WO2017046164A1 - Strukturbauteil eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a structural component of a motor vehicle, in particular a wheel housing shell or an engine compartment shield, according to the preamble of claim I, and to a method for producing a structural component of a motor vehicle according to the preamble of claim 8.
  • structural components of automobiles such as a wheel arch liner or engine compartment shield, are manufactured by thermoforming composite material.
  • the known structural component (DE 20 2015 101 296 Ul), from which the invention proceeds, consists of nonwoven fabric, which is pressed by a thermal treatment into a predetermined shape.
  • the nonwoven fabric comprises a matrix-forming binder and structuring fibers.
  • the structuring fibers consist of polyethylene terephthalate (PET) and the matrix-forming binder consists of a thermoplastic polyurethane (TPU).
  • PET polyethylene terephthalate
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • the nonwoven fabric containing the PET fibers is wetted with an aqueous thermoplastic polyurethane dispersion before the nonwoven fabric is deformed into the structural component in a thermal shaping process.
  • the structural components In the production of the known structural component, a high degree of waste of the nonwoven fabric, which must be disposed of. As a result, the production costs of the structural components are high. In addition, it is often the case that the structural components, at least in part, do not meet the required values with regard to the required tensile strength, the elongation at break or with respect to the modulus of elasticity in the longitudinal and transverse directions.
  • the invention is based on the problem to design the known structural components such and further, that the structural components on the one hand cheaper can be produced and on the other hand better meet the required mechanical boundary conditions.
  • the proposed structural component of a motor vehicle thus at least partially consists of a composite material which is pressed from at least two superimposed nonwoven layers.
  • a reinforcing layer of at least one laid reinforcing filament for reinforcing the composite material is arranged on at least one of the nonwoven layers.
  • the reinforcing layer on the at least one nonwoven layer causes a higher tensile strength, in particular in the transverse direction.
  • the laying of the reinforcing layer on the nonwoven layer to be pressed consequently leads to the fact that the respectively required values with regard to the tensile strength, the elongation at break and the modulus of elasticity can be better maintained.
  • Preferred embodiments with regard to the reinforcing layer such as, for example, arranging the reinforcing layer between the at least two superposed nonwoven layers or laying the reinforcing layer according to a predetermined pattern, form preferred embodiments according to claims 2 to 4.
  • Another teaching, which has independent significance, relates to a method for producing a structural component of a motor vehicle according to claim 8.
  • a method for producing a structural component it is proposed to use a composite material which is pressed from at least two superimposed nonwoven layers. On a first of the at least two nonwoven layers is placed a reinforcing layer of at least one reinforcing filament for reinforcing the composite material. Subsequently, a second of the at least two nonwoven layers is arranged on the first nonwoven layer, in particular on the reinforcing layer. Subsequently, the at least two nonwoven layers are pressed together. This results in a composite material having a reinforcing layer, which can be used in further processing for producing a structural component of a motor vehicle.
  • the composite material is deformed into a structural component to produce the structural component according to the known pressing method.
  • the press machines used are heated to about 230-240 ° C, the composite material introduced into the heated press and pressed to the desired shape of the structural component.
  • the arrangement of the reinforcing layer by needling on the first nonwoven layer and arranging the reinforcing filament according to a predetermined pattern on the first nonwoven layer and joining the at least two nonwoven layers into a composite material form preferred embodiments of the inventive method according to claims 9 to 12.
  • Fig. 2 is a sectional view of the composite material used for the structural component
  • FIG. 3 shows a reinforcing layer on a nonwoven layer.
  • the composite material shown in FIGS. 2 and 3, which is used in structural components, as shown in FIG. 1, of motor vehicles, in particular for wheel housing shells or an engine compartment shielding, is shown only schematically and can consist of several layers, as in the figures shown.
  • the proposed structural component 1 of a motor vehicle consists at least partially of a composite material 2, which is pressed from at least two superimposed nonwoven layers 3, 4. On at least one of the nonwoven layers 3, 4, a reinforcing layer 5 of at least one laid reinforcing filament 6 for reinforcing the composite material 2 is arranged.
  • reinforcing filament is to be understood here broadly.
  • a filament in the context of the present invention comprises one or more fibers of any length.
  • filament may be meant a single filament comprising only a single fiber, as well as a multifilament consisting of a bundle of several filaments.
