EP1725397A1 - Hitzegeschütztes thermoplastisches bauteil, insbesondere fah rzeug-unterbodenkomponente mit integriertem hitzeschutz - Google Patents

Hitzegeschütztes thermoplastisches bauteil, insbesondere fah rzeug-unterbodenkomponente mit integriertem hitzeschutz

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Publication number
EP1725397A1
EP1725397A1 EP05714706A EP05714706A EP1725397A1 EP 1725397 A1 EP1725397 A1 EP 1725397A1 EP 05714706 A EP05714706 A EP 05714706A EP 05714706 A EP05714706 A EP 05714706A EP 1725397 A1 EP1725397 A1 EP 1725397A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermoplastic
component
heat
component according
carrier layer
Prior art date
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Ceased
Application number
EP05714706A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann De Ciutiis
Alexander Wildhaber
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.)
Autoneum Management AG
Original Assignee
Rieter Technologies AG
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 Rieter Technologies AG filed Critical Rieter Technologies AG
Publication of EP1725397A1 publication Critical patent/EP1725397A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B62D25/2072—Floor protection, e.g. from corrosion or scratching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • B60R13/0861—Insulating elements, e.g. for sound insulation for covering undersurfaces of vehicles, e.g. wheel houses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12431—Foil or filament smaller than 6 mils

Definitions

  • thermoplastic component in particular vehicle underbody component with integrated heat protection
  • the present invention relates to a heat-protected thermoplastic component according to the preamble of claim 1 and in particular to a vehicle underbody component with integrated heat protection.
  • Thermoplastic materials e.g. Polypropylene
  • This increased absorption of heat radiation leads to the matrix of such plastics being heated up strongly under the influence of locally different heat radiation in local areas and thus undesirable material weak points being generated in these areas. Therefore, when using such materials in areas that are exposed to increased heat radiation, metallic foils are applied that reflect the infrared radiation.
  • the matrix temperature of these plastics can thus be effectively reduced in the areas protected in this way, i.e. the undesirable changes in material, such as embrittlement, fragility, etc. can be avoided. This measure allows thermoplastic materials to be used even in very hot environments. Without such metallic
  • Protective films are components made of thermoplastic material that are exposed to a rapid aging process and cannot be used in environments with increased infrared radiation.
  • thermoplastic components are used to an increasing extent because, compared to metallic components, they are much lighter, can be shaped in any desired and cost-effective manner and are easy to recycle.
  • heat protection for the components used in vehicle technology is becoming increasingly important.
  • heat protection for components in vehicle technology proves to be particularly difficult due to the extraordinary mechanical loads, such as vibrations, wind forces, local temperature fluctuations, etc.
  • Such components are currently provided in a known manner with a metallic foil on the thermally exposed areas in order to protect them there from the increased infrared radiation.
  • this well-known measure only leads to products that can be used at short notice.
  • US Pat. No. 5,464,952 discloses an acoustically effective underbody component for vehicles, which has a core layer made of a heat-resistant and heat-insulating fiber material.
  • This core layer preferably consists of a fleece made of glass fibers, ceramic fibers, basalt wool or mixtures thereof and is provided on both sides with heat-reflecting foils made of aluminum or sheet metal in order to reflect any infrared radiation that may be incident on it.
  • the fleece of this underbody component is provided at least in the edge area with a thermosetting binder in order to secure the metallic foils to the fiber fleece. At the same time, this fastening leads to a stiffening of the edge area, which gives the entire underbody component a certain dimensional stability.
  • the heat-reflecting films preferably consist of a triple laminate film with a glass fiber layer, an aluminum layer and a thermoplastic polyolefin layer, in order to be able to be loosely bonded over the entire area in a molding press to the nonwoven fabric, which is usually mixed with a thermosetting binder.
  • This component therefore has a relatively stiff edge region and a soft, ie flexible, central region.
  • DE 197 05 511 A 1 describes a component used as a heat shield, which comprises a carrier layer made of a thermoplastic and a heat protection layer made of aluminum. Between the aluminum layer and the carrier layer there is a thermoplastic connecting layer (a hot melt adhesive) made of polypropylene (PP), polyester (PET), polyamide (PA) or thermoplastic polyurethane (TPU), which melts during the molding process and with which the Alu - Minium layer is cohesively connected to the carrier layer.
