WO2024041686A1 - Isolationsbauteil-herstellungsverfahren sowie strömungsdichtes, leichtes isolationsbauteil für fahrzeuge - Google Patents

Isolationsbauteil-herstellungsverfahren sowie strömungsdichtes, leichtes isolationsbauteil für fahrzeuge Download PDF

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Wonku LEE
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    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
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    • B32B2605/08—Cars
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N—WALL, FLOOR, OR LIKE COVERING MATERIALS, e.g. LINOLEUM, OILCLOTH, ARTIFICIAL LEATHER, ROOFING FELT, CONSISTING OF A FIBROUS WEB COATED WITH A LAYER OF MACROMOLECULAR MATERIAL; FLEXIBLE SHEET MATERIAL NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06N2211/00—Specially adapted uses
    • D06N2211/12—Decorative or sun protection articles
    • D06N2211/26—Vehicles, transportation
    • D06N2211/263—Cars
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162—Selection of materials
    • G10K11/168—Plural layers of different materials, e.g. sandwiches

Definitions

  • the invention relates to an insulation component manufacturing method for producing flow-tight, lightweight insulation components for vehicles, with insulation components comprising a textile outer fabric, a flow-tight layer and an absorber layer made of a VON fleece with fibers predominantly perpendicular to the surface.
  • the invention further relates to a flow-tight, lightweight, sustainable insulation component for vehicles.
  • Insulation components such as floor coverings, side panels and trunk panels in vehicles basically have a structure consisting of a top layer, a carrier layer and a spring or absorber layer.
  • the structures differ depending on the application, vehicle class and manufacturer. There are also insulation components in which one of the previously mentioned layers is missing.
  • top layer / upper material for floor coverings is almost always a carpet and can be designed in very different ways.
  • top layers made from flat needle fleece, Dilour carpet or tuft in different weights and densities.
  • needlepunch and Dilour carpets consist largely of PET (polyethylene terephthalate) fibers.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the fiber integration is done using latices and increasingly from Co-PET.
  • the fibers of tufted carpets are mainly made of polyamide-6 (perlon) or polyamide-66 (nylon).
  • PET fiber tufted carpets are now also commercially available.
  • the carrier here is almost entirely a PET material.
  • the integration is done using EVA (ethylene vinyl acetate) or Co-PET.
  • the main textile carriers currently used are mixed fiber fleeces made of different plastics and cotton with a binder made of PP (polypropylene).
  • Heavy layers currently mostly consist of highly filled plastics, PE (polyethylene) or PP (polypropylene) based with EVA or a POE (polyolefin elastomer) with basis weights of 600g/m 2 to several kg/m 2 .
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • POE polyolefin elastomer
  • the spring or the absorber is usually either a PUR (polyurethane) foam or fiber fleeces, preferably made of PET fibers or mixed fibers with a Co-PET fiber bond.
  • PUR polyurethane
  • insulation components such as polar materials such as PET, Co-PET, PA (polyamides), EVA on the one hand and completely non-polar materials such as PE or PP on the other hand, which do not stick together, but only allow geometric coupling, currently make economical recycling difficult.
  • polar materials such as PET, Co-PET, PA (polyamides), EVA on the one hand
  • non-polar materials such as PE or PP on the other hand
  • Recycling floor coverings with a PE or PP-based heavy layer and a foam absorber is currently uneconomical and any production waste generated is not reused or reused.
  • Floor coverings as components in which the carpet upper and carrier are separate from the insulation are primarily limited to fleece insulation and acoustically open carpets.
  • Foam insulation is formed almost entirely as compact components in which the carpet outer fabric and carrier are firmly connected directly to the insulation.
  • the outer fabric and insulation can also be glued together.
  • foaming and/or foaming is carried out directly onto the deformed outer fabric with carrier.
  • the outer fabric is or can be trimmed after foaming.
  • Upper goods with carriers are heated, shaped, cooled and then trimmed on a forming system.
  • heating usually occurs via contact heating; in the case of heavy layers, mainly through infrared radiation.
  • the publication EP 0 453 877 A1 describes a method for producing multifunctional trim parts, for example in the form of a spring-mass system.
  • two compressible layers such as fleeces, separated by a barrier layer, are changed in their density in opposite directions in one operation so that they form a spring-mass system and can be used as sound-absorbing multifunctional cladding parts, for example Motor vehicles can be used.
  • the document DE 19960 945 A1 describes a floor covering for motor vehicles, essentially consisting of a carpet layer, sound insulation arranged underneath and a soft foam layer. Without impairing the acoustic effectiveness, an extremely low surface mass is achieved because the sound insulation is essentially formed by a two-layer fleece.
  • the document DE 10360427 A1 discloses a sound-reducing surface element with improved properties in terms of sound insulation and sound attenuation, which has a heavy layer, a light layer, which form a mass-spring system, and a first fleece layer attached by needling to the side of the heavy layer opposite the light layer .
  • the heavy layer has through holes which are filled with the fleece material of the first fleece layer by needling, so that a high level of structure-borne sound attenuation, i.e. a high loss factor, is guaranteed even over a long period of time.
  • the publication DE 10360427 A1 also describes an acoustically effective carpet molding for motor vehicles, with a textile, air-permeable carrier layer, pile threads incorporated into the carrier layer, a barrier layer glued to the lower loops of the pile threads and a foam backing foamed onto the barrier layer, as well as a method for producing one Carpet molding.
  • a fine-fiber needle-punched fleece is used as a barrier layer against foam penetration, the needle-punched fleece being made of chemical fibers with a fineness of smaller than 6.7 dtex and bicomponent hot-melt adhesive fibers and has a basis weight in the range of 600 to 900 g/m 2 .
  • the publication DE 20 2012 004 594 U1 discloses a motor vehicle part for a motor vehicle, characterized in that the wear layer consists of polyethylene terephthalate yarns and / or fiber, an optionally present carrier layer consists of polyethylene terephthalate and / or a copolymer polyethylene terephthalate, an optionally present first adhesive layer consists of a polyethylene terephthalate-based adhesive, the adhesive layer (middle layer) consists of a polyethylene terephthalate-based adhesive, the back layer consists of a polyethylene terephthalate-based fiber fleece or fabric and the insulation layer consists of PET/Co-PET fibers.
  • WO 2014/082 869 A1 a method for producing at least two-layer components and correspondingly manufactured components themselves as absorptive cladding in the interior and/or trunk or for floor cladding of motor vehicles is known, comprising an outer fabric and an absorber.
  • a one-sidedly shaped absorber material and a top fabric are placed in a steam/vacuum tool and the top fabric is deformed, a binder in the bottom fabric is activated and the top fabric and bottom fabric are connected to one another.
  • the publication DE 10 2021 101 905 A1 discloses a fiber composite component, in particular for an acoustically dampening vehicle interior lining, which is made from a fiber material pressed into a molded part under heat in a mold, thereby characterized in that the molded part is made from fiber material designed as fiber balls.
  • US Pat. No. 5,076,870 A discloses an improved carpet, an improved method of making a carpet and an improved method of attaching a carpet to a motor vehicle door panel.
  • the improved carpet includes an outer woven polypropylene pile layer, an inner non-woven polypropylene layer and a central intermediate layer made from recycled rubber.
  • the carpet is formed into a hot central panel by extruding a molten mixture of rubber and polypropylene particles and then bonding a woven polypropylene layer to the top of the hot panel and a non-woven polypropylene layer to the bottom of the hot panel.
  • the carpet is attached to the lower part of a door panel of a motor vehicle by heating the lower part of the door panel with hot air until the panel is tacky and then pressing the carpet of the invention down against the sticky surface of the door panel to form a strong weld connection between the carpet and the paneling.
  • the carpet and panel bonding may be accomplished by ultrasonic energy applied through the door trim panel to the interface between the door trim panel and the carpet.
  • the publication DE 102004 032 925 A1 discloses a sound insulation system for use in a vehicle comprising a layer of a fiber cushioning material having a first surface and an opposing second surface.
  • the first surface includes a plurality of spaced depressions.
  • the second surface includes a substantially flat portion that extends over two adjacent depressions.
  • the multiple wells are configured to define multiple cavities when the sound isolation system is mounted in the vehicle, thereby increasing the acoustic performance of the sound isolation system.
  • the document DE 92 00439 U1 describes a non-slip, rigid molded part, in particular for the floor area in the passenger compartment of automobiles, having a stable substructure layer made of a rot-resistant first plastic material and a decorative layer made of a second plastic material or natural material and optionally arranged above the substructure layer on the visible side one or more sealing layer(s) made of further plastic materials arranged between the substructure layer and the decorative layer and/or on the back of the substructure layer, all layers being laminated to form a multi-layer structure, characterized in that the substructure layer has a fiber component and a thermoplastic binder component distributed therein, the proportion of which is suitable for producing the required rigidity of the molded part.
  • a folded nonwoven product and a process for producing such a product which is particularly suitable for various applications in the automotive sector, are known from US Pat. No. 6,534,145 B1.
  • the product is formed from a mat of fibers with the fibers in each fold extending substantially vertically when the mat is oriented horizontally.
  • the folded non-woven mat can be used to make various products, including car carpets and underlays, trim parts, trunk liners, upholstery, engine compartment liners and sound insulation.
  • Further embodiments of the invention utilize a split folded product that represents a unique automotive textile, carpet, or other upholstery product, and a unitary carpet and underlay product that utilizes the folded product of the invention.
  • the document DE 11 2012 005205 T5 discloses an interior molding material for a vehicle, wherein a compression molded decorative layer, which is oriented toward the vehicle interior, and a buffer material layer, which is oriented toward a body panel, are at least compression molded, wherein the buffer material layer is formed by compression molding a fiber structure in which fibers are aligned in the thickness direction.
  • a convex section is formed on the decorative layer, which corresponds to a convex surface of the body panel.
  • a compression molded portion is formed, which is recessed from the convex surface of the body panel toward the convex portion of the decorative layer, so that the thickness is 0.03 to 0.5 times the thickness of a surrounding area and the density is higher is than that of the surrounding area.
  • the publication DE 10 2021 108602 A1 describes a one-step process for producing a cladding and in particular floor cladding for a motor vehicle with insulation made of fiber/absorption fleece, and possibly further absorptive layers, which are (partially) covered in zones the area and thickness of the insulation can differ in their mechanical-physical and acoustic properties.
  • the focus is on non-woven structures whose fiber alignment / fiber orientation is perpendicular to the surface / wear layer of the floor covering.