  • the reinforcing layer 5 is arranged between the at least two nonwoven layers 3, 4 lying one above the other.
  • the at least one reinforcing filament 6 of the reinforcing layer 5 is endless, in particular up to a trimming, and directed, in particular in parallel webs 7 or lattice-like o. The like.
  • the reinforcing layer 5 can be securely bonded to a nonwoven layer 3, 4.
  • Each two webs 7 of the laid reinforcing filament 5 are placed in the reinforcing layer 5 at least 2 mm apart.
  • the webs 7 may also be spaced apart a greater distance in the reinforcing Layer are placed spaced.
  • the distance between the webs 7 of the reinforcing filament 5 has an influence on the extent of the reinforcement of the composite material 2 in the pressed state to the structural component 1.
  • At least one of the nonwoven layers 3, 4 preferably consists at least partially of recycled fibers 8.
  • the at least one nonwoven layer 3, 4 contains between 25% and 100% by mass of the nonwoven layer 3, 4 made from recycled fibers 8
  • Nonwoven layers 3, 4 can be reduced in an advantageous manner, the cost of producing structural components.
  • the nonwoven layers 3, 4 are at least partially made of a plastic, in particular of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethersulfone (PES), polyethylene (PE), a copolymer or synthetic wool.
  • a plastic in particular of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethersulfone (PES), polyethylene (PE), a copolymer or synthetic wool.
  • Nonwoven layers 3, 4 made of plastic are particularly easy to manufacture and inexpensive.
  • the reinforcing filament 6 of the reinforcing layer 5 comprises natural fibers and / or synthetic fibers, preferably of a plastic or the like.
  • the reinforcing filament 6 may comprise carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, composite material or light metals or the like.
  • the further teaching which has independent significance, relates to a method for producing a structural component 1 of a motor vehicle, in particular a wheel housing shell or an engine compartment shielding.
  • the produced structural component 1 consists at least partially of a composite material 2, which is pressed from at least two superimposed nonwoven layers 3, 4.
  • a reinforcing layer 5 of at least one reinforcing filament 6 for reinforcing the composite material 2 is laid on a first of the at least two nonwoven layers 3, 4.
  • a second of the at least two nonwoven layers 3, 4 is arranged on the first nonwoven layer 3, 4, in particular on the reinforcing layer 5.
  • the at least two nonwoven layers are pressed together.
  • the reinforcing layer 5 is preferably arranged by needling on the first nonwoven layer 3, 4.
  • the reinforcing filament 6 is laid by stitches in the nonwoven layer 3, 4 or connected to the nonwoven layer 3, 4 by means of a needle.
  • the reinforcing filament 6 is placed on the first nonwoven layer 3, 4 endlessly, in particular up to a trimming, and directed, in particular in webs 7 running parallel to one another or in the manner of a lattice.
  • the pattern produced by laying the reinforcing filament 6 on the nonwoven layer 3, 4 positively influences the tensile strength of the structural component 1, in particular in the transverse direction.
  • the reinforcing filament 6 can be laid both longitudinally, or transversely or diagonally on the nonwoven layer 3, 4, in particular by needling.
  • the reinforcing layer 6 is arranged on the first nonwoven layer 3, 4 by needling, in particular with different bonding densities.
  • the at least two nonwoven layers 3, 4 are joined together after the reinforcement layer 5 has been laid to produce the composite material 2.
  • the at least two nonwoven layers 3, 4 are joined by a mechanical and / or thermal action, in particular in a temperature range which corresponds to the standard in such pressing methods. It is advantageous that the Verpressvorrichtun- already in use can be used gene to produce the structural component 1 according to the present invention.
  • more than two nonwoven layers 3, 4 may be provided. Furthermore, at least two nonwoven layers 3, 4 may be provided, to each of which a reinforcement layer 5 is assigned, in particular with different densification densities.
  • a thermally unstressed portion of the material of the composite material 2 here is the part of the composite material 2 to understand that is not exposed to the press during forming to the structural component 1 or fed.
  • This section which can also be referred to as waste, is thus fed to a recycling process.
  • a newly produced nonwoven layer 3, 4 preferably has recycled fibers 8 between 25% and 100% by mass of the newly produced nonwoven layer.