  • a hot melt adhesive made of polypropylene (PP), polyester (PET), polyamide (PA) or thermoplastic polyurethane (TPU), which melts during the molding process and with which the Alu - Minium layer is cohesively connected to the carrier layer.
  • This aluminum layer is designed far beyond the area of maximum heat load (hot-spot area) and is intended to dissipate the heat that is locally incident there, essentially convection heat.
  • the aluminum layer used preferably has a thickness of 0.08 to 0.2 mm and the surface of the heat shield can be provided with special deformations.
  • this heat shield has groove-shaped depressions which run orthogonally to one another and which are intended to improve the stability of the heat shield and its cooling effect.
  • this metallic heat protection layer can also be designed in the manner of an expanded metal.
  • thermoplastic component which does not have the disadvantages mentioned and which maintains its adhesiveness over its entire surface even after prolonged use under thermal radiation exposure.
  • a heat-protected and vibration-resistant vehicle underbody component with an increased service life is to be created.
  • These fold pockets are embedded in the plastic mass, i.e. they are mechanically anchored in the plastic mass and generate a peeling resistance W s of at least 0.15 N / mm 2 (e.g. at least 0.15 N / mm 2 ) that remains constant over the long term (ie over 10000 hours of operation at a temperature of approx. 140 ° C). W s > 0.15 N / mm 2 ).
  • Clawing of the metallic foil can be generated in a simple manner during the molding process of the thermoplastic components mentioned, by using a nubbed or similar preformed film is introduced together with the plastic to be molded in a mold cavity of a molding press.
  • the molding press is closed, the individual knobs, folds or similar pocket-shaped elevations are partially compressed, folded or folded and form more or less closed fold pockets.
  • the thermoplastic plastic can flow around and enclose the individual fold pockets and in this way forms a form-fitting connection with the metallic foil.
  • the individual fold pockets can be dimensioned differently depending on the intended use and functional purpose, can be arranged regularly or irregularly, can be coated with further materials and can be completely or incompletely surrounded by the plastic. In a preferred embodiment, at least 1-5 such folding pockets are provided in a range of 10-30 mm.
  • the foil used is preferably made of aluminum and has a thickness of 0.01-0.1 mm, but can also be up to 0.5 mm.
  • a heat-resistant adhesive is placed between the film and the plastic carrier, which does not lose its adhesiveness even when subjected to increased heat. It is understood that the person skilled in the art can provide further functional layers between the aluminum foil and the thermoplastic.
  • the component according to the invention is preferably suitable for use in thermally stressed areas in vehicles, for example in the area of the engine compartment underbody, in the area of the spare wheel well, in the area of the vehicle tunnel, in the area of the vehicle bulkhead, in the area of the exhaust pipe or catalytic converter, etc.
  • the advantages of the present invention are immediately apparent to the person skilled in the art and can be seen in particular in the fact that with these components a closed film protects the plastic over its entire area from infrared radiation and no delamination can occur.
  • the peel resistance a measure of the adhesiveness and vibration resistance, remains essentially unchanged even after a long period of operation, ie at elevated temperatures, and can therefore also be used in thermally particularly exposed areas of vehicles.
  • the present invention allows inexpensive production of the components according to the invention, in particular because the shape Exercise process of the thermoplastic material and the process of attaching the metallic foil to this material is possible in a single process step.
  • no perforations need to be made and therefore shorter production times can also be achieved.
  • the components according to the invention therefore do not show any signs of detachment in the long term even under increased vibration and heat loads and therefore do not lead to undesirable noise when used in the vehicle.
  • FIG. 2 an enlarged sectional view through a schematically represented component according to FIG. 1;
  • the component 1 shown in FIG. 1 comprises a trough-shaped carrier layer 2, which is shaped in a suitable manner depending on the intended use.
  • a metallic foil 3 is inserted into this carrier layer 2.
  • this film 3 has a multiplicity of pocket folds 4, which mechanically claw the metallic film 3 with the carrier layer 2.
  • the carrier layer 2 is preferably made of a glass fiber reinforced thermoplastic (GMT) or a thermoplastic filled with continuous fibers (LFT). Suitable materials are well known to the person skilled in the art. Products with continuous fibers usually have continuous fibers deposited in loops, but can also simply be filled with long fibers.
  • the metallic foil is preferably made of aluminum and has a thickness of 0.01 to 0.1 mm.