  • foam is used as insulation material for lightweight acoustic components. Economical recycling, or recycling at all, is difficult for these components.
  • components with conventional fleece insulation are significantly heavier due to their mechanical characteristics.
  • such components are manufactured using a two-stage process.
  • the outer fabric with or without carriers and the fleece insulation are shaped separately.
  • the foam is foamed onto the deformed outer fabric.
  • the present invention is based on the object of providing a method for producing an insulation component for vehicles and an insulation component for vehicles, through which a significantly lower weight can be achieved compared to conventionally manufactured insulation components with given mechanical properties.
  • the process should make it possible to form, connect and solidify a compact component in which the carpet outer fabric and carrier are directly connected to the insulation in one step.
  • the present invention should make it possible to economically integrate production waste from the production of insulation components back into the production process through suitable material combinations.
  • Another aspect is the sustainability of the process and the component.
  • the insulation component manufacturing process for the production of flow-tight, lightweight and, among other things, sustainable insulation components for vehicles wherein the insulation component has at least a textile outer fabric with a pile, a film as a vapor and airtight, flow-tight layer and an absorber layer made of a VON fleece with a predominantly perpendicular to the Comprises surface-standing fibers and is produced with at least one steam vacuum tool, has at least the following steps: a. Providing the textile outer fabric with a pile, the pile pointing upwards in a first variant 1 or downwards in a second variant 2 and initially pointing downwards in a third variant 3 and upwards in the further process;
  • the punching waste generated during contour punching can also be reused, with the punching waste being at least partially used for the fleece and/or the heavy layer and/or the textile carrier. This creates particularly sustainable components and a corresponding sustainable process is carried out.
  • the heating can be carried out in step bx. In particular, bring in heat from above or below or from both sides.
  • the contact heating can also act from above and/or from the side of the film.
  • the heating can continue in steps b1. and/or b2. and/or b3. and/or b4. and/or b5. and/or b6. and/or b7alternatively and/or additionally with contact heating or non-contact heating or infrared heating. You can also choose between contact heating, non-contact heating and infrared heating.
  • the additional carrier can consist of mixed fiber fleece and / or torn punching waste laid into fleece.
  • the heavy layer can consist of chemically compatible materials and/or punching waste, with a mixture of chemically compatible materials and punching waste being the preferred embodiment variant.
  • the flow-tight, lightweight, sustainable insulation component for vehicles is characterized by the fact that
  • the insulation component has at least the following layers in a successive layer structure:
  • the outer fabric consists of a textile fabric, needle-punched fleece, Dilour, tufted carpets and/or stretchable woven or knitted fabrics, whereby
  • the materials used such as fiber, binding and carriers in tufted carpets are compatible with one another to the extent that
  • the textile carrier reinforces the upper fabric completely or partially and consists of a mixed fiber fleece made of compatible materials and / or PET fibers and / or CoPET integration and / or made of processed punching waste,
  • the heavy layer is introduced over the entire surface or partially, the heavy layer consisting of plastics and/or inorganic fillers and/or shredded punching waste and/or CoPET and/or EVA,
  • the plastics used can be mixed and/or bonded with one another, these being selected from: PET, CoPET, EVA, PA,
  • the film consists of PA and/or PET and/or their copolymers, and - the insulation component is produced without waste, so that stamping waste generated during production is completely reused.
  • the insulating component can in particular be produced by the insulating component manufacturing method according to the invention.
  • the film can be arranged as a vapor- and air-tight, flow-tight layer between two adhesive layers and / or consist of materials that are stable at the vapor temperature.
  • provided and / or additional adhesive and / or adhesive layers can be designed as multilayer films with the film as a vapor and airtight, flow-tight layer in the middle and / or as cover layers and / or be provided on the outer fabric and on the fleece and / or must be selected as the material for the adhesive/adhesive films CoPET and/or EVA.
  • An exemplary structure includes a vapor-tight PA film in the middle and Co-PET or EVA adhesive films as cover layers, with the structure being attached to the carpet outer fabric on the one hand and to the fleece on the other.
  • the absorber is made from a fleece with fibers perpendicular to the surface.
  • the fleece can have a total thickness of 4 to 60 mm, preferably 20 to 50 mm.
  • the board can also have a constant density of 10 to 130 g/l, preferably between 20 and 50 g/l, or areas with different densities in the density spectrum of 20 g/l to 50 g/l over the board length.
  • a fleece side of the insulation component can be placed on a body of a vehicle, this side being designed to be knobbed or preferably the fleece insulation can be structured towards the body side.
  • the carrier can be compressed if it is designed with an additional carrier.
  • All plastics used in an insulating component according to the invention can also preferably be mixable and/or bonded to one another.
  • the final contour of the insulation component can be structured or unstructured or structured in sections and unstructured in sections.
  • fleece and textile outer fabric can be introduced into the steam vacuum tool at different times using pick and place technology and/or robot technology.
  • the insulation component manufacturing process can be automated or partially automated and, for example, the partial covering of the textile carrier, heavy layer or fleece can be done using robots.
  • the fibers of the insulation component can be PET fibers or mixed fibers, preferably plastic fibers.
  • the motor vehicle component known from DE 202012 004 594 U1 has a “single-material 1 material composition, offers no advantages over the prior art for a textile recycling solution despite the few different materials used, is not applicable for carpets with a heavy layer and cannot be reused Production waste for fiber production is not possible due to the Co-PET used.
  • the insulation component manufacturing process is structured in such a way that the outer fabric, together with the carrier and the insulation, is deformed into the final contour in one step.
  • all components of the floor covering with the absorber made of fibers oriented perpendicular to the surface, a textile carrier or heavy layer, and a carpet upper are introduced into the tool, the absorber material is thermally bonded and deformed with the upper material with carrier into the final contour in one step, connected and solidified.
  • the production waste can preferably be shredded and used as an additive for the heavy layer or completely for the carrier again in the component.
  • the insulation component formed with the manufacturing method according to the invention has a weight of up to 30% less with the same mechanical properties. With the same density, higher compressive strengths are achieved compared to conventional fleeces or even foam.
  • the properties of the fleece can be influenced by the fiber properties, such as fiber length, fiber diameter and crimp.
  • production can be designed to be waste-free, as all stamping waste can be reused in the insulation component. If the insulation components can no longer be used, for example at the end of live, they can be reused as textiles or plastics.
  • PET fibers preferably from recycled bottles and Co-PET, are used as binders for needle-punched carpets of different quality.
  • tufted carpets for example, preferably made of PET yarn, a PET carrier and Co-PET or EVA can be used as binding.
  • a PET/Co-PET fleece can in particular be used as a carrier for covering the textile outer fabric.
  • the mixing ratio of PET fiber to Co-PET binder is preferably 60% to 40% Co-PET binder fibers.
  • Nonwovens with a basis weight of 100 g/m 2 to 900 g/m 2 , preferably 150 g/m 2 to 300 g/m 2, can be used as carriers.
  • Fig. 1 shows a tabular overview of an exemplary composition of an insulation component with a 150 g/m 3 carrier applied over the entire surface, produced using the insulation component manufacturing process according to the invention with and without the use of recyclate;
  • Fig. 2 tabular overview of an exemplary composition of two
  • Insulation components with different heavy layer compositions produced using the insulation component manufacturing process according to the invention with different proportions of recycled material;
  • Fig. 3 shows an overview of the dot diagram as an example
  • Fig. 4 shows an exemplary tabular overview of selected mechanical
  • Fig. 5 shows an exemplary block diagram of the insulation component according to the invention
  • Fig. 6 shows an exemplary block diagram of the insulation component according to the invention
  • Fig. 7 to Fig. 14 show the individual preferred basic embodiment variants of the invention.
  • Fig. 1 a tabular overview of an exemplary composition of an insulation component with a 150 g/m 3 carrier applied over the entire surface is shown using the insulation component production method according to the invention with and without the use of recyclate.
  • the table shows that when using recycled material for the 150 g/m 3 carrier applied over the entire surface, the proportion of new material required for the insulation component is reduced from 31% to 27% for the exemplary composition.
  • a textile carrier has disadvantages for higher surface weights of the carrier.
  • the density of a textile carrier is 0.6 g/cm 3 to 0.9 g/cm 3 depending on the shape, binding fiber content and compression, which means that the non-woven carrier is at least twice as thick as a heavy layer with the same basis weight.
  • the carrier is then very stiff and acoustically less effective than a heavy layer.
  • a heavy layer is the better solution for higher surface weights. Almost all heavy layers used consist of an inorganic filler, a stiffer PE or PP based plastic and a soft plastic such as POE or EVA. Recycling punching waste as an additive for a heavy layer with the aforementioned structure worsens the deformation behavior of the heavy layer, so that the heavy layer tears in the production process.
  • Fig. 2 shows a tabular overview of an exemplary composition of two insulation components with different heavy layer compositions produced using the insulation component production method according to the invention with different recycled content.
  • the table shows, using the two insulation component compositions shown as examples, that there are various advantages depending on the composition.
  • the insulation component with a heavy layer with a basis weight of 1 kg/m 2 has a recycled content of 66%, while the insulation component with a heavy layer with a basis weight of 2.5 kg/m 2 only has a recycled content. share of 48%.
  • the film can be omitted as a flow-tight layer.
  • the mechanical characteristics vary depending on the degree of filling of the heavy layer with inorganic material and shredded recyclate as well as the proportion of different plastics.
  • an initial density of the fleece of the absorber layer of 20 to 30 g/l has proven to be sufficient.
  • the fleece board initial density can be designed differently over the length.
  • FIG. 3 an exemplary dot diagram shows an overview of the compressive strength of various types of fibers in kPa depending on the density in kg/m 3 .
  • the dot diagram shows various PET fibers with different lengths, shapes and fineness.
  • Fig. 4 An exemplary tabular overview of mechanical properties of various materials is shown in Fig. 4.
  • the modulus of elasticity, the maximum stress and the elongation at break of heavy layers with different fillings were determined using a tensile test. It becomes clear that the materials have clearly different mechanical properties.
  • the materials are a heavy layer with a high filling level of chalk and punching waste (material 1), a heavy layer with a high filling level of punching waste (material 2) and a heavy layer with a lower filling level of inorganic filler (material 3).
  • Material 3 has by far the highest value for elongation at break at 200%. Materials 1 and 2 tear with 120% and 100% elongation at break even at significantly lower deformations.
  • Fig. 5 shows an exemplary block diagram of the insulation component manufacturing method according to the invention with a textile outer fabric with the pile side facing upwards and covered with an additional carrier or an additional heavy layer.
