EP1441902A1 - Sortenreines verbundmaterial aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Sortenreines verbundmaterial aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number
EP1441902A1
EP1441902A1 EP02787489A EP02787489A EP1441902A1 EP 1441902 A1 EP1441902 A1 EP 1441902A1 EP 02787489 A EP02787489 A EP 02787489A EP 02787489 A EP02787489 A EP 02787489A EP 1441902 A1 EP1441902 A1 EP 1441902A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
foam
reinforcing layer
composite
thermoplastic
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02787489A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd Sikorski
Jürgen BRUNING
Maik Ziegler
Kai Wacker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fagerdala Deutschland GmbH
Original Assignee
Fagerdala Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fagerdala Deutschland GmbH filed Critical Fagerdala Deutschland GmbH
Publication of EP1441902A1 publication Critical patent/EP1441902A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J7/00—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs
    • B60J7/08—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of non-sliding type, i.e. movable or removable roofs or panels, e.g. let-down tops or roofs capable of being easily detached or of assuming a collapsed or inoperative position
    • B60J7/10—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of non-sliding type, i.e. movable or removable roofs or panels, e.g. let-down tops or roofs capable of being easily detached or of assuming a collapsed or inoperative position readily detachable, e.g. tarpaulins with frames, or fastenings for tarpaulins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/56—After-treatment of articles, e.g. for altering the shape
    • B29C44/569—Shaping and joining components with different densities or hardness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B2037/148—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers whereby layers material is selected in order to facilitate recycling of the laminate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/02—Cellular or porous
    • B32B2305/022—Foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/08—Reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/12—Deep-drawing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249987—With nonvoid component of specified composition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249987—With nonvoid component of specified composition
    • Y10T428/249988—Of about the same composition as, and adjacent to, the void-containing component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3325—Including a foamed layer or component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3325—Including a foamed layer or component
    • Y10T442/335—Plural fabric layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/40—Knit fabric [i.e., knit strand or strip material]
    • Y10T442/469—Including a foamed layer or component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/647—Including a foamed layer or component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/647—Including a foamed layer or component
    • Y10T442/651—Plural fabric layers

Definitions

  • the invention relates to a plastic composite material made of a core of low density, on which layers of higher density are applied on one or both sides, in order to improve the mechanical properties of the material and molded articles produced therefrom at low density or to modify other surface properties.
  • the invention further relates to a method for producing the composite material.
  • Such composite materials are produced in numerous different combinations and used as flat plates or thermoformed components, e.g. in motor vehicles as headliners, trunk inlays, door linings, dashboard, steering wheel or airbag cover linings, as construction materials in the construction sector, in reusable packaging or in the furniture industry.
  • motor vehicles as headliners, trunk inlays, door linings, dashboard, steering wheel or airbag cover linings, as construction materials in the construction sector, in reusable packaging or in the furniture industry.
  • patent specification DE 40 30 478 C2 describes the production of motor vehicle parts or motor vehicle or aircraft interior linings, in which a thin polyolefin film is introduced into a porous tool in a thermally deformed manner, the space behind the film is filled with polyolefin foam particles and these particles with one another and are welded to the film by hot gas or steam in order to produce a relatively stable molded part with a dense, structured surface at low weight.
  • the molded parts obtained in this way are of low stability, since the films used have only a low tensile strength and are only applied to one side of the molded part.
  • DE-A-19544451 discloses a sandwich structure consisting of a core made of polypropylene particle foam and outer layers made of glass mat-reinforced polypropylene. Such composites have a high degree of rigidity due to the glass fiber reinforced cover layers. Because of the glass fibers covered by polypropylene, the cover layers can be connected to one another by heating the surfaces and then pressing them together. However, the foreign fibers prevent easy recycling of the composite.
  • a similar sandwich structure is known from DE-A-198 19 750, which contains a hybrid fabric made of glass fibers and polypropylene fibers as the reinforcing layer. This network also does not permit single-variety recycling.
  • EP-A-0 993 937 describes a composite construction panel which consists of a core made of polypropylene particle foam and cover layers made of natural fibers. Because of the natural fibers, this composite is also not suitable for recycling without substances.
