DE9422147U1 - Mehrschichtkörper - Google Patents

Mehrschichtkörper

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Description

LS/Sto
R + S Stanztechnik GmbH
Carl-Legien-Straße 16
D-63073 Offenbach/M.
"Mehr s chi chtkörper"
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 einen insbesondere für ein mehrlagiges Innenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge bestimmten Mehrschichtkörper, der eine Trageschicht mit einer Naturfasern aufweisenden Kernschicht und mit beidseitig davon angeordneten, ein Bindemittel und Fasern aufweisenden Abdeckschichten umfaßt.
Ein Mehrschichtkörper und insbesondere eine Trageschicht der genannten Art sind aus der EP 0 411 589 A2 bekannt. Diese Druckschrift betrifft konkret einen Kraftfahrzeug-Dachhimmel -sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die dort vorgesehene Kernschicht besteht zum Beispiel aus Flachsfasern. Abdeckschichten sind jeweils beidseitig zugeordnet. Diese Abdeckschichten enthalten aus Fasern bestehendes Verstärkungsmaterial und insbesondere Glasfasern,
die mit Hilfe von flüssigem Phenolharz miteinander verbunden sind. Als Kernschicht können außer den Flachsfasern auch Palmfasern, Polystyrolfasern, Glaswolle sowie Haarfilz vorgesehen sein. Das als Bindemittel dienende, flüssige Phenolharz wird bei einer Temperatur von etwa 170 Grad Celsius und bei einem Druck von etwa fünf Bar verarbeitet, wobei das herzustellende Teil auch eine dreidimensionale Form erhalten kann.
Das in den Abdeckschichten befindliche, Fasern aufweisende Verstärkungsmaterial kann gemäß dem Aussagegehalt der EP 0 4-11 589 A2 auch aus Vinylfasern, Baumwollfasern, Rayonfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern und/oder Flachsfasern bzw. Glasfasern bestehen. Die besagte Druckschrift erwähnt somit eine Vielzahl sehr unterschiedlicher Fasern, ohne jedoch ein tatsächlich brauchbares Produkt zu offenbaren.
Ferner sind aus der DE 37 22 873 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kraftfahrzeug-Ausstattungsteiles bekannt, das ebenfalls mindestens eine dünnwandige Trageschicht umfaßt. Die Trageschicht besteht aus einem Polypropylen enthaltenden Faservlies, bei dem es sich ferner um Recyclingmaterial handeln kann.
Ein weiterer, plattenförmiger Werkstoff, der Verpackungs- und/oder Polsterzwecken dienen soll, ist aus der DE 39 36 011 A1 bekannt. Die Teile werden aus bahnförmigem Werkstoff gefertigt, der aus einem Naturfaservlies und insbesondere aus mit Bindemitteln versetzten Abfallfasern besteht. Ver-
tiefungen sind im plattenförmigen Teil vorgesehen, um seine Steifigkeit zu erhöhen.
Eine weitere Dachverkleidung für Kraftfahrzeuge ist in dem deutschen Gebrauchsmuster 84 15 883 dargestellt und beschrieben. Sie besteht aus einer tragenden Basis bzw. einem Trageteil aus verfestigtem Faservlies und Dekormaterial, wobei das Trageteil im Querschnitt mehrlagig ist. Hierbei handelt es sich um einen Schichtaufbau aus phenolharzverfestigtem, nativem Reißbaumwollfaservlies und aus phenolharzverfestigtem 'Synthesefaservlies. Konkret heißt dies, daß eine Kernschicht aus phenolharzverfestigtem Reißbaumwollfaservlies und beidseitig davon angeordnete Schichten aus phenolharzverfestigtem Polyesterfaservlies vorgesehen sind. Die Verfestigung erfolgt sowohl in der Kernschicht als auch in den Abdeckschichten mit Hilfe von Phenolharz.
