DE202015100274U1 - Laminating element and composite element with such a laminating element - Google Patents

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Abstract

Kaschierelement zur Verbindung mit einem Träger, insbesondere zur Herstellung eines Verbundelements, welches ein- oder beidseitig eine voll- oder teilflächige Beschichtung aus einem vernetzbaren Haftmittel besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Haftmittel ein funktionalisiertes Polyolefin mit geeignetem Vernetzungsmittel oder ein funktionalisiertes Polyurethan mit geeignetem Vernetzungsmittel enthält.Laminating element for connection to a carrier, in particular for producing a composite element which has on one or both sides a full or partial coating of a crosslinkable adhesive, characterized in that - the adhesive is a functionalized polyolefin with a suitable crosslinking agent or a functionalized polyurethane with a suitable crosslinking agent contains.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kaschierelement zur Verbindung mit einem Trägerelement zur Herstellung eines Verbundelements, insbesondere zur Herstellung eines hitzebeständigen Verbundelements für Kraftfahrzeuge. The invention relates to a laminating element for connection to a carrier element for producing a composite element, in particular for producing a heat-resistant composite element for motor vehicles.

In Kraftfahrzeugen werden verschiedene Formteile für die Wärme- und Schalldämmung eingesetzt. Hierzu werden beispielsweise aus Faservliesen, welche mit einem Phenolharz getränkt sind, in einem beheizten Formwerkzeug entsprechende Bauteile formgepresst. Das wärmeaushärtende Harz, z.B. Phenolharz, härtet in dem Formwerkzeug bei Temperaturen von 150 bis 170°C aus und es ergibt sich nach dem Aushärten ein bruchfestes und aus einem duroplastischen Werkstoff bestehendes, widerstandsfähiges Faserformteil. Für die Motorraumisolierung, d.h. die Trennwand zwischen Fahrgastraum und Motorraum, wird zusätzlich eine motorseitige metallische Deckschicht am Faserformteil vorgesehen. Um eine gute Haftung dieser metallischen Deckschicht, beispielsweise einer Aluminiumfolie oder eines Aluminiumblechs, an dem Faserformteil zu erzielen, wird dem Phenolharz Ethylenvinylacetat (EVA) zugesetzt. Im Gegensatz zum Phenolharz ist das Ethylenvinylacetat jedoch nicht bei den im Motorraum vorkommenden Temperaturen beständig, so dass sich die Haftung zwischen der Aluminiumfolie und dem Faserformteil in nachteiliger Weise mit der Lebensdauer verschlechert. In motor vehicles various moldings are used for thermal and acoustic insulation. For this purpose, for example, from fiber webs, which are impregnated with a phenolic resin, molded in a heated mold corresponding components. The thermosetting resin, e.g. Phenol resin, cured in the mold at temperatures of 150 to 170 ° C and it results after curing a break-resistant and made of a thermoset material, resistant fiber molding. For engine compartment isolation, i. the partition between the passenger compartment and the engine compartment, in addition an engine-side metallic cover layer is provided on the fiber molding. In order to achieve a good adhesion of this metallic cover layer, for example an aluminum foil or an aluminum sheet, to the fiber molded part, ethylene vinyl acetate (EVA) is added to the phenolic resin. However, unlike the phenolic resin, the ethylene vinyl acetate is not stable at the temperatures encountered in the engine compartment, so that the adhesion between the aluminum foil and the molded fiber part adversely deteriorates with the lifetime.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Haftung bei einem Verbundelement zu erzielen, welches auch dauerhaft für eine Motorraumisolierung eingesetzt werden kann. Object of the present invention is therefore to achieve improved adhesion in a composite element, which can also be used permanently for an engine compartment insulation.

