DE4403977A1 - Mehrschichtkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtkörper, der insbe­ sondere als einstückiges sowie mehrlagiges Innenverklei­ dungsteil für Kraftfahrzeuge verwendbar ist und mindestens eine als Träger dienende, flächige Trageschicht, eine vor­ zugsweise weichelastische Zwischenschicht und eine Dekor­ schicht umfaßt.

Mehrschichtkörper der genannten Art sind seit langem be­ kannt und werden in Kraftfahrzeugen als Dachhimmel, als Türinnenverkleidungsteil usw. eingesetzt. Diese bekannten, flächigen sowie dreidimensional geformten Mehrschichtkör­ per weisen z. B. einen aus Polyurethan bestehenden Kern auf, auf dessen Flachseiten eine oder mehrere Polyesterschichten mit Hilfe von lösungsmittelhaltigem Klebstoff aufgeklebt sind. Die Herstellung dieser Mehrschichtkörper ist aufwen­ dig und sie selbst sind nicht oder schwer recycelbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ins­ besondere für die genannten Verwendungszwecke bestimmten Mehrschichtkörper zu schaffen, der ausschließlich aus Werkstoffen besteht, die in einfacher und unkomplizierter Weise entsorgt werden können oder sogar wiederverwendbar sind. Der Mehrschichtkörper soll dabei ferner eine aus­ reichende Steifigkeit besitzen, um z. B. als Werkstoff für einen freitragenden Dachhimmel in einem Kraftfahrzeug zu dienen und er soll möglichst schallschluckend und beständig gegenüber hohen Temperaturen sein. Ferner werden eine gute und leichte Verformbarkeit und ein geringes Gewicht gefor­ dert.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 durch Verwen­ dung von Naturfasern als Füllstoff in einer als Träger die­ nenden Trageschicht, wobei zusätzlich recycelbarer, thermo­ plastischer Kunststoff auch zugleich als Bindemittel ver­ wendet wird.

Die Herstellung des Mehrschichtkörpers erfolgt in einer Presse durch Druck und Temperatur, so daß der thermoplasti­ sche Kunststoff als Schmelzkleber wirkt und ein nach außen einheitlicher Körper entsteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die flächige Trageschicht eine Kernschicht und sie beidseitig abdeckende Abdeckschichten, wobei ferner die Abdeckschichten einen größeren Anteil an als Bindemittel dienendem thermoplasti­ schem Kunststoff als die Kernschicht aufweisen und wobei die Kernschicht einen größeren Anteil an Füllstoff enthält als die Abdeckschichten.

Neben den Naturfasern dienen erfindungsgemäß auch Glas­ fasern als Füllstoff, so daß man im Ergebnis einen Mehr­ schichtkörper erhält, der alle an seine Verwendung gestell­ ten Anforderungen erfüllt und ferner einfach und unkompli­ ziert herstellbar ist und sich auch wieder leicht entsor­ gen läßt. Wesentlich ist dabei auch, daß die Trageschicht aus mehreren Lagen mit unterschiedlichen Eigenschaften be­ steht, wobei die mittlere oder Kernschicht aufgrund ihrer Füllstoffe eine gegenüber den beiden Abdeckschichten ver­ gleichsweise große Eigenstabilität bereits nach der unter Wärmeeinwirkung und Druck erfolgenden Herstellung besitzt. In gleicher Weise erhöht sie auch nach einer dreidimen­ sionalen Verformung und nach dem Erstarren die erwünschte Festigkeit und Steifigkeit.

Als Naturfasern dienen pflanzliche Naturstoffe wie vorzugs­ weise Stroh und/oder Baumwolle und/oder Flachs und/oder Hanf und/oder Jute und/oder Sisal. Diese Naturfasern werden in vernadeltem Zustand mit Hilfe des als Bindemittel dienenden thermoplastischen Kunststoffes, bei dem es sich vorzugsweise um Polypropylen sowie vorzugsweise ebenfalls in Gestalt von Fasern handelt, in einer Heizpresse bei ausreichend hoher Schmelztemperatur zusammengebracht und ergeben dann ein einstückiges, aus mehreren Lagen gefertig­ tes Teil. Dieses Teil läßt sich ferner je nach Verwendungs­ zweck zusätzlich auf mindestens seiner einen Seite mit einer weichelastischen Zwischenschicht und einer Dekor­ schicht verbinden. Als weichelastische Zwischenschicht dient dabei ebenfalls ein recycelbares Kunststoffmaterial in Gestalt eines geeigneten Kunststoffschaumes und grund­ sätzlich Gleiches gilt für die Dekorschicht, bei der es sich um ein Gewebe oder um eine Folie oder dergleichen han­ deln kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher be­ schrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 in größerem Maßstab und rein schematisch einen Schnitt durch einen Mehrschichtkörper und

Fig. 2 in ebenfalls größerem Maßstab und rein sche­ matisch einen Schnitt durch einen abgewandel­ ten Mehrschichtkörper.

