WO2005021853A2 - Thermoformbares trägerteil - Google Patents

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WO2005021853A2
WO2005021853A2 PCT/EP2004/009340 EP2004009340W WO2005021853A2 WO 2005021853 A2 WO2005021853 A2 WO 2005021853A2 EP 2004009340 W EP2004009340 W EP 2004009340W WO 2005021853 A2 WO2005021853 A2 WO 2005021853A2
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Christoph Josefiak
Jürgen Weber
Gerhard Stuppy
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Carl Freudenberg Kg
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    • B32B2262/14—Mixture of at least two fibres made of different materials

Definitions

  • thermoformable carrier part comprising at least one layer of a nonwoven and a binder system distributed therein and containing and / or not producing any formaldehyde and based on crosslinkable polymers, the layer having a dry basis weight of 100-1200 g / m 2 with a thickness of 1 - 100 mm and contains no glass fibers, as well as thermoformed carriers, especially for molded parts of a vehicle.
  • thermosetting composite materials are preferably used from several materials.
  • the core of such a composite material is a polyurethane foam soaked or coated with liquid isocyanates, which is solidified by crosslinking during the deformation.
  • the polyurethane foam impregnated or coated with isocyanate is subjected to thermoforming and the like. a. covered with glass fibers on both sides. Nonwovens and / or foils and decorative layers are also applied over the glass fibers.
  • thermoformed supports such as. B.
  • Carrier parts in which this problem is largely avoided are known from DE-U-2 990409 1. These carrier parts consist of nonwovens based on thermoplastic polyester fibers, which have a high proportion of so-called bicomponent fibers in the nonwoven in order to achieve the necessary mechanical properties, in particular the rigidity and the thermal resistance. To achieve the necessary rigidity, weights per unit area of up to 1800 g / m 2 are necessary, which is unacceptable in view of the desired weight reduction of vehicles and the associated lower fuel consumption.
  • thermoformable carrier part which, when formed from a carrier, preferably a molded part for vehicles, has excellent acoustic effectiveness, simple disposal, negligible environmental problems due to emissions and excellent mechanical properties, in particular excellent rigidity , guaranteed with a relatively low basis weight.
  • thermoformable carrier part comprising at least one layer of a nonwoven fabric and a binder system based on crosslinkable polymers and containing and / or generating no formaldehyde, the layer having a weight per unit area dry from 100 - 1200 g / m 2 with a thickness of 1 - 100 mm and contains no glass fibers, dissolved.
  • thermoformable carrier part a basis weight of 300 - 1000 g / m 2 at a thickness of 3 - 30mm, more preferably a basis weight of 400-900 g / m 2 at a thickness of 5-15 mm.
  • a spunbonded nonwoven or a dry-laid nonwoven can be used as the nonwoven.
  • dry-laid nonwovens are understood to mean nonwovens which are laid out of short-cut filaments and strengthened using a wide variety of processes.
  • nonwovens can also be used, which can be produced according to the general trade as "Struto” or "Wave-maker” and “Kunit” and “Multiknif” processes.
  • the spunbonded nonwovens used are obtained from the corresponding polymer melt by spinning, stretching, laying and consolidation.
  • the methods generally known in the art, such as needling, thermofusion or chemical consolidation and combinations thereof, are suitable for consolidating the drained nonwovens and the spunbonded nonwovens. Combinations thereof are preferably used according to the invention, in particular a dry-laid nonwoven that solidifies by needling or by impregnation with the binder system that is used according to the invention.
  • the nonwovens used according to the invention consist at least partially of fibers made of thermoplastic polymers, preferably of at least one thermoplastic polymer selected from the group comprising polyester, polyamide, viscose, polyolefin, polyacrylonitrile and mixtures of at least two polymers of the same or different types.
  • the nonwoven fabric can contain up to 80% by weight, preferably up to 60% by weight, particularly preferably up to 50% by weight, of natural fibers such as. B. wood fibers, flax, hemp, kenaf, jute or sisal fibers.
  • natural fibers such as. B. wood fibers, flax, hemp, kenaf, jute or sisal fibers.
  • binder systems according to the invention based on crosslinkable polymers which contain no formaldehyde and / or produce during the transition from the thermoplastic to the thermosetting state.
  • These binder systems thus meet the basic requirements with regard to emissions and fogging behavior, which are to be met especially when used in vehicle construction.
  • binder systems based on crosslinkable polymers which have a thermoplastic behavior in the temperature range from 20 to 150 ° C., which changes into a thermoset behavior above 150 ° C.
  • the binder systems which are based at least in part on a crosslinkable acrylic acid and / or maleic acid polymer and a polyfunctional alcohol are preferred.
  • the binder system can be introduced into the nonwoven in any way, for. Example, as a powder moistened with the low molecular weight polyfunctional condensation component or as a dispersion or solution, preferably as an aqueous dispersion which, after distribution in the nonwoven fabric, is freed from the dispersion medium, preferably water, by customary methods, preferably by drying.
  • the binder system can contain up to 50% by weight, preferably up to 40% by weight, of a latex dispersion of a non-crosslinkable thermoplastic polymer or graft polymer.
