DE102009039860B4 - Process for the preparation of a composite component made of polyurethane sandwich materials with Class A covering layer and composite component produced by the process - Google Patents

Process for the preparation of a composite component made of polyurethane sandwich materials with Class A covering layer and composite component produced by the process Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Verbundteiles (01), dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung in folgenden Prozessschritten erfolgt: (Aa) Aufspannen eines ersten Fasergewebes (08a) neben einem für den ersten Prozess erforderlichen Werkzeug (10); (Ab) Einsprühen des ersten Fasergewebes (08a) mit einer Polyurethan-Zubereitung (07a); (Ac) Einlegen des Polyurethan(07a)-getränkten ersten Fasergewebes (08a) in das Werkzeug (10); (Ad) Einlegen einer Papierwaben-Schicht (04) in das Werkzeug auf das erste Polyurethan(07a)-getränkte Fasergewebe (08a); (Ae) Aufspannen eines zweiten Fasergewebes (08b); (Af) Einsprühen des zweiten Fasergewebes (08b) mit einer Polyurethan-Zubereitung (07b); (Ag) Einlegen des Polyurethan(07b)-getränkten zweiten Fasergewebes (08b) in das Werkzeug (10) auf die Papierwaben-Schicht (04); (Ah) Schließen des Werkzeuges (10); (Ai) zumindest weitgehende Aushärtung des Polyurethans (07) bei erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur unter Bildung einer tragenden Schichtfolge (06); (Aj) Entnahme der tragenden Schichtfolge (06) aus dem ersten Werkzeug (10); entweder (Ba) Einlegen der tragenden Schichtfolge (06) aus dem ersten Prozessschritt in ein zweites Werkzeug (13) für den zweiten Prozessschritt; (Bb) Schließen des zweiten Werkzeuges (13), wobei im Formnest des zweiten Werkzeuges (13) ein definierter Spalt auf einer Seite des zweiten Werkzeuges (13) verbleibt und somit eine Kavität (16) bildet; (Bc) Füllen der Kavität (16) mit einer Polyurethan-Zubereitung; oder dass der Schritt (Bc) des Füllens mit einer Polyurethan-Zubereitung vor dem Schritt (Bb) des Schließens des zweiten Werkzeuges (13) erfolgt, als hierzu eine Polyurethan-Zubereitung auf die zumindest weitgehend ausgehärtete tragende Schichtfolge (06) aufgetragen wird und in der Folge das zweite Werkzeug (13) geschlossen wird; (Bd) Aushärtung des Polyurethans (02) bei erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur, wobei eine Deckschicht mit einer Class-A-Qualität gebildet wird; (Be) Entnahme des fertigen Verbundteils (01).Method for producing a composite part (01), characterized in that the production takes place in the following process steps: (Aa) clamping a first fiber fabric (08a) next to a tool (10) required for the first process; (Ab) spraying the first fibrous web (08a) with a polyurethane preparation (07a); (Ac) inserting the polyurethane (07a) soaked first fibrous web (08a) into the tool (10); (Ad) inserting a paper honeycomb layer (04) in the tool on the first polyurethane (07a) soaked fiber fabrics (08a); (Ae) clamping a second fiber fabric (08b); (Af) spraying the second fibrous web (08b) with a polyurethane formulation (07b); (Ag) inserting the polyurethane (07b) soaked second fibrous web (08b) into the tool (10) onto the paper honeycomb layer (04); (Ah) closing the tool (10); (Ai) at least substantial curing of the polyurethane (07) at elevated pressure and / or elevated temperature to form a load-bearing layer sequence (06); (Aj) removal of the load-bearing layer sequence (06) from the first tool (10); either (Ba) inserting the load-bearing layer sequence (06) from the first process step into a second tool (13) for the second process step; (Bb) closing the second tool (13), wherein in the mold cavity of the second tool (13) a defined gap remains on one side of the second tool (13) and thus forms a cavity (16); (Bc) filling the cavity (16) with a polyurethane composition; or that the step (Bc) of filling with a polyurethane preparation before the step (Bb) of closing the second tool (13), as this is a polyurethane composition on the at least substantially cured bearing layer sequence (06) is applied and in the sequence the second tool (13) is closed; (Bd) curing the polyurethane (02) at elevated pressure and / or elevated temperature to form a Class A-grade topcoat; (Be) removal of the finished composite part (01).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus Polyurethan-Sandwich-materialien mit einer Class-A-Deckschicht, die eine besonders hohe Güte aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil.The invention relates to a method for producing a composite component of polyurethane sandwich materials with a Class A cover layer, which has a particularly high quality. Furthermore, the invention relates to a component produced by the method.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Aufbauten für Verbundbauteile bekannt, die wiederum primär aus PU-Sandwichmaterialien bestehen. Der gängige Aufbau besteht aus einer glasfaserverstärkten Polyurethanschicht, gefolgt von einer Papierwabe als Zwischenschicht sowie einer weiteren glasfaserverstärkten Polyurethanschicht. Diese Schichtfolge besitzt eine sehr hohe Festigkeit bei sehr geringem Gewicht. Nachteilig bei dieser Ausführung ist jedoch, dass die Oberfläche nicht geeignet ist, durch einfaches Lackieren eine perfekte Oberfläche zu erzielen.Various methods and structures for composite components are known from the prior art, which in turn consist primarily of PU sandwich materials. The common structure consists of a glass fiber reinforced polyurethane layer, followed by a paper honeycomb as an intermediate layer and another glass fiber reinforced polyurethane layer. This layer sequence has a very high strength and very low weight. A disadvantage of this design, however, is that the surface is not suitable to achieve a perfect surface by simply painting.