Schließlich beschreibt die DE 39 35 689 A1 noch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteilen, wobei mehrere, wärmestabile sowie dünnwandige Schichten und Lagen, gegebenenfalls mit einem Polyäthylenanteil oder einem Polypropylenanteil mit Hilfe von thermoplastischen Kunststoffpulver miteinander durch Erwärmung und Verpressen verbunden werden. Die Lagen und Schichten bilden auch Abdeckschichten und werden bei der Herstellung als bahnförmiges Material der Vorrichtung zugeführt. Zur Erzielung unterschiedlicher Härte der einzelnen Schichten wird die Menge des verwendeten Kunststoffpulvers variiert. Zur Erzielung unterschiedlicher Elastizität
der Schichten werden auch die Härte und andere Materialeigenschaften des Ausgangsmaterials und schließlich der Grad der Verdichtung verändert. Vor allem ist vorgesehen, daß als Werkstoff für die Abdeckschichten ein wärmestabiler Werkstoff aus Polyester, Glasvlies, Papiervlies und für die Füllung saugfähiger, wärmestabiler Faserwerkstoff, Textilvlies, Polypropylen, Polyäthylen, Glasvlies, Papiervlies, offene Schäume bzw. Polyurethan verwendet werden.
Obwohl eine sehr umfangreiche Literatur zur Verwendung von Naturfasern für Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteile existiert, ist bisher ein Durchbruch bei Großserien nicht gelungen. Naturfasern verändern sich im Gegensatz zu Kunstfasern schon nach relativ kurzer Zeit, so daß die ursprünglichen Werkstoffeigenschaften verloren gehen. Grundsätzlich in Frage kommende Naturfasern sind hierbei nicht mit Edelhölzern vergleichbar, die auch früher schon als Innenverkleidungsteile in Kraftfahrzeugen benutzt wurden und eine höhere Lebensdauer besaßen als das Kraftfahrzeug selbst. Die hier möglicherweise für eine Massenproduktion in Frage kommende Naturfasern reagieren - möglicherweise wegen der großen Oberfläche - aber derart empfindlich auf die Anwesenheit von Sauerstoff und insbesondere von Sauerstoff in Verbindung mit Feuchtigkeit, daß die Überlegungen trotz mannigfacher Veröffentlichungen über Versuche kaum hinausgekommen sind. Obwohl diese Erkenntnisse nicht erst aus der jüngsten Zeit stammen, sind sie aber doch die Ursache dafür, daß es bisher nicht gelungen war, Naturfasern aufweisende Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteile in Großserien bzw. in der Massenproduktion erfolgreich zu etablieren.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzusehen, mit deren Hilfe es möglich ist, auch Naturfasern aufweisende Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteile mit der notwendigen Haltbarkeit und mit während der Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges gleichbleibenden Eigenschaften herzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 vor, daß die Naturfasern als Füllstoff und recycelbarer, thermoplastischer Kunststoff als Bindemittel für die Naturfasern in der Kernschicht angeordnet sind, daß zugleich auch thermoplastischer Kunststoff als Bindemittel für den Füllstoff in den beiden Abdeckschichten angeordnet ist und daß die Abdeckschichten einen größeren prozentualen Anteil an dem als Bindemittel dienenden thermoplastischen Kunststoff aufweisen als die Kernschicht mit den Naturfasern.
Mit Hilfe der besagten Merkmale ist es gelungen, ein Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteil zu schaffen, daß nicht nur den eingangs gestellten Anforderungen genügt, sondern darüber hinaus auch stoßabsorbierend ist und zu einem späteren Zeitpunkt auch wieder leicht recycelt werden kann. Alle an ein kostengünstig herzustellendes Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteil gestellten Anforderungen lassen sich daher mit den besagten Merkmalen bei geringem Aufwand erfüllen.
Besonders vorteilhaft lassen sich sowohl die Fertigung ge-
stalten als auch ein hervorragendes Produkt erzielen, wenn in Weiterbildung der Erfindung das Verhältnis von thermoplastischem Kunststoff zu Füllstoff in den Abdeckschichten etwa 70 : 30 beträgt, wobei ferner jeweils Polypropylen als thermoplastischer Kunststoff vorgesehen ist.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig 1: im größeren Maßstab und nur schematisch einen Schnitt durch einen Mehrschichtkörper mit einer Trageschicht und
Fig 2: in ebenfalls größerem Maßstab einen Schnitt wie in Fig. 1 durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel.