  • the monomer units predominantly correspond to the monomer units of the crosslinkable polymer, but the monomers with functional groups, such as, for. B. maleic acid or acrylic acid, only as appropriate derivatives, such as. B. esters or amides. Because the monomers are largely identical, the dispersions are compatible.
  • the proportion of the binder system in the dry basis weight of the layer of nonwoven fabric provided with the binder is preferably 10-80% by weight, particularly preferably 20-60% by weight, very particularly preferably 25-40% by weight.
  • the coating of the binder system therefore preferably has a dry basis weight of 20-900 g / m 2 , particularly preferably 10-400 g / m 2 and very particularly preferably 150-300 g / m 2 .
  • the layer of nonwoven fabric and binder system of the thermoformable carrier part according to the invention can also be constructed in multiple layers to control the mechanical properties of the carrier formed therefrom.
  • the individual layers of this layer preferably consist of an identical nonwoven and an identical binder system.
  • the adhesive can be used as a powder, adhesive fleece (M-Webs), spray adhesive, individual adhesive dots or in the form of an adhesive film.
  • thermoformable carrier part according to the invention also advantageously has a multi-layer construction.
  • at least one surface of the carrier part can be covered with a textile cover layer.
  • the textile cover layer preferably consists of a nonwoven fabric, which is optionally also provided with the binder system used according to the invention.
  • a spunbonded nonwoven or a dry-laid nonwoven based on the fibers mentioned above can be used as the nonwoven.
  • Nonwovens with a low weight and with a low elasticity are preferably used.
  • the nonwoven layers preferably have a thickness between 0.05 and 1 mm and have a weight per unit area of 20-250, preferably between 50 and 200 and very particularly preferably between 50 and 150 g / m 2 .
  • the nonwovens used can be consolidated by all known consolidation methods such as needling, thermofusion, calendering, chemical consolidation or hydroentanglement or a combination of these processes.
  • this layer of the binder system preferably has a dry basis weight of 10-200 g / m 2 , preferably 20-50 g / m 2 .
  • the second, opposite surface of the layer of nonwoven fabric and binder system of the thermoformable carrier part according to the invention can also be used a further textile layer, which is preferably identical to the first covering layer described above.
  • the weight per unit area of the nonwoven preferably used preferably corresponds to the values given above, as does the overlay of the binder according to the invention, which may also be used.
  • the total weight per unit area of dry of the thermoformable carrier part according to the invention must be 100-1200, preferably 300-1000, particularly preferably 400-900 g / m 2 .
  • thermoformable carrier part preferably a molded part of a vehicle
  • a visible decorative material can also be applied to the visible side of the entire construction of the thermoformable carrier part according to the invention described above, so that the desired finished molded part, preferably a molded part of a vehicle, is obtained after thermoforming the carrier part.
  • the individual layers can be connected with the aid of the binder system used according to the invention or with the abovementioned adhesives after the layers have already been loosely connected to one another beforehand by needling.
  • these can be used as powder, adhesive fleece (M-Webs), spray adhesive, individual adhesive dots or in the form of an adhesive film.
  • the permanent connection of the individual layers is preferably achieved by the subsequent thermoforming of the carrier part according to the invention, which is covered with the cover layers and, if appropriate, the decorative layer, in particular by the crosslinking binder system.
  • thermoforming process for producing a thermoformed carrier from the thermoformable carrier part according to the invention can be carried out using a so-called cold or hot pressing process.
  • the thermoformable carrier part according to the invention which is optionally provided with the cover layers and the decorative layer, is placed in a preheated press and deformed under pressure to the desired shape.
  • a corresponding thermoformable carrier part is placed in front of the Pressing is heated to the temperature required for the shaping with the aid of IR radiators, hot air or contact heating and is deformed under pressure in a cold press to the desired shape.
  • the binder system changes from a thermoplastic behavior to a thermosetting behavior, since a chemical crosslinking process, preferably a condensing crosslinking reaction, takes place.
  • thermoformed carrier obtained by thermoforming from the thermoformable carrier part according to the invention, which can preferably be used as a molded part of a vehicle.
  • Such a molded part is very particularly preferred as a molded part of a vehicle, such as a vehicle roof lining, a pillar and / or door trim, a floor assembly, a parcel shelf, a trunk lining, at least part of an engine compartment lining such as bonlinliners and / or an end wall isolation used.
  • a vehicle such as a vehicle roof lining, a pillar and / or door trim, a floor assembly, a parcel shelf, a trunk lining, at least part of an engine compartment lining such as bonlinliners and / or an end wall isolation used.
  • a drained, needled nonwoven fabric made of 100% polyester fibers with a thickness of 8 mm and a basis weight of 600 g / m 2 is impregnated with a liquid binder system based on an acrylic acid copolymer and dried at 140 ° C.
  • the basis weight dry is 950 g / m 2 .
  • a decorative material made from a colored microfiber spunbonded nonwoven is made using copolyamide adhesive fleece laminated from polyamide / polyester at 120 ° C.
