DE10305347A1 - Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugtürverbundplatten. Eine Schale wird in einem Vakuumformprozess hergestellt. Die Schale wird dann in eine RIM-Form überführt. Daraufhin werden natürliche Fasern und eine Mischung aus Isocyanat und einem Harz auf der Schale platziert. Die Mischung aus Isocyanat und Harz, die natürlichen Fasern und die Schale werden dann zu einer Verbundplatte polymerisiert.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte, und im speziellen auf ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte, wie z. B. einer Verbundverkleidung, mit natürlichem Fasermaterial.
- Platten oder Verkleidungen werden oft in Fahrzeugen entlang der Türen, des Armaturenbretts, der Konsolen und anderer Komponenten platziert. Gegenwärtig werden Platten oder Verkleidungen unter Verwendung einer breiten Vielfalt von Verfahren und Materialien hergestellt. Beispielsweise können Platten aus einem thermoplastischen Polymermaterial spritzgegossen werden. Platten können auch unter Verwendung eines glasfaserverstärkten Materials druckgeformt werden. Jedoch sind die Glasfaserwerkstoffe in diesen Systemen nicht zu 100% recyclingfähig und es gibt merkliche Handhabungsprobleme. Ein Spritzgiessen dieser Platten kann sehr kostspielig sein und Teile erzeugen, die keine ausreichende strukturelle Festigkeit besitzen.
- Entsprechend besteht hier ein Bedarf an einem Verfahren für ein Herstellen von Platten, das ökonomisch ist, merkliche Handhabungsprobleme eliminiert, Teile mit einer ausreichenden strukturellen Festigkeit erzeugt und zu 100% recyclingfähige Teile produziert.
- Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, durch ein Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Verbundplatte, das ein Herstellen einer Schale in einem Vakuumformprozess aufweist. Die Schale wird dann in eine RIM-(Reaktionsspritzguss-)form überführt. Daraufhin werden natürliche Fasern, ein Isocyanat und eine Harzmischung auf der Schale platziert. Das Isocyanat und die Harzmischung, die natürlichen Fasern und die Schale werden dann zu einer Verbundplatte polymerisiert.
- In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Schale unter Verwendung eines Wasserstrahlschneiders beschnitten bzw. entgratet.
- Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einem Fachmann aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich. Dabei ist:
- Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugtürverbundplatte;
- Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Form zum Vakuumformen und eines Rohlings;
- Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines geformten Teils;
- Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des geformten Teils, das unter Verwendung eines Wasserstrahlbeschneidungsverfahrens beschnitten bzw. entgratet wurde; und
- Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Herstellungsprozesses, die eine Verwendung eines Isocyanats und einer Harzmischung auf dem geformten Teil zeigt.
- Eine bearbeitete Fahrzeugtürplatte bzw. Fahrzeugtürverkleidung 10 ist in Fig. 1 dargestellt. Obwohl sich das gezeigte Beispiel auf eine Türplatte bezieht und eine solche zeigt, ist die vorliegende Erfindung auch auf andere Fahrzeugplatten und auf Nicht-Fahrzeug-Anwendungen anwendbar.
- Die Herstellung der fertigen Türplatte 10 beginnt mit einem Materialrohling 12, wie in Fig. 2 dargestellt. Der Rohling kann beispielsweise aus Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, thermoplastischem Olefin, Polyurethan, thermoplastischem Polyurethan, Olefin oder einer Mischung irgendwelcher der oben genannten Materialien hergestellt sein. Der Rohling kann entweder in Rollen- oder Blattform zur Verfügung gestellt werden oder direkt in eine Form gespritzt werden. Vorzugsweise ist der Rohling aus Polyvinylchlorid ausgebildet. Der Rohling kann auch eine Schaumstoffbeschichtung oder -laminierung haben, um eine leichte Polsterung zur Verfügung zu stellen. Vorzugsweise ist der Rohling etwa 1 bis 3 mm dick.
- Vor dem Vakuumformen wird der Rohling 12 unter Verwendung von Heizelementen 11, welche Infrarotheizlampen, Auslassöffnungen für beheiztes Gas oder andere Heizmethoden beinhalten können, weich gemacht. Der Rohling 12 wird auf einer Form 14 zum Vakuumformen platziert, die einen Hohlraum 16 hat, der im wesentlichen die Form des gewünschten Endteils besitzt. Die Form 14 weist eine Mehrzahl von Löchern 18 auf, die verwendet werden, um den Rohling 12 in den Hohlraum 16 zu ziehen, so dass der Rohling seine Endform 20 annimmt. Zusätzlich kann ein Luftdruck verwendet werden, um zu helfen, das Teil auszubilden. Ein Stempel (nicht gezeigt) kann auch verwendet werden, um zu helfen, die Form durch ein Pressen des Rohlings in den Hohlraum 16 ausbilden.