  • the reinforcing layer 5 By introducing the reinforcing layer 5 into the composite material 2, on the one hand the tensile strength, the modulus of elasticity, and the elongation at break in the longitudinal and in the transverse direction are improved, in particular the tensile strength in the transverse direction is increased.
  • the structural component 1 In the compressed state of the composite material 2 in the form of the structural component 1, the structural component 1 has a tensile strength in the transverse direction of> 800 N.
  • the costs for producing the structural component 1 can be reduced by supplying the resulting waste of the composite material 2 to a recycling process, since the waste of the composite material 2 is incorporated into newly produced nonwoven layers 3, 4.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Radhausschale oder eine Motorraumabschimiung, wobei das Strukturbauteil (1) mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial (2) besteht, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten (3,4) verpresst ist. Es wird vorgeschlagen, dass auf mindestens einer der Vliesschichten (3,4) eine Verstärkungsschicht (5) aus mindestens einem gelegten Verstärkungsfilament (6) zur Verstärkung des Verbundmaterials (2) angeordnet ist.

Description

Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Radhausschale oder eine Motorraumabschirmung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch I , sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
Üblicherweise werden Strukturbauteile von Kraftfahrzeugen, wie eine Radhausschale oder eine Motorraumabschirmung, durch thermisches Umformen von Verbundmaterial hergestellt. Die Verbundmaterialien müssen im umgeformten Zustand ein vorgegebenes Flächengewicht, sowie jeweils in Längs- und Querrichtung ein vorgegebenes E-Modul, eine vorgegebene Zugfestigkeit und eine vorgegebene Reißdehnung aufweisen, damit das resultierende Strukturbauteil in einem Kraftfahrzeug verbaut werden darf.
Das bekannte Strukturbauteil (DE 20 2015 101 296 Ul), von dem die Erfindung ausgeht, besteht aus Faservlies, welches durch eine thermische Behandlung in eine vorbestimmte Form gepresst wird. Das Faservlies weist ein matrixbildendes Bindemittel und strukturgebende Fasern auf. Die strukturgebenden Fasern be- stehen hierbei aus Polyethylenterephthalat (PET) und das matrixbildende Bindemittel besteht aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU). Zur Herstellung des Strukturbauteils wird das die PET-Fasern enthaltende Faservlies mit einer wässrigen thermoplastischen Polyurethan-Dispersion benetzt, bevor das Faservlies in einem thermischen Formgebungs verfahren zu dem Strukturbauteil verformt wird.
Bei der Herstellung des bekannten Strukturbauteils fällt ein hohes Maß an Verschnitt des Faservlieses an, welches entsorgt werden muss. Hierdurch sind die Produktionskosten der Strukturbauteile hoch. Zudem ist es oftmals so, dass die Strukturbauteile hinsichtlich der geforderten Zugfestigkeit, der Reißdehnung oder hinsichtlich des E-Moduls jeweils in Längsrichtung und Querrichtung zumindest zum Teil nicht die geforderten Werte erfüllen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannten Strukturbauteiie derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Strukturbauteile einerseits günstiger herstellbar sind und andererseits den geforderten mechanischen Randbedingungen besser gerecht werden.
Das obige Problem wird bei einem Strukturbauteil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst, sowie bei einem Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8 durch die Merkmaie des kennzeichnenden Teils von Anspruch 8 gelöst. Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass durch Einbringen einer Verstärkungsschicht in ein Faservlies ein Verbundmaterial herstellbar ist, welches die Herstellung mechanisch verbesserter Strukturbauteile ennöglicht und zugleich kostengünstiger ist. Das die Verstärkungssicht aufweisende Faserverbundmaterial weist hinsichtlich der Zugfestigkeit in Längs- und Querrichtung im verpressten Zustand am Bauteil höhere Werte auf, insbesondere Werte, die in Querrichtung >800 N betragen. Zudem kann das die Verstärkungsschicht aufweisende Verbundmaterial einem Recyclingprozess zugeführt werden, sodass die Herstellung von Strukturbauteilen in Summe betrachtet günstiger wird. Das vorgeschlagene Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs besteht also mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten verpresst ist. Zur besseren Erfüllung der geforderten Bedingungen von einem Strukturbauteil ist auf mindestens einer der Vliesschichten eine Verstärkungsschicht aus mindestens einem gelegten Verstärkungsfilament zur Verstärkung des Verbundmaterials angeordnet. Die Verstärkungsschicht auf der mindestens einen Vliesschicht bewirkt eine höhere Zugfestigkeit, insbesondere in Querrichtung. Das Legen der Verstärkungsschicht auf der zu verpressenden Vliesschicht führt folglich dazu, dass die jeweils geforderten Werte hinsichtlich der Zugfestigkeit, der Reißdehnung, sowie des E-Moduls besser eingehalten werden können.
