DE3721715A1 - Verbundwerkstoff aus aluminium und glasfasermatten und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Verbundwerkstoff aus aluminium und glasfasermatten und verfahren zu seiner herstellung

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DE3721715A1 DE19873721715 DE3721715A DE3721715A1 DE 3721715 A1 DE3721715 A1 DE 3721715A1 DE 19873721715 DE19873721715 DE 19873721715 DE 3721715 A DE3721715 A DE 3721715A DE 3721715 A1 DE3721715 A1 DE 3721715A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff aus Aluminium und Glasfasermatten sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Glasfasermatten mit einseitiger Aluminium-Dünnbandbeschichtung werden überwiegend zur Wärmedämmung im Bau und Kfz.-Bereich ein­ gesetzt. Das Aluminiumband dient hier als Dampfsperre.
Für spezielle Einsätze z.B. im Kfz.-Außenbereich (Abschirmung Fahrzeugboden zur Wärmeentwicklung Abgasstrang) werden Wärme­ abschirmbleche mit thermischer Isolierung und beidseitiger Feuchtigkeitssperre benötigt, dabei dient das zur Fahrbahn lie­ gende Aluminiumblech gleichzeitig als Wärmereflexion und ist in der Blechdicke so ausgeführt, daß es gleichzeitig eine bauteil­ tragende Funktion übernimmt.
Eine beidseitige Feuchtigkeitssperre ist außer Handling und ein­ bautechnischen Gründen deshalb erforderlich, da durch die hohe Feuchtigkeitsbeaufschlagung im Fahrzeugbodenbereich eine Ver­ ringerung der Isolierwirkung durch Feuchtigkeitsaufnahme des Isolierstoffes vermieden werden soll.
Eindringen von Feuchtigkeit im Randbereich wird durch mecha­ nische Verbindung (z.B. Bördeln) gesichert.
Folgende Anforderungen müssen im Kfz.-Bereich erfüllt werden:
1. Verformbarkeit
Die Verformbarkeit der Verbundwerkstoffe muß gut sein, damit der Schichtwerkstoff den teilweise sehr komplizierten Konturen der zu verkleidenden Bauteile angepaßt werden kann.
2. Wärmedämmung
Es ist häufig notwendig, eine möglichst geringe Wärmeleit­ fähigkeit zu erzielen und eine thermische Abkapselung von Baugruppen zu benachbarten Baugruppen zu erreichen.
3. Schalldämmung
Auch die Schallisolierung bestimmter Baugruppen ist vor allem im Hinblick auf Schallemmissionen und Belastung der Umwelt notwendig.
4. Korrosionsbeständigkeit
Selbstverständlich wird heute durch erhöhte Anforderungen an die Langlebigkeit insbesondere dort hohe Korrosionsbeständig­ keit gefordert, wo direkter Kontakt mit korrosionsfördernden Substanzen (Bremsstaub, Streusalz etc.) in Verbindung mit Feuchtigkeit auftritt.
5. Umweltbelastung
Zum einen kann bei konventioneller Verklebung von z.B. Alu­ minium und Glasvlies eine nicht unerhebliche Lösungsmittel­ emission auftreten, da üblicherweise lösungsmittelhaltige Klebstoffe verwendet werden müssen, zum anderen besteht die Forderung, daß im Betriebszustand bei hohen Temperaturen möglichst geringe Emissionen von Zersetzungsprodukten von Wärmedämmstoff oder Haftvermittler auftreten.
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff gewährleistet nicht nur die Erfüllung einzelner Vorgaben an einen solchen Verbund, s.o., sondern alle oben genannten Forderungen an einen sol­ chen Verbundwerkstoff.
Aus dem Kompaktlehrbuch "Kunststoffverarbeitung", Vogel-Verlag 1981, Seite 194, sind verschiedene Klebstoffe zur Herstellung von Aluminiumverbundwerkstoffen bekannt. Auf S. 142 werden ge­ eignete Kleber für Glasfasermatten angegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten fünf Forderungen in optimaler Weise zu erfüllen und insbesondere einen Aluminiumverbundwerkstoff zur Wärmedämmung im Temperatur­ bereich bis zu 500°C bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patentan­ sprüchen angegebenen Merkmale gelöst.
Unter dem Begriff "Glasfasermatte" sollen sowohl Glasfaservliese als auch Matten mit Querfaden, Glasnadelmatten und Glasfasernäh­ gewirkmatten verstanden werden. Die Fasern sind unbehandelt und bindemittelfrei und werden ausschließlich durch eine Wärme-Kon­ taktsiegelung über den dünnen Heißsiegellack mit den Aluminium­ deckblechen verbunden.
Die Verwendung eines Ionomerharzes ergibt eine hohe Film- und Haftfähigkeit und Hottackeigenschaften zur Einbettung des fase­ rigen Vlieses in die thermoplastische Schicht bei geringster Schichtdicke beim Siegelvorgang. Unter "Hottack" versteht man das Haftvermögen der beim Siegelvorgang aufschmelzenden Siegel­ schicht im heißen Zustand.
Der als Isolierwerkstoff verwendete Glasfaservlies hat eine Faserstärke von 8-11 µm.
Die besondere Wirkung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes beruht auf einer Kombination von asymmetrischer Metallkaschie­ rung mit zwischengelagertem Glasvlies von bestimmter Dichte, Dicke und Rückstellkraft. Das Dickenverhältnis der Aluminium­ schicht zum Glasfaservlies beträgt vorwiegend 1 : 30 : 3,5 (Aluminiumdünnband, Vlies, Aluminiumband). Beim Verformungs­ vorgang des Verbundwerkstoffes wird das Glasvlies auf 30-40% seiner Ursprungsdicke verdichtet. In diesem Zustand sind die erforderlichen Umformkräfte übertragbar, so daß sich folgende Verformungsvorgänge ausführen lassen: Tiefziehen, kombiniertes Tiefzieh-Streckziehen, Biegen, Bördeln.
Nach Beendigung des Verformungsvorganges werden die Aluminium­ schichten durch die Rückstellkraft des Faservlieses wieder in den ursprünglichen Abstand voneinander gebracht. Dadurch ist die Dämmwirkung nach dem Verformungsvorgang wiederhergestellt.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes kann in besonders günstiger Weise im Bandverfahren erfolgen.
Zuerst erfolgt die Herstellung der haftlackierten Aluminium­ bänder im Coil-Coating-Verfahren. Die Heißsiegeldispersion wird im Walzenauftragsverfahren aufgetragen und in-line getrocknet. Anschließend kann der Verbund z.B. auf einer kontinuierlichen Anlage durch Zusammenführen von Vlies und Aluminiumband und Aluminiumdünnband z.B. im Wärmekontaktverfahren versiegelt werden. Der Heißsiegellack wird dabei innerhalb von Sekunden bei Temperaturen von mehr als 140°C und leichtem Druck akti­ viert.
Durch Prägung von Hohlkammern in das Aluminiumdünnband wird Material bereitgestellt, das bei einer Verformung bzw. Dehnung des Bandes eine Verlängerung ohne Querschnittsveränderung ermög­ licht. Die Hohlräume haben einen Querschnitt von wenigen mm2 vorzugsweise 2-4 mm2 bei einem Seitenabstand von 1-2 mm zum nächsten Hohlraum.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die geringe Umweltbelastung, da keine Lösungsmittel freigesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert:
In der Figur ist das Aluminiumdünnband mit 1, das Aluminiumband mit 2 und der Faservlies mit 3 bezeichnet. Zwischen dem Alu­ minium und dem Glasfaservlies sind zwei Schichten 4, 5 eines Haftlackes aufgetragen.

