EP1979145A1 - Verfahren zur herstellung von schallabsorbierenden formteilen mit bereichen unterschiedlicher dichte - Google Patents

Verfahren zur herstellung von schallabsorbierenden formteilen mit bereichen unterschiedlicher dichte

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Publication number
EP1979145A1
EP1979145A1 EP06819950A EP06819950A EP1979145A1 EP 1979145 A1 EP1979145 A1 EP 1979145A1 EP 06819950 A EP06819950 A EP 06819950A EP 06819950 A EP06819950 A EP 06819950A EP 1979145 A1 EP1979145 A1 EP 1979145A1
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EP
European Patent Office
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recycled
layer
heavy
particles
melt fibers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06819950A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Rudolf Czerny
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.)
Carcoustics Techconsult GmbH
Original Assignee
Carcoustics Techconsult 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 Carcoustics Techconsult GmbH filed Critical Carcoustics Techconsult GmbH
Publication of EP1979145A1 publication Critical patent/EP1979145A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C43/34—Feeding the material to the mould or the compression means
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of sound-absorbing molded parts with regions of different density, in particular for use as motor vehicle front wall panels or as underware for motor vehicle carpets.
  • Floor carpets in motor vehicles are usually provided with a molded foam back, which serves in particular the compensation of unevenness of the floor panel, for example, of shallow depressions and wavy structures in the floor panel.
  • the foam backing of automotive carpets also has a sound-insulating function.
  • the foam back can be produced largely waste-free except for the cut-outs and often consists of polyurethane foam.
  • Three-dimensionally shaped foam backs of polyurethane are characterized by a high contour accuracy, but their production is relatively expensive, with the reactive foaming in the mold usually required use of a release agent sometimes causes problems.
  • polyurethane backings often do not provide the desired resistance to treading, which is why they are provided with additional inserts made of an impact resistant material such as EPP inserts.
  • Object of the present invention is to provide a method with which sound-absorbing moldings having predetermined areas of different density and are particularly suitable as underware for motor vehicle carpets, can be produced inexpensively.
  • the method according to the invention essentially comprises the following steps:
  • the realization of the method according to the invention requires relatively low machine costs.
  • the cost of materials in the process according to the invention by the use of recycled material and optionally residual materials are low compared to the cost of materials, which are usually in the production of corresponding foam moldings incurred.
  • the method according to the invention makes it possible, in particular, to save disposal costs for residual materials and / or cut wastes from polyurethane foam, heavy-layer material such as EPDM (ethylene-propylene-diene rubber) and / or nonwovens from thermoplastic fibers.
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • the pneumatic application of the various materials takes place in such a way that a first layer is first produced from material comprising recycled and / or newly produced thermoplastic melt fibers, then heavy-layer particles recycled subsequently to this first layer be applied pneumatically, and then on the heavy-layer particles, a further layer of material comprising at least Wiederhergesteilte and / or recycled thermoplastic melt fibers and recycled foam particles, is generated, wherein the pneumatic application is controlled so that this further layer after pressing by a multiple thicker than the first layer after pressing.
  • the pneumatically applied heavy layer particles Before being pressed, the pneumatically applied heavy layer particles initially form a porous material layer whose porosity allows rapid heating of the mat-shaped sheet by means of hot air. Only by the subsequent pressing results in a substantially airtight, closed heavy layer (insulation layer).
  • the pneumatic application of the different materials may alternatively or additionally also take place on the belt conveyor or a surface (in particular) of recycled heavy layer particles mixed with material comprising at least newly produced and / or recycled thermoplastic melt fibers and recycled foam particles. This variant of the method is suitable where it is not necessary or undesirable to produce a closed sound insulation layer of recycled heavy-layer particles in the molded parts to be produced.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention is that the pneumatic application of recycled Schwertikteilchen on the belt conveyor or the said surface in one or more predetermined areas using at least one template is performed.
  • defined heavy-layer areas on or in the mat-shaped fabrics can be produced very selectively with regard to their position, size and / or shape.
  • the pneumatic application of the various materials is carried out by means of a machine-controlled robot arm.
  • the finished sound-absorbing molded part can be easily assembled while compensating for dimensional tolerances, in particular dimensional tolerances of a body area to be clad
  • the pneumatic application of the various materials is controlled such that the finished molded part has at least one edge section comprises, in which material which comprises recycled and / or newly produced thermoplastic melt fibers and recycled foam particles, an insulating layer formed from recycled Schwertikteilchen projects lip-shaped.
  • the lip-shaped edge region of the finished molded part then has sufficient flexibility due to its material structure, which allows a tight, tolerance-compensating connection of the molded part to adjacent regions of the bodywork area to be clad.
  • Fig. 1 is a sche ⁇ tatician representation of a first system for carrying out the method according to the invention
  • 2 shows a schematic representation of a second system for carrying out the method according to the invention in accordance with a second exemplary embodiment
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of a section of another sound-absorbing molding produced according to the invention.
  • Fig. 1 a plant for the production of sound-absorbing moldings 1 is sketched with areas of different density.
  • the plant comprises a plurality of storage containers 2, 3, 4 sorted by material types storage or collection of shredded fibers, crushed foam particles and crushed heavy particles.
  • the materials mentioned are at least partially, but preferably predominantly or exclusively, recyclates and / or residues which are produced, inter alia, in the production of sound-insulating vehicle components.
