatz von textilen Flächengebilden mit einem Ge
halt an thermoplastischen schmelzbaren Fasern (I) von
80 bis 50 Gew.-% und an Glasfasern von 20 bis 50 Gew.-%
vor. Als thermoplastische Fasern bieten sich bei
spielsweise für Massenprodukte Polyolefinfaser an,
wobei je nach dem gewünschten Eigenschaftsbild ent
weder Polyethylenfasern oder bevorzugt aus Polypro
pylenfasern zur Anwendung kommen. Formkörper mit
höheren Wärmefestigkeiten und Wärmestandfestigkeiten
können gemäß dem Erfindungsverfahren hergestellt wer
den durch Verpressen von Vliesen aus Glasfasern und
thermoplastischen Fasern aus Thermoplasten wie Poly
estern, Mischpolyestern, Polyamiden, Polyimiden, Poly
carbonaten, Polyphenylenoxiden oder dergl.
Da die textilen Flächengebilde mit den beiden Faser
gruppen, die als Bindemittel einerseits und als Ver
stärkung andererseits dienen, in gleichmäßiger Ver
teilung hergestellt werden können, überträgt sich dieses
auch auf die daraus herzustellenden Formkörper, die
durch das ausgezeichnete Fließverhalten des Flächen
gebildes zu gut ausgeformten Konfigurationen führen.
Bei einer bevorzugten Herstellung und Zusammensetzung
der textilen Flächengebilde sind die thermoplastischen
Fasern gekräuselt, so daß die zweite Fasergruppe, bei
spielsweise nicht schmelzbare Glasfasern, die in ge
rader Form vorliegen, besser in dem Vlies gleichmäßig
verteilt gehalten werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Formkörper
mit einer Enddicke von etwa 0,3 bis 7 mm oder auch
mehr hergestellt werden, wobei größere Wanddicken auch
durch Aufeinanderstapeln zweier oder mehrerer Zu
schnitte aus textilen Flächengebilden, gleicher oder
auch verschiedener Faserzusammensetzungen durch Ein
wirken von Preßdruck hergestellt werden können.
Es ist auch möglich, für die textilen Flächengebilde
für jede Fasergruppe Fasermischungen oder Mischfasern
einzusetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch die Her
stellung von Verbundkörpern mit einer Armierung auf
Basis thermoplastischer Kunststoffe nach dem erfindungs
gemäßen Verfahren, wobei zwischen die erwärmten Zu
schnitte aus textilem Flächengebilde ein weiteres
Substrat, beispielsweise ein flächiges Substrat wie
eine Metallfolie, Kunststoffolie, Gittergewebe, Draht
gewebe, Stoffgewebe oder dergl. aufgelegt oder auf
einen Zuschnitt aufgelegt und durch Einwirken von Press
druck zu einem kompakten Formkörper verdichtet, ver
formt und verbunden wird. Der hohe Anteil an thermo
plastischen Fasern, die durch Aufschmelzen die thermo
plastische Bindemittelschmelze zum Herstellen des kom
pakten Formkörpers bilden, ist es auch möglich, weitere
Substrate haftfest und gleichmäßig mit einzubinden.
Der nicht aufgeschmolzene Teil des textilen Flächenge
bildes bleibt als Armierung in dem gebildeten Form
körper.
Das Aufheizen der Zuschnitte aus textilen Flächenge
bilden kann in Infrarot-Umluftöfen oder zwischen
Heizplatten durchgeführt werden. Um eine gute Aus
formung sowie glatte Oberflächen und Lunkerfreiheit
zu erhalten, werden Drucke zwischen etwa 5 und 300 bar
angewendet, sie sind von dem textilen Vlies, seiner Zu
sammensetzung, seiner Dicke sowie von der Konfiguration
des herzustellenden Formkörpers abhängig.
Man unterscheidet hierbei zwei Arten des Verpressens,
je nach der Art der Temperierung der Presswerkzeuge.