  • this film can also be made from another metallic material, in particular from a thin steel sheet, and can have a thickness of up to 0.5 mm.
  • a heat-resistant adhesive layer can be provided between this metallic foil 3 and the carrier layer 2, or additional heat-insulating or acoustically effective materials can be inserted.
  • the metallic foil 2 has every 10-30 mm at least 1-5 fold pockets 4 according to the invention. These fold pockets 4 can be dimensioned or arranged differently depending on the intended use.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cross section through a component 1 constructed according to the invention.
  • This has at least on one side a metallic foil 3 which is to act as a heat-reflecting foil in the finished component 1.
  • 3 aluminum is preferably used for this film.
  • This film 3 is fastened to a carrier layer 2 and has fold pockets 4 which are embedded in the carrier layer 2. These fold pockets 4 arise during the shaping process and are completely surrounded by the material of the carrier layer 2. The formation of these fold pockets 4 leads to a firm claw, i.e. positive connection, between the metallic foil 3 and the carrier layer 2.
  • These fold pockets are produced in a simple manner by using nubbed or otherwise deformed foils for the molding process.
  • these fold pockets 4 can be dimensioned and / or arranged differently by a person skilled in the art. It proves to be particularly advantageous for the invention that, in this type of anchoring, the film 3 does not have to be provided with perforations in order to be able to carry out mechanical fastening.
  • the anchoring areas 6, i.e. the areas with the fold pockets 4 are protected from the infrared radiation impairing the thermoplastic material of the carrier layer 2.
  • the film 3 it is up to the person skilled in the art to use the film 3 for other reasons, e.g. for acoustic reasons, to provide perforations and to provide a different material for the carrier layer 2, or to provide a further intermediate layer between the metallic foil 3 and the carrier layer 2.
  • the person skilled in the art is free to introduce, for example, a hot melt adhesive, a ceramic layer and / or an acoustically effective layer as the intermediate layer.
  • a metallic foil 3 which has previously been nubbed or otherwise provided with geometric deformations, is coated with an LFT, GMT or other suitable plastic material in a heated molding press.
  • the side with the deformations, in particular with the knobs, is turned towards the plastic material and these deformations are compressed, compressed or folded as desired when the plastic material is placed on it.
  • the pocket stems used according to the invention are formed, which allow the flowable plastic material to flow behind the individual pocket folds 4 in order to fully embed them.
  • a positive connection according to the invention can be produced in a simple manner.
  • the molding process turns the fibrous Hardened plastic material to form the desired carrier layer 2. At the same time, the hardening of the plastic layer 2 leads to a secure and long-term stable mechanical connection with the metallic foil 3.
  • peeling resistance W s is understood to mean the adhesiveness of the metallic foil to the thermoplastic carrier part, ie a measure of the force required per unit area for separating the metallic foil 3 from the carrier layer 2.
  • the measured values in area (I) relate to arrangements which have not yet been subjected to an aging process, while the measured values in area (II) relate to arrangements which have been exposed to a temperature of 140 ° C. over a period of 1000 hours.
  • the measured values A (l) and A (ll) relate to an arrangement A in which a conventional metal hot-melt adhesive (MSK25) has been used between an LFT molded part and an aluminum foil. The measurement results show that there was no measurable liability.
  • the measured values B (l) and B (ll) relate to an arrangement B in which an adhesive (HSK15) optimized for the connection of aluminum and polypropylene has been used between an LFT molded part and an aluminum foil.
  • the measured values C (I) and C (II) relate to an arrangement C according to the invention in which an aluminum foil provided with shaped pockets has been applied to an LFT molded part and no adhesive has been used between this LFT molded part and the aluminum foil.

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Abstract

Ein Bauteil für die Verwendung in thermisch belasteten Bereichen bei Fahrzeugen, beispielsweise im Bereich des Motorraumunterbodens, umfasst ein thermoplastisches Kunststoffteil bzw. eine Trägerschicht (2), welche mit einer metallischen Folie (3) thermisch geschützt ist. Um die Haftfähigkeit der metallischen Folie (3) zu verbessern, ist die metallische Folie (3) mit einer Vielzahl von Faltentaschen (4) versehen, welche im thermoplastischen Material der Trägerschicht (2) verankert sind. Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der metallischen Folie (3) und der Trägerschicht (2) gebildet.