Diese Aufgabe wird mit einem Verbundelement mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Hierfür wird ein Kaschierelement eingesetzt, dessen Merkmale im Anspruch 1 dargelegt sind. Vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche. This object is achieved with a composite element having the features of claim 5. For this purpose, a laminating element is used, the features of which are set forth in claim 1. Advantageous embodiments describe the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Kaschierelement kann es sich beispielsweise um ein Metallblech, eine Metallfolie, eine Kunststoffplatte, eine Kunststofffolie, ein Formteil oder ein textiles Flächengebilde, wie ein Gewebe, Gelege oder Gewirke handeln. Das Kaschierelement wird ein oder beidseitig mit einer voll- oder teilflächigen Beschichtung aus einem vernetzbaren Haftmittel versehen. The laminating element according to the invention may be, for example, a metal sheet, a metal foil, a plastic sheet, a plastic film, a molded part or a textile fabric, such as a woven fabric, scrim or knitted fabric. The laminating element is provided on one or both sides with a full or partial coating of a crosslinkable adhesive.

Bei dem vernetzbaren Haftmittel handelt es sich jedoch nicht um ein Phenolharz, wie beim Stand der Technik. Das neue Haftmittel enthält ein funktionalisiertes Polyolefin mit einem geeigneten Vernetzungsmittel oder ein funktionalisiertes Polyurethan mit einem geeigneten Vernetzungsmittel. Beide Komponenten, funktionalisiertes Polymer und Vernetzungsmittel, können als Pulvergemenge auf den Träger aufgestreut oder als Bestandteile einer Paste bzw. einer Dispersion auf den Träger aufgebracht sein. However, the crosslinkable adhesive is not a phenol resin as in the prior art. The new adhesive contains a functionalized polyolefin with a suitable crosslinking agent or a functionalized polyurethane with a suitable crosslinking agent. Both components, functionalized polymer and crosslinking agent may be sprinkled as a powder mixture on the carrier or applied to the carrier as constituents of a paste or a dispersion.

Unter funktionalisierten Polyolefinen versteht man Polyolefine, welche durch katalytische Polymerisation und zwar unter Verwendung von Metallocen-Katalysatoren hergestellt werden. Eine solche Metallocen-Katalyse erlaubt es, Polyolefine, wie beispielsweise Polyethylene, mit instabilen reaktiven Gruppen zu versehen. Bei solchen reaktiven Gruppen kann es sich beispielsweise um funktionelle Gruppen wie Carboxylgruppen oder Hydroxylgruppen handeln. Auch andere funktionelle Gruppen sind möglich. Die funktionellen Gruppen am Polyolefin ermöglichen eine Vernetzung des Polyolefins. Für das Auslösen dieser Vernetzungsreaktion wird ein geeignetes Vernetzungsmittel, wie beispielsweise ein Aminosilan, eingesetzt. Eine solche Vernetzungsreaktion beginnt bei Temperaturen ab 120°C. Functionalized polyolefins are polyolefins which are prepared by catalytic polymerization using metallocene catalysts. Such metallocene catalysis allows polyolefins such as polyethylenes to be provided with unstable reactive groups. Such reactive groups may be, for example, functional groups such as carboxyl groups or hydroxyl groups. Other functional groups are possible. The functional groups on the polyolefin allow crosslinking of the polyolefin. For initiating this crosslinking reaction, a suitable crosslinking agent, such as an aminosilane, is used. Such a crosslinking reaction starts at temperatures above 120.degree.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird aus einem Pulver, welches in den Pulverteilchen sowohl das funktionalisierte Polyolefin als auch das Vernetzungsmittel enthält, zusammen mit einem Verdickungsmittel, wie beispielsweise einem Acrylatverdicker, eine Paste hergestellt. Diese Paste wird mit einer bekannten Beschichtungsvorrichtung teilflächig auf das Kaschierelement aufgetragen werden. In gleicher Weise wäre auch eine vollflächige Beschichtung möglich. Bevorzugt wird eine teilflächige Beschichtung des Kaschierelements. So können beispielsweise punktförmige Haftmittelpunkte auf das Kaschierelement aufgedruckt werden. Selbstverständlich sind auch andere teilflächige Beschichtungen, wie beispielweise linienförmige Beschichtungen oder aber auch anders geformte Beschichtungen anwendbar. In an advantageous embodiment, a paste which contains both the functionalized polyolefin and the crosslinking agent in the powder particles is made into a paste together with a thickener such as an acrylate thickener. This paste is applied over a part of the surface of the laminating element using a known coating device. In the same way, a full-surface coating would be possible. Preference is given to a partial coating of the laminating element. For example, dot-shaped adhesive dots can be printed on the laminating element. Of course, other partial coatings, such as linear coatings or other shaped coatings are applicable.