  • the invention has for its object to provide a composite material and a method for its production, which avoid the disadvantages of the known composite materials described above and allow to create a lightweight composite of a low density core material with cover layers of improved mechanical properties by a pure single material structure enables problem-free and complete material recycling.
  • a composite material made of a core made of thermoplastic foam and at least one reinforcing layer made of a composite made of fibers or strips of the same thermoplastic plastic from which the foam is made.
  • the at least one reinforcing layer preferably consists of at least two layers of fabrics, knitted fabrics or scrims made of fibers or tapes of the thermoplastic material which are connected to one another by the action of heat without further binders.
  • the at least one reinforcing layer is preferably integrally connected to the foam core, either solely by the action of heat or by the combined action of heat and pressure.
  • a preferred material for the core is a cut foam
  • the foam core can, however, also be an extruded foam sheet or a composite of several extruded foam sheets which have a higher density than the cut particle foam. In order to achieve thicker material thicknesses, several layers of foam film can also be laminated on top of each other.
  • a decorative film made of the same thermoplastic material from which the foam is made can advantageously be applied to the outer surface of the at least one reinforcing layer.
  • an extruded film made of the same thermoplastic material from which the foam is made can be introduced between the reinforcing layer and the decorative film.
  • thermoplastic is preferably polypropylene or a copolymer of polypropylene with one or more monomers of a thermoplastic, preferably a thermoplastic olefin.
  • the foam made of thermoplastic is applied to a preformed reinforcing layer and welded there to one another and to the reinforcing layer with the application of heat, one being the reinforcing layer
  • Composite of at least two layers of fabrics, knitted fabrics or scrims made of fibers or tapes made of the same thermoplastic plastic is used, from which the foam is made.
  • the plastic tapes or tapes are cut from preferably stretched films in a width of about 0.5 to 5 mm.
  • scrims such as e.g. Thread layer knitted fabrics, Malimo TM fabrics and the like can be used.
  • Polypropylene or a polypropylene copolymer with other thermoplastic, preferably olefinic monomers is preferably used as the thermoplastic, both for the foam and for the preferably stretched fibers or tapes.
  • the composites used for the reinforcement layers consisting of several layers of woven or knitted fabrics made of plastic fibers or plastic tapes, are thermally bonded to foils or plates under high pressures without the addition of further binders.
  • the reinforcement layers receive a particularly high rigidity and tensile strength if the plastic fibers or plastic ribbons used are stretched before weaving or knitting, as a result of which the polymer chains align in the stretching direction.
  • the temperature is preferably controlled in such a way that the stretched fibers or strips do not overheat under the action of heat heat the entire cross-section so that they do not shrink and lose the properties obtained by stretching.
  • the thickness of the reinforcement layer can range from a thin film to thicker plates and can be adapted to the respective requirements of the overall composite.
  • the connection between the foam core and the reinforcing layer or layers is preferably carried out by heating one or both surfaces of the parts to be connected and then pressing them.
  • the amount of heat required for welding the foam core and reinforcing layer (s) is preferably supplied by means of a heated gaseous heat transfer medium or by heat radiation, for example by hot gas, superheated steam, infrared radiation or flame treatment.
  • a film made of the same thermoplastic material from which the foam is made for example also in the form of an extruded film, can be introduced between the foam core and the reinforcing layer (s) to improve the welding.
  • connection between the foam core and the reinforcement layer is preferably made by direct thermal welding, one can also
  • Gluing can be carried out, for example, with a polyolefin hot melt adhesive (hotmelts), the same thermoplastic being used here as the polyolefin
  • Plastic is used from which the foam is made.
  • the composite is preferably subjected to a thermoforming in a three-dimensional shape corresponding to the desired shaped body.
  • the at least one preformed reinforcement layer is placed in the heatable mold, and the mold cavity behind the reinforcement layer is preferably backfilled with a particle foam, after which the thermoforming is carried out in a manner known per se, a decorative film also being applied to the outer surface of the at least one reinforcement layer can be applied from the same thermoplastic material from which the foam is made and, if necessary, an extruded film or foam sheet can be inserted between the reinforcing layer and the decorative film, which in turn is made from the same thermoplastic material from which the foam is made, This results in an all-inclusive and therefore simple and inexpensive recyclable composite material or a molded article made therefrom.