Insbesondere im Automobilbau besteht die Forderung nach Class-A-Oberflächen im Außenbereich, wobei mit Class-A eine perfekte, fehlerfreie und homogene Oberfläche gemeint ist. Diese kann sowohl in der gewünschten Farbe bereits fertig eingefärbt sein als auch lackiert sein oder derart ausgeführt sein, dass durch eine Lackierung die abschließende Farbe hergestellt wird. Mitunter ist es vielmehr so, dass bestimmte Oberflächenfehler durch eine Lackierung noch stärker in Erscheinung treten als diese vorher zu erkennen gewesen wären. Um der Forderung aus dem Automobilbau nach Class-A-Oberflächen gerecht zu werden und gleichzeitig ein leichtes Bauteil zu erzielen, wird in bekannter Weise das Verbundbauteil aus Polyurethan-Sandwichmaterialien in einem nachfolgenden Arbeitsgang zunächst einmal grundiert, um abschließend lackiert werden zu können. Somit ist leicht zu erkennen, dass das angewendete Verfahren im mehrstufigen Prozess zu relativ hohen Bauteilkosten führt.Particularly in the automotive industry there is a demand for Class A surfaces in the outdoor area, where Class A means a perfect, defect-free and homogeneous surface. This can be dyed already finished in the desired color as well as be painted or executed in such a way that the final color is produced by a painting. Occasionally it is the case that certain surface defects appear even more pronounced by painting than they would have been previously recognizable. In order to meet the demand from the automotive industry for Class A surfaces and at the same time to achieve a lightweight component, in a known manner, the composite component of polyurethane sandwich materials in a subsequent operation initially primed to finally be painted. It is thus easy to see that the process used in the multi-stage process leads to relatively high component costs.

Sofern auf den mehrschichtigen Aufbau mit einer Papierwabe verzichtet wird, kann das aus der US 2002/0195742 A1 bekannte Verfahren eingesetzt werden. Hierbei wird zunächst in einem Werkzeug eine PU-Schicht erzeugt, wobei die Einstellung eines geeigneten Drucks und erhöhte Temperaturen eine Class-A Oberfläche ermöglicht. Nachfolgend wird im gleichen Werkzeug auf der Rückseite der zuvor erzeugten PU-Schicht eine weiter faserverstärkte PU-Schicht erzeugt, wobei die Class-A Qualität erhalten bleibt. Ein einschichtiger faserverstärkter Aufbau mit einer Class-A Oberfläche wird in der US 5,391,344 A offenbart, wobei zur Verhinderung des sich Abzeichnens von Glasfasern an der gewünschten Class-A Oberfläche im Werkzeug ein Gewebevlies über die Glasfasermatte gelegt wird.If the multi-layered construction with a paper honeycomb is dispensed with, this can be done from the US 2002/0195742 A1 known methods are used. Here, a PU layer is first produced in a tool, wherein the setting of a suitable pressure and elevated temperatures enables a Class-A surface. Subsequently, a further fiber-reinforced PU layer is produced in the same tool on the back of the PU layer previously produced, while maintaining the Class-A quality. A single-layer fiber-reinforced construction with a Class-A surface is used in the US 5,391,344 A discloses wherein a fabric web is placed over the fiberglass mat to prevent the picking of glass fibers at the desired Class A surface in the tool.

Zur Reduzierung des Prozessaufwands wird unter anderem im Stand der Technik vorgeschlagen, das Verbundbauteil aus PU-Sandwichmaterialien mit einer Folie oder einem vorgeprägtem abschließenden Bauteil zu bekleben. Mitunter kann hierdurch der abschließende Lackiervorgang eingespart werden. Jedoch kann die andauernde thermische Wechselbelastung zu bleibenden Schäden führen. Aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien kommt es insbesondere zwischen dem Verbundbauteil und der Deckschicht zu Ablöseerscheinungen und somit zu Dellen auf der Oberfläche. Desgleichen sind auch bei diesem Aufbau die resultierenden Kosten nicht nennenswert geringer als im Verfahren des Grundierens und Lackierens.In order to reduce the process costs, it is proposed, inter alia in the prior art, to bond the composite component made of PU sandwich materials with a film or a preformed final component. Sometimes this can be the final painting saved. However, the continuous thermal cycling can lead to permanent damage. Due to different expansion coefficients of the different materials, it comes in particular between the composite component and the cover layer to release phenomena and thus dents on the surface. Likewise, even with this structure, the resulting costs are not appreciably lower than in the priming and painting process.

Zur Verbesserung der zuvor aufgezeigten Lösung schlägt die Schrift DE 102 29 473 A1 vor, die Oberfläche mit Class-A Qualität in einem Arbeitsgang mit der Herstellung des Polyurethan-Schichtkörpers mit diesem zu verbinden. Zu diesem Zwecke werden tiefgezogene Bleche, vorzugsweise Metallbleche, eingesetzt, welche die notwendige Bauteilform aufweisen. Diese werden in das Werkzeug zur Herstellung des Verbundbauteils eingelegt und nachfolgend wird die Schichtfolge aus faserverstärktem Polyurethan, Papierwabe und wiederum faserverstärktem Polyurethan aufgebracht. Alternativ zu den Metallblechen kommen höherfeste Kunststofffolien in Betracht, wobei es insbesondere gilt, unter den erhöhten Reaktionstemperaturen die Class-A Oberflächenqualität zu halten, wobei sich durch das Schließen des Werkzeuges insbesondere die Wabenstruktur bis in die eingelegte Folie eindrücken.To improve the previously indicated solution proposes the font DE 102 29 473 A1 To combine the surface with Class-A quality in one operation with the production of polyurethane composite body with this. For this purpose, deep-drawn sheets, preferably metal sheets, are used, which have the necessary component shape. These are inserted into the tool for producing the composite component and subsequently the layer sequence of fiber-reinforced polyurethane, paper honeycomb and in turn fiber-reinforced polyurethane is applied. As an alternative to the metal sheets, higher-strength plastic films may be considered, it being particularly true to maintain the Class A surface quality under the elevated reaction temperatures, whereby in particular the honeycomb structure presses into the inserted film due to the closing of the tool.