Nach dem Aufbringen des Haftmittels auf das Kaschierelement wird dieses Haftmittel bei Temperaturen unterhalb der Vernetzungstemperatur, z.B. unterhalb von 110°, getrocknet. Das so erhaltene Kaschierelement mit der trockenen Haftmittelbeschichtung kann in vorteilhafter Weise unbegrenzt aufbewahrt, verpackt oder transportiert werden, ohne dass die Wirksamkeit der Beschichtung mit der Zeit beeinträchtigt ist. Dies ist daher möglich, weil das trockene Haftmittel noch nicht vernetzt ist. Eine Vernetzung beginnt erst bei höheren Temperaturen. Wasserbestandteile der Paste oder einer Haftmitteldispersion entweichen bei den Trockungstemperaturen bis 110°C, aber eine Vernetzungsreaktion findet noch nicht statt. After application of the adhesive to the laminating element, this adhesive is cured at temperatures below the crosslinking temperature, e.g. below 110 °, dried. The thus obtained laminating element with the dry adhesive coating can advantageously be stored, packaged or transported indefinitely without the effectiveness of the coating being impaired over time. This is possible because the dry adhesive is not yet cross-linked. Networking only begins at higher temperatures. Water constituents of the paste or an adhesive dispersion escape at drying temperatures up to 110 ° C, but a crosslinking reaction does not yet take place.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dem Haftmittel zusätzlich Polyvinylbuteral (PVB) zugesetzt. Dieses Polyvinylbuteral weist gute Haftungseigenschaften gegenüber Metallen, wie beispielsweise Aluminium, auf und wird insbesondere dann eingesetzt, wenn das Kaschierelement aus einem Metallblech oder einer Metallfolie besteht. In a particularly preferred embodiment, polyvinyl butyrate (PVB) is additionally added to the adhesive. This polyvinyl butler faces good adhesion properties Metals, such as aluminum, and is used in particular when the laminating element consists of a metal sheet or a metal foil.

Das erfindungsgemäße Kaschierelement mit der trockenen, nicht vernetzten Haftmittelbeschichtung eignet sich zur Verbindung mit einem Trägerteil, insbesondere zur Herstellung von wärmebeständigen Verbundelementen. Ein solches Trägerteil kann insbesondere ein ausgehärtetes Faserformteil sein, das beispielsweise mit einem metallischen Kaschierelement zu einem hitzebeständigen Verbundelement verbunden wird, um zur Motorraumisolierung bei Kraftfahrzeugen eingesetzt zu werden. Hierzu wird das Kaschierelement mit dem Faserformteil bei Temperaturen oberhalb der Vernetzungstemperatur des Haftmittels verbunden. The laminating element according to the invention with the dry, non-crosslinked adhesive coating is suitable for connection to a carrier part, in particular for producing heat-resistant composite elements. In particular, such a carrier part may be a cured fiber molded part, which is connected, for example, with a metallic laminating element to form a heat-resistant composite element in order to be used for motor space insulation in motor vehicles. For this purpose, the laminating element is connected to the fiber molding at temperatures above the crosslinking temperature of the adhesive.

In dem ausgehärteten Formteil für das Trägerelement können neben Fasern, textilen Flächengebilden auch andere Materialien – wie z.B. Holzspäne – über das Harz miteinander verbunden sein. In the cured molding for the support element, besides fibers, fabrics, other materials - such as e.g. Wood shavings - be connected with each other via the resin.