Claims (9)

1. Verbundwerkstoff aus Aluminium und Glasfasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Aluminiumdünnband der Dicke 0,05-0,25 mm und einem Aluminiumband der Dicke 0,4-0,8 mm eine Glasfasermatte der Dicke 3-10 mm angeordnet ist, wobei als Haftvermittler zwischen dem Alu­ minium und der Glasfasermatte eine Heißsiegellackierung fol­ gender Zusammensetzung und Dicke verwendet wird:. Polyäthylen-Ionomerharz, Schichtgewicht 3-13 g/m2.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißsiegellackierung aus einer getrockneten, wässrigen Dispersion besteht.
3. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion aus einer ammoni­ akalisch verseiften Sekundärdispergierung unter Verwendung von anionischen Emulgatoren besteht.
4. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion einen Festkörper­ gehalt von 20-50%, eine Viskosität von 100-1000 m Pas mit einem pH-Wert von 9,8-10,5 sowie eine Teilchengröße von 1-4 µm aufweist.
5. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumdünnband und das Aluminiumband vorzugsweise aus Reinaluminium im Zustand kaltverfestigt (Aluminiumdünnband) und im Zustand weich (Aluminiumband) besteht.
6. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasermatte eine Roh­ dichte von 90-180 kg/m3 aufweist.
7. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumdünnband mit gepräg­ ten Hohlkammern versehen ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine unbehandelte Glasfasermatte zwischen die beiden mit Heißsiegellack applizierten Flächen der Aluminiumbänder ein­ geführt und der Verbund durch Wärmekontaktsiegelung herge­ stellt wird, wobei vorzugsweise die Siegeltemperatur 140-170°C, die Siegelzeit 1-20 s und der Siegeldruck 2-10 bar betragen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißsiegellackierung der Aluminiumbänder mit der Heißsiegel­ dispersion im sog. Coil-Coating-Verfahren ausgeführt wird.
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