  • the total weight of the laminated carrier part is 1080 g / m 2 .
  • the laminated carrier part is heated by means of contact heating so that the temperature is 200 ° C. and pressed in a cold press at 80 ° C. to form a headlining.
  • a molded part is obtained which, in the three-point bending test, as stated above, has a maximum bending force of 42.6 N according to EN 310 with a bending stiffness of 1544 N x mm and whose flow resistance according to DIN 52215 1054 Pas / mm, which is excellent indicates acoustic behavior.
  • a dry-laid needled nonwoven fabric made of 100% polyester fibers with a thickness of 8 mm and a weight per unit area of 400 g / m 2 is impregnated with a liquid binder system of an acrylic acid copolymer and dried at 140 ° C.
  • the dry weight is 650 g / m 2 .
  • the weight per unit area is 150 g / m 2 .
  • the two nonwovens are laminated at 120 ° C, in addition, on the other side of the impregnated needle nonwoven, a decorative material made from a colored microfiber spunbonded nonwoven made of polyamide / polyester is laminated on at 120 ° C.
  • the total basis weight of the laminated carrier part is 960 g / m 2 .
  • the laminated carrier part is heated by means of contact heating so that the temperature is 200 ° C. and pressed in a cold press at 80 ° C. to form a headlining.
  • a molded part is obtained which, in the three-point bending test according to EN 310, has a maximum bending force of 61.2 N with a bending stiffness of 2480 N x mm and whose flow resistance according to DIN 52215 is 1108 Pas / mm, which indicates excellent acoustic behavior.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermoformbares Trägerteil umfassend wenigstens eine Schicht aus einem Vliesstoff und einem darin verteilten, keinen Formaldehyd enthaltendes und/oder erzeugendes Bindemittelsystem auf Basis von vernetzbaren Polymeren, wobei die Schicht ein Flächengewicht trocken von 100 - 1200 g/m2 bei einer Dicke von 1 -100 mm aufweist und keine Glasfasern enthält, sowie daraus thermogeformte Träger.

Description

Thermoformbares Trägerteil
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein thermoformbares Trägerteil umfassend wenigstens eine Schicht aus einem Vliesstoff und einem darin verteilten, keinen Formaldehyd enthaltendes und/oder erzeugendes Bindemittelsystem auf Basis von vernetzbaren Polymeren, wobei die Schicht ein Flächengewicht trocken von 100 - 1200 g/m2 bei einer Dicke von 1 - 100 mm aufweist und keine Glasfasern enthält, sowie daraus thermogeformte Träger, insbesondere für Formteile eines Fahrzeuges.
Stand der Technik
Als Materialien für thermogeformte Trägerteile, wie z. B. Dachhimmel in Fahrzeugen, werden bevorzugt duroplastische Verbundwerkstoffe aus mehreren Werkstoffen eingesetzt. Dabei bildet den Kern eines solchen Verbundwerkstoffes ein mit flüssigen Isocyanaten getränkter oder bestrichener Polyurethanschaum, der durch Vernetzung während der Verformung verfestigt wird. Um für solche Trägerteile die notwendigen mechanischen Eigenschaften, insbesondere die notwendige hohe Steifigkeit zu erzielen, wird der mit Isocyanat getränkte oder bestrichene Polyurethanschaum vor der Thermoverformung u. a. beidseitig mit Glasfasern belegt. Über den Glasfasern werden noch Vliesstoffe und/oder Folien sowie Dekorschichten aufgebracht. Solche thermogeformten Träger, wie z. B. Dachhimmel, bereiten Probleme bei der Entsorgung wegen der darin enthaltenen Glasfasern und zeigen nur eine limitierte akustische Wirksamkeit, die bei Fahrzeugen nicht ausreichend ist. Entsprechende Konstruktionen sind beispielsweise aus DE-A-1 9744682, DE-A-1 975 710 2 oder DE-A-1 981 3152 bekannt.
Aus WO 93/18218 ist bekannt, Trägerteile aus diskontinuierlichen Holz-, Pulpefasern, die mit einem Bindemittel kontinuierlich beschichtet sind, herzustellen, die als Verstärkung zur Erzielung der notwendigen mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Steifigkeit, mit Fasern verstärkt werden können. Auch hier ist insbesondere beim Einsatz solcher Trägerteile als Formteile zur Auskleidung von Fahrzeugen das Problem einer unzureichenden akustischen Wirksamkeit nicht gelöst.
In der WO98/30375 hat man versucht, dieses akustische Problem durch Einsatz von Trägerteilen basierend auf polymeren Fasermatten, die mit geschäumten Bindemittel Dispersionen ausgerüstet sind, zu lösen. Da diese geschäumten Bindemittel Formaldehyd aufweisen oder bei ihrer Vernetzung abgeben, ist das Emissions- Verhalten und die damit verbundene Umweltbelastung bei Formteilen in Fahrzeugen nicht akzeptabel.
