DE3838866A1 - Anbauteile fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Anbauteile für Kraftfahrzeuge, inbesondere Spoiler, Schürzen u. dgl. mit einem starren, aus zwei Halbschalen gebildeten Träger und einem Hartschaumkern sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Anbauteile dieser Art sind aus der DE-OS 37 33 271 bekannt. Sie bestehen aus zwei Halbschalen aus gepreßtem Aluminium bzw. Aluminiumblech. Die Halbschalen werden miteinander verklebt, wobei vor dem Verkleben ein Waben- oder Hartschaumkern eingelegt wird. Auf diese Weise lassen sich zwar Teile mit verhältnismäßig geringem Gewicht und hinreichender Biegesteifigkeit fertigen. Ihre Herstellung ist jedoch sehr aufwendig. Insbesondere für das Einlegen und Verbinden des Kerns mit den Halbschalen ist ein hoher Aufwand an Handarbeit erforderlich. Darüber hinaus kann bei Halbschalen aus Aluminiumblech die unter strömungstechnischen Gesichts­ punkten optimalste Form nicht immer eingehalten werden.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden und eine Gesamtverbesserung des Eigenschaftsbildes sowie der Wirtschaftlichkeit von Anbauteilen für Kraftfahrzeuge zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Anbauteil nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 und bei einem Verfahren nach dem Kennzeichen des Anspruchs 5 gelöst.

Erfindungsgemäß bestehen die aus zwei Halbschalen gebildeten Anbauteile aus mit Fasermaterial in Form von textilen Flächengebilden verstärkten härtbaren Kunststoffen. Als härtbare Kunststoffe können alle Kunstharze verwendet werden, die durch freie Radikale vernetzt werden können, wie z.B. ungesättigte Polyesterharze, ungesättigte und gesättigte Acrylharze, modifizierte Epoxyharze, modifizierte Polyurethanharze oder Mischungen dieser Harze. Außerdem können mit Erfolg auch Gemische dieser Harze mit damit mischpolymerisierbaren ungesättigten Monomeren verwendet werden. Diese Kunststoffe können die üblichen Zusatzstoffe, wie Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe, Antistatika, Stabilisatoren oder Flammschutzmittel enthalten.

Als Fasermaterial kommen Flächengebilde aus natürlichen und synthetischen organischen Stoffen, wie z.B. Aramid-, Polyamid-, Polyester-, Polyacrylnitril-, Polyvinylchlorid-, Polyvinylalkohol-, Baumwoll-, Hanffasern und dergleichen sowie aus anorganischen Stoffen, z.B. Glasfasern, Kohlenstoff-Fasern usw. in Betracht. Unter diesen sind Glasfasern, Kohlenstoff-Fasern, Polyesterfasern und Polyvinylalkoholfasern besonders bevorzugt. Diese Fasern können bei ihrer Verwendung in Form von Geweben, Matten, Vliesen oder Gelegen vorliegen.

Die Halbschalen sind durch einen Hartschaumkern miteinander verbunden. Für den Kern werden vorzugsweise Hartschäume auf Basis von Polyurethanen verwendet. Dabei soll die Oberfläche der Halbschalen möglichst rauh sein bzw. offene Poren haben, um eine bessere Haftung des Kerns an den Halbschalen zu erreichen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Halbschalen auf der konkav ausgebildeten Oberfläche Verstärkungsgurte auf. Diese bewirken eine höhere Biegefestigkeit der Anbauteile, so daß beispielsweise bei Heckspoilerflügeln auch bei hohen Geschwindigkeiten entsprechend große Anströmungskräfte schwingungsfrei auf das Kraftfahrzeug übertragen werden können. Außerdem bleibt die kritische Bauteiloberfläche ungestört, da die Verstärkungsgurte, z.B. Laminate, Rippen, Stege usw. nach innen gebaut werden können. Die Verstärkungsgurte bestehen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen oder Aluminium; sie werden zweckmäßigerweise mit den Halbschalen verklebt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Anbauteile sind die miteinander verbundenen Halbschalen mit einem kompakten Kunststoff ummantelt. Geeignete Kunststoffe hierfür sind sowohl Thermoplaste, wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid als auch Reaktionsharze, wie Polyurethane, Epoxide, Polyester etc.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einem sogenannten Prepreg d.h. einem flächigen Fasermaterial, welches mit einem härtbaren Kunststoff imprägniert ist, ausgegangen. Das Prepreg ist zumindest einseitig mit einer flexiblen, dehnbaren Folie, insbesondere mit einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff bedeckt. Es wird in einem Spannrahmen befestigt und in einem ersten einseitig offenen Formwerkzeug unter Ausbildung einer Halbschale vakuumverformt und gehärtet.

Insgesamt hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn ein Prepreg mit einem strahlenhärtbaren Material verwendet wird. Hierdurch läßt sich eine sehr rasche und energiesparende Härtung erreichen. Außerdem ist es möglich, bestimmte Flächen durch Abschirmung von der Härtung auszuschließen, beispielsweise die Randbereiche, die bei der Weiterverarbeitung häufig abgeschnitten werden müssen. Eine Härtung mittels ultraviolettem oder sichtbarem Licht läßt sich bei polymerisierbaren Kunststoffen im allgemeinen durch Zusatz entsprechender Sensibilisatoren erreichen, während die Härtbarkeit durch Elektronenstrahlen bei vielen Kunststoffen keine zusätzlichen Vorkehrungen erfordert.