  • the composite material according to the invention can be produced as sheet material and used in vehicle construction, for superstructures, in the packaging and furniture industry, or else can be processed into three-dimensional shaped bodies by thermoforming and used in a variety of ways. If additional decorative layers e.g. on one or both reinforcement layers Applied in the form of a thermoplastic polyolefin film and extruded foam films are arranged under the TPO films, the composite offers a rigid construction, combined with a soft surface with a soft touch (“SoftTouch”) and appealing design and is nevertheless a single substance - Composite material completely recyclable. This is of great economic interest in the motor vehicle industry, in particular when scrapping or reprocessing end-of-life vehicles.
  • SoftTouch soft touch

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Zur Erleichterung des Recyclings von Kunststoggverbundmaterialen und daraus hergestellten Formkörpen wird ein sortenreines Einstoff-Verbundmaterial vorgeschlagen, das aus einem Kern aus thermoplastichem Schaumstoff und mindestens einer Verstärkungsschicht aus einem Verbund aus Fasern oder Bändern desselben thermoplastischen Kunststoffs besteht, aus dem auch der Schaumstoff besteht. Ausserdem wird ein Verfahren zur Herstellung dieses sortenreinen Verbundmaterials vorgeschlagen, bei dem der Schaumstoff aus thermoplastischem Kunststoff auf eine vorgeformte Verstärkungsschicht aufgebracht und dort miteinander und mit der Verstärkungsschicht unter Zufuhr von Wärme verschweisst wird, wobei als Verstärkungsschicht ein Verbund aus mindestens zwei Lagen von Geweben, Gewirken oder Gelegen aus Fasern oder Bändern aus demselben thermoplastichem Kunststoff verwendet wird, aus dem der Schaumstoff besteht.

Description

Sortenreines Verbundmaterial aus Kunststoff und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Kunststoffverbundmaterial aus einem Kern geringer Dichte, auf den ein- oder beidseitig Schichten höherer Dichte aufgebracht sind, um die mechanischen Eigenschaften des Materials und daraus hergestellter Formkörper bei geringer Dichte zu verbessern oder andere Oberflächeneigenschaften zu modifizieren. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials.
Solche Verbundmaterialien werden in zahlreichen unterschiedlichen Kombi- nationen hergestellt und als ebene Platten oder thermogeformte Bauteile eingesetzt, z.B. in Kraftfahrzeugen als Dachhimmel, Kofferraumeinlagen, Türinnenverkleidungen, Armaturenbrett-, Lenkrad- oder Airbagabdeckungsverkleidungen, als Konstruktionswerkstoffe im Baubereich, in Mehrwegverpackungen oder in der Möbelindustrie. Durch die Abstimmung des Partikelschaumstoffkerns und der Verstärkungsschicht(en) auf den jeweiligen Verwendungszweck lassen sich vielerlei Ansprüche an die mechanischen, thermischen oder chemischen Eigenschaften sowie das Dekor erfüllen.
So beschreibt beispielsweise die Patentschrift DE 40 30 478 C2 die Herstellung von Kraftfahrzeugteilen oder Kraftfahrzeug- oder Flugzeuginnen- auskleidungen, bei der eine dünne Polyolefinfolie thermisch verformt in ein poröses Werkzeug eingebracht, der Raum hinter der Folie mit Polyolefin- schaumpartikeln aufgefüllt wird und diese Partikel untereinander und mit der Folie durch Heißgas oder Dampf verschweißt werden, um bei geringem Gewicht ein relativ stabiles Formteil mit einer dichten, strukturierten Oberfläche herzu- stellen. Die so erhaltenen Formteile sind jedoch von geringer Stabilität, da die eingesetzten Folien nur eine geringe Zugfestigkeit aufweisen und nur auf einer Seite des Formteils aufgebracht sind.
Aus DE-A-196 19 892 ist ein Verbund bekannt, bei dem ein Kern aus Polypropylen-Partikelschaum durch eine oder zwei Schichten aus expandierter Poly- propylenfolie verstärkt wird, woraus ein Formkörper von geringem Gewicht entsteht. Solche Verbünde weisen eine nur geringe Steifigkeit auf, da die Deckschichten aus Schaumfolien ebenfalls nur geringe Zugfestigkeiten aufweisen.