Bei einer vorteilhaften Ausführung werden zur Verbindung des Kaschierelements mit dem Trägerelement beide in ein Formwerkzeug eingelegt und unter Druckanwendung und Temperaturen von mindestens 120°C, vorzugsweise bei Temperaturen von 150 bis 180°C, verpresst. In diesem Temperaturbereich findet eine vollständige Vernetzung des funktionalisierten Polyolefins mit Hilfe des Vernetzungsmittels statt. Darüber hinaus schmilzt bei diesen Temperaturen das gegebenfalls im Haftmittel enthaltene Polyvinylbuteral, wodurch die Haftung zwischen einem metallischen Kaschierelement und dem Trägerelement bewirkt wird. Nach dem Abkühlen des Formwerkzeugs wird ein Verbundelement erhalten, welches eine hohe Wämestandsfestigkeit aufweist. In an advantageous embodiment, for the connection of the laminating element with the carrier element both are placed in a mold and pressed under pressure and temperatures of at least 120 ° C, preferably at temperatures of 150 to 180 ° C. In this temperature range, complete crosslinking of the functionalized polyolefin takes place with the aid of the crosslinking agent. In addition, at these temperatures, the polyvinyl butane optionally present in the adhesive melts, thereby causing adhesion between a metallic liner and the support member. After cooling the mold, a composite element is obtained, which has a high resistance to weathering.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verbindung zwischen Kaschierelement und Trägerelement unmittelbar nach der ersten Verpressung, d.h. Bildung des Trägerelements. In einem beheizten Formwerkzeug werden beispielsweise mit einem Phenolharz getränkte Faservliese eingelegt und zu einem Faserformteil bei Temperaturen von 150 bis 170°C verpresst. Bei diesen Temperaturen härtet das Phenolharz aus und es ergibt sich ein durch die vorgegebene Form des Formwerkzeugs gebildetes Faserformteil als Trägerelement. Nach dem Öffnen des Formwerkzeugs wird nun das entsprechende Kaschierelement mit seiner beschichteten Seite auf das Trägerelement aufgelegt und die Form noch einmal geschlossen. Bei den Temperaturen von über 120°C vernetzt auch das auf dem Kaschierelement vorhandene Haftmittel und verbindet das Kaschierelement mit dem Trägerelement zu einem Verbundelement. Eine teilflächige Beschichtung des Kaschierelements hat hierbei den Vorteil, dass das beschichtete Kaschierelement besser drapierbar ist. In a particularly preferred embodiment, the connection between laminating element and carrier element takes place immediately after the first pressing, i. Formation of the carrier element. In a heated mold soaked with a phenolic resin fiber webs are inserted and pressed into a fiber molding at temperatures of 150 to 170 ° C. At these temperatures, the phenolic resin cures and it results in a formed by the predetermined shape of the mold fiber molding as a support element. After opening the mold, the corresponding laminating element is now placed with its coated side on the carrier element and the mold closed again. At temperatures above 120 ° C, the adhesive present on the laminating element also crosslinks and connects the laminating element with the carrier element to form a composite element. A partial coating of the laminating element has the advantage that the coated laminating element is better drapable.

Es können auch mehrere gleiche oder unterschiedliche Kaschierelemente in das Formwerkzeug eingelegt und mit dem Trägerelement und/oder miteinander verbunden werden. Dabei kann die Verbindung zwischen den einzelnen Kaschierelementen und dem Trägerelement gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. It is also possible for a plurality of identical or different laminating elements to be inserted into the mold and to be connected to the carrier element and / or to one another. In this case, the connection between the individual laminating elements and the carrier element can take place simultaneously or successively.

