DE10312819B4 - Abdeckschicht für Motorraumauskleidung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Abdeckschicht für Motorraumauskleidung bestehend aus mindestens einer bindemittelgebundenen Vliesstoffschicht, wobei die Vliesstoffschicht aus einer Mischung von
a) mindestens einer der Fasern Viscose-(VC), Polyester(PES), Zellulose-, Polyamid-(PA), Polyolefin-, preoxidierten Polyacrylnitril(PAN)-Fasern und
b) Schmelzklebefasern besteht,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesstoffschicht mit einem Bindemittel verfestigt ist, welches ein thermoplastisches Verhalten im Temperaturbereich von 20 bis 200°C und ein duroplastisches Verhalten oberhalb von 200°C aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abdeckschicht für Motorraumauskleidung, bestehend aus mindestens einer bindemittelgebundenen Vliesstoffschicht, wobei die Vliesstoffschicht aus einer Mischung von a) mindestens einer der Fasern Viscose-(VC), Polyester(PES), Zellulose-, Polyamid-(PA), Polyolefin-, preoxidierten Polyacrylnitril(PAN)-Fasern und b) Schmelzklebefasern besteht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Abdeckschicht.
  • Motorraumauskleidungen dienen der akustischen Isolation der Motorgeräusche.
  • Aus dem Dokument WO 02/053373 sind mehrschichtige Materialien bekannt, die als Motorraumauskleidungen eingesetzt werden. Dabei wird eine Substratschicht durch Imprägnierung oder Beschichtung eines Gewebes oder Vliesstoffes aus anorganischen Fasern oder eines Papiers mit einer Harzverbindung hergestellt, die als anorganischen Füllstoff Löß enthält, wobei das Harz ein thermischhärtendes Harz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenolharzen, modifizierten Phenolharzen, modifizierten Phenol-Harnstoffharzen, Melaminharzen und modifizierten Melaminharzen ist, und einer rückseitigen Schicht aus Aluminium oder einer galvanisierten Stahlplatte.
  • Aus dem Dokument JP 2002/004164 ist ein flammgeschützter, harzgebundener Vliesstoff bekannt, bei dem der Vliesstoff mit einer Emulsion aus Harz und einem phosphorbasierenden Flammschutzmittel imprägniert wird. Der Vliesstoff soll dabei aus in einem Mischspinnverfahren erzeugten flammgeschützten Viskosefasern und flammgeschützten Fasern aus teilweise karbonisierten normalen Viskose- und/oder Polyacrylnitril-Fasern bestehen.
  • Weiterhin ist aus dem Dokument JP 02/070428 eine Abdeckschicht für eine Heißschmelzformung bekannt, bei der ein Styrenharz an der Oberfläche eines aus Polyesterfasern und Carbonfasern bestehenden Vliesstoffes copolymerisiert und in einem Heißpressprozess geformt wird.
  • Das Dokument DE 197 26 965 C1 offenbart ein spezielles Dämmaterial, das zur Schalldämmung in allen Bereichen von Fahrzeugen einsetzbar ist, und das nach Art eines Masse-Feder-Systems aufgebaut ist. Das Federelement des Masse-Feder-Systems umfasst dabei einen Vliesstoff, der Polyester-Bikomponenten-Bindefasern und wenigstens eine Art gekräuselter Polyesterfasern enthält. Hierzu wird eine Schwerschicht in Form einer Folie oder einer Beschichtung mit einer weichen, teils elastischen Federschicht verbunden. Das Federelement besitzt bevorzugt ein Flächengewicht im Bereich von 600 bis 1000 g/m2. Ein optional zusätzlich auf den Vliesstoff aufgebrachtes dem Fachmann geläufiges Bindemittels ist allgemein zum Beispiel zur Verbesserung der Abriebfestigkeit vorgesehen.
  • Als Motorraumauskleidung werden vorwiegend Matten aus phenolharzgetränkter Reißbaumwolle eingesetzt, die mit einem schwarz gefärbten Vliesstoff auf der später sichtbaren Seite bedeckt werden. Der Vliesstoff muß neben der Abdeckung der Reißbaumwolle flüssigkeitsabweisend gegen verschiedenste Flüssigkeiten wie Wasser, Benzin, Diesel, Bremsflüssigkeit, Motoröl und stellenweise flammhemmend ausgerüstet sein. Die Verbindung mit der Reißbaumwolle wird durch Schmelzklebefasern bewirkt. Bevorzugt werden Bikomponentenfasern aus Polyolefinen und/oder Polyester, die auf der Rückseite des Vliesstoffes enthalten sind, hergestellt. Der Verbund wird bei 200–230 °C in beheizten Pressen über 60–120s verformt.
