DE102004022464A1 - Formteil für die Innenausstattung von Fahrzeugen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein selbsttragendes durch Wärmeumformung aus einem Polfaservliesstoff oder aus einem mechanischen Verbund von zwei oder mehr Polfaservliesstoffen hergestelltes Formteil für die Innenausstattung von Fahrzeugen, wobei der Polfaser-Vliesstoff durch einen hohen Anteil an vertikal ausgerichteter Polfasern gekennzeichnet ist, die in einer oder zwei außenliegenden Maschenschichten eingebunden sind, wobei die vertikale Ausrichtung der Polfasern und die flächige Anordnung der Maschenschichten weitgehend im Formteil erhalten bleibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein flächenstabiles Formteil, das aus einem Faservliesstoff insbesondere Polfaservliesstoff durch Druck- und Wärmeeinwirkung geformt und verfestigt ist sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Derartige Formteile sind weit verbreitet und werden im allgemeinen aus Metall, Plaste, faserverstärkter Plaste, Nadelvliesstoffen mit Imprägnierung u.a. hergestellt. Diese Formteile sind für die Abtrennung bestimmter Räume vorgesehen und sollen als Isoliermaterial gegen Hitze, Kälte, Schall und mechanische Einwirkungen wirken. In Kraftfahrzeugen werden beispielsweise Kofferraumauskleidungen, Türseitenverkleidungen, Radschalen, Armaturenbretter, Dachhimmel u.a. Formteile eingesetzt. Immer mehr tritt die Forderung nach Recyclingfähigkeit dieser Teile insbesondere in der Autoindustrie auf. Dies Forderung führte z.B. zum Einsatz von Formteilen, die aus verschiedenen Plastwerkstoffen mit einer Faserverstärkung insbesondere Naturfaserverstärkung bestehen, wie z.B. Holzfaser mit Polypropylen, Flachsfaser mit Polypropylen u.a. Eine spätere Trennung der eingesetzten Werkstoffe ist allerdings nicht rationell möglich. Schredderprodukte lassen sich jedoch wieder einsetzten.
  • In der DE 41 30 343 A1 ist ein Formteil aus einem Verbundvliesmaterial beschrieben, bei dem die Halbzeuge durch eine obere und eine untere Vliesmaterialschicht gebildet sind. Zwischen der oberen und der unteren Vliesmaterialschicht ist ein Gelege angeordnet, um die mechanischen Eigenschaften des Formteiles zu verbessern.
  • Ein luftschallabsorbierende Formteil aus zwei Halbzeugen beschreibt die DE 44 22 585 C1 , wobei die Halbzeuge, die jeweils mindestens aus einer Vliesstofflage gebildet sind, in Richtung des auftretenden Luftschalls unter Bildung von zumindest eines Hohlraumes mit Abstand benachbart zueinander angeordnet sind, um unterschiedliche Strömungswiderstände zu erreichen, die eine stufenweise Luftschallabsorption bewirken. Dabei ist mindestens ein Halbzeug mit einem wellenförmigen Querschnitt versehen, um Hohlräume zu erzeugen, die entsprechend der funktionstechnischen Anwendung nicht mit Füllmaterial versetzt werden können.
  • Aus der DE 101 51 368 A1 ist die Herstellung von Formteilen aus einer Fasermatte bekannt, die aus mit Kunststoff in homogener Mischung, überwiegend aus Zellulose gebildeten Fasern bestehen. Als Fasermatte dient ein Nadelvliesstoff.
  • In der DE 101 14 553 ist ein Verfahren zur Herstellung eines dicken, thermoplastisch verformbaren, faserverstärkten Halbzeugs aus einem thermoplastischen Kunststoff und Verstärkungsfasern beschrieben, bei dem die Fasern zu einem Mischvlies vermischt werden, das durch Nadeln verfestigt wird. Anschließend wird das verfestigte Mischvlies erwärmt und zum Halbzeug verpresst.