  • An exemplary embodiment using a carrier is described below: In a first step, the textile outer fabric and a carrier are cut to size. Subsequently, the textile upper material is covered with the pile side upwards with the additional carrier, which can be formed over the entire surface or partially and is in particular formed from mixed fiber fleece and / or torn punching waste laid into fleece. The textile outer fabric and the carrier are heated in a contact heater, with the carrier being compressed at the same time.
  • a multi-layer film is applied as an adhesive film and a vapor and airtight layer to the structure of textile outer fabric and carrier.
  • the film has the structure EVA / PA / EVA.
  • the absorber layer i.e. the fleece with fibers perpendicular to the surface (VON fleece)
  • VON fleece the fleece with fibers perpendicular to the surface
  • the structure consisting of textile outer fabric, carrier and multi-layer film is then placed in the steam and vacuum tool.
  • the individual parts can preferably be inserted into the steam and vacuum tool using pick and place technology. The tool is closed and steam is applied to the back side of the textile outer fabric and a vacuum is drawn from the pile side of the textile outer fabric.
  • the fleece is solidified starting from the textile outer fabric and the component is shaped into its final contour.
  • the individual layers are firmly connected to each other.
  • the introduced steam is sucked out by the vacuum.
  • the component is then removed and preferably placed in a cooling calibration dish to cool down.
  • the resulting punching waste is collected, shredded and used to produce fleece again so that it can be returned to the process as a carrier.
  • the method shown here as an example can also be carried out entirely without a carrier.
  • This in turn means that the textile outer fabric is heated by means of contact heating without the presence of a carrier and a flow-tight film is subsequently applied directly to the textile outer fabric.
  • the textile upper material in which the textile upper material is aligned with the pile side upwards, can also be covered with a heavy layer.
  • a heavy layer preferably consists of chemically compatible materials and can be covered with punching waste.
  • the textile upper material is heated using infrared radiation.
  • the application of a flow-tight layer in the form of a multi-layer film is only necessary if the heavy layer itself does not form this layer when covering the textile outer fabric.
  • the further steps for producing the insulation component are carried out in accordance with the method already described with a carrier. Pick and place technology can also be used here. Only the processing of the punching waste differs further down the line, as in this case the punching waste can be returned to the process after shredding as an additive for the heavy layer.
  • the textile outer fabric is also possible to design the textile outer fabric to be completely or partially covered with a combination of carrier and heavy layer.
  • FIG. 6 shows an exemplary block diagram of the insulating component manufacturing method according to the invention with a textile outer fabric with a downward-facing pile side and covered with an additional support.
  • the textile outer fabric and a carrier are cut.
  • the textile upper material is covered with the pile side down with the additional carrier, which can be formed over the entire surface or partially and in particular is formed from mixed fiber fleece and / or torn punching waste laid into fleece.
  • the textile outer fabric and the carrier are heated in a contact heater, with the carrier being compressed at the same time.
  • a multi-layer film is applied as an adhesive film and a vapor and airtight layer to the structure of textile outer fabric and carrier.
  • the film has the structure EVA / PA / EVA.
  • the absorber layer i.e.
  • the fleece with fibers perpendicular to the surface (VON fleece), is applied either as a board alone or with additional partial inserts to the structure consisting of textile outer fabric, carrier and multi-layer film.
  • the entire structure is then placed in a steam and vacuum tool.
  • the tool is closed and steam is applied to it from the back side of the textile outer fabric and a vacuum is applied to the pile side of the textile outer fabric.
  • the absorber layer is solidified starting from the textile outer fabric and the component is deformed into its final contour.
  • the individual layers are firmly connected to each other.
  • the introduced steam is sucked out by the vacuum.
  • the component is then removed and preferably placed in a cooling calibration dish to cool down.
  • the resulting punching waste is collected, shredded and used to produce fleece again, so that it can be returned to the process as recyclate in the form of a carrier.
  • the method shown here as an example can also be carried out entirely without a carrier.
  • This in turn means that the textile outer fabric is heated by means of contact heating without the presence of a carrier and a flow-tight film is subsequently applied directly to the textile outer fabric.
  • the textile upper material can also be covered with a heavy layer.
  • a heavy layer preferably consists of chemically compatible materials and punching waste can be mixed in.
  • the textile upper material is heated using infrared radiation.
  • the application of a flow-tight layer in the form of a multi-layer film is only necessary if the heavy layer itself does not form this layer when covering the textile outer fabric.
  • the further steps for producing the insulation component are carried out in accordance with the method already described with a carrier. Only the processing of the punching waste differs later on, since in this case the punching waste can be returned to the process after shredding as an additive for the heavy layer.
  • Fig. 7 to Fig. 14 show the individual preferred basic embodiment variants of the invention. Particular attention should also be paid to the illustrations showing the variants without pressing. These are not necessarily restrictive design variants, but some of them may be particularly preferred. There are different advantages in each design variant, which, depending on the application, can enable significant reductions in process times. You can choose between contact heating, non-contact heating and infrared heating.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren zur Herstellung von strömungsdichten, leichten, nachhaltigen Isolationsbauteilen für Fahrzeuge, wobei das Isolationsbauteil wenigstens eine textile Oberware mit einem Flor, eine Folie als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht und eine Absorberschicht aus einem Vlies mit senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern umfasst und hergestellt wird mit wenigstens einem Dampf-Vakuumwerkzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein strömungsdichtes, leichtes, nachhaltiges Isolationsbauteil für Fahrzeuge.

Description

ISOLATIONSBAUTEIL-HERSTELLUNGSVERFAHREN SOWIE STRÖMUNGSDICHTES, LEICHTES ISOLATIONSBAUTEIL FÜR FAHRZEUGE
Die Erfindung betrifft ein Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren zur Herstellung von strömungsdichten, leichten Isolationsbauteilen für Fahrzeuge, wobei Isolationsbauteile eine textile Oberware, eine strömungsdichte Schicht und eine Absorberschicht aus einem VON-Vlies mit überwiegend senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern umfassen.
Ferner betrifft die Erfindung ein strömungsdichtes, leichtes, nachhaltiges Isolationsbauteil für Fahrzeuge.
Isolationsbauteile, wie Bodenbeläge, Seitenverkleidungen und Kofferraumverkleidungen in Fahrzeugen haben prinzipiell einen Aufbau bestehend aus Oberschicht, Trägerschicht und Feder- oder Absorberschicht. Je nach Anwendung, Fahrzeugklasse und Hersteller unterscheiden sich die Aufbauten. Es gibt auch Isolationsbauteile in denen eine der zuvor genannten Schichten fehlt.
Die Oberschicht / Oberware für Bodenbeläge ist fast immer ein Teppich und kann ganz unterschiedlich ausgebildet sein. So gibt es beispielsweise Oberschichten gebildet aus Flachnadelvlies, Dilour-Teppich oder auch Tuft in unterschiedlichen Flächengewichten und Dichten. Als Material bestehen Nadelvliese und Dilour-Teppiche größtenteils aus PET (Polyethylenterephthalat)-Fasern. Die Fasereinbindung erfolgt durch Latices und zunehmend aus Co-PET.
Die Fasern von Tuft-Teppichen sind hauptsächlich aus Polyamid-6 (Perlon) oder Polyamid-66 (Nylon) gebildet. Jedoch sind mittlerweile auch schon PET-Faser Tuft-Teppiche kommerziell erhältlich. Der Träger ist hier nahezu vollständig ein PET-Material. Die Einbindung erfolgt durch EVA (Ethylenvinylacetat) oder Co-PET.
Als textile Träger sind derzeit hauptsächlich Mischfaservliese aus unterschiedlichen Kunststoffen und Baumwolle mit einem Binder aus PP (Polypropylen) im Einsatz.
Schwerschichten bestehen aktuell zumeist aus hoch gefüllten Kunststoffen, PE (Polyethylen) oder PP (Polypropylen) basiert mit EVA oder einem POE (Polyolefinelastomer) mit Flächengewichten von 600g/m2 bis mehrere kg/m2.
Die Feder oder der Absorber sind zumeist entweder ein PUR (Polyurethan)-Schaum oder Faservliese, bevorzugt aus PET-Fasern oder Mischfasern mit einer Co-PET-Faserbindung.
Die Verwendung sehr unterschiedlicher Materialien in Isolationsbauteilen, wie polaren Werkstoffen wie PET, Co-PET, PA (Polyamide), EVA auf der einen Seite und vollkommen unpolaren Werkstoffen wie PE oder PP auf der anderen Seite, die nicht verkleben, sondern nur eine geometrische Kopplung erlauben, machen ein wirtschaftliches Recyclieren aktuell schwer möglich.
Ein Recyclieren von Bodenbelägen mit einer PE- oder PP-basierten Schwerschicht und einem Schaumabsorber ist zum jetzigen Zeitpunkt unwirtschaftlich und anfallende Produktionsabfälle werden nicht wieder oder auch weiter genutzt.
Bodenbeläge als Bauteile bei denen Teppichoberware und Träger getrennt von der Isolation vorliegen, beschränken sich vorrangig auf Vliesisolationen und akustisch offene Teppiche.
Schaumisolationen werden nahezu vollständig als Kompaktbauteile, bei denen Teppichoberware und Träger direkt mit der Isolation fest verbunden sind, gebildet. Auch können Oberware und Isolation miteinander verklebt werden.
Für Bauteile mit Schaumisolation wird auf die verformte Oberware mit Träger direkt aufgeschäumt und/oder angeschäumt. Die Oberware wird bzw. kann in diesen Fall nach dem Schäumen beschnitten werden. Oberwaren mit Träger werden auf einer Verformungsanlage erwärmt, verformt, gekühlt und anschließend beschnitten. Bei textilen Trägern erfolgt die Erwärmung für gewöhnlich über Kontakterwärmung, bei Schwerschichten hauptsächlich durch Infrarot-Strahlung.
Aus dem Stand der Technik ist aus der Druckschrift DE 39 05607 A1 ein Schichtaufbau beziehungsweise die damit hergestellten Schallisolierungen für Bodenverkleidungen von Fahrzeugen mit einer akustisch wirksamen Schicht bekannt, deren prinzipieller Aufbau darin besteht, dass nach einer auf ein Flächengewebe genadelten beziehungsweise getufteten Sichtfläche eine Schicht aus einem schallabsorbierenden Material folgt, das mit einer Hinterschäumung versehen ist.