Bei der einen Verfahrensweise werden die Zuschnitte
auf die Plastifizierungstemperatur zum Schmelzen der
dafür bestimmten thermoplastischen Fasern des textilen
Flächengebildes erwärmt und anschließend in einem Werk
zeug, dessen Temperatur unterhalb der Plastifizierungs
temperatur der thermoplastischen plastifizierten Fasern
liegt, vorzugsweise unter 100°C, d. h. in einem soge
nannten kalten Werkzeug verformt. Die andere Verfahrens
weise vereinigt Erwärmung und Plastifizierung des Zu
schnittes sowie das Verdichten und Verformen unter Ein
wirkung von Pressdruck in einem Verfahrensschritt in
dem Werkzeug, das hierbei eine zur Plastifizierung
der aufschmelzbaren thermoplastischen Fasern des ein
gelegten textilen Flächengebildes ausreichende Tempe
ratur aufweist. Dieses wird auch als Heißpressen be
zeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich desweiteren gegenüber der
bekannten Herstellung von glasmattenverstärkten thermo
plastischen Formkörpern dadurch aus, daß die Zuschnitte
für die Formkörper mit wesentlich geringerer Belastung
der Stanz- und Schneidwerkzeuge ausgeführt werden
können, da das poröse textile Flächengebilde aus den
Fasergemischen (I) und (II) wesentlich leichter zu
stanzen ist als ein Verbund aus einer Glasfasermatte
mit einer kompakten Thermoplastschicht. Darüber hinaus
zeichnet sich das erfindungsgemäß eingesetzte textile
Flächengebilde durch verbesserte Fließeigenschaften
während der Formgebung und des Verpressens aus, so daß
auch bei stark verformten Teilen eine gleichmäßige
Verteilung der als Armierung verbleibenden Fasern in
dem Formkörper vorhanden ist. Das wirkt sich nicht nur
auf die Oberflächengüte des Formkörpers sondern auch
positiv auf seine mechanischen Eigenschaften aus.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung
und Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigt die
Fig. 1 das schematische Fließbild gemäß dem be
kannten Verfahren,
Fig. 2 u. 3 die schematische Fließbilder des er
findungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 4 den Herstellungsprozess eines Formkörpers.
Gemäß der Fließbilddarstellung der Fig. 2 wird nach
Fig. 4 ein Formkörper hergestellt. Ausgangsbasis
bildet das textile Flächengebilde 1 gemäß Fig. 4a,
aus dem ein Zuschnitt gefertigt wird entsprechend der
Konfiguration des daraus zu formenden Formkörpers.
Unter Formkörper wird im Sinne der Erfindung stets
ein dreidimensional verformtes Gebilde verstanden.
Das textile Flächengebilde 1 ist als Vlies ausge
bildet und enthält in gleichmäßiger Verteilung die
thermoplastischen Fasern (I), aus einem thermoplasti
schen Kunststoff, der nachfolgend aufgeschmolzen wird
und die Fasern (II), die eine höhere Schmelztemperatur
als die Fasern (I) aufweisen und die in dem nachfolgen
den Verfahrensprozeß nicht aufgeschmolzen werden.
In dem Vlies 1 können Fasern (I) und (II) unterschied
liche Längen aufweisen, also längere und kürzer Fasern
sowohl der einen als auch der anderen Sorte. Die als
Armierung verbleibende Faser (II) sollte jedoch nicht
zu kurz sein, um ausreichende Steifigkeit dem Endpro
dukt zu verleihen, während die Länge der aufzuschmel
zenden thermoplastischen Faser (I) für das Endprodukt
keine Rolle spielt, da sie aufschmilzt. Dies spielt
eine Rolle bei der Herstellung des textilen Flä
chengebildes, da eine möglichst gleichmäßige Faserver
teilung der beiden Fasersorten in dem Filz oder Vlies
erwünscht ist.