  • Eingesetzt werden bindergebundene und vernadelte Vliesstoffe, die in der Regel in einem zweiten Prozeßschritt durch ein Tränkverfahren flammhemmend und flüssigkeitsabweisend ausgerüstet werden und in einem Schritt rückseitig durch Pudern oder Bedrucken mit dem Klebemedium beschichtet werden.
  • Aus Kostengründen werden in der Regel bindergebundene Vliesstoffe bevorzugt, die allerdings bei der Verformung in tiefere Formen oft reißen und dann durch die Nadelvliesstoffe zu erhöhten Kosten ersetzt werden müssen.
  • Die Automobilindustrie fordert ein Material für die Abdeckschicht der Motorraumauskleidung, welches eine sehr hohe dreidimensionale thermische Formbarkeit oberhalb von 200 °C zeigt. Ferner sollte das Material mit flammschützenden sowie flüssigkeitsabstoßenden Eigenschaften ausgerüstet sein und eine große thermische Bindungsfähigkeit gegen das meist aus preiswerter Reißwolle bestehende Untermaterial aufweisen. Dabei sollte die Ausrüstung ohne einen zusätzlichen Verfahrensschritt erfolgen.
    •
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Abdeckschicht für Motorraumauskleidung mit einem bindergebundenen Vliesstoff bereit zu stellen, wobei das Material den Anforderungen der Automobilindustrie genügt, auch wie Nadelvliese für tiefere Verformungen geeignet ist, die Integration einer flammhemmenden und flüssigkeitsabweisenden Ausrüstung erlaubt ist, und die Abdeckschicht kostengünstig ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Abdeckschicht bestehend aus mindestens einer bindemittelgebundenen Vliesstoffschicht, wobei die Vliesstoffschicht aus einer Mischung von a) mindestens einer der Fasern Viscose-(VC), Polyester-(PES), Zellulose-, Polyamid-(PA), Polyolefin- und/oder preoxidierten Polyacrylnitril(PAN)-Fasern sowie b) Schmelzklebefasern besteht, und wobei die Vliesstoffschicht mit einem Bindemittel verfestigt ist, welches ein thermoplastisches Verhalten im Temperaturbereich von 20 bis 200°C und ein duroplastisches Verhalten oberhalb von 200°C aufweist. Dieses Verhalten wird durch die vernetzende Aushärtung des Bindemittels erreicht.
  • Vorteilhafterweise wird der Vliesstoff mit einem kondensierend vernetzenden Bindemittel gebunden, welches bei einer Temperatur bis 200 °C nur vorvernetzt und bei einer Temperatur über 200 °C aushärtet. Das Bindemittel wird dabei ausgewählt aus der Gruppe der Acrylsäure-Co- und Terpolymere mit Styren, Butadien und/oder Acrylnitril, vorzugsweise aus der Gruppe der Acrylsäure-Co- und Terpolymere mit Styren.
  • Das Bindemittel kann weiterhin Flammschutz-, Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel enthalten. Vorzugsweise ist als Flammschutzmittel eine halogen- und schwermetallfreie Stickstoff enthaltende Phosphorverbindung vorhanden. Bevorzugt ist ein Phosphonsäurederivat mit einer Elementargehalt von ≥ 10 Gew.-% Stickstoff und ≥ 5 Gew.-% Phosphor, welches einen hohen Synergismus zeigt. Dabei wird kein hygroskopisches Verhalten des Flammschutzmittels und kein Weichmachereffekt auf das Bindemittel festgestellt. Die Vliesstoffschicht selbst besteht aus einer Mischung von a) mindestens einer der Fasern Viscose-(VC), Polyester-(PES), Zellulose-, Polyamid-(PA), Polyolefin- und/oder preoxidierten Polyacrylnitril(PAN)-Fasern sowie b) Schmelzklebefasern aus Polyolefin- oder Polyester-Bikompomentenfasern.
  • Die erfindungsgemäße Abdeckschicht besitzt ein Flächengewicht von 20 bis 200 g/m2, wobei das Gewichtsverhältnis der pro Quadratmeter eingesetzten Fasern zu dem pro Quadratmeter eingesetzten Bindemittel im Bereich von 0,5 : 1 bis 2 : 0,5 liegt.