Wenngleich mit der vorgeschlagenen Methode die Verbindung der Oberfläche mit dem Polyurethan-Schichtkörper vereinfacht und verbessert ist, verbleibt in hoher Fertigungsaufwand für Tiefziehen der Folien sowie die erhöhten Kosten für die hochfeste dicke Folie mit der Class-A Qualität.Although the proposed method simplifies and improves the bonding of the surface to the polyurethane composite, there remains a high manufacturing cost for thermoforming the films and the increased cost of the high strength thick Class A film.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verbundbauteil aus PU-Sandwichmaterialien bereitzustellen, welches auf einer Seite eine Class-A-Oberfläche aufweist und dabei kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is now to provide a composite component of PU sandwich materials, which has on one side a Class-A surface and thereby is inexpensive to produce.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung jenes Verbundbauteils anzugeben.It is another object of the invention to provide a corresponding method for producing that composite component.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, ein Verbundbauteil aus Polyurethan-Sandwichmaterialien einzusetzen, welches aus einer faserverstärkten Polyurethan-Schicht besteht, einer Papierwabenzwischenschicht sowie einer weiteren faserverstärkten Polyurethan-Schicht, auf der abschließend wiederum eine Polyurethan-Schicht aufgebracht wird.To solve this problem, it is proposed to use a composite component of polyurethane sandwich materials, which consists of a fiber-reinforced polyurethane layer, a paper honeycomb intermediate layer and another fiber-reinforced polyurethane layer, on the Finally, in turn, a polyurethane layer is applied.

Dadurch, dass als Abschluss wiederum eine Polyurethanschicht gewählt wird, werden somit hier zwei der vorher benannten Nachteile überwunden. Zum einen besitzen alle Materialien somit näherungsweise gleiche Ausdehnungskoeffizienten, und zum anderen ist durch die Polyurethanschicht auf der polyurethanverstärkten Faserschicht gewährleistet, dass ein fester Verbund bestehen bleibt, ohne dass es zu Ablöseerscheinungen kommt.The fact that a polyurethane layer is chosen as the conclusion again, thus overcome two of the aforementioned disadvantages. On the one hand, all materials thus have approximately equal coefficients of expansion, and on the other hand is ensured by the polyurethane layer on the polyurethane-reinforced fiber layer that a solid bond is maintained, without causing peeling phenomena.

Des Weiteren wird die abschließende Schicht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Arbeitsgang, dem Auftragen des Polyurethans, hergestellt. Hingegen sind bei den Verfahren nach dem Stand der Technik immer zwei Arbeitsschritte notwendig, wodurch der geforderte Einsparungseffekt erzielt wird.Furthermore, in the process according to the invention, the final layer is produced in one operation, the application of the polyurethane. By contrast, always two steps are necessary in the methods of the prior art, whereby the required saving effect is achieved.

Der Aufbau des Verbundbauteils besteht zunächst einmal aus den klassischen Materialien, insofern als eine faserverstärkte Schicht, hierbei vorzugsweise eine Glasfaser, verwendet wird, welche in einer entsprechenden Polyurethanmatrix eingeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist die Verwendung einer Papierwabe als Zwischenschicht vorgesehen. Hierbei können bei einer sehr geringen Dichte des Materials die notwendigen Abstände zwischen den faserverstärkten Schichten hergestellt werden. Ebenso ist es möglich, eine Kunststoffschaum-Schicht zu verwenden. Die zweite faserverstärkte Schicht ist im Wesentlichen identisch zur ersten faserverstärkten Schicht und besteht vorzugsweise ebenso aus Glaserfasern, welche in der Polyurethanmatrix eingeschlossen sind.The structure of the composite component initially consists of the classical materials, insofar as a fiber-reinforced layer, in this case preferably a glass fiber, is used, which is enclosed in a corresponding polyurethane matrix. According to the invention, the use of a paper honeycomb is provided as an intermediate layer. In this case, with a very low density of the material, the necessary distances between the fiber-reinforced layers can be produced. It is also possible to use a plastic foam layer. The second fiber-reinforced layer is substantially identical to the first fiber-reinforced layer and is preferably also made of glass fibers which are included in the polyurethane matrix.

Die Festigkeit in den faserverstärkten Polyurethan-Schichten und somit des tragenden Schichtaufbaus wird maßgeblich durch die Fasern bzw. Glasfasern bestimmt. Entsprechend ist vorteilhafterweise anzustreben, dass der Anteil in den Schichten möglichst hoch gewählt wird. Dieser muss auf jeden Fall über 30% liegen, sollte aber vorteilhafterweise bei circa 60% liegen.The strength in the fiber-reinforced polyurethane layers and thus the supporting layer structure is largely determined by the fibers or glass fibers. Accordingly, it is advantageous to strive for the proportion in the layers to be as high as possible. This must be above 30% in any case, but should be advantageously about 60%.