Der Mehrschichtkörper 1 gemäß Fig. 1 weist als Außenschicht eine beliebige, leicht recycelbare Dekorschicht 2 wie z. B. ein Gewebe und darunter eine vorzugsweise weichelastische, aus Kunststoffschaum bestehende Zwischenschicht 3 auf. Als Träger für die Dekorschicht 2 und die weichelastische Zwischenschicht 3 dient eine flächige Trageschicht 4. Die Trageschicht 4- ist gemäß Ausführungsbeispiel aus
drei Lagen aufgebaut. Hier handelt es sich um eine Naturfasern und/ oder Glasfasern als Füllstoff 5 sowie thermoplastischen Kunststoff 6 enthaltende Kernschicht 7, die sich zwischen beidseitig angeordneten Abdeckschichten 8 und 9 befindet. Die beiden Abdeckschichten 8 und 9 bestehen jeweils auch aus einem thermoplatischen Kunststoff 10, in den z.B. Glasfasern 11 eingebettet sind.
Der thermoplastische Kunststoff 6 der Kernschicht 7 und der thermoplastische Kunststoff 10 der beiden Abdeckschichten 8, 9 ist vorzugsweise Polypropylen, in den die als Füllstoff 5 dienenden Naturfasern bzw. Glasfasern der Kernschicht 7 und die Glasfasern 11 in den Abdeckschichten 8, 9 eingeschmolzen sind.
Sowohl in der Kernschicht 7 als auch in den beiden Abdeckschichten 8, 9 dient das Polypropylen 6 bzw. 10 zugleich als Bindemittel bzw. als Schmelzkleber für die Fasern und auch für die Schichten 7, 8 und 9 aneinander.
Die Kernschicht 7 weist weniger schmelzbaren, als Bindemittel dienenden, thermoplastischen Kunststoff 6 auf als jede ihrer beiden Abdeckschichten 8, 9· So beträgt das Verhältnis von thermoplastischem Kunststoff 6 bzw. von Polypropylen 6 zu Füllstoff 5 in Form von Naturfasern und/oder Glasfasern in der Kernschicht 7 vorzugsweise etwa 50 : 50. Im Vegleich dazu weisen die Abdeckschichten 8, 9 thermoplastischen Kunststoff bzw. Polypropylen 10 zu Glasfasern 11 im Verhältnis von etwa 70 : 30 auf.
Durch den geringeren Anteil an schmelzbarem Kunststoff und den höheren Anteil an Füllstoffen in der Kernschicht 7 im Vergleich zu den beiden Abdeckschichten 8, 9 wird erreicht, daß die Kernschicht 7 insbesondere während der mit Wärme und Druck erfolgenden Herstellung eine ausreichende Eigenstabilität und Festigkeit erhält. Die Kernschicht ist aufgrund ihrer Füllstoffe 5 in Form von Naturfasern und gegebenenfalls von Glasfasern während der Herstellung auch bei hohen Temperaturen in der Lage, die herstellungsbedingten und größenordnungsmäßig geregelten Drücke auszuhalten mit der Folge, daß sie nicht zusammenfällt und daß die gewünschte und für die Steifigkeit des fertigen Erzeugnisses erforderliche Materialstärke entsteht. Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch, daß die Füllstoffe 5 leicht sind und sich bei der auftretenden Arbeitstemperatur nicht verändern. Naturfasern erfüllen diese Forderung, wenn sie durch weitgehenden Luftabschluß zwar heiß werden, aber nicht verbrennen können. Bei der Herstellung sind die Füllstoffe 5 in der Kernschicht 7 vor Luftzutritt auch bei relativ hoher Temperatur geschützt, weil der thermoplastische Kunststoff in den Abdeckschichten 8, 9 zuerst schmilzt und dabei jeweils luftundurchlässige Begrenzungsschichten in Gestalt der Abdeckschichten 8, 9 entstehen. Die Füllstoffe 5 erhöhen darüber hinaus auch die Festigkeit und Steifigkeit des fertigen Erzeugnisses insofern, als sie auch nach dem Herstellungsvorgang noch als Fasern vorliegen. Gemeinsam ergeben somit die thermoplastischen Kunststoff 6/Polypropylen 6 und Füllstoff 5 in Gestalt von Naturfasern und/ oder Glasfasern enthaltende Kernschicht 7 und die thermo-
plastischen Kunststoff 10/Polypropylen 10 und Glasfasern 11 enthaltenden Abdeckschichten 8 und 9 eine eigenstabile, flächige sowie dreidimensional formbare Trageschicht 4 mit außerordentlich günstigen Eigenschaften.