Die Druckschrift EP 0 453 877 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von multifunktionalen Verkleidungsteilen zum Beispiel in Form eines Feder-Masse-Systems. Durch gerichtete Anwendung von Druck und unter Einwirkung von Temperatur werden zwei durch eine Sperrschicht getrennte komprimierbare Schichten, wie beispielsweise Vliese, in einem Arbeitsgang in ihrer Dichte derart gegensinnig verändert, dass sie ein Feder-Masse-System bilden und als schalldämmende multifunktionale Verkleidungsteile zum Beispiel in Kraftfahrzeugen verwendet werden können.
In der Druckschrift DE 19960 945 A1 wird eine Bodenverkleidung für Kraftfahrzeuge, im Wesentlichen bestehend aus einer Teppichschicht, einer darunter angeordneten Schallisolierung sowie einer weichen Schaumstoffschicht beschrieben. Ohne Beeinträchtigung der akustischen Wirksamkeit wird hier eine ausgesprochen geringe Flächenmasse dadurch erzielt, dass die Schallisolierung im Wesentlichen durch ein Zweilagenvlies gebildet wird. Zudem offenbart die Druckschrift DE 10360427 A1 ein schallreduzierendes Flächenelement mit verbesserten Eigenschaften bezüglich Schalldämmung und Schalldämpfung, dass eine Schwerschicht, eine Leichtschicht, die ein Masse-Feder-System bilden, und eine an der der Leichtschicht gegenüberliegenden Seite der Schwerschicht durch Vernadeln befestigte erste Vlieslage aufweist. Die Schwerschicht weist Durchgangslöcher auf, die durch das Vernadeln mit dem Vliesmaterial der ersten Vlieslage gefüllt sind, so dass eine hohe Körperschallbedämpfung, das heißt ein hoher Verlustfaktor, auch über einen langen Zeitraum gewährleistet wird.
Auch beschreibt die Druckschrift DE 10360427 A1 ein akustisch wirksames Teppichformteil für Kraftfahrzeuge, mit einer textilen, luftdurchlässigen Trägerschicht, in die Trägerschicht eingearbeiteten Polfäden, einer mit den Unterschlingen der Polfäden verklebten Sperrschicht und einem an die Sperrschicht angeschäumten Schaumstoffrücken, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Teppichformteils. Um ein Teppichformteil dieser Art bereitzustellen, das bei geringem Gewicht und verringerten Kosten eine hohe luftschallabsorbierende Wirkung aufweist, wird vorgeschlagen, dass anstelle einer Abdicht- oder Schwerschichtfolie ein feinfaseriges Nadelvlies als Sperrschicht gegen einen Schaumdurchschlag verwendet wird, wobei das Nadelvlies aus Chemiefasern mit einer Feinheit von kleiner als 6,7 dtex und Bikomponenten-Schmelzklebefasern hergestellt ist und ein Flächengewicht im Bereich von 600 bis 900 g/m2 aufweist.
Die Druckschrift DE 20 2012 004 594 U1 offenbart ein Kraftfahrzeugteil für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzschicht aus Polyethylenterephthalat-Garnen und/ oder Faser besteht, eine gegebenenfalls vorhandene Trägerschicht aus Polyethylenterephthalat und / oder einem Copolymeren Polyethylenterephthalat besteht, eine gegebenenfalls vorhandene erste Klebeschicht aus einem Polyethylenterephthalat basierendem Kleber besteht, die Klebeschicht (Mittelschicht) aus einem Polyethylenterephthalat basierendem Kleber besteht, die Rückenschicht aus einem Polyethylenterephthalat basierenden Faservlies oder Gewebe besteht und die Isolationsschicht aus PET/Co-PET Fasern besteht.
Aus der Druckschrift WO 2014/082 869 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung wenigstens zweilagiger Bauteile und entsprechend hergestellte Bauteile selbst als absorptive Verkleidung im Innen- und/oder Kofferraum oder für Bodenverkleidungen von Kraftfahrzeugen umfassend eine Oberware und einen Absorber bekannt. Ein einseitig geformtes Absorbermaterial und eine Oberware werden in ein Dampf-/Vakuumwerkzeug eingebracht und die Oberware verformt, ein Binder in der Unterware aktiviert und die Oberware und Unterware miteinander verbunden.
Die Druckschrift DE 10 2021 101 905 A1 offenbart ein Faserverbundbauteil, insbesondere für eine akustisch dämpfende Fahrzeuginnenverkleidung, das aus einem unter Wärmezufuhr in einer Form zu einem Formteil gepressten Fasermaterial hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil aus als Faserbällchen ausgebildetem Fasermaterial hergestellt ist.
In der Druckschrift US 5 076 870 A werden ein verbesserter Teppich, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Teppichs und ein verbessertes Verfahren zum Befestigen eines Teppichs an einer Kraftfahrzeugtürverkleidung offenbart. Der verbesserte Teppich umfasst eine äußere gewebte Polypropylenflorschicht, eine innere nicht gewebte Polypropylenschicht und eine zentrale Zwischenschicht aus recyceltem Gummi. Der Teppich wird durch Extrudieren einer geschmolzenen Mischung aus Kautschuk- und Polypropylenteilchen zu einer heißen zentralen Bahn geformt und anschließend wird eine gewebte Polypropylenschicht auf die Oberseite der heißen Bahn und eine ungewebte Polypropylenschicht auf die Unterseite der heißen Bahn geklebt. Der Teppich wird am unteren Teil einer Türverkleidung eines Kraftfahrzeugs befestigt, indem der untere Teil der Türverkleidung mit heißer Luft erwärmt wird, bis die Verkleidung klebrig ist, und anschließend der erfindungsgemäße Teppich nach unten gegen die klebrige Oberfläche der Türverkleidung gedrückt wird, um eine feste Schweißverbindung zwischen dem Teppich und der Verkleidung herzustellen. Alternativ kann die Verbindung von Teppich und Paneel durch Ultraschallenergie erreicht werden, die durch das Türverkleidungspaneel hindurch auf die Schnittstelle zwischen dem Türverkleidungspaneel und dem Teppich aufgebracht wird.
Die Druckschrift DE 102004 032 925 A1 offenbart ein Schallisolationssystem für die Verwendung in einem Fahrzeug umfassend eine Schicht aus einem Faserpolstermaterial mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche. Die erste Oberfläche umfasst mehrere beabstandete Vertiefungen. Die zweite Oberfläche umfasst einen im Wesentlichen flachen Teil, der sich über zwei benachbarte Vertiefungen erstreckt. Die mehreren Vertiefungen sind konfiguriert, um mehrere Hohlräume zu definieren, wenn das Schallisolationssystem in dem Fahrzeug montiert ist, wodurch die akustische Leistung des Schallisolationssystems erhöht wird.
Zudem wird in der Druckschrift DE 92 00439 U1 ein trittfestes, steifes Formteil insbesondere für den Bodenbereich im Fahrgastraum von Automobilen, aufweisend eine standfeste Unterbauschicht aus einem verrottungsbeständigen ersten Kunststoffmaterial und eine zur Sichtseite hin über der Unterbauschicht angeordnete Dekorschicht aus einem zweiten Kunststoffmaterial oder Naturstoffmaterial und gegebenenfalls eine oder mehrere zwischen Unterbauschicht und Dekorschicht und/oder auf der Rückseite der Unterbauschicht angeordnete Dichtschicht(en) aus weiteren Kunststoffmaterialien, wobei alle Schichten zu einem Mehrschichtenaufbau laminiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbauschicht eine Faserkomponente und eine darin verteilte thermoplastische Binderkomponente aufweist, deren Anteil zur Erzeugung der erforderlichen Steifigkeit des Formteils geeignet ist, beschrieben.
Aus der Druckschrift US 6 534 145 B1 sind ein gefaltetes Vliesprodukt und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Produktes, das besonders für verschiedene Anwendungen im Automobilbereich geeignet ist, bekannt. Das Produkt wird aus einer Fasermatte gebildet, wobei sich die Fasern in jeder Falte im Wesentlichen vertikal erstrecken, wenn die Matte horizontal ausgerichtet ist. Aus der gefalteten Vliesstoffmatte können verschiedene Produkte hergestellt werden, darunter Autoteppiche und -unterlagen, Verkleidungsteile, Kofferraumauskleidungen, Polsterungen, Motorraumauskleidungen und Schalldämmungen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung verwenden ein geteiltes gefaltetes Produkt, das ein einzigartiges Automobiltextil, einen Teppich oder ein anderes Polsterprodukt darstellt, sowie ein einheitliches Teppich- und Unterpolsterungsprodukt, das das gefaltete Produkt der Erfindung verwendet.
Die Druckschrift DE 11 2012 005205 T5 offenbart ein Innenraumformmaterial für ein Fahrzeug, wobei eine formgepresste Dekorschicht, die in Richtung des Fahrzeuginnenraums ausgerichtet ist, und eine Puffermaterialschicht, die in Richtung eines Karosserieblechs ausgerichtet ist, zumindest formgepresst sind, wobei die Puffermaterialschicht ausgebildet ist durch Formpressen einer Faserstruktur, in welcher Fasern in der Dickenrichtung ausgerichtet sind. An der Dekorschicht ist ein konvexer Abschnitt ausgebildet, der einer konvexen Oberfläche des Karosserieblechs entspricht. An der Puffermaterialschicht ist ein formgepresster Abschnitt ausgebildet, der von der konvexen Oberfläche des Karosserieblechs in Richtung des konvexen Abschnitts der Dekorschicht zurückgesetzt ist, so dass die Dicke 0,03- bis 0,5-mal die Dicke eines umgebenden Bereichs ist und die Dichte höher ist als die des umgebenden Bereichs.
In der Druckschrift DE 10 2021 108602 A1 wird ein Ein-Schritt-Verfahren zur Herstellung einer Verkleidung und insbesondere Bodenverkleidung für ein Kraftfahrzeug mit einer Isolation aus Faser-/Absorptions- Vlies, sowie ggf. weiteren absorptiven Schichten, die sich zonenweise (partiell) über die Fläche und Dicke der Isolation in ihren mechanisch-physikalischen und akustischen Eigenschaften unterscheiden können, beschrieben. Im Fokus stehen dabei Vliesstrukturen, deren Faserausrichtung / Faserorientierung senkrecht zur Oberfläche / Nutzschicht der Bodenverkleidung ist.
Die Probleme im Stand der Technik beruhen im Wesentlichen auf zwei Problemfeldern.