Bei der Herstellung des Verbundbauteils ist es prozesstechnisch vorteilhaft, wenn sich die Papierwabenschicht über das gesamte Bauteil erstreckt. Da in der Regel im Umfangsbereich lokal das Material auf eine minimale Höhe zusammengepresst wird, wird folglich die Papierwabenschicht ebenso verpresst. Gleiches gilt in Funktionsbereichen, an denen der Bauraum nicht ausreicht und im Verbundbauteil eine entsprechende Delle oder dergleichen eingebracht werden muss.In the production of the composite component, it is technically advantageous if the paper honeycomb layer extends over the entire component. Since the material is usually compressed locally to a minimum height in the circumferential region, the paper honeycomb layer is consequently likewise pressed. The same applies in functional areas where the space is insufficient and in the composite component a corresponding dent or the like must be introduced.

Da die Papierwabenschicht an sich keine tragende Funktion hat und lediglich den Abstand zwischen den beiden tragenden Schichten erzeugen soll, besitzt diese vorzugsweise eine minimale Dichte, welche hierzu unter 0,1 g/cm3 liegt. Beim erfindungsgemäßen Einsatz einer Papierwabe als Zwischenschicht wird dies unter anderem dadurch erreicht, dass die lichte Weite (theoretischer Zylinder, der in den Freiraum eingesetzt werden kann) einer jeden Wabe groß gewählt wird, d. h. über 2 mm, vorteilhafterweise über 4 mm.Since the paper honeycomb layer in itself has no supporting function and is only intended to produce the distance between the two supporting layers, it preferably has a minimum density, which is below 0.1 g / cm 3 for this purpose. When using a paper honeycomb as an intermediate layer according to the invention, this is achieved inter alia by the fact that the inside diameter (theoretical cylinder which can be inserted into the free space) of each honeycomb is selected to be large, ie over 2 mm, advantageously over 4 mm.

Die Papierwabenschicht hat ihre Bedeutung zur Erzeugung eines möglichst biegesteifen Verbundbauteils als Abstandshalter zwischen den beiden tragenden faserverstärkten Schichten. Entsprechend den Möglichkeiten hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums in der späteren Verwendung besitzt die Papierwabenschicht eine vorzugsweise große Stärke. Hierzu beträgt diese vorzugsweise über 5 mm.The paper honeycomb layer has its significance for producing a bending-resistant composite component as a spacer between the two load-bearing fiber-reinforced layers. According to the possibilities with regard to the available installation space in the later use, the paper honeycomb layer preferably has a large thickness. For this purpose, this is preferably over 5 mm.

Bei im Wesentlichen flächigen Bauteilen ist diese Ausführungsart besonders von Vorteil, wobei in diesem Fall Bauteilstärken des Verbunds zwischen 5 und 20 mm dem Verwendungszweck angemessen und vorteilhaft sind.In the case of substantially planar components, this embodiment is particularly advantageous, in which case component thicknesses of the composite between 5 and 20 mm are appropriate and advantageous for the purpose of use.

Die Oberfläche des Verbundbauteils wird durch einen zweiten Prozess erzeugt. Hierbei ist auf einer Seite des Verbundteils eine Deckschicht aus Polyurethan aufgebracht. Diese zusätzliche Polyurethan-Deckschicht erzeugt die notwendige Oberflächenqualität in Class-A.The surface of the composite component is produced by a second process. Here, a cover layer of polyurethane is applied on one side of the composite part. This additional polyurethane top layer creates the necessary surface quality in Class-A.

In diesem Verbund trägt die abschließende Polyurethan-Deckschicht nicht zur Tragfähigkeit des Bauteils bei. Insofern ist es vorteilhaft, wenn dessen Schichtstärke möglichst gering gehalten wird. Hierzu werden vorzugsweise Materialstärken zwischen 0,5 und 3 mm, vorteilhafterweise unter 1,5 mm, verwendet.In this composite, the final polyurethane topcoat does not contribute to the load bearing capacity of the component. In this respect, it is advantageous if the layer thickness is kept as low as possible. For this purpose, preferably material thicknesses between 0.5 and 3 mm, advantageously below 1.5 mm used.

Bevorzugt finden derartige Verbundbauteile ihre Verwendung als Teil einer Fahrzeugkarosserie, wie z. B. als Teil des Fahrzeugdaches oder der Motorhaube.Preferably, such composite components find their use as part of a vehicle body, such. B. as part of the vehicle roof or the hood.

Die gängigen Herstellungsverfahren aus dem Stand der Technik sind nicht für die vorteilhafte Ausführung geeignet. Insbesondere die Wabenweite bei Verwendung einer Papierwabe als Zwischenschicht führt zu einem Problem hinsichtlich der Oberfläche der Deckschicht. Im gängigen Herstellungsverfahren wird in ein Werkzeug eine erste Glasfasermatte eingelegt, worauf eine entsprechende Polyurethanmasse eingefüllt wird. Anschließend wird die Papierwabe aufgelegt und im Folgenden die zweite Glasfaserschicht mit der entsprechenden Auftragung der zweiten Polyurethan-Zubereitung. Wenngleich nach Schließen des Werkzeugs und Aushärten der Polyurethanmasse die Wabenstruktur nicht zu erkennen ist, so wird doch bei nachfolgender Polyurethan-Beschichtung der Oberfläche die Wabenstruktur auf der Oberfläche sichtbar. Insofern kann somit keine Class-A-Oberfläche erreicht werden.The common manufacturing methods of the prior art are not suitable for the advantageous embodiment. In particular, the honeycomb width when using a paper honeycomb as an intermediate layer leads to a problem with respect to the surface of the cover layer. In the conventional manufacturing process, a first glass fiber mat is inserted into a tool, whereupon a corresponding polyurethane compound is introduced. Subsequently, the paper honeycomb is placed and in the following the second glass fiber layer with the corresponding application of the second polyurethane preparation. Although, after closing the tool and curing the polyurethane composition, the honeycomb structure can not be recognized is, then the honeycomb structure on the surface is visible in subsequent polyurethane coating of the surface. In this respect, therefore, no Class A surface can be achieved.