Description

Hitzegeschütztes thermoplastisches Bauteil, insbesondere Fahrzeug-Unterbodenkompo- nente mit integriertem Hitzeschutz
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hitzegeschütztes thermoplastisches Bauteil gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere eine Fahrzeug-Unterbodenkomponente mit integriertem Hitzeschutz.
Thermoplastische Materialien, z.B. Polypropylen, sind temperatursensitiv und weisen ein hohes Oberflächenemissionsvermögen auf, respektive zeigen eine erhöhte Wärmestrahlungs-Absorption. Diese erhöhte Absorption von Wärmestrahlung führt dazu, dass sich die Matrix derartiger Kunststoffe unter dem Einfluss lokal unterschiedlicher Wärmestrahlung in lokalen Bereichen stark aufheizt und dadurch in diesen Bereichen unerwünschte Materialschwachstellen erzeugt werden. Deshalb werden bei der Verwendung derartiger Mate- rialien in Bereichen, welche einer erhöhten Wärmestrahlung ausgesetzt sind, metallische Folien aufgebracht, welche die infrarote Strahlung reflektieren. Damit kann die Matrixtemperatur dieser Kunststoffe in den derart geschützten Bereichen wirksam gesenkt werden, d.h. können die unerwünschten Materialveränderungen, wie Versprödung, Brüchigkeit, etc. vermieden werden. Diese Massnahme erlaubt es, thermoplastische Materialien auch in stark erhitzten Umgebungen verwenden zu können. Ohne derartige metallische
Schutzfolien sind Bauteile aus thermoplastischem Material einem raschen Alterungspro- zess ausgesetzt und nicht in Umgebungen mit erhöhter Infrarotstrahlung einsetzbar.
Insbesondere werden in der modernen Fahrzeugtechnik thermoplastische Bauteile in zu- nehmendem Masse eingesetzt, weil diese im Vergleich zu metallischen Bauteilen viel leichter sind, in beliebiger und kostengünstiger Weise geformt werden können und einfach zu rezyklieren sind. Damit gewinnt auch der Hitzeschutz für die in der Fahrzeugtechnik eingesetzten Bauteile immer mehr an Bedeutung. Der Hitzeschutz für Bauteile in der Fahrzeugtechnik erweist sich jedoch wegen der ausserordentlichen mechanischen Be- lastungen, wie Vibrationen, Windkräfte, lokale Temperaturschwankungen, etc., als besonders schwierig. Zur Zeit werden derartige Bauteile in bekannter Weise an den thermisch exponierten Bereichen mit einer metallischen Folie versehen, um diese dort vor der erhöhten Infrarotstrahlung zu schützen. Leider führt diese hinlänglich bekannte Massnahme nur zu kurzfristig verwendbaren Produkten.
BESTATIGUNGSKOPIE So ist beispielsweise aus der US 5,464,952 eine akustisch wirksame Uπterbodenkompo- nente für Fahrzeuge bekannt, welche eine Kernschicht aus einem hitzebestäπdigen und hitze-isolierenden Fasermaterial aufweist. Diese Kernschicht besteht vorzugsweise aus einem Vlies aus Glasfasern, keramischen Fasern, Basaltwolle oder Mischungen davon und ist beidseitig mit hitzereflektierenden Folien aus Aluminium oder Blech versehen, um allenfalls auftreffende Infrarotstrahlung zu reflektieren. Das Vlies dieser Unterbodenkomponente ist mindestens im Randbereich mit einem duroplastischen Bindemittel versehen, um damit die metallischen Folien am Faservlies zu befestigen. Gleichzeitig führt diese Befestigung zu einer Versteifung des Randbereichs, was der gesamten Unterbodenkom- ponente eine gewisse Formstabilität verleiht. Die wärmereflektierenden Folien bestehen vorzugsweise aus einer dreifachen Laminat-Folie mit einer Glasfaserschicht, einer Aluminiumschicht und einer thermoplastischen Polyolefinschicht, um in einer Formpresse ganzflächig mit dem in der Regel mit einem duroplastischen Bindemittel versetzten Vlies lose verbunden werden zu können. Dieses Bauteil weist also einen relativ steifen Randbereich und einen weichen, d.h. biegsamen Mittelbereich auf.