  • the materials used may be thermoplastic and / or mineral fibers as well as fiber blends of shredded components of end-of-life vehicles, such as door linings, headliners, vehicle carpets, hat racks, textile upholstery and textile wheel arch liners.
  • Recycled polyester fibers are preferably used with newly produced and / or recycled melt fibers, in particular bicomponent fibers, wherein the Proportion of bicomponent fibers in the fiber mixture is preferably in the range of 10 to 30 wt .-%.
  • the melting temperature of the melt fibers or bicomponent fibers used is typically in the range from 90 ° C. to 120 ° C.
  • melt fiber mixtures are used as melt fibers whose melting temperature is in the range of 100 to 120 0 C, in admixture with melt fibers whose melting temperature is in the range of 150 to 160 0 C.
  • the mixing ratio of these melt fibers is in the range of 2: 1 to 1: 2. It can be in particular 1: 1.
  • foam particles in particular comminuted polyurethane, polyester and / or melamine resin foam are suitable for the process according to the invention.
  • the size of the foam particles is preferably in a range of less than or equal to 15 mm, preferably less than or equal to 10 mm.
  • the heavy particles are obtained, for example, by comminuting thermoplastic heavy layers containing rubber, thermoplastic elastomers and / or fillers.
  • As heavy material is in particular obtained by recycling EPDM granules.
  • the particle size of the recycled heavy material used is preferably in a range of 10 mm or less, preferably less than 5 mm.
  • recycled fibers of any composition and mixing ratios in combination with recycled heavy and thermoplastic Recyclate agglomerates of different densities are used in the inventive method.
  • the system shown in Fig. 1 further comprises a continuous conveyor 5, which is formed for example as a belt or plate belt conveyor.
  • each of the storage containers 2, 3, 4 is provided with its own metering wheel ⁇ cell wheel) 6, 7, 8 and a blower (not shown).
  • the metering wheels 6, I 1 8 and associated blower can be operated independently.
  • an adjustable volume or mass flow of the material in the storage container passes into a pipeline 9, which has an application opening or application nozzle which opens above the continuous conveyor 5.
  • An end section of the pipeline 9 having the application opening (application nozzle) is pivotable and / or flexible and is moved by means of a manipulator or program-controlled robot arm (not shown) to selected locations within a region located above the continuous conveyor 5.
  • the materials stored in the storage containers 2, 3 and 4 can be inflated by means of the pipe 9 guided by the manipulator or robot arm without additional aids to the belt or plate belt conveyor 5 in such a way that a mat-shaped fabric 14 is created from the materials.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention is that for generating a surface-specific material distribution one or several chambers 10 are used, each having a plurality of flaps, in particular cover flaps and / or lateral boundary flaps.
  • the chamber 10 and its flaps affect the three-dimensional shape of the sheet during injection of the materials.
  • the mat-shaped fabric 14 produced by blowing in the chamber 10 represents a kind of "material cake".
  • the belt of the continuous conveyor (belt conveyor) 5 is preferably formed net-like and equipped with a suction device (not shown), which acts on the belt with negative pressure to hold the material applied thereto in its position.
  • the chamber 10 may also have a bottom, in particular a three-dimensionally shaped bottom, which is made of perforated plate, a grid or a perforated plate.
  • composition of the recycled materials by type, fiber length or particle size and quantity as well as the material distribution in the production of the respective mat-shaped sheet 14 depend in particular on the acoustic requirements that are placed on the sound-absorbing molding to be produced. Accordingly, it is provided in the method according to the invention that the pneumatic application of heavy-layer particles is controlled so that the mat-shaped sheet has heavy layer regions with different layer thickness and / or different surface-specific mass. It is particularly preferred to apply the recycled heavy-layer particles so tightly that after pressing the matted formed sheet 14 form a closed sound insulation layer (see Fig .. 3).
  • the method according to the invention further provides the control option of material comprising at least recycled and / or newly made thermoplastic melt fibers and recycled foam particles to blow onto the belt conveyor or into the chamber such that the mat-shaped sheet 14 has fiber-foam regions with different layer thicknesses and / or having different area-specific mass.
  • the mat-shaped fabric 14 thus obtained represents a preform with a material distribution produced in a targeted manner.
  • the mat-shaped fabric 14 is then transported with the chamber 10 on the belt conveyor 5 to a heating station 11.
  • the heating station 11 consists of a furnace housing or tunnel furnace 12, which is provided with a heating fan 13 (circulating air blower).
  • the fan heater 13 generates hot air which is blown through the mat-shaped sheet.
  • the heating station 11 is formed in the illustrated embodiment so that the sheet is flowed through from bottom to top with hot air.
  • the temperature of the hot air used to heat the sheet is in a range of about 15O 0 C to 350 0 C.
  • the hot air emerging from the fabric still has a high heat content. This is at least partially recycled in the circuit to the fan heater 13.
  • the heated sheet 14 is subsequently fed to a mold 15 designed as a press, which has a temperature below the melting point of the melt fibers.
  • the temperature of the upper and lower tool existing mold 15 is preferably in the range of 20 0 C to 40 0 C, in particular in the range of 3O 0 C to 40 0 C.
  • the cavity of the forming tool 15 and the nature of the sheet 14 are matched to one another and designed with respect to the requirements placed on the molded part 1 to be produced, in such a way that predetermined areas of the sheet 14 are compressed to different degrees.