Daher wird erfindungsgemäß ein neues Verfahren zur Herstellung entsprechend dem Verbundbauteil eingesetzt. Vom Grundkonzept entspricht dies der bekannten Herstellungsweise, jedoch wird in diesem Fall das Fasergewebe, insbesondere das Glasfasergewebe, neben dem Werkzeug aufgespannt und dort bereits mit der Polyurethan-Zubereitung eingesprüht. Diese durchtränkt das Glasfasergewebe und verteilt sich darin flächig. Das entsprechende erste polyurethangetränkte Glasfasergewebe wird in das Werkzeug eingelegt. Als weiterer Schritt wird, wie auch im gängigen Verfahren, die Papierwabenschicht auf die polyurethangetränkte Glasfaserschicht aufgelegt. Im Folgenden wiederholt sich der erste Schritt, insofern als ein zweites Fasergewebe bzw. Glasfasergewebe aufgespannt wird und dieses mit einer entsprechenden Polyurethan-Zubereitung besprüht wird. Gleichermaßen durchtränkt das Polyurethan das Glasfasergewebe vollständig. Das entsprechende Glasfasergewebe wird nun wiederum in das Werkzeug auf die Papierwabenschicht aufgelegt. Wie im üblichen Verfahren folgt nun das Schließen des Werkzeugs mit der Aushärtung des Polyurethans bei erhöhtem Druck sowie einer erhöhten Temperatur. Durch diesen ersten Prozess entsteht nun die tragende Schichtfolge.Therefore, according to the invention, a new method for the production according to the composite component is used. From the basic concept, this corresponds to the known method of production, but in this case the fiber fabric, in particular the glass fiber fabric, is stretched next to the tool where it is already sprayed with the polyurethane preparation. This impregnates the fiberglass fabric and spreads it flat. The corresponding first polyurethane-impregnated glass fiber fabric is inserted into the tool. As a further step, as in the conventional method, the paper honeycomb layer is placed on the polyurethane-impregnated glass fiber layer. In the following, the first step is repeated insofar as a second fiber fabric or glass fiber fabric is clamped and this is sprayed with a corresponding polyurethane preparation. Likewise, the polyurethane completely soaks through the fiberglass fabric. The corresponding glass fiber fabric is then placed again in the tool on the paper honeycomb layer. As in the usual process now follows the closing of the tool with the curing of the polyurethane at elevated pressure and an elevated temperature. This first process creates the load-bearing layer sequence.

In einem zweiten Prozess mit einem zweiten Werkzeug wird die entsprechende Polyurethan-Oberfläche hergestellt. Hierzu weist das Werkzeug eine Kavität auf, die durch einen definierten Spalt zwischen der zuvor produzierten tragenden Schichtfolge und der Form der zweiten Werkzeughälfte gebildet wird. In einem aus dem Spritzgieß-Prozess bekannten Verfahren wird nach Schließen des zweiten Werkzeugs die Kavität mit einer entsprechenden Polyurethan-Zubereitung gefüllt. Das Polyurethan härtet bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, wie auch im vorherigen Prozess, aus. Durch das erfinderische Herstellungsverfahren ist es gelungen, eine perfekte Class-A-Oberfläche zu erzielen.In a second process with a second tool, the corresponding polyurethane surface is produced. For this purpose, the tool has a cavity which is formed by a defined gap between the previously produced bearing layer sequence and the shape of the second tool half. In a method known from the injection molding process, after the second tool has been closed, the cavity is filled with a corresponding polyurethane preparation. The polyurethane cures at elevated pressure and temperature, as in the previous process. The inventive manufacturing process has succeeded in achieving a perfect Class A surface.

Alternativ dazu kann der Schritt des Füllens mit einer Polyurethan-Zubereitung aber auch vor dem Schritt des Schließens des zweiten Werkzeuges erfolgen. Hierzu wird eine Polyurethan-Zubereitung auf die zumindest weitgehend ausgehärtete tragende Schichtfolge aufgetragen und in der Folge das zweite Werkzeug geschlossen.Alternatively, the step of filling with a polyurethane preparation but also before the step of closing the second tool can be done. For this purpose, a polyurethane preparation is applied to the at least largely cured bearing layer sequence and subsequently closed the second tool.

Ausgehend vom vorteilhaften Herstellungsverfahren ist es ebenso möglich, die zwei faserverstärkten Lagen nicht sequenziell nacheinander mit der Polyurethan-Zubereitung einzusprühen, sondern vielmehr gleichzeitig, wobei die Reihenfolge des Einbringens in das Werkzeug unverändert bleibt.Based on the advantageous manufacturing method, it is also possible not to spray the two fiber-reinforced layers sequentially with the polyurethane preparation sequentially, but rather at the same time, the order of introduction into the tool remains unchanged.