In der DE 197 05 511 A 1 wird ein als Hitzeschild verwendetes Bauteil beschrieben, welches eine Trägerschicht aus einem thermoplastischem Kunststoff und eine aus Aluminium bestehende Wärmeschutzschicht umfasst. Zwischen der Aluminiumschicht und der Trä- gerschicht ist eine thermoplastische Verbindungsschicht (ein Schmelzkleber) aus Po- lypropylene (PP), Polyester (PET), Polyamid (PA) oder thermoplastischem Polyurethan (TPU) vorgesehen, welche beim Formungsprozess aufschmilzt und mit welcher die AIu- miniumschicht an der Trägerschicht stoffschlüssig verbunden wird. Diese Aluminiumschicht ist weit über den Bereich maximaler Wärmebelastung (hot-spot Bereich) ausgelegt und soll die dort lokal auftreffende Wärme, im wesentlichen also Konvektionswärme, abführen. Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit weist die verwendete Aluminiumschicht vorzugsweise eine Dicke von 0.08 bis 0.2 mm auf und kann die Oberfläche des Hitzeschilds mit besonderen Verformungen versehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform weist dieses Hitzeschild orthogonal zueinander verlaufende rillenförmige Vertiefun- gen auf, welche die Stabilität des Hitzeschildes und dessen Kühlwirkung verbessern sollen. Zur Erfüllung dieser wärmeleitenden Funktion kann diese metallische Wärmeschutzschicht auch in Art eines Streckmetaiis ausgeformt sein.
Leider zeigt es sich, dass diese bekannten, mit einer metallischen Folie überzogenen und hohen thermischen Belastungen ausgesetzten Bauteile raschen Alterungsprozessen unterliegen, d.h.nur kurzfristig intakt bleiben. Insbesondere tritt bei derartig aufgebauten Unterbodenkomponenten nach kurzer Dauer eine Delaminierung statt, was die Verwendung dieser Bauteile für deren Verwendung in der Fahrzeugindustrie ungeeignet macht. Insbesondere verliert der Schmelzkleberzwischen der metallischen Schutzfolie und dem Trägermaterial wegen dem durch die hohen und wechselnden Temperaturbelastungen beschleunigten Alterungsprozess seine Haftfähigkeit. Darüberhinaus zeigen derartige Bauteile wegen der in diesem Einsatzbereich besonders ausgeprägten Vibrationen auch rasch Ermüdungserscheinungen, können brechen oder lokal zerbröseln und zu unerwünschter Geräuschbildung führen.
Es ist aus der WO 99/44851 bekannt geworden, einen Treibstofftank mit einem integrierten Hitzeschutz zu versehen und dabei die reflektierenden metallischen Folien derart zu perforieren, dass die erzeugten Perforationsprotrusionen beim Herstellungsprozess vom thermoplastischem Kunststoff hinterflossen werden, was zu einer formschlüssigen mechanischen Verkrallung und damit zu langlebigeren Produkten führt. Leider zeigt sich auch bei diesen Bauteilen, dass der verwendete Kunststoff in den Perforationsbereichen nur ungenügend vor Infrarotstrahlung geschützt ist und in diesen Bereichen rascher altern kann.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hitzegeschütztes thermoplasti- sches Bauteil zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und seinen Haftfähigkeit auch nach längerem Gebrauch unter thermischer Strahlenbelastung über seine gesamte Oberfläche beibehält. Insbesondere soll eine hitzegeschützte und vibrationsfeste Fahrzeug-Uπterbodenkomponente mit erhöhter Lebensdauer geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss von einem Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere durch ein Bauteil mit einer Trägerschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem LFT (endlosfaserverstärkter Thermoplast) oder einem GMT (glasfaserverstärkter Thermoplast) und einer mindestens partiell damit verbundenen metallischen Folie, welche eine Vielzahl kleiner Faltentaschen aufweist. Diese Faltentaschen sind in der Kunststoffmasse eingebettet, d.h. liegen mechanisch verankert in der Kunststoffmasse und erzeugen einen langfristig (d.h. über 1O00 h Betriebszeit bei einer Temperatur von ca. 140°C ) konstant