Die ausgehärteten Halbschalen werden besäumt und in einem zweiten Formwerkzeug entsprechend positioniert. Dabei kann die Folie auf der Außenseite der Halbschalen als Transportschutz für den fertigen Träger belassen oder aber auch entfernt werden. Durch Injektion eines Hartschaumsystems in den Hohlraum zwischen zwei Halbschalen werden diese anschließend miteinander verbunden. Um eine besonders innige Verbindung des Hartschaumkerns mit den Halbschalen zu erreichen, kann auf die Halbschalen eine gegenüber dem Hartschaum haftvermittelnde Auflage aufgebracht werden. Diese kann aus üblichen Klebstoffen, beispielsweise solchen auf Basis von Isocyanaten bestehen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der einzigen Figur ist ein Querschnitt durch einen Heckspoilerflügel dargestellt. Der Heckspoilerflügel besteht aus einem aus zwei Halbschalen (1) und (2) gebildeten Träger, wobei die Halbschalen durch einen Hartschaumkern (3) miteinander verbunden sind. Zwischen den Halbschalen sind Stege (6) vorgesehen. Mit (4) sind Verstärkungsgurte auf der konkav ausgebildeten Oberfläche der Halbschalen und mit (5) ist eine Ummantelung des Trägers bezeichnet.

Zur Herstellung der Halbschalen werden Prepregs aus einer gleichmäßigen Aufschüttung von Glasfasern und styrolhaltigem UP-Harz verwendet. Die Prepregs sind 1,1 mm dick; ihr Glasgehalt beträgt ca. 30 Gew.%; sie werden von Vorratsrollen abgezogen, zugeschnitten, auf beiden Seiten mit jeweils einer 40 µm dicken Folie aus Polyvinylchlorid abgedeckt und in einem Spannrahmen befestigt. Der Prepreg-Folien-Verbund wird anschließend auf eine Temperatur von etwa 110°C erwärmt, auf ein Formwerkzeug abgesenkt und gegen die Oberfläche des Formwerkzeuges vakuumverformt. Nach Ausbildung der Halbschale wird der Verbund einer UV-Lichtquelle ausgesetzt und innerhalb von 4 min vollständig ausgehärtet.

Dieser Vorgang wird für die zweite Halbschale wiederholt. Beide Halbschalen werden dann in ein zweites Formwerkzeug eingelegt. Von den Halbschalen wird jeweils auf der konkav ausgebildeten Oberfläche die Deckfolie entfernt, und es werden Verstärkungsgurte auf diesen Oberflächen befestigt sowie weitere Montageteile (Stege) angebracht. Anschließend wird in das geschlossene Formwerkzeug, d.h. in die zwischen den Halbschalen ausgebildete Formhöhlung eine vorbestimmte Menge eines schäumfähigen Reaktionsgemisches aus Polyol und Isocyanat injiziert. Der aufsteigende Polyurethanschaum füllt den Hohlraum zwischen den Halbschalen vollständig aus und führt bei seiner Aushärtung zu einer festen Verbindung mit den Halbschalen.

Nach der Ausbildung des Hartschaumkerns wird der Schaumaustrieb entlang der Trennlinie der Halbschalen entfernt und der Träger nach dem RIM-Verfahren mit einem kompakten PUR-Kunststoff ummantelt.

Claims (6)

1. Anbauteile für Kraftfahrzeuge, insbesondere Spoiler, Schürzen u. dgl. mit einem starren, aus zwei Halbschalen gebildeten Träger und einem Hartschaumkern, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (1) und (2) aus mit Fasermaterial in Form von textilen Flächengebilden verstärkten härtbaren Kunststoffen bestehen und durch den Hartschaum­ kern (3) miteinander verbunden sind.

2. Anbauteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hart­ schaumkern (3) aus einem Reaktionskunststoff auf Basis Polyurethan besteht.

3. Anbauteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halb­ schalen (1) und (2) auf der konkav ausgebildeten Oberfläche Verstärkungsgurte (4) aufweisen.

4. Anbauteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Halbschalen (1) und (2) mit einem kompakten Kunststoff ummantelt sind.

5. Verfahren zur Herstellung von Anbauteilen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flächiges, mit härtbaren Kunststoffen imprägniertes Fasermaterial zumindest einseitig mit einer flexiblen, dehnbaren Folie bedeckt, unter Ausbildung einer Halbschale in einem ersten, einseitig offenen Formwerkzeug vakuumverformt und gehärtet wird und daß zwei Halbschalen in einem zweiten Formwerkzeug entsprechend positioniert werden und der Hohlraum zwischen den Halbschalen mit einem Hartschaum ausgefüllt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Halbschalen eine gegenüber dem Hartschaum haftvermittelnde Auflage aufgebracht wird.