DE4126884A1 - Schalldaemmendes formteil sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein schalldämmendes Formteil, ins­ besondere ein Verkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug, mit einer Fasern aufweisenden Trägerschicht, auf die auf zu­ mindest einer Seite eine Vliesschicht aus Polypropylen kaschiert ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Formteils.

Derartige Formteile finden im Kraftfahrzeug-Bau beispiels­ weise als Innenraumverkleidung, Hutablage oder Kofferraum­ verkleidung Verwendung und stellen ein wichtiges Element dar, um die Lärmbelästigung der Fahrzeuginsassen zu ver­ ringern. Bekannte Formteile weisen üblicherweise eine Trägerschicht aus einem Polyurethan-Schaum oder einem kunstharzgebundenen Faservlies auf, die einseitig oder beidseitig mit einer Deckschicht, die entweder unmittelbar als Dekorschicht dient, oder zusätzlich durch eine solche abgedeckt ist. Dabei wird das Schalldämmverhalten im wesent­ lichen durch die Trägerschicht bestimmt.

Mit den bekannten Formteilen ist der Nachteil verbunden, daß bei der Verarbeitung, insbesondere durch die Verwen­ dung von Kunstharzen, wie Phenolharze, Polyester- oder Epoxyharze unerwünschte Emissionswerte am Arbeitsplatz auftreten. Darüber hinaus werden sowohl von Seiten des Gesetzgebers als auch von der Industrie für sämtliche Produkte und somit auch für Formteile eine gute Umweltver­ träglichkeit und die Möglichkeit der Rohstoff-Rückgewinnung und - Wiederverwertung, d. h. die sogenannte Recycling- Fähigkeit gefordert. Diese Forderungen werden durch die bekannten Formteile nicht oder nur unzureichend erfüllt. Durch den nachträglich praktisch nicht mehr trennbaren Verbund aus kunstharzgebundenen Fasern und Deckschichten auf anderen Kunststoffen ist keine Sortenreinheit gegeben, so daß für die einzelnen Materialien nur sehr schwierig eine Rohstoff-Rückgewinnung möglich ist. Auch zeigen die Formteile in der ersten Zeit nach ihrer Herstellung noch Emissionen, wodurch beispielsweise die Insassen von neuen Kraftfahrzeugen noch unerwünschten Emissionsbelastungen ausgesetzt sind. Diese Emission verstärken sich noch unter Wärmeeinwirkung, beispielsweise unter Sonneneinstrahlung (sogenanntes Fogging).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schall­ dämmendes Formteil der genannten Art zu schaffen, das unter Beibehaltung eines guten Schalldämmverhaltens eine hohe Umweltverträglichkeit besitzt und dessen Rohstoffe rückgewinnbar sind. Des weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Formteils geschaffen werden, mittels dessen das Formteil in einfacher Weise aus handels­ üblichen Werkstoffen herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnende Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem er­ findungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines schall­ dämmenden Formteils mit zumindest einer einseitigen Ka­ schierung aus einem Polypropylen-Vlies, insbesondere zur Verwendung als Innenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge, wird eine glasmattenverstärkte, verdichtete Polypropylen- Platte zur Bildung einer voluminösen, porösen, luftdurch­ lässigen Trägerschicht auf eine über dem Erweichungspunkt des Polypropylens liegende Temperatur erwärmt, anschließend wird eine Vliesschicht aus Polypropylen auf zumindest einer Seite der Trägerschicht angeordnet und abschließend der Verbund aus Trägerschicht und Polypropylen-Vlies der Vliesschicht unter Wärme- sowie geringer Druckeinwirkung ohne nennenswerte Verdichtung der Trägerschicht zu dem Formteil umgeformt. Dabei ist der Druck derart gering, daß die Trägerschicht ihre Porösität und Luftdurchlässig­ keit im wesentlichen beibehält. Die vorgefertigte und als Handelsware erhältliche Platte aus faserverstärktem Polypropylen (auch als GMT bekannt) dehnt sich bei der Erwärmung, die vorzugsweise auf etwa 200°C erfolgt, so­ weit aus, daß sie eine poröse, luftdurchlässige Struktur erhält, wobei ihre Dicke um das 3- bis 4-fache, beispiels­ weise von 3 mm auf etwa 10 bis 12 mm, zunimmt. Die Aus­ dehnung beruht darauf, daß die Fasern ihre Bindung ver­ lieren und die zuvor beim Pressen der Platten "eingefro­ renen" Rückstellkräfte der Fasern freigesetzt werden. Jedoch weist sie infolge der Ausdehnung eine ungleich­ mäßige Oberflächenstruktur auf. Nachdem die Vliesschicht auf der Trägerschicht angeordnet ist, wird der Verbund in der Preßform mäßiger Wärme ausgesetzt und mit einem geringen Druck beaufschlagt. Dadurch wird die aus faserver­ stärktem Polypropylen bestehende Trägerschicht nur ober­ flächlich geglättet, während sie in ihrem Inneren die Porösität und Luftdurchlässigkeit beibehält. Auf diese Weise werden Kavitäten relativ kleinen Querschnitts gebil­ det, die von der Oberfläche ausgehen und in das Innere der Trägerschicht reichen, durch die der zu dämmende Schall eintreten kann.