Der Mehrschichtkörper 1 gemäß Fig. 1 weist als Außenschicht eine beliebige, leicht recycelbare Dekorschicht 2 wie z. B. ein Gewebe und darunter eine vorzugsweise weichelastische, aus Kunststoffschaum bestehende Zwischenschicht 3 auf. Als Träger für die Dekorschicht 2 und die weichelastische Zwischenschicht 3 dient eine flächige Trageschicht 4. Die Trageschicht 4 ist gemäß Ausführungsbeispiel aus drei Lagen aufgebaut. Hier handelt es sich um eine Naturfasern und/oder Glasfasern als Füllstoff 5 sowie thermoplastischen Kunststoff 6 enthaltende Kernschicht 7, die sich zwischen beidseitig angeordneten Abdeckschichten 8 und 9 befindet. Die beiden Abdeckschichten 8 und 9 bestehen jeweils auch aus einem thermoplastischen Kunststoff 10, in den z. B. Glas­ fasern 11 eingebettet sind.

Der thermoplastische Kunststoff 6 der Kernschicht 7 und der thermoplastische Kunststoff 10 der beiden Abdeckschichten 8, 9 ist vorzugsweise Polypropylen, in den die als Füll­ stoff 5 dienenden Naturfasern bzw. Glasfasern der Kern­ schicht 7 und die Glasfasern 11 in den Abdeckschichten 8, 9 eingeschmolzen sind.

Sowohl in der Kernschicht 7 als auch in den beiden Abdeck­ schichten 8, 9 dient das Polypropylen 6 bzw. 10 zugleich als Bindemittel bzw. als Schmelzkleber für die Fasern und auch für die Schichten 7, 8 und 9 aneinander.

Die Kernschicht 7 weist weniger schmelzbaren, als Binde­ mittel dienenden, thermoplastischen Kunststoff 6 auf als jede ihrer beiden Abdeckschichten 8, 9. So beträgt das Ver­ hältnis von thermoplastischem Kunststoff 6 bzw. von Poly­ propylen 6 zu Füllstoff 5 in Form von Naturfasern und/oder Glasfasern in der Kernschicht 7 vorzugsweise etwa 50 : 50. Im Vergleich dazu weisen die Abdeckschichten 8, 9 thermo­ plastischen Kunststoff bzw. Polypropylen 10 zu Glasfasern 11 im Verhältnis von etwa 70 : 30 auf.

Durch den geringeren Anteil an schmelzbarem Kunststoff und den höheren Anteil an Füllstoffen in der Kernschicht 7 im Vergleich zu den beiden Abdeckschichten 8, 9 wird erreicht, daß die Kernschicht 7 insbesondere während der mit Wärme und Druck erfolgenden Herstellung eine ausreichende Eigen­ stabilität und Festigkeit erhält. Die Kernschicht ist auf­ grund ihrer Füllstoffe 5 in Form von Naturfasern und ge­ gebenenfalls von Glasfasern während der Herstellung auch bei hohen Temperaturen in der Lage, die herstellungsbeding­ ten und größenordnungsmäßig geregelten Drücke auszuhalten mit der Folge, daß sie nicht zusammenfällt und daß die ge­ wünschte und für die Steifigkeit des fertigen Erzeugnisses erforderliche Materialstärke entsteht. Wichtig ist in die­ sem Zusammenhang auch, daß die Füllstoffe 5 leicht sind und sich bei der auftretenden Arbeitstemperatur nicht verän­ dern. Naturfasern erfüllen diese Forderung, wenn sie durch weitgehenden Luftabschluß zwar heiß werden, aber nicht verbrennen können. Bei der Herstellung sind die Füllstoffe 5 in der Kernschicht 7 vor Luftzutritt auch bei relativ hoher Temperatur geschützt, weil der thermoplastische Kunststoff in den Abdeckschichten 8, 9 zuerst schmilzt und dabei jeweils luftundurchlässige Begrenzungsschichten in Gestalt der Abdeckschichten 8, 9 entstehen. Die Füllstoffe 5 erhöhen darüber hinaus auch die Festigkeit und Steifig­ keit des fertigen Erzeugnisses insofern, als sie auch nach dem Herstellungsvorgang noch als Fasern vorliegen. Gemein­ sam ergeben somit die thermoplastischen Kunststoff 6/Poly­ propylen 6 und Füllstoff 5 in Gestalt von Naturfasern und/oder Glasfasern enthaltende Kernschicht 7 und die thermo­ plastischen Kunststoff 10/Polypropylen 10 und Glasfasern 11 enthaltenden Abdeckschichten 8 und 9 eine eigenstabile, flächige sowie dreidimensional formbare Trageschicht 4 mit außerordentlich günstigen Eigenschaften.