bleibenden Schälwiderstand Ws von bspw. mindestens 0.15 N/mm2 ( Ws > 0.15 N/mm2 ). Diese Verankerung, resp. Verkrallung der metallischen Folie kann in einfacher Weise beim Formungsprozess der genannten thermoplastischen Bauteile erzeugt werden, indem eine genoppte oder ähnlich vorgeformte Folie gemeinsam mit dem zu formenden Kunststoff in ein Formnest einer Formpresse eingebracht wird. Beim Schliessen der Formpresse werden die einzelnen Noppen, Falten oder ähnlichen taschenförmige Erhebungen teilweise gestaucht, umgelegt oder gefaltet und bilden mehr oder weniger geschlossene Faltentaschen. Beim Ausfor- men des Bauteils kann der thermoplastische Kunststoff die einzelnen Faltentaschen um- fliessen und einschliessen kann, und bildet auf diese Weise eine formschlüssige Verbindung mit der metallischen Folie. Die Technik derartige Bauteile mittels eines Formungsprozesses auszugestalten, stellt keine besonderen Kenntnisse und Anforderungen an den Fachmann auf diesem Gebiet und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die einzelnen Faltentaschen können je nach Verwendungszweck und Funktionszweck unterschiedlich dimensioniert sein, können regelmässig oder unregelmässig angeordnet sein, mit weiteren Materialien beschichtet sein und vom Kunststoff vollständig oder unvollständig umflossen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind in einem Bereich von 10 - 30 mm mindestens 1 - 5 derartige Faltentaschen vorgesehen. Vorzugsweise besteht die verwendete Folie aus Aluminium und weist eine Dicke von 0.01 - 0.1 mm auf, kann jedoch auch bis zu 0.5 mm betragen.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird zwischen die Folie und den Kunst- stoffträger ein hitzebeständiger Kleber gebracht, der auch bei erhöhter Wärmebelastung seine Haftfähigkeit nicht verliert. Es versteht sich, dass der Fachmann zwischen die Aluminiumfolie und den Thermoplast weitere funktionelle Schichten vorsehen kann.
Das erfindungsgemässe Bauteil eignet sich bevorzugt für die Verwendung in thermisch belasteten Bereichen bei Fahrzeugen, beispielsweise im Bereich des Motorraumunterbodens, im Bereich der Ersatzradmulde, im Bereich des Fahrzeugtunnels, im Bereich der Fahrzeugstirnwand, im Bereich des Auspuffrohrs oder Katalysators, usw.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind dem Fachmann unmittelbar ersichtlich und insbesondere darin zu sehen, dass bei diesen Bauteilen eine geschlossene Folie den Kunststoff vollflächig vor Infrarotstrahlung schützt und keine Delaminierung auftreten kann. Der Schälwiderstand, ein Mass für die Haftfähigkeit und Vibrationsfestigkeit, bleibt auch nach längerer Betriebszeit, d.h. bei erhöhten Temperaturen im Wesentlichen unverändert und kann deshalb auch an thermisch besonders exponierten Stellen bei Fahrzeu- gen verwendet werden. Darüber hinaus erlaubt die vorliegende Erfindung eine kostengünstige Herstellung der erfindungsgemässen Bauteile, insbesondere, weil der Formge- bungsprozess des thermoplastischen Materials und der Befestigungsprozess der metallischen Folie an diesem Material in einem einzigen Verfahrensschritt möglich ist. Darü- berhinaus brauchen keine Perforationen erzeugt zu werden und können deshalb auch kürzere Produktionszeiten erzielt werden. Die erfindungsgemässen Bauteile zeigen also auch unter erhöhter Vibrations- und Wärmebelastung langfristig keine Ablöseerscheinungen und führen damit bei der Verwendung im Fahrzeug auch nicht zu einer unerwünschten Geräuschbildung.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der Figu- ren näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 : eine räumliche Ansicht eines schematisch dargestellten, erfindungsgemässen Bauteils;
Fig. 2: eine vergrösserte Schnittdarstellung durch ein schematisch dargestelltes Bauteil gemäss Figur 1 ;
Fig. 3: eine graphische Darstellung zum Langzeitverhalten des Schälwiderstands.