Es ergibt sich ein wärmebeständiges Verbundelement. Das vernetzte Polyolefin zeigt bis Temperaturen von 250° keinerlei Zersetzungserscheinungen und lässt sich aus diesem Grunde gut für eine Motorraumisolierung einsetzen. Hierzu kann beipielsweise ein Aluminiumblech als Kaschierelement mit einer Haftmittelpaste punktförmig beschichtet werden, welche Pulverkörner aus dem funktionalisierten Polyethylen und dem Vernetzer enthält, die in einem Acrylatverdickungsmittel verteilt sind. Nach dem Trocknen dieser Beschichtung bei Temperaturen von 110°C erhält man ein Aluminiumblech mit nicht vernetzten Haftmittelpunkten auf der Oberfläche des Blechs, welches sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Trägerelement verbunden werden kann. Das Kaschierelement kann auch bei Temperaturen unterhalb von 110°C bis zu seiner weiteren Verwendung gelagert werden. Für ein Wärmeschild zur Motorraumisolation wird dieses Kaschierelement mit einem Faserformteil verbunden. Zur Verbindung mit dem Faserverbundteil ist eine Wärmeanwendung bei Temperaturen oberhalb der Vernetzungstemperatur, d.h. oberhalb von 120°C notwendig. Nach der vollständigen Vernetzung ergibt sich ein lagerbeständiges Wärmeschild mit einer hohen Wärmebeständigkeit. The result is a heat-resistant composite element. The crosslinked polyolefin shows up to temperatures of 250 ° no signs of decomposition and can therefore be used well for an engine compartment insulation. For this purpose, for example, an aluminum sheet can be coated punctiformly as Kaschierelement with an adhesive paste containing powder grains of the functionalized polyethylene and the crosslinker, which are distributed in an acrylate thickener. After drying this coating at temperatures of 110 ° C to obtain an aluminum sheet with non-crosslinked adhesive dots on the surface of the sheet, which can be connected to a carrier element immediately or at a later date. The laminating element can also be stored at temperatures below 110 ° C until its further use. For a heat shield for engine compartment insulation of this Kaschierelement is connected to a fiber molding. For connection to the fiber composite part, heat application at temperatures above the crosslinking temperature, i. above 120 ° C necessary. After complete cross-linking results in a storage-resistant heat shield with a high heat resistance.

In gleicher Weise kann mit diesem Haftmittel oder einem Haftmittel auf Basis von funktionalisiertem Polyurethan und Vernetzer ein Kaschierelement auch für andere Verbundelemente beschichtet werden, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeugdachhimmel. Hier wird ein Gestrick als Kaschierelement mit dem Haftmittel beschichtet und eine Verbindung beispielsweise mit einem Faserformteil als Trägerelement durch Wämeanwendung, welche zur Vernetzung des Haftmittels führt, erhalten. Auch hier kann die Vernetzung in einem Formwerkzeug vorgenommen werden. Similarly, with this adhesive or an adhesive based on functionalized polyurethane and crosslinker, a laminating element can also be coated for other composite elements, such as a motor vehicle roof lining. Here, a knit is coated as Kaschierelement with the adhesive and a compound, for example, with a fiber molding as a support member by Wämeanwendung, which leads to the crosslinking of the adhesive obtained. Again, the networking can be done in a mold.

Auch Polyurethane können funktionalisiert sein und freie Hydroxylgruppen oder freie Aminogruppen enthalten sowie zusätzlich geblockte Isocyanatgruppen besitzen. Geeignete Vernetzer sind beispielsweise Isocyanate oder auch Aminosilane. Unterhalb von 80°C erfolgt noch keine Vernetzung. Eine Verarbeitung, d.h. Verbindung eines mit diesem Haftmittel beschichteten Kaschierelements mit einem Träger, erfolgt daher bei Temperaturen oberhalb von 80°C, vorzugsweise bei Temperaturen von 90°C bis 140°C. Diese im Vergleich zur Verarbeitungstemperatur des Haftmittels auf Basis von Polyolefin geringere Verarbeitungstemperatur kann für verschiedene Anwendungsfälle von Vorteil sein. Polyurethanes may also be functionalized and contain free hydroxyl groups or free amino groups and additionally have blocked isocyanate groups. Suitable crosslinkers are, for example, isocyanates or aminosilanes. Below 80 ° C there is no crosslinking. Processing, i. Compound of a coated with this adhesive laminating with a carrier, therefore, takes place at temperatures above 80 ° C, preferably at temperatures of 90 ° C to 140 ° C. This lower processing temperature compared to the processing temperature of the polyolefin-based adhesive may be advantageous for various applications.