  • the pressing of the mat-shaped sheet 14 is performed in such a manner that the finished molded article 1 has at least a predetermined surface area in which the melt fibers and the foam particles are compactly compacted and has at least one other predetermined surface area in which the melt fibers and the Foam particles are pressed together less strong, so that in this at least one other surface area is a permanent soft, puffy layer area.
  • the mat-shaped sheet 14 can be provided with a cover fleece 16 at least on one side if necessary.
  • the cover fleece 16 is unwound for this purpose, for example, from a supply roll and cut with a cutting device 17, wherein the blank is deposited on the fabric 14 before pressing in the mold 15.
  • a second embodiment of a system for carrying out the method according to the invention is shown. This plant differs from the plant according to FIG. 1 essentially in that the materials stored in the storage containers 2, 3, 4 for the mat-shaped fabric are not blown into a chamber but are applied pneumatically directly to the belt or plate belt conveyor 5 ,
  • the application of the various materials is carried out with the plant of FIG. 2 in such a way that first of material comprising recycled and / or newly manufactured thermoplastic melt fibers, a first layer 14.1 is applied pneumatically. This first layer 14.1 is followed by a layer 14.2 of recycled heavy layer particles to which a further layer 14.3 of material comprising at least recycled and / or newly produced thermoplastic melt fibers and recycled foam particles is then applied pneumatically.
  • the pneumatic application of the various materials can be controlled so that the last applied layer 14.3 after pressing is several times thicker than the first layer 14.1 after pressing.
  • each of the storage containers 2, 3, 4 or each type of material is assigned its own robot arm or manipulator with a pivotable or flexible order line 9.1, 9.2, 9.3.
  • Fig. 3 a produced by the process according to the invention sound-absorbing molding 1 is outlined. It can be seen that the molded part 1 has a closed heavy layer 14.2. It can also be seen that the molded part 1 has an edge section 1.1, in which material comprising recycled and / or newly manufactured thermoplastic melt fibers and recycled foam particles, the heavy layer ⁇ insulating layer) protrudes lip-shaped. Due to its flexibility, the lip-shaped edge region 1.1 permits a tight, tolerance-compensating connection of the molded part 1 to adjacent regions of a body region to be clad.
  • the pneumatic application of the various materials can also be carried out in the inventive method in such a way that recycled heavy-layer particles 14.21 in mixture with material 14.11, which at least recycled and / or newly manufactured thermoplastic melt fibers and recycled foam particles, applied to the belt conveyor 5 or into the chamber 10 blown. In this case, no closed heavy layer results in the finished molded part 1 '(see FIG. 4).
  • the moldings 1, 1 'produced by the process according to the invention are particularly suitable as a substructure for motor vehicle carpets, wherein the molded part 1, 1' is not connected to the carpet materially. However, a connection of the molding 1, 1 'with the carpet can be made if necessary. Furthermore, moldings 1, 1 'produced by the process according to the invention can advantageously be used as inside panels for the engine compartment separating from the passenger compartment end walls.
  • the embodiment of the invention is not limited to the embodiments described above. Much more Further embodiments are possible, which make use of the idea of the invention given in the appended claims even with fundamentally different design.
  • a mold for the production of the mat-shaped sheet 14 by inflation or blowing of the various materials are used instead of a belt conveyor and a moving table conveyor and a mobile or stationary work surface.
  • the working surface or the application surface of the molding tool can be formed from perforated plate or another perforated application surface and be provided with a suction device, so that the inflated material on the perforated surface is held in a positionally secured by the negative pressure generated by the suction on the surface.
  • the heating of the mat-shaped sheet 14 by means of radiant heater, in particular infrared emitters, and / or carried out by means of heating plates. Furthermore, it is within the scope of the invention to pre-heat the material intended for the production of the mat-shaped sheet material 14, in particular the heavy layer material, already in the storage container 3. The preheating temperature in the reservoir 3 should, however, not exceed a value of 50 0 C.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schallabsorbierenden Formteilen (1), insbesondere zur Verwendung als Kraftfahrzeug-Stirnwandverkleidungen oder als Unterware für Kraftfahrzeug-Teppiche. Das Verfahren umfasst im Wesentlichen folgende Schritte: Pneumatisches Aufbringen von verschiedenen Materialien wenigstens umfassend neuhergestellte und/oder recyclierte thermoplastische Schmelz fasern, recyclierte Schaumstoff teilchen und recyclierte Schwerschichtteilchen auf einen Bandförderer (5) oder eine Fläche in der Weise, dass aus den Materialien ein mattenförmiges Flächengebilde (14) entsteht, Erhitzen und Pressen des erhitzten Flächengebildes (14) wobei vorbestimmte Bereiche des Flächengebildes (14) unterschiedlich stark verdichtet werden.

Description

Verfahren zur Herstellung von schallabsorbierenden Formteilen mit Bereichen unterschiedlicher Dichte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schallabsorbierenden Formteilen mit Bereichen unterschiedlicher Dichte, insbesondere zur Verwendung als Kraftfahrzeug-Stirnwandverkleidungen oder als Unterware für Kraftfahrzeug-Teppiche.