Wie zuvor erläutert, wird die eingelegte Papierwabenschicht in der Regel im Randbereich flach verpresst. Jedoch ist es für die tragende Funktion erforderlich, dass die Papierwabenschicht weitgehend ihre Form behält. Denn nur durch die Höhe der Papierwabenschicht wird die entsprechende Biegesteifigkeit des Verbundes erreicht. Somit ist es naheliegend, dass die Papierwabenschicht im überwiegenden Bereich des Verbundbauteils ihre Form behalten muss, was durch ein entsprechendes Verfahren ermöglicht wird.As explained above, the inserted paper honeycomb layer is usually pressed flat in the edge region. However, it is necessary for the supporting function that the paper honeycomb layer largely retains its shape. Because only by the height of the paper honeycomb layer, the corresponding bending stiffness of the composite is achieved. Thus, it is obvious that the paper honeycomb layer in the majority of the composite component must retain their shape, which is made possible by a corresponding method.

Ausgeführt wurde, dass im zweiten Prozess ein zweites Werkzeug erforderlich ist. Dieses kann zum einen aus einem eigenständigen zweiten Werkzeug bestehen, wobei im Wechsel vom ersten Prozess die tragende Schichtfolge aus dem ersten Werkzeug entnommen und in das zweite Werkzeug eingelegt wird. Jedoch ist es ebenso möglich, zum Zweck des Erzeugens des zweiten Werkzeugs hierzu die Werkzeugunterhälfte des ersten Werkzeugs zu verwenden. Hierbei wird die Werkzeugoberhälfte des ersten Werkzeugs entfernt und die Werkzeughälfte des zweiten Werkzeugs aufgesetzt. Somit entfällt folglich auch der Schritt der Entnahme und des Einlegens der tragenden Schichtfolge.It was executed that in the second process a second tool is required. On the one hand, this can consist of an independent second tool, wherein the bearing layer sequence is removed from the first tool and inserted into the second tool in alternation from the first process. However, it is also possible for the purpose of generating the second tool to use the tool half of the first tool for this purpose. In this case, the tool upper half of the first tool is removed and placed the tool half of the second tool. Consequently, the step of removing and inserting the load-bearing layer sequence is also eliminated.

Vorteilhafterweise wird zur Herstellung der Deckschicht die Polyurethan-Zubereitung in das geschlossene Werkzeug in der Art des Spritzgieß-Verfahrens eingefüllt. Jedoch ist es ebenso denkbar, die Polyurethan-Zubereitung auf die tragende Schichtfolge im geöffneten zweiten Werkzeug aufzutragen und in der Folge das Werkzeug zu schließen, um somit die entsprechende gleichmäßige Verteilung der Polyurethan-Zubereitung herzustellen.Advantageously, the polyurethane preparation is filled into the closed mold in the manner of the injection molding process for the production of the cover layer. However, it is also conceivable to apply the polyurethane composition to the load-bearing layer sequence in the opened second tool and subsequently to close the tool so as to produce the corresponding uniform distribution of the polyurethane preparation.

Der Aufbau des erfinderischen Verbundbauteils aus Polyurethan-Sandwichmaterialien mit Class-A-Deckschicht ist skizzenhaft in den Abbildungen dargestellt. Ebenso wird das Herstellungsverfahren schematisch dargestellt.The construction of the inventive composite component of polyurethane sandwich materials with Class A cover layer is sketchily shown in the figures. Likewise, the manufacturing process is shown schematically.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch den Schichtaufbau des erfinderischen Verbundbauteils; 1 schematically the layer structure of the inventive composite component;

2 schematisch den zweiten Prozessschritt zur Erzeugung der Deckschicht des Verbundbauteils; 2 schematically the second process step for producing the cover layer of the composite component;

3 schematisch den ersten Prozessschritt zur Herstellung der tragenden Schichtfolge. 3 schematically the first process step for producing the load-bearing layer sequence.

Im 1 ist die tragende Schichtfolge 06 zu erkennen, welche aus einer glasfaserverstärkten Polyurethanschicht 05, einer Zwischenschicht als eine Papierwabe 04 sowie einer weiteren glasfaserverstärkten Polyurethanschicht 03 besteht. Abschließend befindet sich auf dem erfindungsgemäßen Verbundbauteil die Polyurethan-Deckschicht 02.in the 1 is the load-bearing layer sequence 06 to recognize which from a glass fiber reinforced polyurethane layer 05 , an intermediate layer as a paper honeycomb 04 and another glass fiber reinforced polyurethane layer 03 consists. Finally, the polyurethane covering layer is located on the composite component according to the invention 02 ,

Die 2 skizziert schematisch den zweiten Herstellungsprozess, bei dem in der Art des Spritzguss-Verfahrens auf die tragende Schicht 06 die Polyurethan-Zubereitung über eine Öffnung 17 in die Kavität 16 des zweiten Werkzeugs 13 eingefüllt wird. Die Kavität 16 wird gebildet durch das Werkzeugunterteil 14 mit aufliegender tragender Schichtfolge 06 als Spalt zu der zweiten Werkzeughälfte 15.The 2 schematically outlines the second manufacturing process, in which in the type of injection molding process on the supporting layer 06 the polyurethane preparation through an opening 17 into the cavity 16 of the second tool 13 is filled. The cavity 16 is formed by the lower tool part 14 with superimposed bearing layer sequence 06 as a gap to the second tool half 15 ,