- Wenn das geformte Teil oder die Schale 20 ausreichend abgekühlt ist, wird es aus der Form zum Vakuumformen 14 entfernt. Dieser Schritt kann entweder manuell oder unter Verwendung automatisierter Techniken wie z. B. Roboter durchgeführt werden. An diesem Punkt kann überschüssiges Material 13 von dem geformten Teil 20 unter Verwendung eines Beschneidungsprozesses wie z. B. eines Wasserstrahlschneiders, wie in Fig. 4 gezeigt, abgeschnitten werden. Der Wasserstrahlschneider verwendet Wasser, das bis zu 60.000 psi unter Druck gesetzt und durch eine kleine Öffnung gebracht wurde, um das überschüssige Material abzuschneiden, um die gewünschte Form des Endteils auszubilden. Schleifmaterial, wie z. B. Granat, kann dem unter Druck gesetzten Wasser zugesetzt werden, um Verbundmaterialien besser zu beschneiden bzw. zu entgraten.
- Im Hinblick auf Fig. 5, wird das geformte Teil 20 in einem Hohlraum 30 einer RIM- (Reaktionsspritzguss-)-Form mit einem Hohlraum (nicht gezeigt) platziert, der im wesentlichen die Form des Endteils besitzt. Die Form 30 kann auf etwa 140 bis 180 Grad Fahrenheit erhitzt werden. Daraufhin werden natürliche Fasern 22 aus beispielsweise Hanf, Kenaf, Sisal, Flachs oder Jute auf der beschnittenen bzw. entgrateten Schale platziert. Wie unten beschrieben, können die Fasern gleichzeitig mit dem Harz angewendet werden. Diese natürlichen Fasern 22 ersetzen Glasfasern und andere Fasern, die im Stand der Technik verwendet werden, um eine Recyclingfähigkeit zur Verfügung zu stellen. Fig. 5 zeigt die natürlichen Fasern 22, die auf einer inneren konkaven Oberfläche platziert sind. Die natürlichen Fasern 22 können als ein Faservlies oder als Roving oder Glasseidenstrang zur Verfügung gestellt werden. Weiterhin können die natürlichen Fasern 22 in Rollen- oder Blattform zur Verfügung gestellt werden.
- Ein Stempel 50 schliesst dann den Formenhohlraum 30. Eine Lücke wird zwischen dem geformten Teil 20 und dem Stempel 50 erzeugt.
- Isocyanat 32 und Harz 34 werden in einem Auftreffkopf 35 vermischt und die resultierende Mischung 36 aus Isocyanat und Harz wird entweder in die Lücke, die zwischen dem geformten Teil 20 und dem Stempel 50 erzeugt wurde, durch einen Mischkopf über den Offengiessprozess gleichzeitig mit geschnittenen natürlichen Fasern 22 oder auf die natürlichen Fasern 22 und das geformte Teil 20 gebracht. Vorzugsweise ist das Isocyanat ein Polymer-Isocyanat. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Isocyanat ein Polymer-Isocyanat mit 30% bis 34% freiem NCO ist. Die Harzmischung ist vorzugsweise von festem Typ. Jedoch könnte ein Fachmann andere Mischungen aus Isocyanat und Harz ersatzweise verwenden.
- Befestigungen oder Zusatzelemente, wie z. B. Nylonhaken (nicht gezeigt), können in die Mischung aus Isocyanat und Harz 36 eingebracht oder an dem geformten Teil 20 angebracht werden, um sichere Befestigungen oder Zusatzelemente für das Teil zur Verfügung zu stellen. Die Mischung aus Isocyanat und Harz 36, die natürlichen Fasern 22 und die Schale 20 werden dann zu einer Fahrzeugverbundplatte polymerisiert.
- An diesem Punkt kann es notwendig sein, die Platte entweder wiederholt oder erstmalig zu beschneiden bzw. zu entgraten. Dabei kann, wie oben beschrieben, ein Wasserstrahlschneider verwendet werden.