Die Formung des Formteils erfolgt in bekannter Weise mit­ tels einer Formpresse, die ein stationäres Form-Unterteil sowie ein auf das Form-Unterteil absenkbares Form-Oberteil aufweist. Der im geschlossenen Zustand der Formpresse zwischen dem Form-Unterteil und dem Form-Oberteil gebil­ dete Formspalt bestimmt die Formgebung sowie die Dicke des Formteils. Durch Anpassung der Dicke des Formspaltes an die Dicke der durch Erwärmung gebildeten porösen, luft­ durchlässigen Trägerschicht kann zuverlässig erreicht werden, daß bei der abschließenden Wärme- und Druckbehand­ lung lediglich die Oberflächen der Trägerschicht beein­ flußt werden, während die Porösität und die Luftdurch­ lässigkeit der Trägerschicht in ihrem Inneren im wesent­ lichen unbeeinflußt bleibt.

Vorzugsweise wird die glasmattenverstärkte Polypropylen- Platte in einem Zuschnitt verwendet, der etwa dem Umriß des Formteils zuzüglich des Materialbedarfs für die räum­ lichen Abweichungen des Formteils von der Plattenebene entspricht.

Zur Steuerung der akustischen Eigenschaften kann bevor­ zugterweise auf beiden Seiten der Trägerschicht eine Vlies­ schicht aufkaschiert werden.

Es hat sich gezeigt, daß das Aufkaschieren bzw. die For­ mung bei einer Temperatur von etwa 70°C erfolgen kann. Auf diese Weise sind hohe Temperaturbelastungen am Ar­ beitsplatz bei der Herstellung des Formteils zuverlässig vermieden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß gleichzeitig mit dem Aufkaschieren der Vliesschicht auf die Trägerschicht eine Dekorschicht aus Polypropylen auf die Vliesschicht auf­ kaschiert wird. Die Dekorschicht wird nach der Anordnung der Vliessicht auf diese aufgelegt und zusammen mit dieser auf der Trägerschicht befestigt, so daß kein zusätzlicher Kaschiervorgang notwendig ist. Um in besonderen Fällen eine erhöhte Schalldämmung zu erzielen, kann in vorteil­ hafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß gleichzeitig mit dem Aufkaschieren der Vliesschicht auf die Trägerschicht eine zusätzliche Absorberschicht auf der der Dekorschicht abgewandten Oberfläche des Formteils angeordnet wird. Wenn die zusätzliche Absorberschicht ebenfalls aus Polypropylen besteht, kann sie gleichzeitig mit dem Aufkaschieren der Vliesschicht und gegebenenfalls der Dekorschicht bzw. mit der Formung des Formteils auf diesem befestigt werden. Insbesondere wenn die Absorber­ schicht aus einem Faservlies oder einem Schaum besteht, wird die Absorberschicht nur lose auf die Trägerschicht aufgelegt und mittels einer sie überdeckenden Vliesschicht aus Polypropylen an dem Formteil gehalten.

Die genannte Aufgabe wird hinsichtlich des schalldämmen­ den Formteils erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trägerschicht aus porösem, luftdurchlässigem, faserver­ stärktem Polypropylen besteht. Erfindungsgemäß weist das Formteil zwar weiterhin einen mehrschichtigen Verbundaufbau auf, jedoch bestehen alle Schichten im wesentlichen aus Polypropylen, so daß das Formteil sortenrein ist und als Ganzes der Rohstoff-Rückgewinnung zugeführt werden kann. Eine vorige Werkstofftrennung ist somit nicht notwendig, wodurch das Recycling kostengünstig durchgeführt werden kann. Polypropylen ist des weiteren ein umweltfreundlicher, d. h. ein die Umwelt relativ gering belastender Kunststoff.

Die Porösität und Luftdurchlässigkeit der Trägerschicht ermöglichen dabei, ein gutes Schalldämmverhalten zu er­ zielen, das das Schalldämmverhalten bisher verwendeter Faser- oder Schaumschichten übertrifft. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Formteil sehr gute, d. h. sehr geringe Emissionswerte auf und ist praktisch foggingfrei.