Bevorzugte Ausgestaltungen hinsichtlich der Verstärkungsschicht, wie bspw. das Anordnen der Verstärkungs Schicht zwischen den mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten oder das Legen der Verstärkungsschicht gemäß einem vorbestimmten Muster, bilden bevorzugte Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 4. Weiter bevorzugte Ausgestaltungen der Vliesschichten, wie deren Zusammensetzung aus recycelten Fasern, sowie den dafür verwendeten Stoffen, ist in den Ansprüchen 5 bis 7 beansprucht.
Eine weitere Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 8. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils wird vorgeschlagen, ein Verbundmaterial zu verwenden, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten verpresst ist. Auf eine erste der mindestens zwei Vliesschichten wird eine Verstärkungsschicht aus mindestens einem Verstärkungsfilament zur Verstärkung des Verbundmaterials gelegt. Anschließend wird eine zweite der mindestens zwei Vliesschichten auf der ersten Vliesschicht, insbesondere auf der Verstärkungsschicht, angeordnet. Darauffolgend werden die mindestens zwei Vliesschichten miteinander verpresst. Hierdurch entsteht ein eine Verstärkungsschicht aufweisendes Verbundmaterial, welches in der weiteren Verarbeitung zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Das Verbundmaterial wird zur Herstellung des Strukturbauteils gemäß der bekannten Pressverfahren zu einem Struk- turbauteil verformt. Typischerweise werden hierfür die verwendeten Pressmaschinen auf etwa 230-240°C erhitzt, das Verbundmaterial in die erwärmte Presse eingeführt und zu der gewünschten Form des Strukturbauteils verpresst.
Das Anordnen der Verstärkungsschicht durch Vernadeln auf der ersten Vliesschicht und das Anordnen des Verstärkungsfilament gemäß einem vorbestimmten Muster auf der ersten Vliesschicht sowie das Verbinden der mindestens zwei Vliesschichten zu einem Verbundmaterial bilden bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den Ansprüchen 9 bis 12.
Weiter bevorzugte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung eines Strukturbauteils, bei dem im Verpressverfahren zur Herstellung des Strukturbauteils mindestens ein nicht verwendeter Materialabschnitt einem Re- cyclingprozess zugeführt wird und recycelte Fasern einer neu hergestellten Vliesschicht zugeführt werden, sind gemäß den Ansprüchen 13 bis 15 beansprucht. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfuhrungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Strakturbauteü, eingebaut in ein Kraftfahrzeug,
Fig. 2 eine Schnittansicht des für das Strukturbauteil verwendeten Verbundmaterials und
Fig. 3 eine Verstärkungsschicht auf einer Vliesschicht.
Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Verbundmaterial, welches in Strukturbauteilen, wie in Fig. 1 gezeigt, von Kraftfahrzeugen, insbesondere für Radhausschalen oder eine Motorraumabschirmung, Verwendung findet, ist lediglich schematisch dargestellt und kann aus mehreren Schichten bestehen, als in den Figuren dargestellt. Das vorschlagsgemäße Strukturbauteil 1 eines Kraftfahrzeugs besteht mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial 2, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten 3, 4 verpresst ist. Auf mindestens einer der Vliesschichten 3, 4 ist eine Verstärkungsschicht 5 aus mindestens einem gelegten Verstärkungsfilament 6 zur Verstärkung des Verbundmaterials 2 angeordnet.
Der Begriff "Verstärkungsfilament" ist hierbei weit zu verstehen. Ein Filament umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Faser oder mehrere Fasern beliebiger Länge. Unter dem Begriff "Filament" kann dabei ein Einzelfilament, das nur eine einzelne Faser umfasst, als auch ein Multifilament, das aus einem Bündel aus mehreren Einzel filamenten besteht, gemeint sein. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Verstärkungsschicht 5 zwischen den mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten 3, 4 angeordnet. Das mindestens eine Verstärkungsfilament 6 der Verstärkungs Schicht 5 ist endlos, insbesondere bis zu einem Beschnitt, und gerichtet, insbesondere in parallel zueinander verlaufenden Bahnen 7 oder gitterartig o. dgl, gelegt.