Das in Figur 1 gezeigte Bauteil 1 umfasst eine wannenförmige Trägerschicht 2, welches je nach Verwendungszweck in geeigneter Weise geformt ist. In der dargestellten Ansicht ist in diese Trägerschicht 2 eine metallische Folie 3 eingelegt. Diese Folie 3 weist erfin- dungsgemäss eine Vielzahl von Taschenfalten 4 auf, welche die metallischen Folie 3 mit der Trägerschicht 2 mechanisch verkrallen. Die Trägerschicht 2 wird vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Thermoplast (GMT) oder einem mit Endlosfasern gefüllten Thermoplast (LFT) gefertigt. Geeignete Materialien sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Produkte mit Endlosfasem, weisen in der Regel in Schlingen abgelegte Endlosfasern auf, können aber auch einfach mit langen Fasern gefüllt sein. Vorzugsweise besteht die metallische Folie aus Aluminium und weist eine Dicke von 0.01 bis 0.1 mm auf. Es versteht sich jedoch, dass diese Folie auch aus einem anderen metallischen Material, insbesondere aus einem dünnen Stahlblech gefertigt sein kann und eine Dicke von bis zu 0.5 mm aufweisen kann. Hilfsweise kann zwischen diese metallische Folie 3 und der Trägerschicht 2 eine hitzebeständige Klebschicht (Schmelzkleber) vorgesehen werden oder können zusätzliche wärmeisolierende oder akustisch wirksame Materialien eingelegt wer- den. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die metallische Folie 2 alle 10-30 mm mindestens 1-5 erfindungsgemässe Faltentaschen 4 auf. Diese Faltentaschen 4 können je nach Verwendungszweck unterschiedlich dimensioniert sein oder angeordnet sein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein erfindungsge- mäss aufgebautes Bauteil 1. Dieses weist mindestens auf einer Seite eine metallische Folie 3 auf, welche beim fertig hergestellten Bauteil 1 als Wärme reflektierende Folie wirken soll. Vorzugsweise wird für diese Folie 3 Aluminium verwendet. Diese Folie 3 ist an einer Trägerschicht 2 befestigt und weist Faltentaschen 4 auf, welche in die Trägerschicht 2 eingebettet sind. Diese Faltentaschen 4 entstehen beim Formungsprozess und werden vom Material der Trägerschicht 2 vollständig umgeben. Die Ausbildung dieser Faltentaschen 4 führt zu einer festen Verkrallung, d.h. formschlüssigen Verbindung, zwischen der metallischen Folie 3 und der Trägerschicht 2. Diese Faltentaschen werden in einfacher dadurch erzeugt, dass für Formungsprozess genoppte oder anderweitig verformte Folien verwendet werden. Je nach Verwendungszweck können diese Faltentaschen 4 vom Fachmann unterschiedlich dimensioniert und/oder angeordnet werden. Für die Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass bei dieser Art der Verankerung die Folie 3 nicht mit Perforationen versehen werden muss, um eine mechanische Befestigung vornehmen zu könnend. Insbesondere bleiben die Verankerungsbereiche 6 , d.h. die Bereiche mit den Faltentaschen 4 vor der das thermoplastische Material der Trägerschicht 2 beeinträchtigenden Infrarotstrahlung geschützt. Natürlich bleibt es dem Fachmann freigestellt, die Folie 3 aus anderen Gründen, z.B. aus akustischen Gründen, mit Perforationen zu versehen und ein anders Material für die Trägerschicht 2 vorzusehen, oder zwischen die metallische Folie 3 und der Trägerschicht 2 eine weitere Zwischenschicht vorzusehen. So steht es dem Fachmann frei, als Zwischenschicht bspw. einen Schmelzkleber, ein Ke- ramikschicht und/oder eine akustisch wirksame Schicht einzubringen.
Beim Formungsprozess wird eine metallische Folie 3, welche vorgängig genoppt oder anderweitig mit geometrischen Verformungen versehen wurde, in einer geheizten Formpresse mit einem LFT-, GMT- oder anderen geeigneten Kunststoffmaterial belegt. Dabei wird die Seite mit den Verformungen, insbesondere mit den Noppen, dem Kunststoffmaterial zugewendet und werden diese Verformungen beim Auflegen des Kunststoffmaterials zusammengedrückt, gestaucht oder beliebig gefaltet. Dabei werden die erfindungsge- mäss verwendeten Taschenfaften gebildet, welche es erlauben, dass das fliessfähige Kunststoffmaterial hinter die einzelnen Taschenfalten 4 fliessen kann, um diese vollstän- dig in sich einzubetten. Dadurch kann eine erfindungsgemässe formschlüssige Verbindung in einfacher Weise erzeugt werden. Durch den Formungsprozess wird das faserige Kunststoffmaterial gehärtet, um die gewünschte Trägerschicht 2 zu bilden. Gleichzeitig führt das Aushärten der Kunststoffschicht 2 zu einer sicheren und langfristig stabilen mechanischen Verbindung mit der metallischen Folie 3.