Aus DE-A-19544451 ist ein Sandwichaufbau aus einem Kern aus Poly- propylen-Partikelschaum und Deckschichten aus Glasmatten-verstärktem Polypropylen bekannt. Solche Verbünde weisen durch die glasfaserverstärkten Deckschichten eine hohe Steifigkeit auf. Die Deckschichten lassen sich wegen der durch Polypropylen umhüllten Glasfasern durch Erhitzen der Oberflächen und anschließendes Verpressen miteinander verbinden. Allerdings verhindern die stofffremden Glasfasern ein einfaches Recycling des Verbundes.
Aus DE-A-198 19 750 ist ein ähnlicher Sandwichaufbau bekannt, der als Verstärkungsschicht ein Hybridgewebe aus Glasfasern und Polypropylenfasem enthält. Auch dieser Verbund erlaubt kein sortenreines Recycling.
In EP-A-0 993 937 ist eine Verbundkonstruktionsplatte beschrieben, die aus einem Kern aus Polypropylen-Partikelschaum und Deckschichten aus Naturfasern besteht. Wegen der Naturfasern eignet sich auch dieser Verbund nicht zum stoffreinen Recycling.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbundmaterial und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Verbundmaterialien vermeiden und es gestatten, einen leichten Verbund aus einem Kernmaterial geringer Dichte mit Deckschichten verbesserter mechanischer Eigenschaften zu schaffen, der durch einen sortenreinen einstofflichen Aufbau ein problemloses und vollständiges stoffliches Recycling ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verbundmaterial aus einem Kern aus thermoplastischem Schaumstoff und mindestens einer Verstärkungsschicht aus einem Verbund aus Fasern oder Bändern desselben thermoplastischen Kunststoffs, aus dem der Schaumstoff besteht. Vorzugsweise besteht die mindestens eine Verstärkungsschicht aus mindestens zwei Lagen von durch Wärmeeinwirkung ohne weitere Bindemittel miteinander verbundenen Geweben, Gewirken oder Gelegen aus Fasern oder Bändern des thermoplastischen Kunststoffs.
Wegen der damit verbundenen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ist es besonders vorteilhaft, wenn die Fasern oder Bänder gereckt sind.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Verstärkungsschicht stoffschlüssig mit dem Schaumkern verbunden, und zwar entweder allein durch Wärmeeinwirkung oder durch kombinierte Einwirkung von Wärme und Druck.
Ein bevorzugtes Material für den Kern ist ein Schnittschaum aus
Partikelschaumblöcken, der in sehr geringen Dichten hergestellt werden kann und somit sehr leichte, steife Verbünde ermöglicht. Der Schaumstoffkern kann aber auch eine extrudierte Schaumfolie oder ein Verbund aus mehreren extrudierten Schaumfolien sein, die im Vergleich zum Partikelschnittschaum eine höhere Dichte aufweisen. Um dickere Materialstärken zu erreichen, können auch mehrere Lagen Schaumfolie aufeinander kaschiert werden.
Auf die äußere Oberfläche der mindestens einen Verstärkungsschicht kann vorteilhaft eine Dekorfolie aus demselben thermoplastischen Kunststoff aufgebracht sein, aus dem der Schaumstoff besteht. Außerdem kann zwischen der Verstärkungsschicht und der Dekorfolie eine extrudierte Folie aus demselben thermoplastischen Kunststoff, aus dem der Schaumstoff besteht, eingebracht sein.
Der thermoplastische Kunststoff ist vorzugsweise Polypropylen oder ein Copolymer von Polypropylen mit einem oder mehreren Monomeren eines thermoplastischen Kunststoffs, vorzugsweise eines thermoplastischen Olefins.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials wird der Schaumstoff aus thermoplastischem Kunststoff auf eine vorgeformte Verstärkungsschicht aufgebracht und dort miteinander und mit der Verstärkungsschicht unter Zufuhr von Wärme verschweißt, wobei als Verstärkungsschicht ein Verbund aus mindestens zwei Lagen von Geweben, Gewirken oder Gelegen aus Fasern oder Bändern aus demselben thermoplastischen Kunststoff verwendet wird, aus dem der Schaumstoff besteht.