- Während Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung zeigen und beschreiben sollen. Die Worte, die in der Beschreibung verwendet wurden, sind daher als Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung zu verstehen, und es ist verständlich, dass verschiedene Änderungen gemacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Claims (18)
1. Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugtürverbundplatten (10), welches aufweist:
Herstellen einer Schale (20) in einem Vakuumformprozess;
Überführen der Schale (20) in eine Reaktionseinspritzguss-Form (30);
Aufbringen natürlicher Fasern (22) und einer Mischung aus Isocyanat und Harz (36) auf die Schale (20); und
Polymerisieren der Mischung aus Isocyanat und Harz, der natürlichen Fasern (22) und der Schale (20) zu einer Fahrzeugtürverbundplatte.
Herstellen einer Schale (20) in einem Vakuumformprozess;
Überführen der Schale (20) in eine Reaktionseinspritzguss-Form (30);
Aufbringen natürlicher Fasern (22) und einer Mischung aus Isocyanat und Harz (36) auf die Schale (20); und
Polymerisieren der Mischung aus Isocyanat und Harz, der natürlichen Fasern (22) und der Schale (20) zu einer Fahrzeugtürverbundplatte.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) Hanf, Kenaf, Sisal, Flachs oder Jute sind.
3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren weiter den Schritt eines Beschneidens oder Entgratens der
Schale (20) aufweist, bevor die natürlichen Fasern (22) auf der Schale (20)
platziert werden.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren weiter den Schritt eines Beschneidens oder Entgratens der
Schale (20) aufweist, nachdem die Mischung aus Isocyanat und Harz (36), die
natürlichen Fasern (22) und die Schale (20) polymerisiert wurden.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) als Rovings oder Glasseidenstränge zur
Verfügung gestellt werden.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) als ein Vlies zur Verfügung gestellt werden.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) und die Mischung aus Isocyanat und Harz (36)
gleichzeitig auf die Schale (20) aufgebracht werden.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) zuerst auf die Schale (20) aufgebracht werden
und die Mischung aus Isocyanat und Harz (36) auf die natürlichen Fasern (22)
aufgebracht wird.
9. Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugtürverbundplatten, welches aufweist:
Ausbilden einer Schale (20);
Überführen der Schale (20) in eine Reaktionseinspritzguss-Form (30);
Aufbringen von natürlichen Fasern (22) und einer Mischung aus Isocyanat und Harz (36) auf die Schale (20); und
Polymerisieren der Mischung aus Isocyanat und Harz (36) in Anwesenheit der natürlichen Fasern (22) und der Schale (20), um eine Fahrzeugtürverbundplatte (10) auszubilden.
Ausbilden einer Schale (20);
Überführen der Schale (20) in eine Reaktionseinspritzguss-Form (30);
Aufbringen von natürlichen Fasern (22) und einer Mischung aus Isocyanat und Harz (36) auf die Schale (20); und
Polymerisieren der Mischung aus Isocyanat und Harz (36) in Anwesenheit der natürlichen Fasern (22) und der Schale (20), um eine Fahrzeugtürverbundplatte (10) auszubilden.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) Hanf, Kenaf, Sisal, Flachs oder Jute sind.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren den Schritt eines Beschneidens oder Entgratens der Schale
(20) aufweist, bevor die natürlichen Fasern (22) auf der Schale (20) platziert
werden.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren weiter den Schritt eines Beschneidens oder Entgratens der
Schale (20) aufweist, nachdem die Mischung aus Isocyanat und Harz (36)
polymerisiert wurde.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) als Rovings oder Glasseidenstränge zur
Verfügung gestellt werden.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) als ein Vlies zur Verfügung gestellt werden.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) und die Mischung aus Isocyanat und Harz (36)
gleichzeitig auf die Schale (20) aufgebracht werden.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) erst auf die Schale (20) aufgebracht werden und
die Mischung aus Isocyanat und Harz (36) auf die natürlichen Fasern (22)
aufgebracht wird.
17. Fahrzeugtürverbundplatte (10), welche aufweist:
eine geformte Schale (20);
eine Mehrzahl von natürlichen Fasern (22); und
ein Polymer-Material, das ein Reaktionsprodukt aus einer Mischung aus Isocyanat und Harz (36) aufweist, wobei das Polymer-Material die Schale (20) mit den Fasern (22) verbindet.
eine geformte Schale (20);
eine Mehrzahl von natürlichen Fasern (22); und
ein Polymer-Material, das ein Reaktionsprodukt aus einer Mischung aus Isocyanat und Harz (36) aufweist, wobei das Polymer-Material die Schale (20) mit den Fasern (22) verbindet.
18. Platte nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die natürlichen Fasern (22) Hanf, Kenaf, Sisal, Flachs oder Jute sind.
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