Mit dem erfindungsgemäßen Formteil können sehr gute Ge­ brauchseigenschaften erzielt werden. Es weist eine Tem­ peraturbeständigkeit und Formstabilität bei Temperaturen von weit über 100°C auf, so daß es auch den durch inten­ sive Sonneneinstrahlung in einem Kraftfahrzeug auftre­ tenden Temperaturen widerstehen kann. Darüber hinaus ist die Elastizität des Formteils sehr hoch, so daß von außen ein­ wirkende Kräfte überwiegend nur zu elastischen Verfor­ mungen und nicht zu einem Bruch des Formteils führen. Es hat sich weiter gezeigt, daß in dem Fall eines Bruches des Formteils kein sogenannter Splitterbruch auftritt, so daß die Verletzungsgefahr für Kraftfahrzeug-Insassen im Falle eines Unfalles verringert ist. Des weiteren ist das erfindungsgemäße Formteil verrottungsbeständig, wo­ durch seine Lebensdauer erhöht ist. Als weitere vorteil­ hafte Gebrauchseigenschaften haben sich die geringe Feuch­ tigkeitsaufnahme des Formteils sowie dessen Luftdurch­ lässigkeit erwiesen, wodurch das Formteil atmungsaktiv ist.

Zur Erhöhung der Stabilität der Trägerschicht ist das Polypropylen-Material mit Fasern verstärkt. Als Fasern finden dabei Glasfasern und/oder natürliche Fasern und/ oder synthetische Fasern Verwendung, die hinsichtlich des Recyclings unbedenklich und geeignet sind.

Um die Trägerschicht vor mechanischen Beschädigungen zu schützen und um das Formteil in seinem ästhetischen Er­ scheinungsbild besser an seine Verwendung anpassen zu können, ist erfindungsgemäß bevorzugterweise vorgesehen, daß auf beiden Seiten der Trägerschicht eine Vliesschicht aus Polypropylen aufkaschiert ist. Da auch in diesem Fall sämtliche Schichten des Formteils aus Polypropylen be­ stehen, bleibt die Sortenreinheit, die eine wichtige Vor­ aussetzung für eine wirtschaftliche Rohstoff-Rückgewinnung ist, erhalten. Als vorteilhaft, insbesondere unter dem Aspekt des äußeren Erscheinungsbildes des Formteiles hat sich erwiesen, wenn die Vliesschicht aus einem Polypropylen- Nadelvlies oder einem Polypropylen-Spinnvlies besteht.

Falls das Formteil in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden soll, dessen Innenraum ein spezielles Dekor aufweist, kann erfindungsgemäß zur Anpassung des Formteils an dieses Dekor vorgesehen sein, daß auf eine Oberfläche des Form­ teils eine Dekorschicht aus Polypropylen aufkaschiert ist. Bevorzugterweise besteht dabei die Dekorschicht aus einem Polypropylengewebe oder einem -gewirke oder einer -folie.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß auf der der Dekorschicht zugewandten Ober­ fläche des Formteils eine zusätzliche Schall-Absorber­ schicht zumindest bereichsweise angebracht ist. Somit können in einfacher Weise erhöhte Anforderungen an die schalldämmenden Eigenschaften des Formteils erfüllt werden, insbesondere auch in lokal begrenzten Bereichen. Wenn die zusätzliche Absorberschicht ebenfalls aus Polypropylen besteht, kann sie mit dem Formteil beispielsweise mittels Kaschierens oder Verklebens fest verbunden werden, da die Sortenreinheit gewährleistet ist und eine Werkstoffbren­ nung vor der Rohstoff-Rückgewinnung nicht notwendig ist.

Vorzugsweise steht jedoch die Absorberschicht aus einem Faservlies oder einem Schaum, insbesondere einem Poly­ propylen-Schaum. In diesem Fall sollte die zusätzliche Absorberschicht nur lose auf das Formteil aufgelegt und mittels einer sie überdeckenden Vliesschicht am Formteil gehalten sein.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Formteils für ein Kraftfahrzeug und

Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Form­ teil gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines schalldäm­ menden Formteils 1 gezeigt, das entsprechend den Kon­ turen und technischen Gegebenheiten an einem Bauteil, z. B. einer sogenannten Hutablage eines Kraftfahrzeuges, mit Einschnitten 2 und Aussparungen 3 versehen ist und eine entsprechend angepaßte Kontur 4 aufweist. Das Formteil 1 weist einen mehrschichtigen Aufbau auf, der in Fig. 2 dargestellt ist.