Bodenteppiche in Kraftfahrzeugen sind üblicherweise mit einem geformten Schaumstoffrücken versehen, der Insbesondere dem Ausgleich von Unebenheiten des Bodenblechs, beispielsweise von flachen Mulden und wellenförmigen Strukturen im Bodenblech dient. Zudem hat der Schaumstoffrücken von Kraftfahrzeugteppichen auch eine schallisolierende Funktion. Der Schaumstoffrücken lässt sich bis auf die auszuschneidenden Durchbrüche weitgehend abfallfrei herstellen und besteht vielfach aus Polyurethan-Schaumstoff. Dreidimensional geformte Schaumstoffrücken aus Polyurethan zeichnen sich durch eine hohe Konturtreue aus, Ihre Herstellung ist allerdings relativ aufwendig, wobei die beim reaktiven Schäumen im Formwerkzeug üblicherweise erforderliche Verwendung eines Trennmittels mitunter Probleme bereitet. Ferner bieten aus Polyurethan bestehende Teppichrücken oft nicht die gewünschte Trittfestigkeit, weshalb sie mit zusätzlichen Einlegern aus trittfestem Material, zum Beispiel Einlegern aus EPP versehen werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich schallabsorbierende Formteile, die vorbestimmte Bereiche unterschiedlicher Dichte aufweisen und insbesondere als Unterware für Kraftfahrzeug-Teppiche geeignet sind, kostengünstig herstellen lassen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst im Wesentlichen folgende Schritte:
Pneumatisches Aufbringen von verschiedenen Materialien wenigstens umfassend neuhergesteilte und/oder recyclierte thermoplastische Schmelzfasern, recyclierte Schaumstoffteilchen und recyclierte Schwerschichtteilchen auf einen Bandförderer oder eine Fläche (z.B. Kammerfläche) in der Weise, dass aus den Materialien ein mattenförmiges Flächengebilde entsteht,
Erhitzen des Flächengebildes auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Schmelzfasern, und
Pressen des erhitzten Flächengebildes oder eines Zuschnittes davon zu einem dreidimensionalen Formteil in einem Formwerkzeug, welches eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Schmelzfasern aufweist, wobei vorbestimmte Bereiche des Flächengebildes unterschiedlich stark verdichtet werden.
Die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert relativ geringe Maschinenkosten. Zudem sind die Materialkosten beim erfindungsgemäßen Verfahren durch den Einsatz von durch Recycling gewonnenem Material und gegebenenfalls Reststoffen günstig im Vergleich zu den Materialkosten, die üblicherweise bei der Herstellung von entsprechenden Schaumstoffformteilen anfallen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere die Einsparung von Entsorgungskosten für Reststoffe und/oder Schnittabfälle aus Polyurethanschaumstoff , Schwerschichtmaterial wie EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Rautschuk) und/oder Vliesen aus thermoplastischen Fasern.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien in der Weise erfolgt, dass zunächst aus Material, welches recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische Schmelzfasern umfasst, eine erste Schicht erzeugt wird, auf diese erste Schicht anschließend recyclierte Schwerschichtteilchen pneumatisch aufgebracht werden, und auf den Schwerschichtteilchen dann eine weitere Schicht aus Material, welches wenigstens neuhergesteilte und/oder recyclierte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, erzeugt wird, wobei das pneumatische Aufbringen so gesteuert wird, dass diese weitere Schicht nach dem Pressen um ein Mehrfaches dicker ist als die erste Schicht nach dem Pressen.
Diese Verfahrensweise ermöglicht die zuverlässige Erzeugung einer im Wesentlichen geschlossenen Schalldämmschicht aus den recyclierten Schwerschichtteilchen. Die pneumatisch aufgetragenen SchwerSchichtteilchen bilden dabei vor dem Pressen zunächst eine poröse Materialschicht, deren Porosität eine schnelle Erhitzung des mattenförmigen Flächengebildes mittels Heißluft zulässt. Erst durch das anschließende Pressen entsteht eine im Wesentlichen luftdichte, geschlossene Schwerschicht (Dämmschicht) . Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung kann das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien alternativ oder ergänzend auch in der Weise erfolgen, dass recyclierte Schwerschichtteilchen in Mischung mit Material, welches wenigstens neuhergestellte und/oder recyclierte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasεt, auf den Bandförderer oder eine Fläche (z.B. Kammerfläche} aufgebracht werden. Diese Verfahrensvariante bietet sich dort an, wo die Erzeugung einer geschlossenen Schalldämmschicht aus recyclierten Schwerschichtteilchen in den herzustellenden Formteilen nicht erforderlich oder nicht erwünscht ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das pneumatische Aufbringen von recyclierten Schwerschichtteilchen auf den Bandförderer oder die besagte Fläche in einem oder mehreren vorbestimmten Bereichen unter Verwendung mindestens einer Schablone durchgeführt wird. Auf diese Weise lassen sich hinsichtlich ihrer Lage, Größe und/oder Form definierte Schwerschichtbereiche an bzw. in den mattenförmigen Flächengebilden sehr gezielt erzeugen.
Um bei hoher Produktivität eine möglichst gleichbleibend gute Qualität zu erzielen, ist ferner vorgesehen, dass das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien mittels eines maschinengesteuerten Roboterarms durchgeführt wird.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass beim pneumatischen Aufbringen bzw. Einblasen der verschiedenen Materialien mindestens eine mehrere Klappen aufweisende Kammer zur Erzeugung einer flächenspezifischen MaterialVerteilung verwendet wird.