Zum einen wird für leichte Akustikbauteile als Isolationsmaterial Schaum verwendet. Für diese Bauteile ist ein wirtschaftliches Recyclieren, oder ein Recyclieren überhaupt, nur schwer möglich.
Zum anderen sind Bauteile mit konventionellen Vliesisolationen aufgrund ihrer mechanischen Kennwerte deutlich schwerer. Die Herstellung solcher Bauteile erfolgt bis auf wenige Ausnahmen im Zweistufenverfahren. Die Oberware mit oder ohne Träger sowie die Vliesisolation werden separat verformt. In einem zweiten Schritt wird der Schaum an die verformte Oberware angeschäumt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsbauteils für Fahrzeuge sowie ein Isolationsbauteil für Fahrzeuge bereitzustellen, durch welches gegenüber konventionell gefertigten Isolationsbauteilen bei vorgegebenen mechanischen Eigenschaften ein deutlich geringeres Gewicht realisiert werden kann.
Zudem soll es durch das Verfahren möglich werden ein kompaktes Bauteil, in dem Teppichoberware und Träger direkt mit der Isolation fest verbunden sind, in einem Schritt zu formen, verbinden und zu verfestigen.
Des Weiteren soll es mit der vorliegenden Erfindung möglich werden durch geeignete Materialkombinationen Produktionsabfälle aus der Isolationsbauteil-Herstellung wirtschaftlich wieder in den Produktionsprozess zu integrieren.
Ein weiterer Aspekt ist die Nachhaltigkeit des Verfahrens und des Bauteils.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren gemäß Hauptanspruch sowie einem strömungsdichten, leichten Isolationsbauteil für Fahrzeuge gemäß nebengeordnetem Anspruch.
Das Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren zur Herstellung von strömungsdichten, leichten, u.a. auch nachhaltigen Isolationsbauteilen für Fahrzeuge, wobei das Isolationsbauteil wenigstens eine textile Oberware mit einem Flor, eine Folie als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht und eine Absorberschicht aus einem VON-Vlies mit überwiegend senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern umfasst und hergestellt wird mit wenigstens einem Dampf-Vakuumwerkzeug, weist mindestens die nachfolgenden Schritte auf: a. Bereitstellen der textilen Oberware mit einem Flor, wobei der Flor in einer ersten Variante 1 nach oben oder in einer zweiten Variante 2 nach unten und in einer dritten Variante 3 zunächst nach unten und im weiteren Verfahren nach oben zeigt;
- bei Ausrichtung der textilen Oberware mit Flor nach oben in Variante 1 : b1. Aufbringen der Folie von unten auf die textile Oberware und Erwärmen mit einer Infrarot- Heizung von unten zu textile Oberware mit Folie von unten; c1. Bereitstellen und Einbringen des Vlieses in das Dampf-Vakuumwerkzeug und anschließend darauf Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Folie von unten auf das in dem Dampf-Vakuumwerkzeug befindliche Vlies; oder b2. Aufbringen eines Trägers von unten auf die textile Oberware und Erwärmen mit einer Kontakt-Heizung und Verpressen zu textile Oberware mit verpresstem Träger und Aufbringen der Folie von unten; c2. Bereitstellen und Einbringen des Vlieses in das Dampf-Vakuumwerkzeug und anschließend darauf Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Träger von unten auf das in dem Dampf-Vakuumwerkzeug befindliche Vlies; oder b3. Aufbringen eines Trägers von unten auf die textile Oberware und Aufbringen einer Folie von unten auf den Träger und Erwärmen mit einer Kontakt-Heizung; c3. Bereitstellen und Einbringen und Ablegen des Vlieses in das Dampf- Vakuumwerkzeug und Ablegen der textilen Oberware, wobei der Flor nach oben zeigt, mit darunter angeordnetem Träger und der darunter angeordneten Folie von oben auf das Vlies in das Dampf-Vakuumwerkzeug;
- bei Ausrichtung des Flors aus a. nach unten in Variante 2: b4. Aufbringen der Folie von oben auf die textile Oberware und Erwärmen mit einer Infrarot-Heizung von oben zu textile Oberware mit Folie von oben; c4. Bereitstellen und Aufbringen des Vlieses von oben auf die textile Oberware mit Folie von oben und anschließend Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Folie von oben mit dem darauf abgelegten Vlies in das Dampf- Vakuumwerkzeug; oder b5. Aufbringen eines Trägers von oben auf die textile Oberware und Erwärmen mit einer Kontakt-Heizung und Verpressen zu textile Oberware mit verpresstem Träger und Aufbringen der Folie von oben; c5. Bereitstellen und Aufbringen des Vlieses von oben auf die textile Oberware mit Träger von oben und anschließend Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Träger von oben mit dem darauf abgelegten Vlies in das Dampf- Vakuumwerkzeug; oder b6. Aufbringen eines Trägers von oben auf die textile Oberware und anschließendes Aufbringen einer Folie von oben auf den Träger und Erwärmen mit einer Kontakt- Heizung; c6. Bereitstellen und Aufbringen des Vlieses von oben auf die Folie auf den Aufbau aus Folie und dem Träger, wobei der Träger auf der Oberware mit Flor nach unten ist und anschließendes oder gleichzeitiges Einbringen in das Dampf- Vakuumwerkzeug;
- bei Ausrichtung der textilen Oberware mit Flor zunächst nach unten und im weiteren Verfahren nach oben in Variante 3: b7. Aufbringen eines Trägers von oben auf die textile Oberware, wobei der Flor nach unten zeigt, und Aufbringen einer Folie auf den Träger und Erwärmen mit einer Kontakt-Heizung zu textile Oberware mit Träger und Folie; nach dem Erwärmen Wenden des Aufbaus aus textile Oberware mit darauf angeordnetem Träger und darauf angeordneter Folie, wobei der Flor der Oberware nach dem Wenden nach oben zeigt; c7. Bereitstellen und Einbringen des Vlieses in das Dampf-Vakuumwerkzeug und anschließend darauf Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Träger und Folie, wobei der Flor der Oberware nach oben zeigt, auf das in dem Dampf- Vakuumwerkzeug befindliche Vlies; d. Schließen des Dampf-Vakuumwerkzeugs und Beaufschlagen mit Dampf von der Rückenseite der textilen Oberware und Beaufschlagen mit Vakuum von der Florseite der textilen Oberware und Verformung zur Bauteilherstellung des Bauteils in Endkontur und/oder Endform und Verfestigen des Bauteils; e. Öffnen des Dampf-Vakuumwerkzeugs und Entnehmen des Bauteils sowie Ablage und / oder Weiterverarbeitung zur bedarfsweisen Kühlung und/oder Stanzen des Bauteils in Endform.
Zusätzlich kann in einzelnen Verfahren, insbesondere bei Ausrichtung des Flors aus a. nach unten in Variante 2 in Schritt b4., vor dem Aufbringen der Folie zusätzlich eine Schwerschicht aufgebracht werden.
Auch können in einer bevorzugten Variante beim Kontur Stanzen die anfallenden Stanzabfälle wiederverwendet werden, wobei die Stanzabfälle wenigstens teilweise für das Vlies und / oder die Schwerschicht und / oder den textilen Träger genutzt werden. Es entstehen so besonders nachhaltige Bauteile und es wird ein entsprechendes nachhaltiges Verfahren durchgeführt.
Zudem ist auch der Aspekt der Nachhaltigkeit durch das Verfahren und die hergestellten Bauteile gewährleistet. Die Elemente sind im späteren leicht recyclebar.
In besonderen Ausführungsvarianten kann die Heizung in Schritt bx. insbesondere von oben oder von unten oder aber auch von beiden Seiten Wärme einbringen. Insbesondere kann auch die Kontaktheizung von oben einwirken oder / bzw. von der Seite der Folie. Weiter kann das Erwärmen in den Schritten b1. und/oder b2. und/oder b3. und/oder b4. und/oder b5. und/oder b6. und/oder b7alternativ und/oder zusätzlich mit einer Kontaktheizung oder Nicht- Kontaktheizung oder Infrarot-Heizung erfolgen. Es kann weiter auch durchaus zwischen Kontaktheizung, Nicht-Kontaktheizung und Infrarot-Heizung gewählt werden.
Insbesondere kann der zusätzliche Träger aus Mischfaservlies und / oder gerissenen und zu Vlies gelegten Stanzabfällen bestehen. Die Schwerschicht kann aus chemisch kompatiblen Materialien und / oder Stanzabfällen bestehen, wobei ein Gemisch aus chemisch kompatiblen Materialien und Stanzabfällen die bevorzugte Ausführungsvariante darstellt.
Das strömungsdichte, leichte, nachhaltige Isolationsbauteil für Fahrzeuge ist dadurch gekennzeichnet, dass
- das Isolationsbauteil wenigstens die nachfolgenden Schichten in einem aufeinanderfolgenden Schichtaufbau aufweist:
- eine textile Oberware mit einem Flor,
- einen textilen Träger oder eine Schwerschicht,
- eine Folie als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht und
- eine Absorberschicht aus einem VON-Vlies mit überwiegend senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern, wobei
- die Schichten miteinander verbunden sind,
- die Oberware aus einem textilen Flächengebilde, Nadelvlies, Dilour-, Tuft- Teppiche und / oder dehnbaren Gewebe oder Gewirke besteht, wobei
- die eingesetzten Materialen wie Faser, Einbindung und Träger bei Tuftteppichen untereinander soweit verträglich sind, dass
- sie nach dem Aufreißen und einer erneuten Vliesbildung ein verformbares Flächenelement bilden und / oder
- alle Bestandteile der eingesetzten Materialien als Zusätze in einer Schwerschicht voll eingebunden werden,
- der textile Träger die Oberware vollflächig oder partiell verstärkt und aus einem Mischfaservlies aus kompatiblen Materialien und / oder PET Fasern und / oder CoPET Einbindung und / oder aus aufgearbeiteten Stanzabfällen besteht,
- die Schwerschicht vollflächig oder partiell eingebracht ist, wobei die Schwerschicht aus Kunststoffen und/oder anorganischen Füllstoffen und / oder zerkleinerten Stanzabfällen und / oder CoPET und / oder EVA besteht,
- die verwendeten Kunststoffe untereinander misch- und / oder verklebbar sind, wobei diese ausgewählt sind aus: PET, CoPET, EVA, PA,
- die Folie aus PA und / oder PET und / oder deren Copolymeren besteht, und - das Isolationsbauteil abfallfrei produziert wird, dadurch dass während der Produktion anfallende Stanzabfälle komplett wiederverwendet werden.