Die Herstellung des Mehrschichtkörpers 1 erfolgt z.B. in einer Heizpresse unter Druck bei ausreichender Schmelztemperatur, wobei ein einstückiger Verbundkörper entsteht. Seine räumlich körperliche Form wird bereits bei der Herstellung durch entsprechende Gestaltung der z.B. verwendeten Heizplatten erzeugt.
Als Ausgangsmaterial für die einzelnen Schichten der Trageschicht 4 dienen je bahnförmiges bzw. in Stücke geschnittenes, vernadeltes Fasermaterial. Dieses vernadelte Fasermaterial besteht bereits aus Naturfasern und Polypropylenfasern oder aus Glasfasern und Polypropylenfasern. Das bahnförmige bzw. in Stücke passender Größe geschnittene Material wird in der Heizpresse zusammengeführt und sodann erwärmt und verdichtet. Die derart erhaltene Trageschicht 4 wird ferner mit der vorzugsweise mit der Dekorschicht 2 bereits kaschierten, aus Kunststoffschaum bestehenden Zwischenschicht 3 zusammengebracht, wobei die Wärme der Trageschicht 4 in der Regel ausreicht, um die benachbarte Oberfläche. des Kunststoff schaumes der weichelastischen Zwischenschicht 3 derart anzuschmelzen, daß die notwendige, einstückige Verbindung erfolgt. Die Materialstärke des Mehrschichtkörpers 1 und seiner einzelnen Lagen oder Schichten ist vom jeweiligen Verwendungszweck abhängig. Sie
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kann auch bei großflächigen Teilen wie z.B. einem Dachhimmelelement für ein Kraftfahrzeug in der Größenordnung von weniger als 5 mm oder wenig mehr als 5 mm liegen.
Bei dem in Fig. 2 ebenfalls nur schematisch sowie im Schnitt und in größerem Maßstab dargestellten Mehrschichtkörper 1a handelt es sich um ein nur geringfügig abgewandeltes Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Teile dieselben Bezugszahlen und zusätzlich den Buchstabenindex a aufweisen.
Der Mehrschichtkörper 1a besteht von oben nach unten aus einer Abdeckfolie 12a, aus einer mehrlagigen Trageschicht 4a, einem sich daran nach unten anschließenden Klebevlies 13a, einer sich daran anschließenden, aus Kunststoffschaum bestehenden, weichelastischen Zwischenschicht 3a und einer Dekorschicht 2a.
Die Abdeckfolie 12a kann ein Papiervlies sein oder eine Trennschicht, die sicherstellt, daß sich die Trageschicht 4a in der Heizpresse problemlos von ihrer Heizplatte bzw. Kontaktfläche nach Beendigung des Heiz- und Preßvorganges wieder lösen läßt.
Die Trageschicht 4a besteht gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus drei Lagen, nämlich einer Kernschicht 7a und diese oberseitig und unterseitig abdeckenden und beim fertigen Produkt einstückig verbundenen Abdeckschichten 8a und 9a.
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Die Zusammensetzung der Kernschicht 7a und der beiden Abdeckschichten 8a und 9a kann wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel sein oder in davon abweichenden Größenordnungen liegen. Für die beiden Abdeckschichten 8a und 9 a gelten somit auch vorzugsweise Polypropylenanteile von etwa 70 % und von Glasfaseranteilen von etwa 30 %. Das Verhältnis von Füllstoff 5a zu thermoplatischem Kunststoff bzw. Polypropylen 6a in der Kernschicht 7a beträgt jedoch vorzugsweise 70 % zu 30%. Dies bedeutet im Ergebnis, daß der Anteil von Füllstoff 5a zu thermoplastischem Kunststoff bzw. Polypropylen 6a in der Kernschicht 7a in der Größenordnung von 50 : 50 bis 70 : 30 liegen kann.
Es versteht sich dabei ferner, daß als Füllstoff 5a in erster Linie Naturfasern in Frage kommen. Dazu gehören wiederum Fasern aus Stroh und/oder Baumwolle und/oder Flachs und/oder Hanf und/oder Jute und/oder Sisal.