Damit das fertige schallabsorbierende Formteil unter Ausgleich von Maßtoleranzen, insbesondere von Maßtoleranzen eines damit zu verkleidenden Karosseriebereichs problemlos montiert werden kann, wird als weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien so gesteuert wird, dass das fertige Formteil mindestens einen Randabschnitt aufweist, in welchem Material, welches recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, eine aus recyclierten Schwerschichtteilchen gebildete Dämmschicht lippenförmig überragt. Der lippenförmige Randbereich des fertigen Formteils weist dann aufgrund seines Materialaufbaus eine ausreichende Flexibilität auf, die einen dichten, toleranzausgleichenden Anschluß des Formteils an angrenzende Bereiche des zu verkleidenden Karosseriebereichs erlaubt.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine scheπtatische Darstellung einer ersten Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 eine Schematische Darstellung einer zweiten Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine schematische Querschnittansicht eines
Abschnittes eines erfindungsgemäß hergestellten schallabsorbierenden Formteils; und
Fig. 4 eine schematische Querschnittansicht eines Abschnittes eines weiteren erfindungεgemäß hergestellten schallabsorbierenden Formteils.
In Fig. 1 ist eine Anlage zur Herstellung von schallabsorbierenden Formteilen 1 mit Bereichen unterschiedlicher Dichte skizziert. Die Anlage umfasst mehrere Vorratsbehälter 2, 3, 4 zur nach Materialarten sortierten Speicherung bzw. Sammlung von zerkleinerten Fasern, zerkleinerten Schaumstoffteilchen und zerkleinerten Schwerstoffteilchen.
Bei den genannten Materialien handelt es sich zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch überwiegend oder ausschließlich um Recyclate und/oder Reststoffe, die unter anderem in der Produktion von schallisolierenden Fahrzeugbauteilen anfallen. Insbesondere kann es sich bei den verwendeten Materialien um thermoplastische und/oder mineralische Fasern sowie Fasermischungen aus geshredder- ten Bauteilen von Altautos handeln, wie z.B. Türinnen» Verkleidungen, Dachhimmel, Fahrzeugteppiche, Hutablagen, textilen Sitzbezüge und textile Radhausauskleidungen. Vorzugsweise kommen recyclierte Polyesterfasern mit neuhergestellten und/oder recyclierten Schmelzfasern, insbesondere Bikomponentenfasern zum Einsatz, wobei der Anteil der Bikomponentenfasern in der Fasermischung vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 Gew.-% liegt. Die Schmelztemperatur der verwendeten Schmelzfasern bzw. Bikomponentenfasern liegt typischerweise im Bereich von 900C bis 1200C.
Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Schmelzfasermischungen eingesetzt. Beispielsweise werden als Schmelzfasern solche Schmelzfasern verwendet, deren Schmelztemperatur im Bereich von 100 bis 1200C liegt, in Mischung mit Schmelzfasern, deren Schmelztemperatur im Bereich von 150 bis 1600C liegt. Das Mischungsverhältnis dieser Schmelzfasern liegt dabei im Bereich von 2:1 bis 1:2. Es kann insbesondere 1:1 betragen.
Als Schaumstoffteilchen bieten sich für das erfindungs- gemäße Verfahren insbesondere zerkleinerter Polyurethan-, Polyester- und/oder Melaminharzschaumstoff an. Die Größe der Schaumstoffteilchen liegt vorzugsweise in einem Bereich kleiner/gleich 15 mm, vorzugsweise kleiner/gleich 10 mm.
Die Schwerstoffteilchen werden dagegen beispielsweise durch Zerkleinerung von Kautschuk, thermoplastischen Elastomeren und/oder Füllstoffen enthaltenden thermoplastischen Schwerεchichten erlangt. Als Schwerstoff eignet sich insbesondere durch Recycling gewonnenes EPDM- Granulat. Die Teilchengröße des verwendeten Schwerstoff- Recyclats liegt vorzugsweise in einem Bereich kleiner/gleich 10 mm, vorzugsweise kleiner 5 mm.
Grundsätzlich können Recyclat-Fasern jeglicher Zusammensetzung und Mischungsverhältnisse in Kombination mit recyclierten Schwerstoffen und thermoplastischen Recyclat-Agglomeraten unterschiedlicher Dichten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren genutzt werden.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage umfasst ferner einen Stetigförderer 5, der beispielsweise als Gurtband- oder Plattenbandförderer ausgebildet ist.
Die in den Vorratsbehältern 2, 3, 4 gespeicherten Materialien werden pneumatisch auf den Stetigförderer 5 aufgebracht. Hierzu ist jeder der Vorratεbehälter 2, 3, 4 mit einem eigenen Dosierrad { Zellenrad) 6, 7, 8 und einem Gebläse (nicht gezeigt) versehen. Die Dosierräder 6, I1 8 und zugehörigen Gebläse können unabhängig voneinander betrieben werden. Über das jeweilige Dosierrad 6, 7 oder 8 gelangt ein einstellbarer Volumen- bzw. Massenstrom des im Vorratsbehälter befindlichen Materials in eine Rohrleitung 9, die eine oberhalb des Stetigförderers 5 mündende Auftragsöffnung bzw. Auftragsdüse aufweist. Ein die Auftragsöffnung (Auftragsdüse) aufweisende Endabschnitt der Rohrleitung 9 ist schwenkbar und/oder flexibel ausgeführt und wird mittels eines Manipulators oder programmgesteuerten Roboterarms (nicht gezeigt) an ausgewählte Stellen innerhalb eines oberhalb des Stetigförderers 5 liegenden Bereichs bewegt.