Das Isolationsbauteil kann insbesondere durch das erfindungsgemäße Isolationsbauteil- Herstellungsverfahren hergestellt werden.
Die Folie kann als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht zwischen zwei Kleberschichten angeordnet sein und / oder aus Materialien, die bei der Dampftemperatur stabil sind, bestehen.
Bevorzugterweise können vorgesehene und / oder zusätzliche Klebe- und / oder Kleberschichten als multilayer Folien mit der Folie als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht in der Mitte und / oder als Deckschichten ausgebildet sein und / oder an der Oberware und am Vlies vorgesehen sein und / oder als Material für die Klebe- / Kleberfolien CoPET und / oder EVA ausgewählt sein.
Ein beispielhafter Aufbau umfasst eine dampfdichte PA-Folie in der Mitte und Co-PET oder EVA Kleberfolien als Deckschichten, wobei der Aufbau an der Teppichoberware zum einen und am Vlies zum anderen angebracht ist.
Der Absorber ist erfindungsgemäß aus einem Vlies mit senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern ausgebildet.
Vorteilhafterweise kann das Vlies eine Gesamtdicke von 4 bis 60 mm, bevorzugt von 20 bis 50 mm, besitzen.
Auch kann die Platine insbesondere sowohl eine konstante Dichte von 10 bis 130 g/l, bevorzugt zwischen 20 und 50 g/l, oder über die Platinenlänge Bereiche mit unterschiedlicher Dichte im Dichtespektrum von 20 g/l bis 50 g/l aufweisen.
Zudem kann eine Vliesseite des Isolationsbauteils an einer Karosserie eines Fahrzeugs aufsetzbar sein, wobei diese Seite genoppt ausgebildet ist oder bevorzugterweise kann die Vliesisolation zur Karosserieseite strukturiert sein.
Zeitgleich zu der Erwärmung der textilen Oberware kann bei Ausbildung ebendieser mit einem zusätzlichen Träger eine Komprimierung des Trägers stattfinden.
Auch können bevorzugterweise alle in einem erfindungsgemäßen Isolationsbauteil eingesetzten Kunststoffe miteinander misch- und / oder verklebbar sein.
Die Endkontur des Isolationsbauteils kann strukturiert oder unstrukturiert oder abschnittsweise strukturiert und abschnittsweise unstrukturiert ausgebildet sein. Bei der Durchführung des Isolationsbauteil-Herstellungsverfahrens kann ein zeitlich versetztes Einbringen von Vlies und textiler Oberware in das Dampf-Vakuumwerkzeug mittels Pick and Place-Technologie und / oder mittels Robotertechnologie erfolgen.
So kann das Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren automatisiert oder teilautomatisiert ablaufen und beispielsweise die partielle Belegung von textilem Träger, Schwerschicht oder Vlies mittels Roboter erfolgen.
Auch ist es beispielsweise möglich mittels Spannvorrichtung den Bauteilaufbau beginnend mit der Oberware zu Takten, so dass diese zu den einzelnen Stationen transportiert und schlussendlich zur Kühlung abgelegt wird.
Die Fasern des Isolationsbauteils können PET-Fasern oder Mischfasern sein, bevorzugt Kunststofffasern.
Das aus der DE 202012 004 594 U1 bekannte Kraftfahrzeugbauteil weist eine „Einstoff1- Materialzusammensetzung auf, bietet dabei trotz der wenigen unterschiedlichen verwendeten Materialien für eine textiltechnische Recyclinglösung keine Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, ist für Teppiche mit Schwerschicht nicht anwendbar und eine Wiederverwendung der Produktionsabfälle zur Faserherstellung ist auf Grund des eingesetzten Co-PET nicht möglich.
Mit dem diesseitigen Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren wird es möglich Materialkombinationen einzusetzen, die es erlauben alle Abfälle wirtschaftlich wieder in den Produktionsprozess integrieren.
Das Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren ist derartig aufgebaut, dass die Oberware gemeinsam mit dem Träger und der Isolation in die Endkontur in einem Schritt verformt wird. Dazu werden alle Bestandteile des Bodenbelages mit dem Absorber aus senkrecht zur Oberfläche orientierten Fasern, einem textilen Träger oder Schwerschicht, und einer Teppichoberware in das Werkzeug eingebracht, das Absorbermaterial thermisch gebunden und mit der Oberware mit Träger in die Endkontur in einem Schritt verformt, verbunden und verfestigt.
Die Produktionsabfälle können bevorzugterweise zerkleinert und als Zuschlag für die Schwerschicht oder vollständig für den Träger wieder im Bauteil genutzt werden.
Gegenüber dem Stand der Technik hat das Isolationsbauteil gebildet mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren bei gleichen mechanischen Eigenschaften ein bis zu 30 % geringeres Gewicht. Es werden bei gleicher Dichte höhere Druckfestigkeiten gegenüber konventionellen Vliesen oder selbst Schaum erzielt. Die Eigenschaften des Vlieses können durch die Fasereigenschaften, wie Faserlänge, Faserdurchmesser und Krimp beeinflusst werden. Zudem kann die Produktion abfallfrei gestaltet werden, da alle Stanzabfälle im Isolationsbauteil wiederverwendet werden können. Sind die Isolationsbauteile nicht weiter verwendbar, zum Beispiel bei end of live, so können sie textil- oder kunststofftechnisch wieder verwendet werden.
Allgemein werden für Nadelvliesteppiche unterschiedlicher Qualität PET-Fasern, bevorzugt aus recyclierten Flaschen und Co-PET, als Bindemittel eingesetzt.
Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Isolationsbauteil-Herstellungsverfahrens können beispielsweise Tuft-Teppiche bevorzugt aus PET-Garn, einen PET-Träger und als Einbindung Co-PET oder EVA verwendet werden.
Als Träger zur Belegung der textilen Oberware kann insbesondere ein PET / Co-PET Vlies eingesetzt werden. Das Mischungsverhältnis von PET-Faser zu Co-PET-Binder beträgt vorzugsweise 60% bis 40 % Co-PET-Bindefasern.
Wenn genügend Stanzabfälle durch den Prozess vorhanden sind, werden diese aufgerissen, neu als Vlies gelegt und wieder im Produktionsprozess eingesetzt. Als Träger können Vliese mit einen Flächengewicht 100 g / m2 bis 900 g/m2 bevorzugt 150 g/m2 bis 300 g/m2 eingesetzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Abbildungen in der Abbildungsbeschreibung beschrieben, wobei diese die Erfindung erläutern sollen und nicht zwingend beschränkend zu werten sind:
Es zeigen:
Abb. 1 eine tabellarische Übersicht über eine beispielhafte Zusammensetzung von einem Isolationsbauteil mit einem vollflächig aufgebrachten 150 g/m3 Träger hergestellt über das erfindungsgemäße Isolationsbauteil- Herstellungsverfahren mit und ohne Nutzung von Recyclat;
Abb. 2 tabellarische Übersicht über eine beispielhafte Zusammensetzung von zwei
Isolationsbauteilen mit unterschiedlicher Schwerschichtzusammensetzung hergestellt über das erfindungsgemäße Isolationsbauteil- Herstellungsverfahren mit unterschiedlichen Recyclatanteilen;
Abb. 3 in einem beispielhaften Punktdiagramm eine Übersicht über die
Druckfestigkeit verschiedener Faserarten in Abhängigkeit von der Dichte;
Abb. 4 eine beispielhafte tabellarische Übersicht ausgewählter mechanischer
Eigenschaften von Schwerschichten mit drei unterschiedlichen Füllungen; Abb. 5 ein beispielhaftes Blockschema des erfindungsgemäßen Isolationsbauteil-
Herstellungsverfahrens mit einer textilen Oberware mit nach oben ausgerichteter Florseite und belegt mit einem zusätzlichen Träger oder zusätzlicher Schwerschicht;
Abb.6 ein beispielhaftes Blockschema des erfindungsgemäßen Isolationsbauteil-
Herstellungsverfahrens mit einer textilen Oberware mit nach unten ausgerichteter Florseite und belegt mit einem zusätzlichen Träger und
Abb. 7 bis Abb. 14 die einzelnen bevorzugten Grund-Ausführungsvarianten der Erfindung.
In Abb. 1 ist eine tabellarische Übersicht über eine beispielhafte Zusammensetzung von einem Isolationsbauteil mit einem vollflächig aufgebrachten 150 g/m3 Träger hergestellt über das erfindungsgemäße Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren mit und ohne Nutzung von Recyclat dargestellt.
Aus der Tabelle wird ersichtlich, dass bei Nutzung von Recyclat für den vollflächig aufgebrachten 150 g/m3 Träger der Anteil der benötigten Neuware für das Isolationsbauteil bei der beispielhaften Zusammensetzung von 31 % auf 27 % reduziert wird.
Es ist natürlich insbesondere auch möglich nur für einen Teil des Trägermaterials Recyclat einzusetzen und den Träger aus einem Gemisch aus Recyclat und Neuware bereitzustellen.
Für höhere Flächengewichte des Trägers hat ein textiler Träger jedoch Nachteile. Die Dichte eines textilen Trägers beträgt je nach Form, Bindefaseranteil und Kompression 0,6 g/cm3 bis 0,9 g/cm3, was bedeutet, dass gegenüber einer Schwerschicht bei gleichen Flächengewicht der Vliesträger mindestens doppelt so dick ausgebildet ist. Bei hoher Kompression ist der Träger dann sehr steif und akustisch weniger wirksam als eine Schwerschicht. Eine Schwerschicht ist für höhere Flächengewichte die bessere Lösung. Nahezu alle eingesetzten Schwerschichten bestehen aus einem anorganischen Füllstoff, einem steiferen PE oder PP basierten Kunststoff sowie einem weichen Kunststoff wie beispielsweise POE oder EVA. Ein Recyclieren von Stanzabfällen als Zuschlag für eine Schwerschicht mit dem zuvor benannten Aufbau verschlechtert das Deformationsverhalten der Schwerschicht, so, dass die Schwerschicht im Produktionsprozess reißt.
Wird der Aufbau der Schwerschicht so abgeändert, dass ein anorganischer Füllstoff und ein weiches und ein härteres Co-Polyester beziehungsweise in einer anderen Ausführung ein EVA und ein Co-PET vorliegen, ist die Dehnbarkeit der Schwerschicht deutlich besser und so wird das Problem des Reißens im Produktionsprozess umgangen. Abb. 2 zeigt eine tabellarische Übersicht über eine beispielhafte Zusammensetzung von zwei Isolationsbauteilen mit unterschiedlicher Schwerschichtzusammensetzung hergestellt über das erfindungsgemäße Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren mit unterschiedlichen Recyclatanteilen.