  • Weiterhin ist aus der DE 199 62 640 A1 ein selbsttragendes, durch Wärmeumformung aus einem Faservlies hergestelltes Formteil bekannt, das aus einer Mischung aus Naturfasern und Viskosefasern mit einer hohen Schmelztemperatur besteht, die über eine Druck- und Temperaturbehandlung miteinander verbunden sind. Das Vlies wird in einzelne Matten vorbestimmter Größe zerschnitten und in einem erhitzten Preßwerkzeug zu dem gewünschten Formteil gepresst.
  • Die bekannten Lösungen weisen den Nachteil auf, daß in den Werkstoffen aus Nadelvliesstoffen die Fasern vorwiegend horizontal orientiert sind. Meist fehlt eine geschlossen strukturierte Oberfläche, so dass zusätzlich ein Deckvlies eingesetzt werden muß. Die aus Fasermischungen und Kunststoffen bestehenden Formteile haben den Nachteil, daß beim Verschmelzen keine Hohlräume erhalten bleiben, was das Schallabsorptionsvermögen negativ beeinträchtigt.
    •
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Formteil für die Innenausstattung von Fahrzeugen zu schaffen, das selbsttragend und formstabil ist und gleichzeitig sehr gute Gebrauchseigenschaften in allen Richtungen bezüglich Schallabsorption und Festigkeit aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
  • Das erfindungsgemäße Formteil weist die besonderen Vorteile auf, dass durch den Einsatz eines dreidimensionalen Polfaservliesstoffen mit einem hohen Anteil an vorzugsweise vertikal zur Warenbahn angeordneten Fasern als Zwischenschicht und außenliegende Maschenschichten eine Hohlraumstruktur im Formteil erzeugt wird, die in allen Richtungen des Formteiles vorhanden ist, die ein sehr hohes akustisches Schallabsorptionsvermögen gewährleistet.
  • Die Kombination des Polfaservliesstoffes mit zusätzlichen textilem und/oder nichttextilem Bahnmaterial sowohl an den Außenseiten als auch im Querschnittsbereich sowie der Verbund mehrerer Polfaservliesstoffe und den möglichen Verbindungstechniken aller Schichten führt zusätzlich zu einer Erweiterung und Verbesserung der Nutzung des erfindungsgemäßen Formteiles.
  • Das erfindungsgemäße Formteil für die Innenausstattung von Fahrzeugen, wie beispielsweise für den Einsatz als Kofferraumauskleidung, Luftkanal im Motorraum oder Radlaufschale wird aus einem dreidimensionalen, sehr voluminösen Polfaservliesstoff gebildet, der einen hohen Anteil an vertikal ausgerichteter Polfasern enthält, die in einer oder zwei außenliegenden Maschenschichten eingebunden sind. Der Einsatz solcher Polfaservliesstoffe, die als Kunit- oder Multiknit-Vliesstoffe bekannt sind, ergibt im Formteil einen erheblichen Vorteil, da die vertikale Ausrichtung der Polfasern und der flächigen Anordnung der Maschenschichten eine Hohlraumstruktur erzeugen, die auch nach dem Verpressen im Formteil fast vollständig erhalten bleibt. Durch Variation der im Formteil vorhandenen Hohlraumstruktur können die Funktionseigenschaften den jeweiligen Verwendungszweck entsprechend angepasst werden. So können beispielsweise in Abhängigkeit vom Ausgangsmaterial für die Erzeugung des Polfaservliesstoffes die Fasern auch in einer räumlich diagonalen Anordnung vorliegen.
  • Für eine zusätzliche Stabilisierung der Fasern im Polfaservliesstoff können 15 bis 50 % Bindefasern im Polfaservliesstoff enthalten sein. Als Bindefasern können neben Polyester-Bindefasern auch solche aus Polyolefin, Polyethylen oder anderen Rohstoffen eingesetzt werden, wenn diese einen niedrigeren Schmelzpunkt als die eingesetzten Matrixfasern aufweisen.
  • Ein besonders vorteilhafter Aufbau des Formteiles wird durch die Kombination von mehreren Polfaservliesstoffen mit gleichen oder unterschiedlichen Strukturen erreicht, um die Funktionswirkung des Formteiles zu erhöhen. In dem Fall werden die Polfaservliesstoffe übereinander angeordnet, wobei die Möglichkeit besteht, jeweils zwei Vliesschichten so zu kombinieren, dass die Hohlraumstrukturen deckungsgleich, zueinander versetzt oder entgegengesetzt übereinander angeordnet sind. Innerhalb eines textilen Formkörpers lassen sich damit mehrere Vliesschichten aus gleichen und/oder unterschiedlichen Vliesstoffstrukturen in unterschiedlichen Anordnungen zueinander kombinieren.