Durch ein Vemadeln des Verstärkungsfilaments 6 mit einer der Vliesschichten 3, 4 kann die Verstärkungs Schicht 5 sicher mit einer Vliesschicht 3, 4 verbunden werden. Je zwei Bahnen 7 des gelegten Verstärkungsfilaments 5 sind in der Verstärkungsschicht 5 mindestens 2 mm voneinander beabstandet gelegt. Die Bahnen 7 können auch in einem größeren Abstand voneinander in der Verstärkungs- Schicht beabstandet gelegt werden. Der gelegte Abstand zwischen den Bahnen 7 des Verstärkungsfilaments 5 hat Einfluss auf das Ausmaß der Verstärkung des Verbundmaterials 2 im verpressten Zustand zum Strukturbauteil 1.
Bevorzugt besteht mindestens eine der Vliesschichten 3, 4 mindestens teilweise aus recycelten Fasern 8. Insbesondere besteht die mindestens eine Vliesschicht 3, 4 zwischen 25 %- 100 % Massenanteil der Vliesschicht 3, 4 aus recycelten Fasern 8. Durch das Einbringen recycelter Fasern 8 in die Vliesschichten 3, 4 können in vorteilhafter Weise die Kosten zur Herstellung von Strukturbauteilen reduziert werden.
Bevorzugt bestehen die Vliesschichten 3, 4 mindestens teilweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyethersulfon (PES), Polyethylen (PE), aus einem Copolymer oder synthetischer Wolle. Vliesschichten 3, 4 aus Kunststoff sind besonders einfach herzustellen und kostengünstig.
Das Verstärkungsfilament 6 der Verstärkungsschicht 5 weist Naturfasern und/oder synthetische Fasern, vorzugsweise aus einem Kunststoff o. dgl. auf. Insbesondere kann das Verstärkungsfilament 6 Kohlefasern, Glasfasern, Aramid- fasern, Verbundmaterial oder Leichtmetalle o. dgl. aufweisen.
Die weitere Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils 1 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Radhausschale oder eine Motorraumabschirmung. Das hergestellte Strukturbauteil 1 besteht mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial 2, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten 3, 4 verpresst ist. Bei dem Verfahren wird auf einer ersten der mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 eine Verstärkungsschicht 5 aus mindestens einem Verstärkungsfilament 6 zur Verstärkung des Verbundmaterials 2 gelegt. Anschließend wird eine zweite der mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 auf der ersten Vliesschicht 3, 4, insbesondere auf der Verstärkungsschicht 5, angeordnet. Darauffolgend werden die mindestens zwei Vliesschichten miteinander verpresst. Eine solche Verpressung der mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 erfolgt in einem Temperaturbereich, der dem Standard bei solchen Verpressverfahren entspricht. Bevorzugt wird die Verstärkungsschicht 5 durch Vernadeln auf der ersten Vliesschicht 3, 4 angeordnet. Beim Vernadeln wird mithilfe einer Nadel das Verstärkungsfilament 6 durch Stiche in die Vliesschicht 3, 4 verlegt bzw. mit der Vliesschicht 3, 4 verbunden.
Zum Erzeugen der gewünschten Verstärkung wird das Verstärkungsfilament 6 endlos, insbesondere bis zu einem Beschnitt, und gerichtet, insbesondere in parallel zueinander verlaufenden Bahnen 7 oder gitterartig, auf der ersten Vliesschicht 3, 4 gelegt. Das durch das Legen des Verstärkungsfilaments 6 auf die Vliesschicht 3, 4 erzeugte Muster beeinflusst positiv die Zugfestigkeit des Strukturbauteils 1 , insbesondere in Querrichtung. Das Verstärkungsfilament 6 kann sowohl in Längsrichtung, oder Querrichtung oder Diagonalrichtung auf der Vliesschicht 3, 4, insbesondere durch Vernadeln, gelegt werden. Die Verstärkungsschicht 6 wird durch Vernadeln, insbesondere mit unterschiedlichen Ver- nadlungsdichten, auf der ersten Vliesschicht 3, 4 angeordnet.