  • Die Erfindung hat sich ferner die Aufgabe gestellt, ein produktionstechnisch einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Abdeckschicht mit einem bindergebundenen Vliesstoff anzugeben, wobei das Material den Anforderungen der Automobilindustrie genügt und auch wie Nadelvliese für tiefere Verformungen geeignet ist. Zudem soll gleichzeitig die Integration einer flammhemmenden und flüssigkeitsabweisenden Ausrüstung möglich sein.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zur Lösung der Aufgabe Stapelfasern mit einer Länge von 20 bis 200 mm und einem Fasertiter von 0,8 bis 40 dtex zu einem Faserflor mit einem Flächengewicht von 10 bis 200 g/m2 gelegt und mit einem Bindemittel imprägniert, welches ein thermoplastisches Verhalten im Temperaturbereich von 20 bis 200°C und ein duroplastisches Verhalten oberhalb von 200°C aufweist. Das Bindemittel wird dabei bevorzugt in Schaumform aufgebracht.
  • Die Florlegung erfolgt vorteilhafterweise so, dass das Verhältnis der Elastizität quer zur Maschinenlaufrichtung (cross direction CD) zu dem in Maschinenlaufrichtung (maschine direction MD) im Bereich von 1 : 4 bis 2 : 1 liegt.
  • Die Vliesstoffschicht weist einen Anteil an Bikomponentenfasern in der Fasermischung auf, die als Schmelzkleber der dauerhaften Verankerung zu den darunterliegenden Reiß-Baumwoll-Matte dienen. Der Anteil der Bikomponentenfasern an der Vliesstoffschicht beträgt vorzugsweise mindestens 5,0 Gew.-%. Die Bikomponentenfasern bestehen dabei aus einem Polymer mit einem Schmelzbereich von 240°C bis 265°C als Kern und einem einem Polymer mit einem Schmelzbereich von 120°C bis 170°C als Mantel.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zu Herstellung einer Abdeckschicht für Motorraumauskleidungen besteht in der vereinfachten Gestaltung des Produktionsprozesses, wobei Stapelfasern aus weißen oder spinngefärbten schwarzen Fasern durch einen Kardierprozess in einer ungeordneten Weise abgelegt werden.
  • Dabei kann das erhaltene Flor stark in Maschinenrichtung orientiert sein. Anschließend erfolgt die Imprägnierung mit einer Bindemittelmischung in Form eines Schaums, der den Flor penetriert und für eine vollständige Benetzung des Faserflors und somit für die Bindemittelaufnahme sorgt.
  • Wesentlich ist die Auswahl des Bindemittels, wobei dieses zwei verschiedene Phasen des plastischen Verhaltens aufweist. Erstens, ein thermoplastisches Verhalten im Bereich von Raumtemperatur bis 200°C, insbesondere 195°C, und zweitens, eine Phase, die durch ein duroplastisches Verhalten oberhalb von 200°C durch die vollständige Aushärtung des Bindemittels erzielt wird.
  • Weitere Zusätze des Bindesystems sind Flammschutzmittel, Fluorharze und gegebenenfalls Pigmente um der Abdeckschicht einen Flammschutz und flüssigkeitsabstoßende Eigenschaften sowie eine gleichförmige schwarze Färbung zu verleihen.
  • Der Trockungsprozess wird bei einer Temperatur unterhalb von 200°C durchgeführt. Entsprechend dieser Prozessbedingungen wird ein Vliesstoff erhalten, der einen thermoplastischen Charakter und eine thermische Bindungsfähigkeit besitzt. Der Schmelzkleber, beispielsweise aus einer Polyolefin- oder Polyester-Bikomponentenfaser ermöglicht die Bindung des Abdeckmaterials nach der thermischen Formung bei Temperaturen größer 200°C gegen das Reißwolle-Material.
  • Für das Erreichen der dreidimensional stabilen Formbarkeit ist im Gegensatz zu den bisher eingesetzten Abdeckmaterialien keine Präferenz in der Ausrichtung des Vliesstoff-Flors vor der Verbindung mit dem Reißwolle-Material erforderlich.