Die Herstellung des Mehrschichtkörpers 1 erfolgt z. B. in einer Heizpresse unter Druck bei ausreichender Schmelztem­ peratur, wobei ein einstückiger Verbundkörper entsteht. Seine räumlich körperliche Form wird bereits bei der Her­ stellung durch entsprechende Gestaltung der z. B. verwende­ ten Heizplatten erzeugt.

Als Ausgangsmaterial für die einzelnen Schichten der Trage­ schicht 4 dienen je bahnförmiges bzw. in Stücke geschnit­ tenes, vernadeltes Fasermaterial. Dieses vernadelte Faser­ material besteht bereits aus Naturfasern und Polypropylen­ fasern oder aus Glasfasern und Polypropylenfasern. Das bahnförmige bzw. in Stücke passender Größe geschnittene Material wird in der Heizpresse zusammengeführt und sodann erwärmt und verdichtet. Die derart erhaltene Trageschicht 4 wird ferner mit der vorzugsweise mit der Dekorschicht 2 bereits kaschierten, aus Kunststoffschaum bestehenden Zwischenschicht 3 zusammengebracht, wobei die Wärme der Trageschicht 4 in der Regel ausreicht, um die benachbarte Oberfläche des Kunststoffschaumes der weichelastischen Zwischenschicht 3 derart anzuschmelzen, daß die notwendige, einstückige Verbindung erfolgt. Die Materialstärke des Mehrschichtkörpers 1 und seiner einzelnen Lagen oder Schichten ist vom jeweiligen Verwendungszweck abhängig. Sie kann auch bei großflächigen Teilen wie z. B. einem Dachhim­ melelement für ein Kraftfahrzeug in der Größenordnung von weniger als 5 mm oder wenig mehr als 5 mm liegen.

Bei dem in Fig. 2 ebenfalls nur schematisch sowie im Schnitt und in größerem Maßstab dargestellten Mehrschicht­ körper 1a handelt es sich um ein nur geringfügig abgewan­ deltes Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Teile dieselben Bezugszahlen und zusätzlich den Buchstabenindex a aufwei­ sen.

Der Mehrschichtkörper 1a besteht von oben nach unten aus einer Abdeckfolie 12a, aus einer mehrlagigen Trageschicht 4a, einem sich daran nach unten anschließenden Klebevlies 13a, einer sich daran anschließenden, aus Kunststoffschaum bestehenden, weichelastischen Zwischenschicht 3a und einer Dekorschicht 2a.

Die Abdeckfolie 12a kann ein Papiervlies sein oder eine Trennschicht, die sicherstellt, daß sich die Trageschicht 4a in der Heizpresse problemlos von ihrer Heizplatte bzw. Kontaktfläche nach Beendigung des Heiz- und Preßvorganges wieder lösen läßt.

Die Trageschicht 4a besteht gemäß dem in Fig. 2 dargestell­ ten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus drei Lagen, nämlich einer Kernschicht 7a und diese oberseitig und unterseitig abdeckenden und beim fertigen Produkt einstückig verbunde­ nen Abdeckschichten 8a und 9a.

Die Zusammensetzung der Kernschicht 7a und der beiden Ab­ deckschichten 8a und 9a kann wie bei dem zuerst beschrie­ benen Ausführungsbeispiel sein oder in davon abweichenden Größenordnungen liegen. Für die beiden Abdeckschichten 8a und 9a gelten somit auch vorzugsweise Polypropylenanteile von etwa 70% und von Glasfaseranteilen von etwa 30%. Das Verhältnis von Füllstoff 5a zu thermoplastischem Kunststoff bzw. Polypropylen 6a in der Kernschicht 7a beträgt jedoch vorzugsweise 70% zu 30%. Dies bedeutet im Ergebnis, daß der Anteil von Füllstoff 5a zu thermoplastischem Kunststoff bzw. Polypropylen 6a in der Kernschicht 7a in der Größen­ ordnung von 50 : 50 bis 70 : 30 liegen kann.