Die mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 werden nach dem Legen der Verstärkungsschicht 5 zur Herstellung des Verbundmaterials 2 miteinander verbunden. Insbesondere werden die mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 durch ein mechanisches und/oder thermisches Einwirken, insbesondere in einem Temperaturbereich verbunden, der dem Standard bei solchen Verpressverfahren entspricht. Vorteilhaft ist, dass die sich bereits in Einsatz befindlichen Verpressvorrichtun- gen genutzt werden können, um das Strukturbauteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Zur Herstellung des Verbundmaterials 2 können mehr als zwei Vliesschichten 3, 4 vorgesehen sein. Ferner können mindestens zwei Vliesschichten 3, 4 vorgesehen sein, denen jeweils eine Verstärkungsschicht 5 zugeordnet ist, insbesondere mit unterschiedlichen Vernadlungsdichten. Durch das Verlegen von Verstärkungsschichten 5 unterschiedlicher Vernadlungsdichten können Strukturbauteile
1 mit unterschiedlichen Zugfestigkeiten, insbesondere mit unterschiedlichen Zugfestigkeiten entlang einem Flächenabschnitt des Strukturbauteils, hergestellt werden. Nach der Herstellung des Verbundmaterials 2 wird das Verbundmaterial
2 zu einem Strukturbauteil 1, insbesondere zu einer Radhausschale oder zu einer Motonaumabschirmung, verpresst. Mindestens ein bei der Herstellung zum Strukturbauteil 1 nicht genutzter, insbesondere nicht thermisch beanspruchter, Materialabschnitt wird zunächst abgetrennt und dann einem Recyclingprozess zugeführt. Als thermisch nicht beanspruchter Materialabschnitt des Verbundmaterials 2 ist hierbei der Teil des Ver- bundmaterials 2 zu verstehen, der der Presse beim Umformen zum Strukturbauteil 1 nicht ausgesetzt bzw. zugeführt wird. Dieser Abschnitt, welcher auch als Verschnitt bezeichnet werden kann, wird also einem Recycleprozess zugeführt.
In dem Recycleprozess werden aus dem abgetrennten Materialabschnitt zunächst Fasern extrahiert. Hierfür wird der abgetrennte Materialabschnitt aufgetrennt. Die so recycelten Fasern 8 werden anschließend in eine neu hergestellte Vliesschicht 3, 4 eingearbeitet. Die neu hergestellte Vliesschicht 3, 4 wird zur Herstellung des Strukturbauteils 1 verwendet. Die neu hergestellte Vliesschicht 3, 4, welche die recycelten Fasern 8 umfasst, wird also zur Herstellung von Struktur- bauteilen 1 von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Hierdurch können die Kosten für die Herstellung von Strukturbauteilen 1 reduziert werden, da insgesamt der Anteil des anfallenden Verschnitts des Verbundmaterials, der dem Prozess der Herstellung von Strukturbauteilen nicht wieder zugeführt wird, reduziert wird. Bevorzugt weist eine neu hergestellte Vliesschicht 3, 4 zwischen 25% bis zu 100% Massenanteil der neu hergestellten Vliesschicht recycelte Fasern 8 auf.
Durch das Einbringen der Verstärkungsschicht 5 in das Verbundmaterial 2 wird einerseits die Zugfestigkeit, der E-Modul, und die Reißdehnung in Längs- und in Querrichtung verbessert, insbesondere die Zugfestigkeit in Querrichtung erhöht. Im verpressten Zustand des Verbundmaterials 2 in Form des Strukturbauteils 1 weist das Strukturbauteil 1 eine Zugfestigkeit in Querrichtung von > 800 N auf. Andererseits können die Kosten zur Herstellung des Strukturbauteils 1 reduziert werden, indem der anfallende Verschnitt des Verbundmaterials 2 einem Recy- clingprozess zugeführt wird, da der Verschnitt des Verbundmaterials 2 in neu hergestellte Vliesschichten 3, 4 eingearbeitet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Strukturbauteil eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Radhausschale oder eine Motorraumabschinnung, wobei das Strukturbauteil ( I ) mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial (2) besteht, das aus mindestens zwei übereinanderliegenden Vliesschichten (3,4) verpresst ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf mindestens einer der Vliesschichten (3,4) eine Verstärkungsschicht (5) aus mindestens einem gelegten Verstärkungsfilament (6) zur Verstärkung des Verbundmaterials (2) angeordnet ist.
2. Strukturbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht (5) zwischen den mindesten zwei übereinanderliegenden Vliesschichten (3,4) angeordnet ist.
3. Strukturbauteil ( 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstärkungsfilament (6) der Verstärkungsschicht (5) endlos, insbesondere bis zu einem Beschnitt, und gerichtet, insbesondere in parallel zueinander verlaufenden Bahnen (7) oder gitterartig o. dgl., gelegt ist.
4. Strukturbauteil ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Bahnen (7) des gelegten Verstärkungsfilaments (6) in der Verstärkungsschicht (5) mindestens 2mm voneinander beabstandet gelegt sind.
5. Strukturbauteil ( l) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine der Vliesschichten (3,4) mindestens teilweise aus recycelten Fasern (8) besteht, insbesondere von 25% bis zu 100% Massenanteil der Vliesschicht aus recycelten Fasern (8) besteht.
6. Strukturbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesschichten (3,4) mindestens teilweise aus einem Kunststoff bestehen, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyethersulfon (PES), Polyethylen (PE), aus einem Copolymer oder Wolle bestehen.
7. Strukturbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsfilament (6) der Verstärkungs Schicht (5) Naturfasern und/oder synthetische Fasern, vorzugweise aus einem Kunststoff o. dgl., aufweist, insbesondere, dass das Verstärkungsfilament (6) Kohlefasem, Glasfasern, Aramidfasern, Verbundmaterial oder Leichtmetallen o. dgl. aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils ( 1 ) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Radhausschale oder eine Motorraumabschirmung, wobei das Strukturbauteil (1) mindestens teilweise aus einem Verbundmaterial (2) besteht, das aus mindesten zwei übereinanderliegenden Vliesschichten (3,4) verpresst ist, dadurch gekennzeichnet,
dass auf einer ersten der mindestens zwei Vliesschichten (3,4) eine Verstärkungsschicht (5) aus mindestens einem Verstärkungsfilament (6) zur Verstärkung des Verbundmaterials (2) gelegt wird, dass anschließend eine zweite der mindestens zwei Vliesschichten (3,4) auf der ersten Vliesschicht (3), insbesondere auf der Verstärkungsschicht (5), angeordnet wird und die mindestens zwei Vliesschichten (3,4) darauf folgend miteinander verpresst werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht (5) durch Vernadeln auf der ersten Vliesschicht (3) angeordnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsfilament (6) endlos, insbesondere bis zu einem Beschnitt, und gerichtet, insbesondere in parallel zueinander verlaufenden Bahnen (7) oder gitterartig, auf der ersten Vliesschicht (3) gelegt wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Vliesschichten (3,4) nach dem Legen der Verstärkungsschicht (5) zur Herstellung des Verbundmaterials (2) miteinander verbunden werden, insbesondere durch ein mechanisches und/oder durch thermisches Einwirken, insbesondere in einem Temperaturbereich von X° bis Y° Celsius verbunden werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Verbundmaterials (2) mehr als zwei Vliesschichten (3,4) vorgesehen sind und mindestens zwei Vliesschichten (3,4) vorgesehen sind, denen jeweils eine Verstärkungsschicht (5) zugeordnet, insbesondere mit unterschiedlichen Vernadelungsdichten.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung des Verbundmaterials (2) das Verbundmaterial (2) zu einem Strukturbauteil ( 1 ), insbesondere zu einer Radhausschale oder zu einer MotoiTaumabschirmung, verpresst wird und ein bei der Herstellung des Strukturbauteils (1) mindestens ein nicht genutzter, insbesondere nicht thermisch be- anspruchter, Materialabschnitt abgetrennt wird und einem Recycleprozess zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Recycleprozess aus dem abgetrennten Materialabschnitt zunächst Fasern ex- träniert werden und die so recycelten Fasern (8) anschließend in eine neu hergestellte Vliesschicht (3,4), welche zur Herstellung eines Strukturbauteils (1) eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, eingearbeitet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwi- sehen 1 % bis zu 100% Massenanteil der neu hergestellten Vliesschicht (3,4) aus den recycelten Fasern (8) bestehen.
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