  • Während herkömmlicher bindemittelgebundener Vliesstoff für die Abdeckschicht von Motorraumauskleidungen immer quer zur Maschinenlaufrichtung eingesetzt werden musste, ist dies jetzt nicht mehr erforderlich.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Abdeckschicht hergestellten Motorraumauskleidungen zeigen eine sehr gute dreidimensionale Formbarkeit oberhalb 200°C. Es tritt keine Delamination der geformten Teile ein. Die Teile besitzen eine sehr gute thermische Dimensionsstabilität und zeigen keine Schrumpfung. Die Abdeckschicht besitzt einen hocheffektiven Flammschutz vor und nach der thermischen Formung bei Temperaturen über 200°C und einen permanent hydrophoben und oliophoben Charakter. Durch das vorgeschlagene Herstellungsverfahren sinken die Kosten, da auf einen separaten Ausrüstungsschritt mit Flammschutzmitteln und flüssigkeitsabstoßenden Mitteln verzichtet werden kann und auch auf den zusätzlichen Arbeitsgang einer Beschichtung mit einem Heißkleber verzichtet werden kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Beispielen näher erläutert:
  • Beispiel 1
  • Aus weißen und schwarzen spinngefärbten Polyesterfasern geringer Festigkeit und einem Fasertiter von 3,3 dtex und einer Faserlänge von 60 mm wird ein Faserflor mit einem Flächengewicht von 17 g/m2 quergelegt. Ein zweites Faserflor einem Flächengewicht von 5 g/m2 wird aus Polyolefin- oder Polyester-Bikomponenten-Schmelzklebefasern mit einem Fasertiter von 3,3 dtex und einer Faserlänge von 60 mm quer zum ersten gelegt, wobei durch Zunahme der Geschwindigkeit eine Umorientierung der Fasern stattfindet und das Elastizitätsverhältnis quer zur Maschinenrichtung zu dem in Maschinenrichtung (CD/MD) ungefähr 2,0 : 1 beträgt.
  • Der Faserflor wird mit einem Bindemittelschaum einem Acrylsäure-Co- oder Terpolymere mit Styren, Butadien und/oder Acrylnitril imprägniert, der zu einem Feststoffgehalt von ungefähr 18 g/m2 führt. Die Trocknung erfolgt durch Heißluft unterhalb von 200°C, wobei die Bindemittelaushärtung vermieden wird.
  • Das Fertigflächengewicht des Abdeckmaterials beträgt 40 g/m2. Die fertige Abdeckschicht wird in einem dreidimensionalen Formprozess bei Temperaturen größer 200°C gegen ein beispielsweise aus Reißwolle bestehendes Untermaterial eingesetzt und durch die enthaltenen Schmelzklebefasern verbunden. Dabei erfolgt die Formung bei einem Druck von größer 200 bar/cm2 für einen Zeitraum von 60 bis 90 Sekunden.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Abdeckschicht erhaltenen geformten Teile sind mit der Abdeckschicht perfekt überzogen und haften auch an den scharten Knicken des Teiles ohne Risse und Delamination. Die Kanten können sauber geschnitten werden. Die flammschützenden und flüssigkeitsabstoßenden Eigenschaften werden nach dem thermischen Formprozess erhalten.
  • Beispiel 2
  • Aus weißen oder schwarzen spinngefärbten Polyesterfasern mit einer geringen Festigkeit, einem Fasertiter von 3,3dtex und einer Faserlänge von 60 mm wird ein Faserflor von 20 g/m2 in einer quergelegten Konfiguration hergestellt. Ein zweites Faserflor mit einem Flächengewicht von 11 g/m2 wird aus einer Mischung aus 50 Gew.% weißen oder schwarzen spinngefärbten Polyesterfasern mit einer geringen Festigkeit, einem Fasertiter von 3,3 dtex und einer Faserlänge von 60 mm und 50 Gew.% einer Polyolefin- oder Polyester-Bikomponenten-Schmelzklebefaser mit einem Fasertiter von 3,3 dtex und einer Faserlänge von 60 mm quer zum ersten gelegt, wobei durch Zunahme der Geschwindigkeit eine Reorientierung der Fasern stattfindet und die Elastizitätseigenschaften CD/MG bei 2 : 1 liegen.
  • Der Vlies wird mit einem Bindemittel aus einem thermisch vernetzenden Co- oder Terpolymeren aus Styren und/oder Butadien und Acrylsäure mit einem Feststoffgehalt von 49 g/m2 imprägniert und mit heißer Luft unterhalb von 200°C getrocknet, so dass eine vollständige Aushärtung des Bindemittels vermieden wird. Das Flächengewicht des fertigen Abdeckmaterials beträgt 75 g/m2.
  • Beispiel 3
  • Aus 60 Gew.-% schwarz spinngefärbten Polyesterfasern mit einem Fasertiter von 1,7 dtex und einer Faserlänge von 40 mm und 40 Gew.-% einer schwarzen preoxidierten PAN-Faser mit einem Fasertiter von 2,4 dtex und einer Faserlänge von 60 mm wird ein Flor von 48 g/m2 belegt. Die Florlegung erfolgt in einer quergelegten Konfiguration.