Eine Trägerschicht 5 besteht aus porösem, luftdurchlässigem, faserverstärktem Polypropylen, das durch Ausdehnen bzw. Aufquellen infolge einer Erwärmung auf etwa 200°C herge­ stellt wurde. Auf der Unterseite der Trägerschicht 5 ist eine Vliesschicht 6 aus Polypropylen aufkaschiert, die ihrerseits durch eine aufkaschierte Dekorschicht 7 aus Polypropylen abgedeckt ist.

Auf der Oberseite der Trägerschicht 5 ist ebenfalls eine Vliesschicht aus Polypropylen aufkaschiert. Bereichsweise ist auf der Vliesschicht 6 eine zusätzliche Absorber­ schicht angeordnet, die aus einem Faservlies oder einem Polypropylen-Schaum besteht und lose auf die Vliesschicht 6 aufgelegt ist. Um die Absorberschicht 8 in ihrer ge­ wünschten Lage zu halten, ist sie auf der Außenseite von einer weiteren Vliesschicht 8 aus Polypropylen vollständig überdeckt, die in ihren Randbereichen an der Vliesschicht 6 befestigt ist.

In einzelnen Fällen kann die Polypropylen-Vliesschicht 9 entfallen. Die Absorberschicht 8 wird dann mit Poly­ propylen-Kleber mit der Vliesschicht 6 verbunden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung eines schalldämmenden Formteils mit zumindest einer einseitigen Kaschie­ rung aus einem Polypropylen-Vlies, insbesondere zur Verwendung als Innenverkleidungsteil für Kraft­ fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß eine glas­ mattenverstärkte, verdichtete Polypropylen-Platte auf eine über dem Erweichungspunkt des Polypropylens liegende Temperatur unter Bildung einer voluminösen, luftdurchlässigen, porösen Trägerschicht (5) er­ wärmt, die Trägerschicht auf wenigstens einer Seite mit dem Polypropylen-Vlies (6) versehen und der Verbund aus Trägerschicht und Polypropylen-Vlies (6) ohne nennenswerte Verdichtung der Trägerschicht (5) zu dem Formteil umgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glasmattenverstärkte Polypropylen-Platte in einem Zuschnitt verwendet wird, der etwa dem Umriß des Formteils zuzüglich des Materialbedarfs für die räumlichen Abweichungen des Formteils von der Plattenebene entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet daß auf beiden Seiten der Trägerschicht (5) eine Vliesschicht (6) aufkaschiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der faserverstärkten Polypropylen-Platte auf etwa 200°C erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufkaschieren bzw. die For­ mung bei einer Temperatur von etwa 70°C erfolgt.

6. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Aufkaschie­ ren der Vliesschicht (6) auf die Trägerschicht (5) eine Dekorschicht (7) aus Polypropylen auf die Vlies­ schicht (6) aufkaschiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Aufkaschieren der Vlies­ schicht (6) auf die Trägerschicht (5) eine zusätz­ liche Schall-Absorberschicht (8) auf der der Dekor­ schicht (7) abgewandten Oberfläche des Formteils (1) angeordnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schall-Absorberschicht (8) aus einem Poly­ propylen-Faservlies oder einem Polypropylen-Schaum­ stoff besteht und mittels einer sie überdeckenden Schicht (9) aus Polypropylen an dem Formteil (1) gehalten wird.

9. Schalldämmendes Formteil, insbesondere Innenverklei­ dungsteil für Kraftfahrzeuge, mit einer Fasern auf­ weisenden Trägerschicht, auf die auf zumindest einer Seite eine Vliesschicht aus Polypropylen aufkaschiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht (5) aus porösem, luftdurchlässigem, faserverstärktem Polypropylen besteht.

10. Formteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht Glasfasern enthält.

11. Formteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trägerschicht natürliche Fasern enthält.

12. Formteil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht synthetische Fasern enthält.

13. Formteil nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Träger­ schicht (5) eine Vliesschicht (6) aus Polypropylen aufkaschiert ist.

14. Formteil nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschicht (6) aus einem Polypropylen-Nadelvlies oder -Spinnvlies besteht.

15. Formteil nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Oberfläche des Form­ teils (1) eine Dekorschicht (7) aus Polypropylen aufkaschiert ist.

16. Formteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorschicht (7) aus einem Polypropylengewebe oder einem -gewirke oder einer -folie besteht.

17. Formteil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der der Dekorschicht (7) abge­ wandten Oberfläche des Formteils (1) eine zu­ sätzliche Schall-Absorberschicht (8) zumindest be­ reichsweise angeordnet ist.

18. Formteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schall-Absorberschicht (8) aus einem Poly­ propylen-Faservlies oder einem Polypropylen-Schaum­ stoff besteht.