Grundsätzlich können die in den Vorratsbehältern 2, 3 und 4 gespeicherten Materialien mittels der vom Manipulator bzw. Roboterarm geführten Rohrleitung 9 ohne weitere Hilfsmittel auf den Gurt- oder Plattenbandförderer 5 in der Weise aufgeblasen werden, dass aus den Materialien ein mattenförmiges Flächengebilde 14 entsteht. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht allerdings darin, dass zur Erzeugung einer flächenspezifischen Materialverteilung eine oder mehrere Kammern 10 verwendet werden, die jeweils mehrere Klappen, insbesondere Abdeckklappen und/oder seitliche Begrenzungsklappen aufweisen. Die Kammer 10 und deren Klappen beeinflussen die dreidimensionale Form des Flächengebildes beim Einblasen der Materialien. Das durch Einblasen in der Kammer 10 erzeugte mattenförmige Flächengebilde 14 stellt eine Art „Materialkuchen" dar.
Der Gurt des Stetigförderers (Bandförderers) 5 ist vorzugsweise netzartig ausgebildet und mit einer Ansaugeinrichtung (nicht gezeigt) ausgestattet, die den Gurt mit Unterdrück beaufschlagt, um das darauf aufgebrachte Material in seiner Lage festzuhalten.
Die Kammer 10 kann dabei auch einen Boden, insbesondere einen dreidimensional geformten Boden aufweisen, der aus Lochblech, einem Gitter oder einer perforierten Platte gefertigt ist.
Die Zusammenstellung der recyclierten Materialien nach Art, Faserlänge bzw. Teilchengröße und Menge sowie die MaterialVerteilung bei der Erzeugung des jeweiligen mattenförmigen Flächengebildes 14 hängen insbesondere von den akustischen Anforderungen ab, die an das herzustellende schallabsorbierende Formteil gestellt werden. Dementsprechend ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass das pneumatische Aufbringen von Schwerschichtteilchen so gesteuert wird, dass das mattenförmige Flächengebilde Schwerschichtbereiche mit unterschiedlicher Schichtdicke und/oder unterschiedlicher flächenspezifischer Masse aufweist. Dabei ist besonders bevorzugt, die recyclierten Schwerschichtteilchen so dicht aufzubringen, dass sie nach dem Pressen des matten- förmigen Flächengebildes 14 eine geschlossene Schalldämmschicht bilden (vgl. Fig. 3) .
Das erfindungsgemäSe Verfahren bietet des weiteren die Steuerungsoption, Material, welches wenigstens recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, so auf den Bandförderer bzw. in die Kammer einzublasen, dass das mattenförmige Flächengebilde 14 Faser-Schaumstoff-Bereiche mit unterschiedlicher Schichtdicke und/oder unterschiedlicher flächenspezifischer Masse aufweist.
Das so erhaltene mattenförmige Flächengebilde 14 stellt einen Vorformling mit einer gezielt erzeugten Materialverteilung dar.
Das mattenförmige Flächengebilde 14 wird danach mit der Kammer 10 auf dem Bandförderer 5 zu einer Aufheizstation 11 transportiert. Die Aufheizstation 11 besteht aus einem Ofengehäuse bzw. Tunnelofen 12, der mit einem Heizgebläse 13 (Umluftgebläse) versehen ist. Das Heizgebläse 13 erzeugt Heißluft, die durch das mattenförmige Flächengebilde hindurchgeblasen wird. Die Aufheizstation 11 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass das Flächengebilde von unten nach oben mit Heißluft durchströmt wird. Die Temperatur der zum Erhitzen des Flächengebildes benutzten Heißluft liegt in einem Bereich von etwa 15O0C bis 3500C. Die aus dem Flächengebilde austretende Heißluft hat noch einen hohen Wärmegehalt. Die wird zumindest teilweise im Kreislauf zum Heizgebläse 13 zurückgeführt. Das erhitze Flächengebilde 14 wird anschließend einem als Presse ausgeführten Formwerkzeug 15 zugeführt, welches eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Schmelzfasern aufweist. Die Temperatur des aus Ober- und Unterwerkzeug bestehenden Formwerkzeuges 15 liegt vorzugsweise im Bereich von 200C bis 400C, insbesondere im Bereich von 3O0C bis 400C. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem Formwerkzeug 15 Kühlkanäle 15.1, 15.2 integriert.