  • Ein zweites Faserflor mit einem Flächengewicht von 18 g/m2 wird aus einer Mischung aus 50 Gew.% weißen oder schwarzen spinngefärbten Polyesterfasern mit einer geringen Festigkeit, einem Fasertiter von 1,7 dtex und einer Faserlänge von 38 mm und 50 Gew.% einer Polyolefin- oder Polyester-Bikomponenten-Schmelzklebefaser mit einem Fasertiter von 3,3 dtex und einer Faserlänge von 60 mm quer zum ersten gelegt, wobei durch Zunahme der Geschwindigkeit eine Reorientierung der Fasern stattfindet und das Elastizitätsverhältnis CD/MD 2 : 1 beträgt.
  • Der Faserflor wird mit einer Bindemittelmischung imprägniert, die einen Trockengehalt von 54 g/m2 aufweist. Die Trocknung erfolgt mit heißer Luft unterhalb 200°C so, dass die vollständige Bindemittelaushärtung vermieden wird. Das Flächengewicht des fertigen Abdeckmaterials beträgt 120 g/m2.
  • In Tabelle 1 sind die Flammfestigkeiten und der Abstoßungswiderstand gemäß der Normvorschriften DIN 75200 und DIN 53906 der gemäß der Beispiele 1 bis 3 erhaltenen Abdeckschichten zusammengestellt.
  • Figure 00100001
  • Figure 00110001
    Tabelle 1

Claims (12)

  1. Abdeckschicht für Motorraumauskleidung bestehend aus mindestens einer bindemittelgebundenen Vliesstoffschicht, wobei die Vliesstoffschicht aus einer Mischung von a) mindestens einer der Fasern Viscose-(VC), Polyester(PES), Zellulose-, Polyamid-(PA), Polyolefin-, preoxidierten Polyacrylnitril(PAN)-Fasern und b) Schmelzklebefasern besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesstoffschicht mit einem Bindemittel verfestigt ist, welches ein thermoplastisches Verhalten im Temperaturbereich von 20 bis 200°C und ein duroplastisches Verhalten oberhalb von 200°C aufweist.
  2. Abdeckschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesstoffschicht mit einem kondensierend vernetzenden Bindemittel gebunden ist, welches bei einer Temperatur bis 200°C vorvernetzt und bei einer Temperatur über 200°C ausgehärtet ist.
  3. Abdeckschicht nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Acrylsäure-Co- und Terpolymere mit Styren, Butadien und/oder Acrylnitril.
  4. Abdeckschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Flammschutz-, Hydrophobierungs- und/oder Oleophobierungsmittel enthält.
  5. Abdeckschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel als Flammschutzmittel halogen- und schwermetallfreie Stickstoff enthaltende Phosphorverbindungen enthält.
  6. Abdeckschicht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Flammschutzmittel Stickstoff enthaltende Phosphonsäurederivate enthalten sind mit einem Elementargehalt von Stickstoff ≥ 10 Gew.-% und Phosphor ≥ 5 Gew.-%.
  7. Abdeckschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Flächengewicht von 20 bis 200 g/m2 besitzt, wobei das Gewichtsverhältnis der pro Quadratmeter eingesetzten Fasern zu dem pro Quadratmeter eingesetzten Bindemittel im Bereich von 0,5 1 bis 2 : 0,5 liegt.
  8. Abdeckschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesstoffschicht Schmelzklebefasern aus Polyolefin- oder Polyester-Bikomponentenfasern enthält.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Abdeckschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Stapelfasern mit einer Länge von 20 bis 200 mm und einem Fasertiter von 0,8 bis 40 dtex zu einem Faserflor mit einem Flächengewicht von 20 bis 200 g/m2 gelegt und mit einem Bindemittel imprägniert werden, welches ein thermoplastisches Verhalten im Temperaturbereich von 20 bis 200°C und ein duroplastisches Verhalten oberhalb von 200°C aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel in Schaumform aufgebracht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Florlegung so erfolgt, dass das Verhältnis der Elastizität quer zur Maschinenlaufrichtung zu dem in Maschinenlaufrichtung im Bereich von 1 : 4 bis 2 : 1 liegt.
  12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Schmelzklebefasern an der Vliesstoffschicht mindestens 5 Gew.-% beträgt.
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