Die Kunststoffbänder oder -bändchen werden aus vorzugsweise gereckten Folien in einer Breite von etwa 0,5 bis 5 mm geschnitten. Obwohl daraus hergestellte Gewebe oder Gewirke bevorzugt eingesetzt werden, können auch Gelege wie z.B. Fadenlagennähgewirke, Malimo™-Gelege und dergleichen verwendet werden.
Als thermoplastischer Kunststoff, sowohl für den Schaumstoff als auch für die vorzugsweise gereckten Fasern oder Bänder, wird vorzugsweise Polypropylen oder ein Polypropylen-Copolymer mit anderen thermoplastischen, vorzugsweise olefinischen Monomeren verwendet.
Die für die Verstärkungsschichten eingesetzten Verbünde aus mehreren Lagen von Geweben oder Gewirken aus Kunststoffasern oder Kunststoffbändchen werden thermisch unter hohen Drücken zu Folien oder Platten ohne Zugabe von weiteren Bindemitteln verbunden. Die Verstärkungsschichten erhalten eine besonders hohe Steifigkeit und Zugfestigkeit, wenn die verwendeten Kunststoffasern oder Kunststoffbändchen vor dem Weben oder Wirken gereckt werden, wodurch sich die Polymerketten in Reckrichtung ausrichten. Beim anschließenden Fügeprozeß, bei dem mehrere Lagen des Gewebes oder Gewirkes bis knapp unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffs aufgeheizt und dann zwischen Walzen oder Platten unter hohem Druck verpreßt werden, erfolgt die Temperaturführung vorzugsweise so, daß sich die gereckten Fasern oder Bänder unter der Wärmeeinwirkung nicht über den ganzen Querschnitt erwärmen, damit sie nicht schrumpfen und dabei die durch das Recken gewonnenen Eigenschaften wieder verlieren. Durch Variation der Anzahl und der Stärke der einzelnen Gewebe-, Gewirke- oder Gelegelagen kann die Stärke der Verstärkungsschicht von einer dünnen Folie bis zu dickeren Platten reichen und den jeweiligen Anforderungen an den Gesamtverbund angepaßt werden. Die Verbindung zwischen dem Schaumstoffkern und der oder den Verstärkungsschichten erfolgt vorzugsweise durch Erwärmung von einer oder beiden Oberflächen der zu verbindenden Teile und anschließendes Verpressen. Die zum Verschweißen von Schaumstoffkern und Verstärkungsschicht(en) benötigte Wärmemenge wird vorzugsweise mittels eines erhitzten gasförmigen Wärmeträgers oder durch Wärmestrahlung zugeführt, beispielsweise durch Heißgas, Heißdampf, Infrarotstrahlung oder Beflammen. Obwohl nicht unbedingt erforderlich, kann zur Verbesserung der Verschweißung auch eine Folie aus demselben thermoplastischen Kunststoff, aus dem der Schaumstoff besteht, beispielsweise auch in Form einer extrudierten Folie, zwischen den Schaumstoffkern und die Verstärkungsschicht(en) eingebracht werden.
Obwohl die Verbindung zwischen Schaumstoffkern und Verstärkungsschicht vorzugsweise durch direktes thermisches Verschweißen erfolgt, kann auch eine
Verklebung beispielsweise mit einem Polyolefin-Schmelzkleber (Hotmelts) durchgeführt werden, wobei auch hier als Polyolefin derselbe thermoplastische
Kunststoff eingesetzt wird, aus dem der Schaumstoff besteht.