Die Kavität des Formwerkzeuges 15 und die Beschaffenheit des Flächengebildes 14 sind aufeinander abgestimmt und hinsichtlich der Anforderungen, die an das herzustellende Formteil 1 gestellten werden, ausgeführt, und zwar so, dass vorbestimmte Bereiche des Flächengebildes 14 unterschiedlich stark verdichtet werden. Beispielsweise wird das Pressen des mattenförmigen Flächengebildes 14 in der Weise durchgeführt, dass das fertige Formteil 1 mindestens einen vorbestimmten Flächenbereich aufweist, in welchem die Schmelzfasern und die Schaumstoffteilchen bleibend kompakt zusammengepresst sind, sowie mindestens einen anderen vorbestimmten Flächenbereich aufweist, in welchem die Schmelzfasern und die Schaumstoffteilchen weniger stark zusammengepresst sind, so dass in diesem mindestens einen anderen Flächenbereich ein bleibender weicher, bauschiger Schichtbereich vorliegt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, kann das mattenförrαige Flächengebilde 14 bei Bedarf zumindest einseitig mit einem Abdeckvlies 16 versehen werden. Das Abdeckvlies 16 wird hierzu beispielsweise von einer Vorratsrolle abgewickelt und mit einer Schneidvorrichtung 17 zugeschnitten, wobei der Zuschnitt auf das Flächengebilde 14 vor dem Pressen im Formwerkzeug 15 abgelegt wird. In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Diese Anlage unterscheidet sich von der Anlage gemäß Fig. 1 im Wesentlichen dadurch, dass die in den Vorratsbehältern 2, 3, 4 gespeicherten Materialien für das mattenförmige Flächengebilde nicht in eine Kammer eingeblasen werden, sondern direkt auf den Gurt- oder Plattenbandförderer 5 pneumatisch aufgebracht werden.
Das Aufbringen der verschiedenen Materialien erfolgt mit der Anlage gemäß Fig. 2 in der Weise, dass zunächst aus Material, welches recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische Schmelzfasern umfasst, eine erste Schicht 14.1 pneumatisch aufgebracht wird. Auf diese erste Schicht 14.1 folgt eine Schicht 14.2 aus recyclierten Schwerschichtteilchen, auf die dann eine weitere Schicht 14.3 aus Material, welches wenigstens recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, pneumatisch aufgebracht wird. Das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien kann dabei so gesteuert werden, dass die zuletzt aufgebrachte Schicht 14.3 nach dem Pressen um ein Mehrfaches dicker ist als die erste Schicht 14.1 nach dem Pressen. Bei der Anlage gemäß Fig. 3 ist jedem der Vorratsbehälter 2, 3, 4 bzw. jeder Materialart ein eigener Roboterarm oder Manipulator mit verschwenkbarer bzw. flexibler Auftragsleitung 9.1, 9.2, 9.3 zugeordnet.
In Fig. 3 ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes schallabsorbierendes Formteil 1 skizziert. Es ist zu erkennen, dass das Formteil 1 eine geschlossene Schwerschicht 14.2 aufweist. Ferner ist zu erkennen, dass das Formteil 1 einen Randabschnitt 1.1 aufweist, in welchem Material, welches recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische Schmelzfasern sowie recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, die Schwerschicht {Dämmschicht) lippenförmig überragt. Der lippenförmige Randbereich 1.1 erlaubt aufgrund seiner Flexibilität einen dichten, toleranzausgleichenden Anschluß des Formteils 1 an angrenzende Bereiche eines zu verkleidenden Karosseriebereichs .
Das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch in der Weise erfolgen, dass recyclierte Schwerschichtteilchen 14.21 in Mischung mit Material 14.11, welches wenigstens recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, auf den Bandförderer 5 aufgebracht oder in die Kammer 10 eingeblasen werden. In diesem Fall ergibt sich in dem fertigen Formteil 1' keine geschlossene Schwerschicht (vgl. Fig. 4).
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile 1, 1' eignen sich insbesondere als Unterbau für Kraftfahrzeugteppiche, wobei das Formteil 1, 1' mit dem Teppich nicht Stoffschlüssig verbunden wird. Eine Verbindung des Formteils 1, 1' mit dem Teppich kann jedoch bei Bedarf vorgenommen werden. Des weiteren können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formteile 1, 1' vorteilhaft als innenseitige Verkleidungen für den Motorraum vom Fahrgastraum trennende Stirnwände verwendet werden .
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind weitere AusführungsVarianten möglich, die auch bei grundsätzlich abweichender Gestaltung von dem in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindungsgedanken Gebrauch machen. So kann zum Beispiel anstelle eines Bandförderers auch ein Wandertischförderer sowie eine mobile oder stationäre Arbeitsfläche, insbesondere ein Formwerkzeug für die Erzeugung des mattenförmigen Flächengebildes 14 durch Aufblasen bzw. Einblasen der verschiedenen Materialien verwendet werden. Die Arbeitsfläche bzw. die Auftragsfläche des Formwerkzeuges können dabei aus Lochblech oder einer anderen perforierten Auftragsfläche gebildet und mit einer Ansaugvorrichtung versehen sein, so dass das auf die perforierte Fläche aufgeblasene Material durch den von der Ansaugvorrichtung erzeugten Unterdruck auf der Fläche lagegesichert gehalten wird.