Aus der Tabelle wird beispielhaft an den zwei dargestellten Isolationsbauteilzusammensetzungen deutlich, dass sich je nach Zusammensetzung verschiedene Vorteile ergeben. So liegt bei dem Isolationsbauteil mit einer Schwerschicht mit einem Flächengewicht von 1 kg/m2 in dem Beispiel ein Recyclat-Anteil von 66 % vor, während das Isolationsbauteil mit einer Schwerschicht mit einem Flächengewicht von 2,5 kg/m2 nur einen Recyclat-Anteil von 48 % aufweist. Dafür jedoch kann bei Einsatz der Schwerschicht mit einem Flächengewicht von 2,5 kg/m2 die Folie als strömungsdichte Schicht entfallen.
Die mechanischen Kennwerte variieren je nach Füllgrad der Schwerschicht mit anorganischem Material und zerkleinerten Recyclat sowie Anteil der verschiedenen Kunststoffe.
In Versuchen hat sich eine Ausgangsdichte des Vlieses der Absorberschicht von 20 bis 30 g/l als ausreichend erwiesen. Je nach Bauteildesign ist es möglich Dickenunterschiede durch Verpressen oder Auflegen von zusätzlichem Material auszugleichen. Dadurch ergibt sich Bauteil spezifisch eine mittlere Dichte von 30 g/l bis 50 g/l. In einer speziellen Ausführung kann die Vliesplatinen-Ausgangsdichte über die Länge unterschiedlich ausgebildet sein.
In Abb. 3 ist in einem beispielhaften Punktdiagramm eine Übersicht über die Druckfestigkeit verschiedener Faserarten in kPa in Abhängigkeit von der Dichte in kg/m3 dargestellt.
In dem Punktdiagramm sind verschiedene PET-Fasern mit unterschiedlicher Länge, Form sowie Feinheit abgebildet.
In Abb. 4 ist eine beispielhafte tabellarische Übersicht mechanischer Eigenschaften verschiedener Materialien dargestellt. Es wurden über eine Zugprüfung das E-Modul, die maximale Spannung und die Bruchdehnung von Schwerschichten mit unterschiedlichen Füllungen bestimmt. Hierbei wird deutlich, dass die Materialien eindeutig unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Bei den Materialien handelt es sich um eine Schwerschicht mit einem hohen Füllgrad von Kreide- und Stanzabfällen (Material 1), eine Schwerschicht mit einem hohen Füllgrad an Stanzabfällen (Material 2) und eine Schwerschicht mit einem geringeren Füllgrad an anorganischem Füllstoff (Material 3). Material 3 weist mit 200 % den mit Abstand größten Wert für die Bruchdehnung auf. Die Materialien 1 und 2 reißen mit 120 % und 100 % als Bruchdehnungswert schon bei deutlich geringeren Deformationen.
Abb. 5 zeigt ein beispielhaftes Blockschema des erfindungsgemäßen Isolationsbauteil- Herstellungsverfahrens mit einer textilen Oberware mit nach oben ausgerichteter Florseite und belegt mit einem zusätzlichen Träger oder einer zusätzlichen Schwerschicht. Nachfolgend ist die zunächst ein Ausführungsbeispiel unter Einsatz eines Trägers beschrieben: In einem ersten Schritt werden die textile Oberware und ein Träger zugeschnitten. Nachfolgend wird das textile Obermaterial mit der Florseite nach oben mit dem zusätzlichen Träger belegt, wobei dieser vollflächig oder partiell ausgebildet sein kann und insbesondere aus Mischfaservlies und/oder gerissenen und zu Vlies gelegten Stanzabfällen gebildet ist. Die textile Oberware und der Träger werden in einer Kontaktheizung erwärmt, wobei der Träger zugleich komprimiert wird. In einem nächsten Schritt wird eine Mehrlagenfolie als Klebefolie und dampf- und luftdichte Schicht auf den Aufbau aus textiler Oberware und Träger aufgebracht. Die Folie weist in diesem Beispiel den Aufbau EVA / PA / EVA auf. Nachfolgend wird die Absorberschicht, also das Vlies mit senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern (VON Vlies), entweder als Platine allein oder mit zusätzlichen partiellen Einlegern in das Dampf- und Vakuumwerkzeug eingelegt. Im Anschluss hieran wird der Aufbau aus textiler Oberware, Träger und Mehrlagenfolie in das Dampf- und Vakuumwerkzeug eingebracht. Das Einbringen der Einzelteile in das Dampf- und Vakuumwerkzeug kann bevorzugt mittels Pick and Place- Technologie erfolgen. Das Werkzeug wird geschlossen und von der Rückenseite der textilen Oberware mit Dampf beaufschlagt und von der Florseite der textilen Oberware wird Vakuum gezogen. So wird das Vlies von der textilen Oberware ausgehend verfestigt und das Bauteil in seine Endkontur verformt. In diesem Schritt werden die einzelnen Schichten fest miteinander verbunden. Der eingeführte Dampf wird durch das Vakuum abgesaugt. Anschließend wird das Bauteil entnommen und bevorzugt in einer Kühl-Kalibierschale zur Abkühlung abgelegt. Die entstandenen Stanzabfälle werden in diesem Beispiel gesammelt, zerkleinert und zur erneuten Vliesherstellung genutzt, so dass sie als Träger in den Prozess zurückgeführt werden können.
Natürlich kann das hier beispielhaft dargestellte Verfahren auch gänzlich ohne Träger durchgeführt werden. Dies bedeutet dann wiederum, dass die textile Oberware mittels Kontaktheizung ohne Vorliegen eines Trägers erwärmt wird und ein nachfolgendes Aufbringen einer strömungsdichten Folie direkt auf der textilen Oberware von statten geht.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante, in welcher das textile Obermaterial mit der Florseite nach oben ausgerichtet ist, kann die textile Oberware auch mit einer Schwerschicht belegt werden. Solch eine Schwerschicht besteht bevorzugterweise aus chemisch kompatiblen Materialien und kann mit Stanzabfällen belegt werden. Bei Belegung der textilen Oberware mit einer Schwerschicht findet die Erwärmung des textilen Obermaterials mittels Infrarot-Strahlung statt. Das Aufbringen einer strömungsdichten Schicht in Form einer Mehrlagenfolie ist nur dann notwendig, wenn nicht die Schwerschicht selbst diese bei der Belegung der textilen Oberware ausbildet. Die weiteren Schritte zur Herstellung des Isolationsbauteils erfolgen dem bereits beschriebenen Verfahren mit einem Träger entsprechend. Auch kann hier die Pick and Place- Technologie bevorzugt eingesetzt werden. Lediglich die Aufarbeitung der Stanzabfälle unterschiedet sich im weiteren Verlauf, da die Stanzabfälle in diesem Fall nach der Zerkleinerung als Zuschlag für die Schwerschicht in den Prozess zurückgeführt werden können.
Des Weiteren ist es in allen Anwendungsfällen ebenfalls möglich die textile Oberware vollflächig oder partiell mit einer Kombination aus Träger und Schwerschicht belegt auszubilden.
In Abb. 6 ist ein beispielhaftes Blockschema des erfindungsgemäßen Isolationsbauteil- Herstellungsverfahrens mit einer textilen Oberware mit nach unten ausgerichteter Florseite und belegt mit einem zusätzlichen Träger dargestellt.
In einem ersten Schritt werden die textile Oberware und ein Träger zugeschnitten. Nachfolgend wird das textile Obermaterial mit der Florseite nach unten mit dem zusätzlichen Träger belegt, wobei dieser vollflächig oder partiell ausgebildet sein kann und insbesondere aus Mischfaservlies und/oder gerissenen und zu Vlies gelegten Stanzabfällen gebildet ist. Die textile Oberware und der Träger werden in einer Kontaktheizung erwärmt, wobei der Träger zugleich komprimiert wird. In einem nächsten Schritt wird eine Mehrlagenfolie als Klebefolie und dampf- und luftdichte Schicht auf den Aufbau aus textiler Oberware und Träger aufgebracht. Die Folie weist in diesem Beispiel den Aufbau EVA / PA / EVA auf. Nachfolgend wird die Absorberschicht, also das Vlies mit senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern (VON Vlies), entweder als Platine allein oder mit zusätzlichen partiellen Einlegern auf den Aufbau aus textiler Oberware, Träger und Mehrlagenfolie aufgebracht. Der gesamte Aufbau wird anschließend in ein Dampf- und Vakuumwerkzeug eingebracht. Das Werkzeug wird geschlossen und von der Rückenseite der textilen Oberware mit Dampf beaufschlagt und von der Florseite der textilen Oberware mit Vakuum beaufschlagt. So wird die Absorberschicht von der textilen Oberware ausgehend verfestigt und das Bauteil in seine Endkontur verformt. In diesem Schritt werden die einzelnen Schichten fest miteinander verbunden. Der eingeführte Dampf wird durch das Vakuum abgesaugt. Anschließend wird das Bauteil entnommen und bevorzugt in einer Kühl- Kalibierschale zur Abkühlung abgelegt. Die entstandenen Stanzabfälle werden in diesem Beispiel gesammelt, zerkleinert und zur erneuten Vliesherstellung genutzt, so dass sie als Recyclat in Form eines Trägers in den Prozess zurückgeführt werden können.
Natürlich kann das hier beispielhaft dargestellte Verfahren auch gänzlich ohne Träger durchgeführt werden. Dies bedeutet dann wiederum, dass die textile Oberware mittels Kontaktheizung ohne Vorliegen eines Trägers erwärmt wird und ein nachfolgendes Aufbringen einer strömungsdichten Folie direkt auf der textilen Oberware von statten geht.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante in welcher das textile Obermaterial mit der Florseite nach unten ausgerichtet ist, kann die textile Oberware auch mit einer Schwerschicht belegt werden. Solch eine Schwerschicht besteht bevorzugterweise aus chemisch kompatiblen Materialien und Stanzabfälle können beigemischt werden. Bei Belegung der textilen Oberware mit einer Schwerschicht findet die Erwärmung des textilen Obermaterials mittels Infrarotstrahlung statt. Das Aufbringen einer strömungsdichten Schicht in Form einer Mehrlagenfolie ist nur dann notwendig, wenn nicht die Schwerschicht selbst diese bei der Belegung der textilen Oberware ausbildet. Die weiteren Schritte zur Herstellung des Isolationsbauteils erfolgen dem bereits beschriebenen Verfahren mit einem Träger entsprechend. Lediglich die Aufarbeitung der Stanzabfälle unterschiedet sich im weiteren Verlauf, da die Stanzabfälle in diesem Fall nach der Zerkleinerung als Zuschlag für die Schwerschicht in den Prozess zurückgeführt werden können.