Vorzugsweise wird der Verbund bei oder nach dem Verschweißen einer Thermoverformung in einer, dem gewünschten Formkörper entsprechenden dreidimensionalen Form unterworfen. Die mindestens eine vorgeformte Verstär- kungsschicht wird in die beheizbare Form eingelegt, und der Formhohlraum hinter der Verstarkungsschicht wird vorzugsweise mit einem Partikelschaumstoff hinterfüllt, wonach die Thermoverformung in an sich bekannter Weise durchgeführt wird, wobei zusätzlich auf die äußere Oberfläche der mindestens einen Verstärkungsschicht eine Dekorfolie aus demselben thermoplastischen Kunststoff, aus dem der Schaumstoff besteht, aufgebracht werden kann und ggf. zwischen die Verstärkungsschicht und die Dekorfolie noch eine extrudierte Folie oder Schaumfolie eingebracht werden kann, die wiederum aus demselben thermoplastischen Kunststoff, aus dem auch der Schaumstoff besteht, hergestellt ist, damit insgesamt ein sortenreines und deshalb einfach und kostengünstig recyclebares Verbundmaterial bzw. ein daraus hergestellter Formkörper entsteht. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verbund aus einer Schnittschaumplatte aus extrudiertem Polypropylenpartikelschaumstoff in einer Dicke von zwischen 5 mm und 30 mm, erhältlich unter dem Handelsnamen Fawocel™ und zwei Verstärkungsschichten in Form von Folien oder Platten aus thermisch verpreßtem Gewebe aus gereckten Polypropylen- bändchen einer Stärke von zwischen 0,1 und 3 mm, erhältlich unter dem Handelsnamen Curv®, in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial kann als Plattenware hergestellt und im Fahrzeugbau, für Aufbauten, in der Verpackungs- und Möbelindustrie verwendet werden oder aber durch Thermoformen zu dreidimensionalen Formkörpern verarbeitet und vielseitig eingesetzt werden. Wenn auf eine oder beide Verstärkungsschichten zusätzliche Dekorschichten z.B. in Form einer thermoplastischen Polyolefinfolie aufgebracht werden und unter den TPO-Folien noch extrudierte Schaumstoffolien angeordnet werden, bietet der Verbund eine steife Konstruktion, kombiniert mit einer weichen Oberfläche mit weichem Griff ("Soft- Touch") und ansprechendem Design und ist gleichwohl als sortenreines Einstoff- Verbundmaterial vollständig stofflich recyclebar. Dies ist insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie von großem wirtschaftlichem Interesse bei der Verschrottung bzw. Wiederaufarbeitung von Altfahrzeugen.

Claims

Patentansprüche
1. Verbundmaterial aus einem Kern aus thermoplastischem Schaumstoff und mindestens einer Verstärkungsschicht aus einem Verbund aus Fasern oder Bändern desselben thermoplastischen Kunststoffs, aus dem der Schaumstoff besteht.
2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Verstärkungsschicht aus mindestens zwei Lagen von durch Wärmeeinwirkung ohne weitere Bindemittel miteinander verbundenen Geweben, Gewirken oder Gelegen aus Fasern oder Bändern des thermoplastischen Kunststoffs besteht.
3. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Bänder gereckt sind.
4. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß die mindestens eine Verstärkungsschicht stoffschlüssig mit dem
Schaumkern verbunden ist.
5. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffkern ein Schnittschaum aus Partikelschaumblöcken ist.
6. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffkern eine extrudierte Schaumfolie oder ein Verbund aus mehreren extrudierten Schaumfolien ist.
7. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die äußere Oberfläche der mindestens einen Verstärkungsschicht eine Dekorfolie aus demselben thermoplastischen Kunststoff aufgebracht ist, aus dem der Schaumstoff besteht.
8. Verbundmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verstärkungsschicht und der Dekorfolie eine extrudierte Folie aus demselben thermoplastischen Kunststoff, aus dem der Schaumstoff besteht, eingebracht ist.
9. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff Polypropylen oder ein Poly- propylen-Copolymer ist.
10. Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff aus thermoplastischem Kunststoff auf eine vorgeformte Verstärkungsschicht aufgebracht und dort miteinander und mit der Verstärkungsschicht unter Zufuhr von Wärme verschweißt wird, wobei als Verstärkungsschicht ein Verbund aus mindestens zwei Lagen von Geweben, Gewirken oder Gelegen aus Fasern oder Bändern aus demselben thermoplastischen Kunststoff verwendet wird, aus dem der Schaumstoff besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zum
Verschweißen benötigte Wärmemenge mittels eines erhitzten, gasförmigen Wärmeträgers oder durch Wärmestrahlung zugeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger Luft oder Wasserdampf ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kunststoff Polypropylen oder ein Polypropylen-Co- polymer verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gewebe, Gewirke oder Gelege gereckte Fasern oder Bänder verwendet werden.
15. Verfahren. nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund bei oder nach dem Verschweißen einer Thermoverformung unterworfen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoverformung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die knapp unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffs liegt.