Trägerteile, bei denen dieses Problem weitgehend vermieden wird, sind aus DE-U-2 990409 1 bekannt. Diese Trägerteile bestehen aus Vliesstoffen basierend auf thermoplastischen Polyesterfasern, die zur Erzielung der notwendigen mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Steifheit und der thermischen Beständigkeit, einen hohen Anteil an sogenannten Bikomponenten-Fasern im Vliesstoff aufweisen. Zum Erreichen der notwendigen Steifigkeit sind Flächengewichte bis zu 1800 g/m2 notwendig, was in Hinblick auf die angestrebte Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen und dem damit verbundenen geringeren Kraftstoffverbrauch nicht akzeptabel ist.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein thermoformbares Trägerteil zur Verfügung zu stellen, das bei einem daraus geformten Träger, vorzugsweise Formteil für Fahrzeuge, eine ausgezeichnete akustische Wirksamkeit, eine einfache Entsorgung, vernachlässigbare Umweltprobleme durch Emissionen und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, insbesondere eine ausgezeichnete Steifigkeit, bei relativ geringem Flächengewicht garantiert.
Diese Aufgabe wird durch Bereitstellung des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils umfassend wenigstens eine Schicht aus einem Vliesstoff und einem darin verteilten, keinen Formaldehyd enthaltende und/oder erzeugende Bindemittelsystem auf Basis von vernetzbaren Polymeren, wobei die Schicht ein Flächengewicht trocken von 100 - 1200 g/m2 bei einer Dicke von 1 - 100 mm aufweist und keine Glasfasern enthält, gelöst.
Vorzugsweise weist das thermoformbare Trägerteil ein Flächengewicht von 300 - 1000 g/m2 bei einer Dicke von 3 - 30 mm, besonders bevorzugt ein Flächengewicht von 400 - 900 g/m2 bei einer Dicke von 5 - 15 mm auf.
Als Vliesstoff kann ein Spinnvliesstoff oder ein trockengelegter Vliesstoff eingesetzt werden. Als sogenannte trockengelegte Vliesstoffe werden Vliesstoffe verstanden, die nach verschiedensten Verfahren aus kurzgeschnittenen Filamenten gelegt und gefestigt werden. Neben einfachen, trockengelegten Vliesstoffen, kommen auch Vliesstoffe in Frage, die nach den in der Fachwelt allgemein als „Struto"- oder „Wave-maker" und „Kunit"- und „Multiknif-Verfahren hergestellt werden können. Die zum Einsatz kommenden Spinnviiesstoffe werden aus der entsprechenden Polymerschmelze durch Spinnen, Verstrecken, Legung und Verfestigung gewonnen. Als Verfestigung der trockengelegten Vliesstoffe sowie der Spinnviiesstoffe kommen die in der Fachwelt allgemein bekannten Methoden wie Vemadelung, Thermofusion oder chemische Verfestigung sowie Kombinationen daraus in Frage. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß ein Vliesstoff eingesetzt, insbesondere ein trockengelegter Vliesstoff, der durch Vemadelung oder durch Tränkung mit dem Bindemittelsystem, das erfindungsgemäß zum Einsatz kommt, verfestigt.
Die erfindungsgemäß verwendete Vliesstoffe bestehen zumindest teilweise aus Fasern aus thermoplastischen Polymeren, vorzugsweise aus wenigstens einem thermoplastischen Polymer ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyester, Polyamid, Viskose, Polyolefin, Polyacrylnitril und Mischungen aus wenigstens zwei Polymeren derselben oder unterschiedlichen Art.
Darüber hinaus kann der Vliesstoff bis zu 80 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 60 Gew.- %, besonders bevorzugst bis zu 50 Gew.-%, aus Naturfasern wie z. B. Holzfasern, Flachs-, Hanf-, Kenaf- , Jute- oder Sisal-Fasern aufweisen. Durch die Mitverwendung von Naturfasern gelingt es, die Steifigkeit von den aus den erfindungsgemäßen Trägerteilen geformten Trägern noch weiter zu erhöhen. Dies ist notwenig, wenn die thermogeformten Träger als Formteil, wie z. B. als Dachhimmel, in Fahrzeugen verwendet werden, der komplette Anbauteile, wie beispielsweise Sonnenblenden, Spiegel, Beleuchtungssysteme und Kabelstränge frei tragen muss.
Diese gewünschten mechanischen Eigenschaften, insbesondere Festigkeitswerte, werden durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Bindemittelsysteme auf Basis von vernetzbaren Polymeren, die keinen Formaldehyd enthalten und/oder während des Übergangs vom thermoplastischen zum duroplastischen Zustand erzeugen, erzielt. Damit erfüllen diese Bindemittelsysteme die grundsätzlichen Anforderungen bezüglich Emissions- und Fogging-Verhalten, die insbesondere beim Einsatz im Fahrzeugbau zu erfüllen sind.
Erfindungsgemäß eignen sich vorzugsweise Bindemittelsysteme auf Basis von vernetzbaren Polymeren, welche im Temperaturbereich von 20 - 150 C° ein thermoplastisches Verhalten aufweisen, das oberhalb von 150 C° in ein duroplastisches Verhalten übergeht. Vorzugsweise sind die Bindemittelsysteme, die zumindest teilweise auf einem vernetzbaren Acrylsäure- und/oder Maleinsäure- Polymerisat und einem polyfunktionalen Alkohol basieren.