In 3 ist skizzenhaft der erste Prozess dargestellt. Bei diesem wird auf den aufgespannten Glasfasermatten 08a, 08b die Polyurethan-Zubereitung 07a, 07b aufgetragen. Entsprechend vorbereitet wird die polyurethangetränkte erste Glasfasermatte 03 auf das Werkzeugunterteil 11 des ersten Werkzeugs 10 aufgelegt. Im Folgenden wird die Papierwabe 04 als Zwischenschicht aufgelegt und abschließend die zweite polyurethangetränkte Glasfaserschicht 05. Durch Schließen des Werkzeugs 10 mit Aufpressen des Werkzeugoberteils 12 und Aufbringen einer erhöhten Temperatur wird das Polyurethan 07a, 07b ausgehärtet.In 3 sketchy the first process is shown. This is on the clamped glass fiber mats 08a . 08b the polyurethane preparation 07a . 07b applied. The polyurethane-impregnated first glass fiber mat is prepared accordingly 03 on the lower tool part 11 of the first tool 10 hung up. The following is the paper honeycomb 04 placed as an intermediate layer and finally the second polyurethane-impregnated glass fiber layer 05 , By closing the tool 10 with pressing on the upper part of the tool 12 and applying an elevated temperature becomes the polyurethane 07a . 07b hardened.