Anstelle oder ergänzend zu einem Heißluftgebläse (Umluftgebläses) kann das Erhitzen des mattenförmigen Flächengebildes 14 auch mittels Heizstrahler, insbesondere Infrarot-Strahler, und/oder mittels Heizplatten erfolgen. Des weiteren liegt es im Rahmen der Erfindung, das zur Herstellung der mattenförmigen Flächengebilde 14 vorgesehene Material, insbesondere das Schwerschichtmaterial bereits im Vorratsbehälter 3 vorzuwärmen. Die Vorwärmtemperatur im Vorratsbehälter 3 sollte dabei aber einen Wert von 500C nicht übersteigen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Herstellung von schallabsorbierenden Forxπteilen (1, 1'), insbesondere zur Verwendung als Kraftfahrzeug-Stirnwandverkleidungen oder als Unterware für Kraftfahrzeug-Teppiche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte:
Pneumatisches Aufbringen von verschiedenen
Materialien wenigstens umfassend recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische
Schmelzfasern, recyclierte Schaumstoffteilchen und recyclierte Schwerschichtteilchen auf einen
Bandförderer (5) oder eine Fläche in der Weise, dass aus den Materialien ein mattenförmiges
Flächengebilde (14) entsteht,
Erhitzen des Flächengebildes (14) auf eine
Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der
Schmelzfasern, und
Pressen des erhitzten Flächengebildes (14) oder eines Zuschnittes davon zu einem dreidimensionalen
Formteil (1, 1') in einem Formwerkzeug (15), welches eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der
Schmelzfasern aufweist, wobei vorbestimmte Bereiche des Flächengebildes unterschiedlich stark verdichtet werden .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien in der Weise erfolgt, dass zunächst aus Material, welches neuhergestellte und/oder recyclierte thermoplastische Schmelzfasern umfasst, eine erste Schicht (14.1) erzeugt wird, auf diese erste Schicht (14.1) anschließend eine Schicht (14.2) recyclierte Schwerschichtteilchen pneumatisch aufgebracht wird, und auf den Schwerschichtteilchen dann eine weitere Schicht (14.3) aus Material, welches wenigstens recyclierte und/oder neuhergestellte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, erzeugt wird, wobei das pneumatische Aufbringen so gesteuert wird, dass diese weitere Schicht (14.3) nach dem Pressen um ein Mehrfaches dicker ist als die erste Schicht (14.1) nach dem Pressen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen von Schwerschichtteilchen so gesteuert wird, dass das mattenförmige Flächengebilde (14) Schwerschichtbereiche mit unterschiedlicher Schichtdicke und/oder unterschiedlicher flächenspezifischer Masse aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen von recyclierten Schwerschichtteilchen auf den Bandförderer (5) oder die besagte Fläche in einem oder mehreren vorbestimmten Bereichen unter Verwendung mindestens einer Schablone durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen des Materials, welches wenigstens neuhergestellte und/oder recyclierte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, so gesteuert wird, dass das mattenförmige Flächengebilde (14) Faser- Schaumstoff-Bereiche mit unterschiedlicher Schichtdicke und/oder unterschiedlicher flächenspezifischer Masse aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen von recyclierten Schwerschichtteilchen so gesteuert wird, dass die Schwerschichtteilchen nach dem Pressen des mattenförmigen Flächengebildes (14) eine geschlossene Schalldämmschicht (14.2) bilden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien so gesteuert wird, dass das fertige Formteil (1) mindestens einen Randabschnitt (1.1) aufweist, in welchem Material, welches neuhergestellte und/oder recyclierte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, eine aus recyclierten Schwerschichtteilchen gebildete Dämmschicht (14.2) lippenförmig überragt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien in der Weise erfolgt, dass recyclierte Schwerschichtteilchen (14.21) in Mischung mit Material (14.11), welches wenigstens neuhergestellte und/oder recyclierte thermoplastische Schmelzfasern und recyclierte Schaumstoffteilchen umfasst, auf den Bandförderer (5) oder die besagte Fläche aufgebracht werden .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Pressen des mattenförmigen Flächengebildes (14) in der Weise durchgeführt wird, dass das fertige Formteil (1) mindestens einen vorbestimmten Flächenbereich aufweist, in welchem die Schmelzfasern und die Schaumstoffteilchen bleibend kompakt zusammen- gepresst sind, sowie mindestens einen anderen vorbestimmten Flächenbereich aufweist, in welchem die Schmelzfasern und die Schaumεtoffteilchen weniger stark zusammengepresst sind, so dass in diesem mindestens einen anderen Flächenbereich ein bleibender weicher, bauschiger Schichtbereich vorliegt .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Erhitzen des Flächengebildes (14) mittels Heißluft durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien mittels eines Roboterarms durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass beim pneumatischen Aufbringen der verschiedenen Materialien mindestens eine mehrere Klappen aufweisende Kammer (10) zur Erzeugung einer flächenspezifischen Materialverteilung verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das pneumatische Aufbringen der verschiedenen Materialien durch Einblasen auf den Bandförderer (5) oder die besagte Fläche erfolgt, wobei als Gurt ein mit Unterdruck beaufschlagter, netzartiger Gurt oder als besagte Fläche ein mit Unterdruck beaufschlagtes Lochblech verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das mattenförmige Flächengebilde (14) vor dem Pressen in dem Formwerkzeug (15) zumindest einseitig mit einem Abdeckvlies (16) versehen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die verwendeten Schmelzfasern in einer Mischung verwendet werden, die Schmelzfasern mit einer Schmelztemperatur im Bereich von 100 bis 12O0C und Schmel2fasern mit Schmelztemperatur im Bereich von 150 bis 1600C umfasst.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Mischungsverhältnis der Schmelzfasern mit unterschiedlicher Schmelztemperatur im Bereich von 2:1 bis 1:2 liegt.
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