Die Abb. 7 bis Abb. 14 zeigen die einzelnen bevorzugten Grund-Ausführungsvarianten der Erfindung. Insbesondere sei zudem auch auf die Abbildungen mit den Varianten ohne Verpressen hingewiesen. Es handelt sich nicht zwingend um beschränkende Ausführungsvarianten, jedoch können diese teilweise besonders bevorzugt werden. Es ergeben sich jeweils unterschiedliche Vorteile in den Ausgestaltungsvarianten, die je nach Anwendung deutliche Reduzierungen in den Prozesszeiten ermöglichen können. Es kann zwischen Kontaktheizung, Nicht-Kontaktheizung und Infrarot-Heizung gewählt werden.

Claims

A N S P R Ü C H E Isolationsbauteil-Herstellungsverfahren zur Herstellung von strömungsdichten, leichten, nachhaltigen Isolationsbauteilen für Fahrzeuge, wobei das Isolationsbauteil wenigstens
- eine textile Oberware mit einem Flor,
- eine Folie als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht und
- eine Absorberschicht aus einem VON-Vlies mit überwiegend senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern umfasst und hergestellt wird mit wenigstens einem Dampf- Vakuumwerkzeug, mindestens aufweisend die nachfolgenden Schritte: a. Bereitstellen der textilen Oberware mit einem Flor, wobei der Flor in einer ersten Variante 1 nach oben oder in einer zweiten Variante 2 nach unten und in einer dritten Variante 3 zunächst nach unten und im weiteren Verfahren nach oben zeigt;
- bei Ausrichtung der textilen Oberware mit Flor nach oben in Variante 1 : b1. Aufbringen der Folie von unten auf die textile Oberware und Erwärmen mit einer Infrarot- Heizung von unten zu textile Oberware mit Folie von unten; c1. Bereitstellen und Einbringen des Vlieses in das Dampf-Vakuumwerkzeug und anschließend darauf Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Folie von unten auf das in dem Dampf-Vakuumwerkzeug befindliche Vlies; oder b2. Aufbringen eines Trägers von unten auf die textile Oberware und Erwärmen mit einer Kontakt-Heizung und Verpressen zu textile Oberware mit verpresstem Träger und Aufbringen der Folie von unten; c2. Bereitstellen und Einbringen des Vlieses in das Dampf-Vakuumwerkzeug und anschließend darauf Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Träger von unten auf das in dem Dampf-Vakuumwerkzeug befindliche Vlies; oder b3. Aufbringen eines Trägers von unten auf die textile Oberware und Aufbringen einer Folie von unten auf den Träger und Erwärmen mit einer Kontakt-Heizung; c3. Bereitstellen und Einbringen und Ablegen des Vlieses in das Dampf- Vakuumwerkzeug und Ablegen der textilen Oberware, wobei der Flor nach oben zeigt, mit darunter angeordnetem Träger und der darunter angeordneten Folie von oben auf das Vlies in das Dampf-Vakuumwerkzeug;
- bei Ausrichtung des Flors aus a. nach unten in Variante 2: b4. Aufbringen der Folie von oben auf die textile Oberware und Erwärmen mit einer Infrarot- Heizung von oben zu textile Oberware mit Folie von oben; c4. Bereitstellen und Aufbringen des Vlieses von oben auf die textile Oberware mit Folie von oben und anschließend Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Folie von oben mit dem darauf abgelegten Vlies in das Dampf- Vakuumwerkzeug; oder b5. Aufbringen eines Trägers von oben auf die textile Oberware und Erwärmen mit einer Kontakt-Heizung und Verpressen zu textile Oberware mit verpresstem Träger und Aufbringen der Folie von oben; c5. Bereitstellen und Aufbringen des Vlieses von oben auf die textile Oberware mit Träger von oben und anschließend Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Träger von oben mit dem darauf abgelegten Vlies in das Dampf- Vakuumwerkzeug; oder b6. Aufbringen eines Trägers von oben auf die textile Oberware und anschließendes Aufbringen einer Folie von oben auf den Träger und Erwärmen mit einer Kontakt- Heizung; c6. Bereitstellen und Aufbringen des Vlieses von oben auf die Folie auf den Aufbau aus Folie und dem Träger, wobei der Träger auf der Oberware mit Flor nach unten ist und anschließendes oder gleichzeitiges Einbringen in das Dampf- Vakuumwerkzeug;
- bei Ausrichtung der textilen Oberware mit Flor zunächst nach unten und im weiteren Verfahren nach oben in Variante 3: b7. Aufbringen eines Trägers von oben auf die textile Oberware, wobei der Flor nach unten zeigt, und Aufbringen einer Folie auf den Träger und Erwärmen mit einer Kontakt-Heizung zu textile Oberware mit Träger und Folie; nach dem Erwärmen Wenden des Aufbaus aus textile Oberware mit darauf angeordnetem Träger und darauf angeordneter Folie, wobei der Flor der Oberware nach dem Wenden nach oben zeigt; c7. Bereitstellen und Einbringen des Vlieses in das Dampf-Vakuumwerkzeug und anschließend darauf Einbringen und Ablegen der textilen Oberware mit Träger und Folie, wobei der Flor der Oberware nach oben zeigt, auf das in dem Dampf- Vakuumwerkzeug befindliche Vlies; d. Schließen des Dampf-Vakuumwerkzeugs und Beaufschlagen mit Dampf von der Rückenseite der textilen Oberware und Beaufschlagen mit Vakuum von der Florseite der textilen Oberware und Verformung zur Bauteilherstellung des Bauteils in Endkontur und / oder Endform und Verfestigen des Bauteils; e. Öffnen des Dampf-Vakuumwerkzeugs und Entnehmen des Bauteils sowie Ablage und/oder Weiterverarbeitung zur bedarfsweisen Kühlung und/oder Stanzen des Bauteils in Endform.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen in den Schritten b1. und/oder b2. und/oder b3. und/oder b4. und/oder b5. und/oder b6. und/oder b7alternativ und/oder zusätzlich mit einer Kontaktheizung oder Nicht-Kontaktheizung oder Infrarot-Heizung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausrichtung des Flors aus a. nach unten in Variante 2 in Schritt b4. vor dem Aufbringen der Folie zusätzlich eine Schwerschicht aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kontur Stanzen die anfallenden Stanzabfälle wiederverwendet werden, wobei die Stanzabfälle wenigstens teilweise für das Vlies und/oder die Schwerschicht und / oder den textilen Träger genutzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Träger aus Mischfaservlies und / oder gerissenen und zu Vlies gelegten Stanzabfällen besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerschicht aus chemisch kompatiblen Materialien und / oder Stanzabfällen besteht.
7. Strömungsdichtes, leichtes, nachhaltiges Isolationsbauteil für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Isolationsbauteil wenigstens die nachfolgenden Schichten in einem aufeinanderfolgenden Schichtaufbau aufweist:
- eine textile Oberware mit einem Flor,
- einen textilen Träger oder eine Schwerschicht,
- eine Folie als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht und
- eine Absorberschicht aus einem VON-Vlies mit überwiegend senkrecht zur Oberfläche stehenden Fasern, wobei
- die Schichten miteinander verbunden sind,
- die Oberware aus einem textilen Flächengebilde, Nadelvlies, Dilour-, Tuft- Teppiche und / oder dehnbaren Gewebe oder Gewirke besteht, wobei
- die eingesetzten Materialen wie Faser, Einbindung und Träger bei Tuftteppichen untereinander soweit verträglich sind, dass
- sie nach dem Aufreißen und einer erneuten Vliesbildung ein verformbares Flächenelement bilden und / oder
- alle Bestandteile der eingesetzten Materialien als Zusätze in einer Schwerschicht voll eingebunden werden,
- der textile Träger die Oberware vollflächig oder partiell verstärkt und aus einem Mischfaservlies aus kompatiblen Materialien und / oder PET Fasern und / oder CoPET Einbindung und / oder aus aufgearbeiteten Stanzabfällen besteht,
- die Schwerschicht vollflächig oder partiell eingebracht ist, wobei die Schwerschicht aus Kunststoffen und/oder anorganischen Füllstoffen und / oder zerkleinerten Stanzabfällen und / oder CoPET und / oder EVA besteht,
- die verwendeten Kunststoffe untereinander misch- und / oder verklebbar sind, wobei diese ausgewählt sind aus: PET, CoPET, EVA, PA,
- die Folie aus PA und / oder PET und / oder deren Copolymeren besteht, und
- das Isolationsbauteil abfallfrei produziert wird, dadurch dass während der Produktion anfallende Stanzabfälle komplett wiederverwendet werden. Isolationsbauteil nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsbauteil durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden verfahrensgemäßen Ansprüche hergestellt wurde. Isolationsbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht zwischen zwei Kleberschichten angeordnet ist. Isolationsbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehene und / oder zusätzliche Klebe und / oder Kleberschichten
- als multilayer Folien mit der Folie als dampf- und luftdichte strömungsdichte Schicht in der Mitte und / oder
- als Deckschichten ausgebildet sind und / oder
- an der Oberware und am Vlies vorgesehen sind und / oder
- als Material für die Klebe- / Kleberfolien CoPET und / oder EVA ausgewählt sind. Isolationsbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies der Absorberschicht eine Gesamtdicke von 4 bis 60 mm oder von 20 bis 50 mm aufweist. Isolationsbauteil nach einem der vorangehenden Anspruch 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies der Absorberschicht
- eine konstante Dichte von 10 bis 130 g/l oder zwischen 20 und 50 g/l aufweist, und / oder
- über die Vlieslänge Bereiche mit unterschiedlicher Dichte im Dichtespektrum von 20 g/l bis 50 g/l aufweist. Isolationsbauteil nach einem der vorangehenden Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Vliesseite des Isolationsbauteils an einer Karosserie eines Fahrzeugs aufsetzbar ist, wobei diese Seite genoppt ausgebildet ist oder
- die Vliesisolation zur Karosserieseite strukturiert ist.
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