Ganz besonders bevorzugt werden als Acrylsäurepolymerisate kondensierend vernetzende Acrylsäure/Styrol/Butadien- und/oder Acrylnitril-Polymerisate, kondensierend vernetzende Acrylsäure/Maleinsäure-Copolymerisate, kondensierend vernetzende Acrylsäure/Maleinsäure/Styrol/Butadien-Polymerisate, kondensierend vernetzende Maleinsäure/Styrol/Butadien-Polymerisate, kondensierend vernetzende Maleinsäure/Styrol/Acrylnitril-Polymerisate, besonders bevorzugt kondensierend vernetzende Acrylsäure/Styrol-Copolymerisate, kondensierend vernetzende Acrylsäure/Maleinsäure-Copolymerisate, kondensierend vernetzende Acrylsäure/Styrol/Butadien-Polymerisate eingesetzt.
Das Bindemittelsystem kann auf jegliche Art und Weise in den Vliesstoff eingebracht werden, so z. B. als ein mit der niedermolekularen polyfunktionellen Kondensationskomponente befeuchtetes Pulver oder als eine Dispersion oder Lösung, vorzugsweise als eine wässrige Dispersion, die nach der Verteilung in dem Vliesstoff durch übliche Methoden, vorzugsweise durch Trocknung von dem Dispersionsmedium, vorzugsweise Wasser, befreit wird. Um dabei eine homogenere Verteilung des dispergierten Bindemittels zu gewährleisten, kann dem Bindemittelsystem bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 40 Gew.-% einer Latexdispersion eines nicht vernetzbaren thermoplastischen Polymerisats oder Pfropfpolymerisats enthalten. Die Monomereinheiten entsprechen überwiegend den Monomereinheiten des vernetzbaren Polymerisats, wobei aber die Monomeren mit funktionalen Gruppen, wie z. B. Maleinsäure oder Acrylsäure, nur als entsprechende Derivate, wie z. B. Ester oder Amide, vorliegen. Durch die weitgehende Identität der Monomeren wird eine Kompatibilität der Dispersionen erreicht.
Der Anteil des Bindemittelsystems an dem Flächengewicht trocken der mit dem Bindemittel ausgerüsteten Schicht aus Vliesstoff beträt vorzugsweise 10 - 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 - 60 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 25 - 40 Gew.-%. Die Auflage des Bindemittelsystems hat daher vorzugsweise ein Flächengewicht trocken von 20 - 900 g/m2, besonders bevorzugt 10 - 400 g/m2 und ganz besonders bevorzugt 150 - 300 g/m2.
Die Schicht aus Vliesstoff und Bindemittelsystem des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils kann zur Steuerung der mechanischen Eigenschaften des daraus geformten Trägers auch mehrlagig aufgebaut sein. Vorzugsweise bestehen die einzelnen Lagen dieser Schicht aus identischem Vliesstoff und identischem Bindemittelsystem. Es ist aber auch möglich, für jede Lage identischen Vliesstoff und unterschiedliche Bindemittelsysteme zu verwenden, sofern die vorstehend genannten Bedingungen für das Bindemittelsystem erfüllt sind und die Bindemittelsysteme vorzugsweise kompatibel sind. Dies gilt auch für einen mehrlagigen Aufbau, der unterschiedliche Vliesstoffe und ein identisches Bindemittelsystem bzw. einen mehrlagigen Aufbau mit unterschiedlichen Vliesstoffen und unterschiedlichen Bindemittelsystemen aufweist.
Es ist auch möglich, die einzelnen Lagen der Schicht aus Vliesstoff und Bindemittelsystem mit Hilfe eines Klebemittels auf Basis eines Polyamids, Copolyamids, eines Polyesters, eines Copolyesters, eines gegebenenfalls vernetzbaren Polyurethans und/oder eines vernetzbaren Epoxidharzes zu verbinden. Hierfür kann das Klebemittel als Pulver, Klebevlies (M-Webs), Sprühkleber, einzelne Klebepunkte oder in Form einer Klebefolie eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße thermoformbare Trägerteil auch darüberhinaus eine mehrschichtige Konstruktion auf. Neben der Schicht aus Vliesstoff und Bindemittelsystem, die gegebenenfalls mehrlagig aufgebaut sein kann, kann wenigstens eine Oberfläche des Trägerteils mit einer textilen Abdeckschicht bedeckt sein.
Vorzugsweise besteht die textile Abdeckschicht aus einem Vliesstoff, der gegebenenfalls ebenso mit dem erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Bindemittelsystem versehen ist. Als Vliesstoff kann ein Spinnvliesstoff oder ein trockengelegter Vliesstoff auf Basis der vorstehend genannten Fasern zum Einsatz kommen. Vorzugsweise kommen Vliesstoffe mit geringem Eigengewicht und mit einer geringen Dehnfähigkeit zum Einsatz.