EP02787489A 2001-10-17 2002-10-16 Sortenreines verbundmaterial aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung Withdrawn EP1441902A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10150678A DE10150678A1 (de) 2001-10-17 2001-10-17 Leichtes Kunststoff-Verbundmaterial
DE10150678 2001-10-17
PCT/EP2002/011584 WO2003033259A1 (de) 2001-10-17 2002-10-16 Sortenreines verbundmaterial aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1441902A1 true EP1441902A1 (de) 2004-08-04

Family

ID=7702458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02787489A Withdrawn EP1441902A1 (de) 2001-10-17 2002-10-16 Sortenreines verbundmaterial aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20040247856A1 (de)
EP (1) EP1441902A1 (de)
JP (1) JP2005505450A (de)
BR (1) BR0213353A (de)
DE (1) DE10150678A1 (de)
WO (1) WO2003033259A1 (de)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8419883B2 (en) * 2000-12-27 2013-04-16 Milliken & Company Fiber reinforced composite cores and panels
DE10253825A1 (de) * 2002-11-18 2004-05-27 Fagerdala Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffverbundes
DE10308574A1 (de) * 2003-02-21 2004-09-09 Sai Automotive Sal Gmbh Kunststoffformteil für Kraftfahrzeuginnenverkleidungen mit Herstellungsverfahren
DE20317241U1 (de) * 2003-11-08 2005-03-24 Quadrant Plastic Composites Ag Verbundwerkstoff für Automobilinnenteile
DE102004025570A1 (de) * 2004-05-25 2005-12-15 Adam Opel Ag Hochwertiges Kunststoffformteil und Verfahren zur seiner Herstellung unter Verwendung eingelegter Schaumteile
DE102005030913A1 (de) * 2005-06-30 2007-01-11 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Unterbodenverkleidung aus Kunststoff für ein Fahrzeug
EP1815977A1 (de) * 2005-12-28 2007-08-08 DI.CO.T s.r.l. Wiederverwendbare Platte für Kraftfahrzeuge und Verfahren und Anlage zu ihrer Herstellung
US8231817B2 (en) * 2006-03-08 2012-07-31 Recticel Automobilsysteme Gmbh Process for the production of a three-dimensionally shaped sandwich structure
CN101181888B (zh) * 2007-12-11 2011-08-10 延锋伟世通汽车饰件系统有限公司 汽车仪表板乘员侧安全气囊门及其制造方法
US7851048B2 (en) 2008-02-12 2010-12-14 Milliken & Co. Fiber reinforced core panel
EP2483076B1 (de) * 2009-10-01 2016-08-17 Milliken & Company Verbundkerne und -tafeln
US8389104B2 (en) 2009-10-02 2013-03-05 Milliken & Company Composite cores and panels
DE102009051048A1 (de) * 2009-10-27 2011-04-28 Schmuhl Faserverbundtechnik Gmbh & Co. Kg Patientenliege
US8646183B2 (en) 2011-03-14 2014-02-11 Milliken & Company Process for forming a fiber reinforced core panel able to be contoured
US8641848B2 (en) 2011-03-14 2014-02-04 Milliken & Company Method and apparatus for combining elongated strips
US8663791B2 (en) 2011-04-04 2014-03-04 Milliken & Company Composite reinforced cores and panels
CN102248734A (zh) * 2011-05-27 2011-11-23 常州市华星新材料科技有限公司 非天然连续长丝织物增强热塑性塑料夹芯复合板材
DE102011054121A1 (de) 2011-09-30 2013-04-04 Nordenia Technologies Gmbh Aufgeschäumter Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2766174A1 (de) * 2011-10-11 2014-08-20 Bayer Intellectual Property GmbH Verbundstoffprofil und verfahren zur herstellung eines verbundstoffprofils
DE102011117760A1 (de) 2011-11-07 2013-05-08 Hans-Joachim Brauer Thermoplastischer Werkstoff enthaltend Recycling-Polyolefin und Glasfasern
JP6301589B2 (ja) * 2012-04-10 2018-03-28 倉敷紡績株式会社 積層構造体
DE102012021313A1 (de) 2012-10-31 2014-04-30 K.L. Kaschier- Und Laminier Gmbh Airbag-Abdeckung mit mindestens einer Klappe
DE102012021315A1 (de) * 2012-10-31 2014-04-30 K.L. Kaschier- Und Laminier Gmbh Airbag-Abdeckung mit mindestens einer Klappe
EP3083249B1 (de) 2013-12-17 2021-10-20 Daimler AG Verfahren zum herstellen eines sandwichbauteils
DE102014010478A1 (de) * 2014-07-15 2016-01-21 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für ein Sandwichbauteil, Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils sowie Sandwichbauteil