Claims (10)

Kaschierelement zur Verbindung mit einem Träger, insbesondere zur Herstellung eines Verbundelements, welches ein- oder beidseitig eine voll- oder teilflächige Beschichtung aus einem vernetzbaren Haftmittel besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Haftmittel ein funktionalisiertes Polyolefin mit geeignetem Vernetzungsmittel oder ein funktionalisiertes Polyurethan mit geeignetem Vernetzungsmittel enthält. Laminating element for connection to a carrier, in particular for producing a composite element which has on one or both sides a full or partial coating of a crosslinkable adhesive, characterized in that - the adhesive is a functionalized polyolefin with a suitable crosslinking agent or a functionalized polyurethane with a suitable crosslinking agent contains. Kaschierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dessen Oberfläche eine teilflächige Beschichtung des Haftmittels vorgesehen ist, insbesondere eine punktförmig Beschichtung, welche pastenförmig aufgebracht wurde, wobei die Paste neben dem pulverförmigen Haftmittel ein Verdickungsmittel enthält. Laminating element according to claim 1, characterized in that on its surface a partial coating of the adhesive is provided, in particular a punctiform coating which has been applied paste-like, wherein the paste contains a thickening agent in addition to the powdered adhesive. Kaschierelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein getrocknetes, nicht vernetztes Haftmittel ist. Laminating element according to claim 1 or 2, characterized in that the coating is a dried, non-crosslinked adhesive. Kaschierelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel zusätzlich Polyvinylbutyral (PVB) enthält. Laminating element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adhesive additionally contains polyvinyl butyral (PVB). Verbundelement umfassend ein Kaschierelement und ein Trägerelement, welche mittels eines Haftmittels miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass – das Haftmittel ein vernetztes funktionalisiertes Polyolefin oder ein vernetztes funktionalisiertes Polyurethan ist. Composite element comprising a laminating element and a carrier element, which are interconnected by means of an adhesive, characterized in that - the adhesive is a crosslinked functionalized polyolefin or a crosslinked functionalized polyurethane. Verbundelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaschierelement aus einem textilen Flächengebilde, wie beispielsweise einem Gewebe, Gelege oder Gewirke besteht. Composite element according to claim 5, characterized in that the laminating element consists of a textile fabric, such as a fabric, scrim or knitted fabric. Verbundelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaschierelement aus Metall, beispielsweise Aluminium, besteht und das Haftmittel für die bessere Haftung am Träger zusätzlich Polyvinylbutyral (PVB) enthält, welches mit dem Polyolefin des Haftmittels vernetzt ist. Composite element according to claim 5, characterized in that the laminating element consists of metal, for example aluminum, and the adhesive for better adhesion to the carrier additionally contains polyvinyl butyral (PVB), which is crosslinked with the polyolefin of the adhesive. Verbundelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement ein vorgeformtes Faserformteil ist. Composite element according to one of claims 5 to 7, characterized in that the carrier element is a preformed fiber molded part. Verbundelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserformteil und ein Aluminiumblech als hitzebeständiges Wärmeschild über das Haftmittel miteinander verbunden sind. Composite element according to one of claims 5 to 8, characterized in that a fiber molded part and an aluminum sheet are connected to each other as a heat-resistant heat shield via the adhesive. Verbundelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserformteil und ein Gewebe als wärmebeständiger Kraftfahrzeug-Dachhimmel über das Haftmittel miteinander verbunden sind. Composite element according to one of claims 5 to 8, characterized in that a fiber molded part and a fabric are connected to each other as a heat-resistant motor vehicle headliner via the adhesive.
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