Es versteht sich dabei ferner, daß als Füllstoff 5a in er­ ster Linie Naturfasern in Frage kommen. Dazu gehören wiederum Fasern aus Stroh und/oder Baumwolle und/oder Flachs und/oder Hanf und/oder Jute und/oder Sisal.

Die Verwendung von Naturfasern in den Abdeckschichten 8 bzw. 8a und 9 bzw. 9a ist grundsätzlich auch denkbar, im Prinzip aber weniger vorteilhaft. In Anbetracht der rela­ tiv hohen Temperaturen, die beim Herstellungsvorgang in der Heizpresse entstehen, müssen die Naturfasern in gewissem Umfang geschützt sein, und dies ist nur dann möglich, wenn Schutzschichten gegenüber den Kontaktheizplatten vorhanden sind. Hierzu dienen die Abdeckschichten 8 und 9 und ent­ halten aus diesem Grund zweckmäßigerweise nicht Naturfasern als Füllstoff sondern Glasfasern, wobei diese zusätzlich eine stabilisierende Wirkung besitzen.

Es versteht sich schließlich, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung von Polypropylen als thermoplastischen Kunststoff beschränkt ist. Vielmehr können auch andere Kunststoffe wie Polyäthylen oder Polyurethan und weitere verwendet werden, sofern die Entsorgung, die Recycelbarkeit oder die sonstige Weiterverwendbarkeit gesichert sind.

Claims (9)

1. Mehrschichtkörper, insbesondere einstückiges sowie mehrlagiges Innenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge, das mindestens eine als Träger dienende, flächige Tra­ geschicht (4, 4a), eine vorzugsweise weichelastische Zwischenschicht (3, 3a) und eine Dekorschicht (2, 2a) umfaßt, gekennzeichnet durch die Verwendung von Naturfasern als Füllstoff (5, 5a) in einer als Träger dienenden Trageschicht (4, 4a), wobei zusätzlich recycelbarer, thermoplastischer Kunststoff auch zugleich als Binde­ mittel verwendet wird.

2. Mehrschichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die flächige Trageschicht (4, 4a) aus einer Kernschicht (7, 7a) und aus diese beidseitig abdeckenden Abdeckschichten (8, 8a) bzw. (9, 9a) be­ steht.

3. Mehrschichtkörper nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschichten (8, 8a) bzw. (9, 9a) einen größeren Anteil an als Bindemittel dienendem, thermopla­ stischem Kunststoff (6, 6a) als die Kernschicht (7, 7a) aufweisen und daß die Kernschicht (7, 7a) einen größeren Anteil an Füllstoff (5, 5a) aufweist als die Abdeckschichten (8, 8a) bzw. (9, 9a).

4. Mehrschichtkörper nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (7, 7a) jeweils Füllstoff (5, 5a) einer­ seits und thermoplastischen Kunststoff (6, 6a) bzw. Polypropylen (6, 6a) andererseits in einem Verhältnis von etwa 50% bis 70% einerseits und 50% bis 30% andererseits aufweisen.

5. Mehrschichtkörper nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschichten (8, 8a) bzw. (9, 9a) je thermoplasti­ schen Kunststoff (10, 10a) bzw. Polypropylen (10, 10a) und Glasfasern (11, 11a) im Verhältnis von 70 : 30 auf­ weisen.

6. Mehrschichtkörper nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (7, 7a) und/oder die Abdeckschicht (8, 8a) bzw. (9, 9a) als Füllstoff (5, 5a) Fasern aus Stroh und/oder aus Baumwolle und/oder aus Flachs und/oder aus Hanf und/oder aus Jute und/oder aus Sisal aufweisen.

7. Mehrschichtkörper nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für die einzelnen Schichten der Trage­ schicht (4, 4a) je bahnförmiges, vernadeltes Faserma­ terial dient.

8. Mehrschichtkörper nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weichelastische Zwischenschicht (3, 3a) eine Schaum­ stoffschicht aus einem Kunststoffschaum ist.

9. Mehrschichtkörper nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorschicht (2, 2a) auf der Zwischenschicht (3, 3a) aus einem Textilwerkstoff besteht.