  • Des weiteren besteht bei der Anordnung mehrerer Polvliesschichten die Möglichkeit, jede einzelne Polvliesschicht mit einer Deckschicht zu versehen. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass das Volumen des Formkörpers beeinflusst werden kann.
  • Für die verwendeten Polvliesschichten kann entsprechend dem Verwendungszweck des textilen Formkörpers und der daraus resultierenden Form, Dichte und Funktion auch ein verfestigtes und/oder unverfestigtes Vliesmaterial, beispielsweise Nadel-, Nähwirk- oder Klebvliesstoffe eingesetzt werden. Zweck der Kombination kann sein: Maschenstruktur auf beiden Außenseiten, Kombination verschiedener Kraft – Dehnungsverhalten oder Erreichung eines besonders hohen Gewichtes u.a. mehr.
  • Die einzelnen Polvliesschichten aus Kunit- und/oder Multiknit-Vliesstoffen können gleiche oder unterschiedliche Faser- und/oder Querschnittsstrukturen aufweisen. Eine sehr kostenwirksame Herstellung der Vliesstoffschichten wird durch den Einsatz von Recyclingmaterial erreicht. Für bestimmte Einsatzgebiete können textile oder nichttextile Bahnen, wie beispielsweise Gewebe, Gewirke, Gelege, Verbundstoffe oder Folien als Abdeckbahnen eingesetzt werden. Solche Bahnen können aber auch zusätzlich zwischen einzelnen Polvliesschichten oder an den Außenseiten des Formkörpers angeordnet werden. Eine zusätzliche Beschichtung auf einer Seite oder beiden Seiten des Formkörpers z. B. nach den bekannten Technologien ist ebenfalls möglich.
  • Je nach Beschaffenheit der Vliesschichten kann der textile Formkörper in sehr unterschiedlichen Abmessungen gefertigt und eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Formkörper in einer bahn- oder bandförmigen Meterware verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Herstellung eines mattenförmigen Formkörpers in vorbestimmten Abmessungen, der vorteilhaft in den Randzonen eine umlaufende oder segmentierte Umrahmung, u.a. zur Stabilisierung, Formstabilität, Maßhaltigkeit und zum Handling besitzt. Dieser Rahmen kann beispielsweise aus einem Seil, Gurt, Band oder Draht aus Metall, Kunststoff oder textilem Material bestehen, der durch Nähen, Schweißen, Kleben oder Klammern am Formkörper befestigt ist.
    •
  • Ausführungsbeispiele 1:
  • Aus einer Fasermischung mit 50 % Polyesterfasern und 50 % Polyester-Bindefasern des Kern-Mantel-Typs mit einem Schmelzpunkt des Mantels von 115 °C wird ein Längsfaservlies gekrempelt und der Nähwirkmaschine Malimo Typ Kunit zugeführt. Bei der Vermaschung in dieser Maschine erfolgt gleichzeitig eine Polbildung. Bei der eigestellten Flächenmasse von 550 g/m2 wird eine Gesamtdicke von 10 mm erzeugt.
  • Dieser Kunit-Vliesstoff wird der Nähwirkmaschine Malimo Typ Multiknit zugeführt, um die Polfalten oberflächlich miteinander zu vermaschen. Die Dicke des entstandenen Multiknit-Vliesstoffes beträgt dann 8 mm.