Der aus dem textilen Flächengebilde 1 gefertigte Zu
schnitt 1 a wird gemäß Fig. 4b beispielsweise durch
Infrarot-Bestrahlung 3 oder mittels Heißluft auf die
Schmelztemperatur der eingesetzten thermoplastischen
Faser (I) solange erwärmt, bis alle thermoplastischen
Fasern (I) aufgeschmolzen sind. Der Zuschnitt 1 a wird
hierbei beispielsweise auf einem Tragerost 2 gehalten
und transportiert. Der teilweise aufgeschmolzene Zu
schnitt 1 b wird nunmehr gemäß Fig. 4b auf bzw. in ein
Formwerkzeug 4 gelegt und einem Preßdruck und Ver
formungsdruck durch Zufahren des Werkzeuges mittels des
Stempels 5 unterworfen. Die nicht aufgeschmolzenen
Fasern (II), die auch als Verstärkungsfasern oder Ar
mierung zu bezeichnen sind, verleihen dem teilweise
aufgeschmolzenen Zuschnitt 1 b noch ausreichende Festig
keit, um das Handling beim Einlegen in das Werkzeug zu
ermöglichen. Bei Vorwärmen des Zuschnittes 1 a gemäß
dem Verfahrensschritt Fig. 4b wird das nachfolgende
Verformen in sogenannten kalten Preßwerkzeugen vorge
nommen, die sich lediglich aufgrund der erwärmten Zu
schnitte auf eine Arbeitstemperatur von etwa 50 bis
70°C aufwärmen. Die aus dem erwärmten Zuschnitt 1 b
geformten Teile werden dann aus der Preßform entnommen,
noch abgekühlt, ggf. an den Rändern besäumt, und
bilden das Fertigteil oder Formkörper 10.
Die aufgeschmolzenen thermoplastischen
Fasern (I) sind bei dem Formkörper 10 zu einer kom
pakten Masse verschmolzen und abgekühlt, in der die
nicht aufgeschmolzenen Fasern (II) als Armierung ver
bleiben. Damit wird ein faserverstärktes Formteil aus
thermoplastischem Kunststoff erhalten, daß sich durch
eine gleichmäßige Verteilung der Faserverstärkung und
entsprechenden mechanischen Eigenschaften auszeichnet.
Der erwärmte Zuschnitt 1 b gemäß Fig. 4c zeigt ein sehr
gutes Fließverhalten während des Verpressens, so daß
auch dreidimensionale Formkörper mit Bereichen sehr
starker Verformung gut ausgeformt werden.
Es ist auch möglich, die Verfahrensschritte gemäß
Fig. 4b und c in einem zusammenfassenden, d. h. daß
der Zuschnitt gemäß Fig. 4a direkt in ein Preßwerk
zeug gemäß Fig. 4c eingelegt wird, wobei jedoch das
Preßwerkzeug auf die Schmelztemperatur der Fasern (I)
erwärmt ist und der Zuschnitt so lange unter Druck ver
preßt wird, bis die thermoplastischen Fasern (I) in
der Presse aufgeschmolzen sind und verdichtet und ver
formt sind, und nach Abkühlen des Preßwerkzeuges und
Öffnen desselben, der Formkörper 10 aus der Form ent
nommen wird.
350 Gew.-Teile E-Glasstapelfasern von 10 µm Durch
messer und einer Länge von 30 mm und 650 Gew.-Teilen
Polyamidfasern von 20 dtex und 100 mm Länge
werden vermischt und im Krempelverfahren schichtweise
unter Kreuzlegung zu einem Vlies mit einem Flächenge
wicht von 800 g/m2 verarbeitet. Aus dem Vlies wird
ein Zuschnitt für eine topfförmige Abdeckhaube erstellt
und auf eine Temperatur von etwa 230°C erwärmt bis die
Polyamidfasern vollständig plastifiziert waren
und in einer Presse mit Patrize und Matrize, die eine
Temperatur unter 70°C aufweisen, bei einem Druck von
60 bar zu der Abdeckhaube verpreßt. In der kompakten
Polyamidmasse des Fertigteils waren die Glas
fasern eingebettet und bildeten als vliesartige Flä
chengebilde die Armierung. Die Oberflächen der Abdeck
haube waren glatt. Die Glasfasern zeigten eine gleich
mäßige Verteilung im Fertigteil, d. h. in dem Form
körper.