Die Vliesstoffschichten haben vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,05 und 1 mm und weisen ein Flächengewicht von 20 - 250, bevorzugt zwischen 50 und 200 und ganz besonders bevorzugt zwischen 50 und 150 g/m2 auf. Die zum Einsatz kommenden Vliesstoffe können durch alle bekannten Verfestigungsmethoden wie Vemadelung, Thermofusion , Kalandrierung, chemische Verfestigung oder Wasserstrahlverfestigung bzw. einer Kombination dieser Verfahren verfestigt sein. Ganz besonders bevorzugt wird ein Spinnvliesstoff oder ein trockengelegter Vliesstoff, der gegebenenfalls bis zu 50 - 80 Gew.-% Naturfasern enthalten kann und durch Wasserstrahl verfestigt ist, eingesetzt.
Sofern die auf der Oberfläche des thermoformbaren Trägerteils aufgebrachte textile Abdeckschicht gegebenenfalls auch mit dem erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Bindemittelsystems versehen ist, hat diese Auflage des Bindemittelsystems vorzugsweise ein Flächengewicht trocken von 10 - 200 g/m2, vorzugsweise 20 - 50 g/m2.
Auch die zweite, gegenüberliegende Oberfläche der Schicht aus Vliesstoff und Bindemittelsystem des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils kann mit einer weiteren textilen Schicht, die vorzugsweise identisch mit der vorstehend beschriebenen ersten Abdeckschicht ist, bedeckt sein. Das Flächengewicht trocken des vorzugsweise zum Einsatz kommenden Vliesstoffes entspricht vorzugsweise den vorstehend angegebenen Werten ebenso wie die Auflage des gegebenenfalls auch zum Einsatz kommenden erfindungsgemäßen Bindemittels.
Insgesamt hat das gesamte Flächengewicht trocken des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils 100 - 1200, vorzugsweise 300 - 1000, besonders bevorzugt 400 - 900 g/m2 zu betragen.
Zusätzlich kann auf der sichtbaren Seite der vorstehend geschilderten gesamten Konstruktion des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils noch ein sichtbares Dekormaterial aufgebracht werden, so dass nach dem Thermoformen des Trägerteils das gewünschte fertige Formteil, vorzugsweise ein Formteil eines Fahrzeuges, erhalten wird.
Das Verbinden der einzelnen Schichten kann mit Hilfe des erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Bindemittelsystems oder mit den vorstehend genannten Klebemitteln erfolgen, nachdem die Schichten gegebenenfalls vorher durch eine Vemadelung miteinander lose bereits verbunden worden sind. Hierfür können diese als Pulver, Klebevlies (M-Webs), Sprühkleber, einzelne Klebepunkte oder in Form einer Klebefolie eingesetzt werden. Die dauerhafte Verbindung der einzelnen Schichten wird vorzugsweise noch durch das anschließende Thermoformen des erfindungsgemäßen Trägerteils, das mit den Abdeckschichten und gegebenenfalls der Dekorschicht bedeckt ist, insbesondere durch das vernetzende Bindemittelsystem, erzielt.
Der Thermoformungsprozess zur Herstellung eines thermogeformten Trägers aus dem erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteil kann mit Hilfe eines sogenannten kalten oder heißen Pressprozess erfolgen. Gemäß dem heißen Prozess wird das erfindungsgemäße thermoformbare Trägerteil, das gegebenenfalls mit den Abdeckschichten und der Dekorschicht versehen ist, in eine vorgeheizte Presse gelegt und unter Druck zu der gewünschten Form verformt. Gemäß dem kalten Prozess wird ein entsprechendes thermoformbares Trägerteil vor dem Pressen mit Hilfe von IR-Strahlern, Heißluft oder Kontaktheizung auf die für die Verformung notwendige Temperatur aufgeheizt und in einer kalten Presse unter Druck zu der gewünschten Form verformt. Während der thermischen Formgebung geht, wie vorstehend erläutert, das Bindemittelsystem von einem thermoplastischen Verhalten in ein duroplastisches Verhalten über, da ein chemischer Vernetzungsprozess, vorzugsweise eine kondensierende Vernetzungsreaktion, abläuft.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch ein thermogeformter Träger erhalten durch Thermoformgebung aus dem erfindungsgemäßen, thermoformbaren Trägerteil, der vorzugsweise als Formteil eines Fahrzeuges verwendet werden kann.
Ganz besonders bevorzugt ist ein solches Formteil als ein Formteil eines Fahrzeuges, wie ein Fahrzeughimmel, eine Säulen- und/oder Türverkleidung, eine Bodengruppe, eine Hutablage, eine Kofferraum-Auskleidung, zumindest ein Teil einer Motorraum-Auskleidung wie Bonnetliners und/oder eine Stirnwand isolation verwendet.
Die erfindungsgemäßen Träger zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Biegefestigkeit charakterisiert durch eine maximale Biegekraft von 40 bis 100 N gemessen nach EN 310 mit den Prüfparametern: Probegröße 90 x 75 mm, Prüfgeschwindigkeit: 20 mm/min, offene Werte: LS= 80 mm, aus.