Die Verwendung ' von Naturfasern in den Abdeckschichten 8 bzw. 8a und 9 bzw. 9a ist grundsätzlich auch denkbar, im Prinzip aber weniger vorteilhaft. In Anbetracht der relativ hohen Temperaturen, die beim Herstellungsvorgang in der Heizpresse entstehen, müssen die Naturfasern in gewissem Umfang geschützt sein, und dies ist nur dann möglich, wenn Schutzschichten gegenüber den Kontaktheizplatten vorhanden sind. Hierzu dienen die Abdeckschichten 8 und 9 und enthalten aus diesem Grund zweckmäßigerweise nicht Naturfasern als Füllstoff sondern Glasfasern, wobei diese zusätzlich eine stabilisierende Wirkung besitzen.
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Es versteht sich schließlich, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung von Polypropylen als thermoplastischen Kunststoff beschränkt ist. Vielmehr können auch andere Kunststoffe wie Polyäthylen oder Polyurethan und weitere verwendet werden, sofern die Entsorgung, die Recycelbarkeit oder die sonstige Weiterverwendbarkeit gesichert sind.

Claims (9)

LS/Ek(Sto) Ansprüche
1. Mehrschichtkörper, insbesondere für ein mehrlagiges Innenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge, der eine Trageschicht mit einer Naturfasern aufweisenden Kernschicht und mit beidseitig davon angeordneten, ein Bindemittel und Fasern aufweisenden Abdeckschichten umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
a) daß die Naturfasern als Füllstoff (5, 5a) und
recycelbarer Kunststoff (6, 6a) als Bindemittel für die Naturfasern in der Kernschicht (7, 7a) angeordnet sind,
b) daß zugleich auch thermoplastischer Kunststoff (10, 10a) für die als Füllstoff in den beiden Abdeckschichten (8, 8a bzw. 9, 9a) angeordneten Fasern vorgesehen ist und
c) daß die Abdeckschichten (8, 8a bzw. 9, 9a) einen größeren prozentualen Anteil an dem als Bindemittel dienenden thermoplastischen Kunststoff (6, 6a bzw. 10,. 10a) aufweisen als die Kernschicht (7, 7a) mit den Naturfasern.
2. Mehrschichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschichten (8, 8a bzw. 9, 9a) thermolastischen Kunststoff derart aufweisen, daß sie luftun-
durchlässige Begrenzungsschichten für die die Naturfasern aufweisende Kernschicht (7, 7a) bilden.
3. Mehrschichtkörper nach mindestens einem der vorhergegehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch als Bindemittel dienenden thermoplastischen Kunststoff in den Abdeckschichten (8, 8a bzw. 95 9a) derart, daß er bei der Herstellung der Trageschicht früher schmilzt als der in der Kernschicht (7, 7a) als Bindemittel dienende thermoplastische Kunststoff.
4-. Mehrschichtkörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (7, 7a) jeweils Füllstoff einerseits und thermoplastischen Kunststoff (6", 6a) andererseits in einem Verhältnis von 50 % bis' 70 % einerseits und 50 % bis 30 % andererseits aufweist.
5. Mehrschichtkörper nach mindestens einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis vom thermoplastischen Kunststoff zu Füllstoff in den Abdeckschichten etwa 70 : 30 beträgt.
Mehrschichtkörper nach mindestens einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kunststoff (6, 6a bzw. 10, 10a) jeweils Polypropylen vorgesehen ist.
7. Mehrschichtkörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfasern (11) als Füllstoff in den Abdeckschichten (8, 8a bzw. 9, 9a) vorgesehen sind.
8. Mehrschichtkörper nach mindestens einem der vorhergegehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (7, 7a) und/oder die Abdeckschichten (8, 8a bzw. 9, 9a) als Füllstoff (5) Fasern aus Stroh und/oder aus Baumwolle und/ oder aus Flachs und/oder aus Hanf und/.oder aus Jute und/oder aus Sisal aufweisen.
9. Mehrschichtkörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für die einzelnen Schichten der Trageschicht je bahnförmiges, vernadeltes Fasermaterial vorgesehen ist.
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