DE102018008707A1 (de) * 2018-11-06 2020-05-07 K. L. Kaschier- Und Laminier Gmbh Griffmulde bildende Schale
DE102020204871A1 (de) 2020-04-17 2021-10-21 Scania Cv Ab Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8023225U1 (de) * 1980-08-30 1980-11-27 Freudenberg Carl Fa Hutablage
DE4141113A1 (de) * 1991-12-13 1993-06-17 Hornschuch Ag K Grossflaechige verkleidungsteile aus thermoplastischen kunststoffen fuer dfen kfz-innenbereich und verfahren zu deren herstellung
DE59308979D1 (de) * 1992-05-12 1998-10-22 Kinkel Werner Helmut Textiler Fahrzeugverdeckstoff aus Polyolefin-oder Polyesterfasern, vorwiegend mit zusätzlichen polymerschichten
US6287678B1 (en) * 1998-10-16 2001-09-11 R + S Technik Gmbh Composite structural panel with thermoplastic foam core and natural fibers, and method and apparatus for producing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03033259A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
BR0213353A (pt) 2004-10-26
DE10150678A1 (de) 2003-05-08
US20040247856A1 (en) 2004-12-09
JP2005505450A (ja) 2005-02-24
WO2003033259A1 (de) 2003-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1441902A1 (de) Sortenreines verbundmaterial aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung
EP2525962B1 (de) Sandwichbauteil und verfahren zu dessen herstellung
EP0713759A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines kaschierten Warmformteils
DE4141113A1 (de) Grossflaechige verkleidungsteile aus thermoplastischen kunststoffen fuer dfen kfz-innenbereich und verfahren zu deren herstellung
DE102005023945A1 (de) Mehrfarbige Innenausstattungskomponenten
EP0469309A1 (de) Faserstruktur und daraus erhaltenes Formteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung
WO2005009721A1 (de) Innenausstattungskomponenten von kraftfahrzeugen mit einem definierten oberflächenprofil
DE10255039A1 (de) Flächiges verpresstes Verbundstoffformteil mit Schichtaufbau mit mindestens einer hohlraumbildenden Kernlage
WO2002004188A1 (de) Verfahren zur herstellung von formteilen aus partikelschaum mit einer deckschicht
EP3115162A1 (de) Holzfurnier beschichteter kunststoffformkörper
DE2545700A1 (de) Verfahren zur herstellung von selbsttragenden, gepolsterten formkoerpern
DE60025973T2 (de) Formteil sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE102006056612A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines sandwichartig aufgebauten Verbundmaterials
DE4400894A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Innenbauteilen für Kraftfahrzeuge
DE19959654A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen
EP1198348B1 (de) Verfahren zur herstellung eines werkstoffverbundes, danach hergestellter werkstoffverbund, formteil aus einem solchen werkstoffverbund und verfahren zu dessen herstellung
DE102005039600A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines kaschierten Fahrzeuginnenausstattungsteils
EP1098030B1 (de) Stoffspiegelträger
DE19636120A1 (de) Formteil aus Verbundmaterial sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE10253825A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffverbundes
EP0718097B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines flächigen Auskleidungsteiles für Kraftfahrzeuge und danach hergestelltes Auskleidungsteil
DE3335669A1 (de) Hinterspritzbares bahnfoermiges kunststoff-verbundmaterial, verfahren zu seiner herstellung und dessen verwendung
DE10317670A1 (de) Hohlkammerelement für Kraftfahrzeuge
DE102014207948B4 (de) Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Fahrzeugbauteilen
EP2038113A1 (de) Verbundstoffplatte mit einer metallartigen schicht

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20040304

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17Q First examination report despatched

Effective date: 20041105

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20050705