Anstelle der Polyamidfasern des Beispiel 1
wurden Polypropylen-Stapelfasern von 18 dtex und einer
Länge von 80 mm verwendet und hieraus wie in Beispiel
1 beschrieben eine Abdeckhaube herstellt. Der Zu
schnitt wurde auf ca. 180°C erwärmt.
Anstelle der Polyamidfaser des Beispiel 1
wurden Polypropylenspließfasern in Längen von 6 bis
30 mm und Polyethylenfasern von 17 dtex in Längen von
50 mm zu gleichen Teilen verwendet und hieraus wie in
Beispiel 1 beschrieben eine Abdeckhaube hergestellt.
Der Zuschnitt wurde auf ca. 180°C erwärmt.
Bei dem Beispiel 2 wurden 100 Gew.-Teile Glasfasern
durch Jutefasern ersetzt und das Vlies anschließend
genadelt. Eine Ab
deckhaube gemäß Beispiel 1 wurde hergestellt. Der Zu
schnitt wurde auf die Schmelztemperatur des PP er
wärmt, ca. 180°C.
Erfindungsgemäß hergestellte Formkörper können vor
teilhaft für die Innen- und Außenausstattung von
Kraftfahrzeugen, z. B. in Gestalt von Seitenverkleidungen
Armstützen, Tunnelabdeckungen, Armaturenbretter,
Motorhaubenabdeckungen, Radkastenverkleidungen, usf.
verwendet werden.
Neben Polypropylenfasern werden auch Polyesterfasern
bevorzugt als schmelzbare Fasern zum Herstellen von
Formkörpern gemäß der Erfindung eingesetzt.
Claims (16)
1. Verfahren zum Herstellen von kompakten eine Ver
stärkungseinlage aus anorganischen und/oder orga
nischen, natürlichen und/oder synthetischen Fasern
enthaltenden Formkörper aus thermoplastisch verar
beitbarem Kunststoff bzw. Kunststoffgemisch,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) ein textiles Flächengebilde enthaltend 90 bis 40 Gew.-% thermoplastische schmelzbare Fasern (I) und 10 bis 60 Gew.-% nicht schmelzbarer bzw. eine über der Schmelztemperatur der Fasern (I) liegen de Schmelztemperatur aufweisende Fasern (II) ver wendet und hieraus ein Zuschnitt entsprechend der Konfiguration des gewünschten Formkörpers herge stellt wird,
- b) der Zuschnitt auf eine dem thermoplastischen Fließ bereich der Fasern (I) entsprechende Schmelztem peratur solange erwärmt wird, bis nur die thermo plastischen Fasern (I) plastifiziert sind,
- c) durch Einwirken von Pressdruck auf den erwärmten Zuschnitt die plastifizierten Fasern (I) um das als Armierung verbliebene restliche Flächengebilde aus den nicht plastifizierten Fasern (II) ver dichtet und gleichzeitig, gemeinsam zu einem kom pakten, die Armierung umschließenden Formkörper verformt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein textiles Flächengebilde enthaltend 80 bis 50
Gew.-% thermoplastische schmelzbare Fasern (I) und
20 bis 50 Gew.-% von Fasern (II) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein textiles Flächengebilde, bei dem die Differenz
der Schmelztemperaturen zwischen Fasern (I) und
Fasern (II) mindestens 20°C beträgt, verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens zwei erwärmte Zuschnitte aufeinanderge
legt und durch Einwirken von Pressdruck zu einem
homogenen kompakten Formkörper verdichtet und ver
formt und verbunden werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
textile Flächengebilde enthaltend als thermopla
stische schmelzbare Fasern (I) Fasern, Fasergemische
oder Mischfasern auf Basis von Polyolefinen, solche
wie Polypropylen, Propylencopolymere, Polyethylen,
Ethylen-Copolymere, Styrol-Polymerisaten, Vinyl