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Verbundteiles (01), dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung in folgenden Prozessschritten erfolgt: (Aa) Aufspannen eines ersten Fasergewebes (08a) neben einem für den ersten Prozess erforderlichen Werkzeug (10); (Ab) Einsprühen des ersten Fasergewebes (08a) mit einer Polyurethan-Zubereitung (07a); (Ac) Einlegen des Polyurethan(07a)-getränkten ersten Fasergewebes (08a) in das Werkzeug (10); (Ad) Einlegen einer Papierwaben-Schicht (04) in das Werkzeug auf das erste Polyurethan(07a)-getränkte Fasergewebe (08a); (Ae) Aufspannen eines zweiten Fasergewebes (08b); (Af) Einsprühen des zweiten Fasergewebes (08b) mit einer Polyurethan-Zubereitung (07b); (Ag) Einlegen des Polyurethan(07b)-getränkten zweiten Fasergewebes (08b) in das Werkzeug (10) auf die Papierwaben-Schicht (04); (Ah) Schließen des Werkzeuges (10); (Ai) zumindest weitgehende Aushärtung des Polyurethans (07) bei erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur unter Bildung einer tragenden Schichtfolge (06); (Aj) Entnahme der tragenden Schichtfolge (06) aus dem ersten Werkzeug (10); entweder (Ba) Einlegen der tragenden Schichtfolge (06) aus dem ersten Prozessschritt in ein zweites Werkzeug (13) für den zweiten Prozessschritt; (Bb) Schließen des zweiten Werkzeuges (13), wobei im Formnest des zweiten Werkzeuges (13) ein definierter Spalt auf einer Seite des zweiten Werkzeuges (13) verbleibt und somit eine Kavität (16) bildet; (Bc) Füllen der Kavität (16) mit einer Polyurethan-Zubereitung; oder dass der Schritt (Bc) des Füllens mit einer Polyurethan-Zubereitung vor dem Schritt (Bb) des Schließens des zweiten Werkzeuges (13) erfolgt, als hierzu eine Polyurethan-Zubereitung auf die zumindest weitgehend ausgehärtete tragende Schichtfolge (06) aufgetragen wird und in der Folge das zweite Werkzeug (13) geschlossen wird; (Bd) Aushärtung des Polyurethans (02) bei erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur, wobei eine Deckschicht mit einer Class-A-Qualität gebildet wird; (Be) Entnahme des fertigen Verbundteils (01).Method for producing a composite part ( 01 ), characterized in that the production takes place in the following process steps: (Aa) clamping a first fiber fabric ( 08a ) next to a tool required for the first process ( 10 ); (Ab) spraying the first fibrous tissue ( 08a ) with a polyurethane preparation ( 07a ); (Ac) Loading the polyurethane ( 07a ) -saturated first fibrous tissue ( 08a ) into the tool ( 10 ); (Ad) Inserting a paper honeycomb layer ( 04 ) into the mold on the first polyurethane ( 07a ) -saturated fiber fabrics ( 08a ); (Ae) stretching a second fiber fabric ( 08b ); (Af) spraying the second fibrous tissue ( 08b ) with a polyurethane preparation ( 07b ); (Ag) Loading the polyurethane ( 07b ) soaked second fiber web ( 08b ) into the tool ( 10 ) on the paper honeycomb layer ( 04 ); (Ah) closing the tool ( 10 ); (Ai) at least substantial curing of the polyurethane ( 07 ) at elevated pressure and / or elevated temperature to form a load-bearing layer sequence ( 06 ); (Aj) removal of the load-bearing layer sequence ( 06 ) from the first tool ( 10 ); either (Ba) inserting the bearing layer sequence ( 06 ) from the first process step into a second tool ( 13 ) for the second process step; (Bb) closing the second tool ( 13 ), wherein in the mold cavity of the second tool ( 13 ) a defined gap on one side of the second tool ( 13 ) and thus a cavity ( 16 ) forms; (Bc) filling the cavity ( 16 ) with a polyurethane preparation; or that the step (Bc) of filling with a polyurethane preparation prior to the step (Bb) of closing the second tool ( 13 ) is carried out as a polyurethane preparation on the at least largely cured bearing layer sequence ( 06 ) and subsequently the second tool ( 13 ) is closed; (Bd) Curing of the polyurethane ( 02 ) at elevated pressure and / or temperature, forming a topcoat of Class A quality; (Be) removal of the finished composite part ( 01 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (Ae) und (Af) parallel zu (Aa) und (Ab) erfolgen.A method according to claim 1, characterized in that the steps (Ae) and (Af) take place parallel to (Aa) and (Ab). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen des Werkzeuges (10) im Schritt (Ah) das Fasergewebe (08a, 08b) flach verpresst wird, wobei im Randbereich und/oder in Funktionsbereichen die Papierwaben-Schicht (04) gleichfalls flach verpresst wird, wobei im überwiegenden Teil die Papierwaben-Schicht (04) ihre Form behält.A method according to claim 1 or 2, characterized in that when closing the tool ( 10 ) in step (Ah) the fibrous tissue ( 08a . 08b ) is pressed flat, wherein in the edge region and / or in functional areas the paper honeycomb layer ( 04 ) is also pressed flat, the overwhelming part of the paper honeycomb layer ( 04 ) retains its shape. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke des Erzeugens des Formnestes im zweiten Werkzeug (13) für den zweiten Prozess das Werkzeugoberteil (12) des ersten Werkzeuges (10) gegen ein zweites Werkzeugoberteil (15) getauscht wird, und wobei das erste Werkzeugunterteil (11) gleichzeitig das zweite Werkzeugunterteil (14) ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that for the purpose of generating the mold cavity in the second tool ( 13 ) for the second process, the tool shell ( 12 ) of the first tool ( 10 ) against a second tool shell ( 15 ), and wherein the first tool lower part ( 11 ) at the same time the second tool lower part ( 14 ). Verbundbauteil (01) hergestellt nach einem Verfahren gemäß der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, aus PU-Sandwichmaterialien mit Class-A-Deckschicht (02), bestehend aus einer tragenden Schichtfolge (06) mit einer faserverstärkten Polyurethan-Schicht (03) hoher Festigkeit, einer Papierwaben-Schicht (04) geringer Festigkeit und einer faserverstärkten Polyurethan-Schicht (05) hoher Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einer Seite des Verbundteils eine Deckschicht (02) aus Polyurethan vorhanden ist, wobei die Polyurethan-Deckschicht (02) Class-A-Qualität besitzt.Composite component ( 01 ) produced by a process according to the preceding claims 1 to 4, from PU sandwich materials with Class A covering layer ( 02 ), consisting of a load-bearing layer sequence ( 06 ) with a fiber-reinforced polyurethane layer ( 03 ) high strength, a paper honeycomb layer ( 04 ) and a fiber-reinforced polyurethane layer ( 05 ) of high strength, characterized in that on at least one side of the composite part a cover layer ( 02 ) is made of polyurethane, wherein the polyurethane cover layer ( 02 ) Has Class A quality. Verbundbauteil (01) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierwaben-Schicht (04) eine Dichte von unter 0,1 g/cm3 besitzt.Composite component ( 01 ) according to claim 5, characterized in that the paper honeycomb layer ( 04 ) has a density of less than 0.1 g / cm 3 . Verbundbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite einer jeden Wabe über 2 mm, insbesondere über 4 mm, beträgt. Composite component according to claim 6, characterized in that the inside width of each honeycomb over 2 mm, in particular over 4 mm. Verbundbauteil (01) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in den faserverstärkten Polyurethan-Schichten (03, 05) Glasfasern sind.Composite component ( 01 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the fibers in the fiber-reinforced polyurethane layers ( 03 . 05 ) Are glass fibers. Verbundteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasfaseranteil in den beiden glasfaserverstärkten Polyurethan-Schichten (03, 05) über 30%, insbesondere über 55%, beträgt.Composite part according to claim 8, characterized in that the glass fiber content in the two glass fiber reinforced polyurethane layers ( 03 . 05 ) is above 30%, in particular above 55%. Verbundbauteil (01) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierwaben-Schicht (04) über der gesamten Erstreckung des Bauteils zwischen den zwei faserverstärkten Polyurethan-Schichten (03, 05) vorhanden ist.Composite component ( 01 ) according to one of claims 5 to 9, characterized in that the paper honeycomb layer ( 04 ) over the entire extent of the component between the two fiber-reinforced polyurethane layers ( 03 . 05 ) is available. Verbundbauteil (01) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierwaben-Schicht (04) im Umfangsbereich und/oder in Funktionsbereichen bleibend verpresst ist.Composite component ( 01 ) according to claim 10, characterized in that the paper honeycomb layer ( 04 ) is permanently compressed in the peripheral region and / or in functional areas. Verbundbauteil (01) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierwaben-Schicht (04) im überwiegenden Teil eine Stärke zwischen 2 mm und 20 mm, insbesondere eine Stärke über 5 mm, besitzt.Composite component ( 01 ) according to one of claims 5 to 11, characterized in that the paper honeycomb layer ( 04 ) has a thickness of between 2 mm and 20 mm, in particular a thickness of more than 5 mm. Verbundbauteil (01) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Verbundbauteils (01) zwischen 5 mm und 20 mm beträgt.Composite component ( 01 ) according to one of claims 5 to 12, characterized in that the strength of the composite component ( 01 ) is between 5 mm and 20 mm. Verbundbauteil (01) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (02) eine Stärke zwischen 0,5 mm und 3 mm, insbesondere eine Stärke unter 1,5 mm, besitzt.Composite component ( 01 ) according to one of claims 5 to 13, characterized in that the cover layer ( 02 ) has a thickness between 0.5 mm and 3 mm, in particular a thickness of less than 1.5 mm. Verbundbauteil (01) nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundbauteil (01) Bestandteil einer Fahrzeugkarosserie ist.Composite component ( 01 ) according to one of claims 5 to 14, characterized in that the composite component ( 01 ) Is part of a vehicle body.
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