Fig. 3 zeigt eine grafische Darstellung der Messergebnisse zum Schälwiderstand Ws bei verschiedenen Anordnungen A, B; C. In der vorliegenden Schrift soll wird unter Schälwiderstand Ws die Haftfähigkeit der metallischen Folie am thermoplastischen Trägerteil verstanden, d.h. ein Mass für die benötigte Kraft pro Flächeneinheit für das Abtrennen der metallischen Folie 3 von der Trägerschicht 2 sein. Die Messwerte im Bereich (I) betreffen Anordnungen, welche noch keinem Alterungsprozess unterworfen worden sind, während die Messwerte im Bereich (II) Anordnungen betreffen, welche einer Temperatur von 140°C über eine Dauer von 1000 Stunden ausgesetzt worden sind. Die Messwerte A(l) und A(ll) beziehen sich auf eine Anordnung A, bei welcher zwischen einem LFT-Formteil und einer Aluminiumfolie ein herkömmlicher Metallschmelzkleber (MSK25) verwendet worden ist. Die Messresultate zeigen, dass es damit zu keiner messbaren Haftung gekommen ist.
Die Messwerte B(l) und B(ll) betreffen eine Anordnung B, bei der zwischen einem LFT- Formteil und einer Aluminiumfolie ein für die Verbindung von Aluminium und Polypropylen optimierter Kleber (HSK15) verwendet worden ist. Die dazu erhaltenen Messwerte B(l) machen deutlich, dass bei dieser Anordnung im ungealterten Zustand ein ausserordent- lich hoher Schälwiderstand Ws = 1.2 N/mm2 erreicht werden kann. Jedoch zeigen die Messwerte B(ll), dass sich der Schälwiderstand nach dem Alterungsprozess Ws = 0.15 N/mm2 reduziert hat (ca. 85% Reduktion des Haftwertes). Die Messwerte C(l) und C(ll) betreffen eine erfindungsgemässe Anordnung C, bei welcher eine mit Formtaschen versehene Aluminiumfolie auf einem LFT-Formteil angebracht worden ist und zwischen diesem LFT-Formteil und der Aluminiumfolie kein Kleber verwendet worden ist. Der mit der erfindungsgemässen Anordnung C und ohne Verwendung eines zusätzliche Klebers erzeugte Schärwiderstand beträgt im ungealterten Zustand Ws = 0.2 N/mm2, während sich der Schälwiderstand für diese Anordnung C nach 1O00 Stunden Wärmebehandlung lediglich auf Ws = 0.16 N/mm2 verringert hat (ca. 20 % Reduktion der Haftfähigkeit). Diese Messergebnisse machen die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung deutlich. Insbesondere kann der Fachmann ohne weiteres erfinderisches Dazutun die Dimensionierung und Gestaltung der Faltentascheπ in geeigneter Weise beeinflussen und optimieren.

Claims

Patentansprüche
1. Hitzegeschütztes thermoplastisches Bauteil (1 ) mit einer Trägerschicht (2) aus ei- nem thermoplastischen Kunststoff und einer mindestens partiell damit verbundenen metallischen Folie (3), dadurch gekennzeichnet, dass diese Folie (3) eine Vielzahl von Faltentaschen (4) aufweist, welche in der Trägerschicht (2) eingebettet sind und eine formschlüssige Verbindung mit der Trägerschicht (2) bilden.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff ein endlosfaserverstärkter Thermoplast (LFT) ist.
3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GMT) ist.
4. Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Folie (3) eine Aluminiumfolie ist.
5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumfolie eine Dicke von 0.01 bis 0.1 mm aufweist.
6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich von 10 - 30 mm mindestens 1 - 5 Faltentaschen angeordnet sind.
7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der metallischen Folie (3) und der thermoplastischen Trägerschicht (2) ein Schmelzkleber vorgesehen ist.
8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schälwiderstand Ws nach einer Dauerbelastung von über 1'000 Std. bei einer Temperatur von ca. 140 °C einen Wert von mindestens 0.15 N/mm2 aufweist.
9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schälwiderstand Ws nach einer Dauerbelastuπg von über 1'000 Std. bei einer Temperatur von ca. 140 °C um höchstens 20% reduziert ist.
0. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Fahrzeug-Unterbodenkomponente ist.
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