chlorid-Polymerisaten und Vinylchlorid-Copolymeri
saten, Vinyliden-Vinylchlorid-Copolymeren, Acrylnitril-Co-
polymerisaten, Polyamiden, Polyurethanen, Arylamid
fasern, linearen Polyestern, Polytherephthalsäure
estern, fluorhaltige Polymere wie Polytetrafluor
ethylen, Mischpolyester, Polycarbonate, Polyacetalen,
Methylmethacrylat-Polymerisaten, Polyphenylenoxid,
verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
textile Flächengebilde enthaltend als nicht schmelz
bare Fasern (II), die die Armierung des Formkörpers
bilden, Fasern, Fasergemische, Mischfasern wie
Glasfasern, Steinwollfasern, Asbestfasern, Wollfasern,
Baumwollfasern, Hanffasern, Jutefasern, Carbonfasern,
Zellwollfasern, Seidenfasern, Polyacrylnitrilfasern
verwendet sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein textiles Flächengebilde, das als Fasern (II),
die die Armierung des Formkörpers bilden, thermo
plastische Fasern in solcher Kombination mit vorge
sehenen thermoplastischen schmelzbaren Fasern (I)
enthält, deren Schmelzpunkt ausreichend über dem
Schmelzpunkt der als Faser (I) ausgewählten thermo
plastischen Faser liegt, verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
als textile Flächengebilde Vliese bzw. Vliesstoffe
enthaltend schmelzbare Fasern (I) von etwa 1,7 dtex
bis etwa 200 dtex bei einer Faserlänge von etwa 3
bis 200 mm und Fasern (II) mit einem Faserdurchmesser
von etwa 8 bis 12 µm bzw. 2 bis 200 dtex bei einer
Faserlänge von etwa 5 bis 200 mm, mit Flächenge
wichten von etwa 100 bis etwa 200 g/m2 verwendet
werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
textile Flächengebilde enthaltend thermoplastische
Fasern (I) in gekräuselter Gestalt, verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
textile Flächengebilde mit einem Gehalt an thermo
plastischen schmelzbaren Fasern von 80 bis 50 Gew.-%
und an Glasfasern von 20 bis 50 Gew.-% verwendet
werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
textile Flächengebilde enthaltend Fasermischungen
und/oder Mischfasern als Faser (I) und/oder Faser (II)
verwendet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf bzw. zwischen die erwärmten Zuschnitte ein
weiteres Substrat, beispielsweise ein flächiges
Substrat wie eine Metallfolie, Kunststoffolie,
Gittergewebe, Drahtgewebe, Stoffgewebe oder dergl.
aufgelegt und durch Einwirken von Pressdruck zu
einem kompakten Formkörper verdichtet, verformt und
verbunden wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erwärmten Zuschnitte mit Drucken von etwa 3
bis 300 bar verdichtet und verformt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erwärmten Zuschnitte lunkerfrei kompakt ver
dichtet und verformt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Erwärmung des Zuschnittes bis zur Plastifi
zierung der Fasern (I) und das Verdichten und Ver
formen und Einwirkung von Pressdruck gleichzeitig
durchgeführt werden.
16. Verwendung eines textilen Flächengebildes ent
haltend in gleichmäßiger Verteilung 90 bis 40 Gew.-%
Fasern (I) und 10 bis 60 Gew.-% Fasern (II) zum
Herstellen eines kompakten eine Armierung enthalten
den Formkörpers aus thermoplastischem Kunststoff
durch Formpressen in auf die Schmelztemperatur der
Faser (I) erwärmten Zustand.
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