  • Je nach gewünschtem Effekt können verschiedene Druck- und Temperaturverhältnisse angewendet werden. In diesem Beispiel wird der Multiknit-Vliesstoff bei 185 °C verpresst und auf eine Dicke von 1,5 mm verdichtet. Beim Verpressen wird ein mit Schmelzkleber beschichteter Nadelvliesstoff mit einer Flächenmasse von 80 g/m2 beidseitig angeklebt. Dieses Material kann als Luftkanal im Motorraum eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden,
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Es wird ein Multiknit-Vliesstoff nach Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Daten hergestellt:
    Mischung: 60 % PES 40 % PES – Bindefaser mit 115 °C Schmelzpunkt im Mantel
    Flächenmasse: 450 g/m2
    Stichlänge: 2,5 mm
  • Zwei Multiknit-Vliesstoffe dieser Konstruktion werden mit der Polseite zueinander durch Vernadeln mit 500 Stich/cm2 zusammengefügt. Dabei entsteht ein Verbund mit einer Dicke von 7 mm im Rohzustand. Beim anschließenden Verpressen der übereinander angeordneten Multiknit-Vliesstoffschichten bei 220 °C und einer Spalthöhe von 3 mm entsteht ein Formteil, das als Radlaufschale im Auto eingesetzt werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Es wird ein Multiknit-Vliesstoff wie in Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Daten hergestellt:
    Mischung: 70 % PES 30 % PES – Bindefaser mit 125 °C Schmelzpunkt im Mantel
    Flächenmasse: 350 g/m2
    Stichlänge: 2,5 mm
  • Beim anschließenden Verpressen bei 160 °C und einer Spalthöhe von 2 mm entsteht ein Formteil, das als Motorraumauskleidung eingesetzt wird.

Claims (17)

  1. Selbsttragendes durch Wärmeumformung aus einem Polfaservliesstoff oder aus einem mechanischen Verbund von zwei oder mehr Polfaservliesstoffen hergestelltes Formteil für die Innenausstattung von Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaser-Vliesstoff einen hohen Anteil an vertikal ausgerichteten Polfasern enthält, die in einer oder zwei außenliegenden Maschenschichten eingebunden sind und die vertikale Ausrichtung der Polfasern und die flächige Anordnung der Maschenschichten weitgehend im Formteil erhalten bleibt.
  2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaservliesstoff aus einem Kunit-Vliesstoff oder Multiknit-Vliesstoff besteht.
  3. Formteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polfasern im Vliesstoff räumlich diagonal ausgerichtet sind.
  4. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenmasse 150 ... 2000 g/m2 beträgt.
  5. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 50 % Masseprozent der Fasern räumlich vertikal bis diagonal angeordnet sind.
  6. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaservliesstoff einen Anteil von mindestens 10 % Bindefasern enthält.
  7. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff aus Faserkombinationen mit Fasern unterschiedlicher Schmelzpunkte besteht.
  8. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaservliesstoff aus Naturfasern, Synthesefasern oder Mischungen daraus besteht.
  9. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaservliesstoff vollständig oder teilweise aus Recyclingfasern gefertigt ist.
  10. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff aus zwei Kunit- oder Multiknitvliesstoffen besteht, die durch Fasermaschen miteinander verbunden sind.
  11. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaservliesstoff aus zwei Kunit- oder Multiknitvliesstoffen besteht, die durch Vernadeln gebildete Faserpfropfen miteinander verbunden sind.
  12. Formteil nach einem der Ansprüche Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaservliesstoff aus einem Verbund von einem Kunit-Vliesstoff oder Multiknit-Vliesstoff und einem anderen Vliesstoff, wie Nadelvliesstoff, Malivlies oder Maliwatt besteht.
  13. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Polfaservliesstoff zusätzliche textile und/oder nichttextile Bahnen, wie beispielsweise Gewebe, Gewirke, Vliesstoffe, Verbundstoffe, Gelege, Folien oder dgl. angeordnet sind.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Formteiles nach einen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaservliesstoff als Zuschnittteil in die Form eingelegt und unter Druck- und Temperatureinwirkung in einer Pressform verfestigt und verformt werden.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Formteiles nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Polfaservliesstoff durch eine Wärmebehandlung vorverfestigt und als Endlosbahn oder als Zuschnitt der Pressform zugeführt wird.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Formteiles nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, das der Vliesstoff mit einem Bindemittel getränkt wird, das beim Verpressen thermisch aktiviert werden kann und somit eine einstellbare Verfestigung in der Preßform ergibt.
  17. Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff aus Faserkombinationen mit Fasern unterschiedlicher Schmelzpunkte besteht.
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