Kurzbeschreibung der Skizzen
Der Gegenstand der Erfindung soll nun anhand einiger Skizzen näher beschrieben werden:
1. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Vliesstoff getränkt mit Bindemittel Dekormaterial Klebemedium xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Vliesstoff getränkt mit Bindemittel
3. Dekormaterial Klebemedium xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Vliesstoff getränkt mit Bindemittel Klebemed iu m Textile Abdeckung getränkt mit Bindemittel
4. Dekormaterial Klebemedium xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Vliesstoff getränkt mit Bindemittel Klebemedium xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Vliesstoff getränkt mit Bindemittel Klebemedium , Textile Abdeckung getränkt mit Bindemittel
Ausführung der Erfindung
Der Gegenstand der Erfindung soll nun anhand einiger Beispiele näher erläutert werden.
Beispiel 1
Ein trockengelegter, vernadelter Vliesstoff aus 100 % Polyesterfasern mit einer Dicke von 8 mm und einem Flächengewicht von 600 g/m2 wird mit einem flüssigen Bindemittelsystem basierend auf einem Acrylsäure-Copolymerisat getränkt und bei 140 °C getrocknet. Das Flächengewicht trocken beträgt 950 g/m2. Mittels Copolyamid Klebevlies wird ein Dekormaterial aus einem gefärbtem Mikrofaser Spinnvliesstoff aus Polyamid/Polyester bei 120 °C auflaminiert. Das Gesamtgewicht des laminierten Trägerteils beträgt 1080 g/m2.
Das laminierte Trägerteil wird mittels Kontaktheizung so aufgeheizt, daß die Temperatur 200 °C beträgt und in einer kalten Presse bei 80 °C zu einem Dachhimmel verpreßt. Erhalten wird ein Formteil, das im Dreipunkt Biegeversuch, wie vorstehend angegeben, nach EN 310 eine maximale Biegekraft von 42,6 N mit einer Biegesteifigkeit von 1544 N x mm aufweist und dessen Stömungswiderstand nach DIN 52215 1054 Pas/mm beträgt, was auf ein ausgezeichnetes akustisches Verhalten hindeutet.
Beispiel 2
Ein trockengelegter vernadelter Vliesstoff aus 100 % Polyesterfasern mit einer Dicke von 8 mm und einem Flächengewicht von 400 g/m2 wird mit einem flüssigen Bindemittelsystem eines Acrylsäure-Copolymerisats getränkt und bei 140 °C getrocknet. Das Flächengewicht trocken beträgt 650 g/m2.
Ein Spinnvliesstoff mit einem Flächengewicht von 100 g/m2 aus 90 % Polyesterfasern und 10 % Copolyester Bindefasern, der mittels Kalandrierung verfestigt wurde, wird mit einem flüssigen Bindemittelsystem auf Basis eines Acrylsäure-Copolymerisats getränkt und bei 140 °C getrocknet. Das Flächengewicht beträgt 150 g/m2.
Mittels Copolyamid M-Web werden die beiden Vliesstoffe bei 120 °C laminiert, zusätzlich wird auf der anderen Seite des getränkten Nadel Vliesstoffes mittels Copolyamid M-Web ein Dekormaterial aus einem gefärbtem Mikrofaser Spinnvliesstoff aus Polyamid/Polyester bei 120 °C auflaminiert. Das gesamte Flächengewicht des laminierten Trägerteils beträgt 960 g/m2.
Das laminierte Trägerteil wird mittels Kontaktheizung so aufgeheizt, daß die Temperatur 200 °C beträgt und in einer kalten Presse bei 80 °C zu einem Dachhimmel verpreßt. Erhalten wird ein Formteil, das im Dreipunkt Biegeversuch nach EN 310 eine maximale Biegekraft von 61 ,2 N mit einer Biegesteifigkeit von 2480 N x mm aufweist und dessen Stömungswiderstand nach DIN 52215 1108 Pas/mm beträgt, was auf ein ausgezeichnetes akustisches Verhalten hindeutet.

Claims

Patentansprüche
1. Thermoformbares Trägerteil umfassend wenigstens eine Schicht aus einem Vliesstoff und einem darin verteilten, keinen Formaldehyd enthaltendes und/oder erzeugendes Bindemittelsystem auf Basis von vernetzbaren Polymeren, wobei die Schicht ein Flächengewicht trocken von 100 -1200 g/m2 bei einer Dicke von 1 - 100 mm aufweist und keine Glasfasern enthält.
2. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht 300 - 1000 g/m2 bei einer Dicke von 3 - 30 mm beträgt.
Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ggeekkeennnnzzeeiicchhnneett,, dd;ass das Flächengewicht 400 - 900 g/m2 bei einer Dicke von 5 - 15 mm beträgt
4. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff ein Spinnvliesstoff oder ein trockengelegter Vliesstoff ist.
5. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff durch Vemadelung oder durch das Bindemittelsystem verfestigt ist.
6. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff zumindest teilweise aus Fasern aus synthetischen Polymeren, vorzugsweise aus wenigstens einem Polyester, wenigstens einem Polyamid, wenigstens einer Viskose, wenigstens einem Polyolefin und/oder wenigstens einem Polyacrylnitril oder einer Mischung aus wenigstens zwei Polymeren unterschiedlicher Art besteht.
7. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff aus bis zu 80 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 60 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 50 Gew.-% Naturfasern besteht.
8. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelsystem im Temperaturbereich von 20 - 150 C° ein thermoplastisches Verhalten aufweist, das oberhalb von 150 C° in ein duroplastisches Verhalten übergeht.
9. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelsystem zumindest teilweise auf einem vernetzbaren Acrylsäure und/oder Maleinsäure-Polymerisat und einem polyfunktionalen Alkohol basiert.
10. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Acrylsäure-Polymerisat ein kondensierend venetzendes Acrylsäure/Styrol/Butadien- und/oder Acrylnitril-Polymerisat, ein kondensierend vernetzendes Acrylsäure/Maleinsäure-Copolymerisat, ein kondensierend vernetzendes Acrylsäure/Maleinsäure/Styrol/Butadien- Polymerisat, vorzugsweise ein kondensierend vernetzendes Acrylsäure/Styrol- Copolymerisat, ein kondensierend vernetzendes Acrylsäure/Maleinsäure- Copolymerisat, ein kondensierend vernetzendes Acrylsäure/Styrol/Butadien- Polymerisat ist.
11. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu 50 Gew.-% des Bindemittelsystems auf einer Latexdispersion eines nicht vernetzenden thermoplastischen Polymerisats oder Pfropfpolymerisats beruht, das mit dem vernetzbaren Polymerisat des Bindemittelsystems kompatibel ist.
12. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittelsystems an dem Flächengewicht trocken der Schicht 10 - 80 Gew.-%, vorzugsweise 20 - 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 - 40 Gew.-%, beträgt.
13. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage des Bindemittelsystems ein Flächengewicht trocken von 20 - 900 g/m2, vorzugsweise 100 - 400 g/m2, besonders bevorzugt 150 - 300 g/m2 hat.
14. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Vliesstoff und Bindemittelsystem mehrlagig aufgebaut ist.
15. Thermoplastisches Trägerteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen der Schicht aus Vliesstoff und Bindemittelsystem mit Hilfe eines Klebemittels auf Basis eines Polyamids, Copolyamids, eines Polyesters, eines Copolyesters, eines gegebenenfalls vernetzbaren Polyurethans und/oder eines vernetzbaren Epoxidharzes miteinander verbunden sind.
16. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Oberfläche des thermoformbaren Trägerteils mit einer textilen Abdeckschicht, vorzugsweise auf Basis eines Vliesstoffes, der gegebenenfalls ebenso mit dem Bindemittelsystem versehen ist, bedeckt ist.
17. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff ein Spinnvliesstoff oder ein trocken gelegter Vliesstoff, vorzugsweise ein Spinnvliesstoff oder ein trocken gelegter Vliesstoff aus Polyesterfasern und gegebenenfalls 50 bis 80 Gew.-% Naturfasern ist, der Wasserstrahl verfestigt wurde.
18. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 1 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage des Bindemittelsystems der textilen Abdeckschicht ein Flächengewicht trocken von 10 - 200 g/m2, vorzugsweise 20 - 50 g/m2 hat.
19. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass auch die gegenüberliegende Oberfläche des thermoformbaren Trägerteils mit einer textilen Schicht, vorzugsweise auf Basis eines Vliesstoffes, der gegebenenfalls mit einem Bindemittelsystem versehen ist, bedeckt ist.
20. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Vliesstoff ein Spinnvliesstoff oder ein trocken gelegter Vliesstoff, vorzugsweise ein Spinnvliesstoff oder ein trocken gelegter Vliesstoff aus Polyesterfasern und gegebenenfalls 50 bis 80 Gew.-% Naturfasern ist, der Wasserstrahl verfestigt wurde.
21. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage des Bindemittelsystems ein Flächengewicht trocken von 10 - 200 g/m2, vorzugsweise 20 - 50 g/m2 hat.
22. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Flächengewicht trocken 100 - 1200, vorzugsweise 300 - 1000, besonders bevorzugt 400 - 900 g/m2 beträgt.
23. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass über einer Abdeckschicht ein sichtbares Dekormaterial aufgebracht ist.
24. Thermogeformter Träger aus einem Trägerteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23.
25. Thermogeformter Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 22, mit einem Flächengewicht trocken von 100 - 1200 g/m2 und mit einer Biegesteifigkeit > 1500 N x mm.
26. Thermogeformter Träger nach Anspruch 24 oder 25 als Formteil eines Fahrzeuges.
27. Thermogeformter Träger nach Anspruch 26 in Form eines Fahrzeughimmels, einer Säulen- oder/und Tür- Verkleidung, einer Bodengruppe, einer Hutablage, einer Kofferraum- Auskleidung, zumindest eines Teils einer Motorraumauskleidung wie eines Bonnetliners und/oder einer Stirnwandisolation ist.
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