DE10161155A1 - Method for producing compound components involves positioning of at least one polymer coated insert in the molding tool, and hardening of the component in the closed molding tool - Google Patents
Method for producing compound components involves positioning of at least one polymer coated insert in the molding tool, and hardening of the component in the closed molding toolInfo
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Verbundbauteile, aufgebaut aus einer Folie und einer Schicht aus faserverstärktem Polyurethan, enthaltend Einleger, wobei die Einleger mit einer Polymerschicht überzogen sind, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung als Karosseriebauteile. The invention relates to composite components constructed from a film and containing a layer of fiber reinforced polyurethane Inlay, the inlay being covered with a polymer layer are, as well as a process for their preparation and their Use as body components.
EP-A-1 077 225 und EP-A-995 667 beschreiben Verbundbauteile, insbesondere Dachmodule für Kraftfahrzeuge, die hergestellt werden durch Formen einer thermoplastischen Folie und anschließendem Aufbringen von faserverstärktem Polyurethan auf diese Folie. Die thermoplastische, eingefärbte Folie ersetzt dabei die Lackierung. Die beschriebenen Verbundbauteile finden beispielsweise Verwendung in Kraftfahrzeugen des Typs "Smart". EP-A-1 077 225 and EP-A-995 667 describe composite components, in particular roof modules for motor vehicles that are manufactured by molding a thermoplastic film and then Applying fiber-reinforced polyurethane to this film. The Thermoplastic, colored film replaces the paint job. The described composite components can be found, for example Use in motor vehicles of the "Smart" type.
Um die Torsionssteifigkeit solcher Verbundbauteile zu verbessern oder die Befestigung von Anbauteilen wie beispielsweise Haltegriffe zu ermöglichen, ist es erforderlich, einen oder mehrere Einleger, bevorzugt in Form von profilierten Spriegeln, in das Verbundbauteil einzuarbeiten. To improve the torsional rigidity of such composite components or the attachment of attachments such as To enable grab handles, it is necessary to have one or more Inlay, preferably in the form of profiled hoops, in the Incorporate composite component.
Aus dem Stand der Technik ist allgemein bekannt, dass Einleger oder Spriegel durch Einlegen in eine Form und anschließendem Einbinden in eine Polyurethanmatrix in Polyurethanbauteile eingebunden werden können. Dieses Verfahren weist jedoch bei Verbundbauteilen aus Folie und Polyurethanmatrix den Nachteil auf, dass sich nach dem Abkühlen und Entformen des Bauteils die Geometrie des Einlegers oder Spriegels auf der Folienseite des Bauteils abzeichnet. It is generally known from the prior art that inserts or bow by inserting into a mold and then Integration in a polyurethane matrix in polyurethane components can be integrated. However, this procedure proves Composite components made of film and polyurethane matrix have the disadvantage that after the component has cooled and removed from the mold Geometry of the insert or bow on the foil side of the Component.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen, aufgebaut aus Folie und faserverstärktem Polyurethan, bereit zu stellen, wobei die Verbundbauteile Einleger enthalten sollen, ohne dass sich die Geometrie der Einleger auf der Folienseite der Verbundbauteile abzeichnet. Weiterhin war es Aufgabe der Erfindung entsprechende Verbundbauteile bereit zu stellen. The object of the invention was therefore to provide a process for the production of composite components, made of foil and fiber-reinforced Polyurethane to be provided, the composite components Inlays should contain without changing the geometry of the inlays on the foil side of the composite components. Furthermore was it object of the invention corresponding composite components ready put.
Die Aufgabe konnte dadurch gelöst werden, dass die Einleger, bevorzugt profilierte Einleger, vor dem Einbringen in die Form mit einer Polymerschicht beschichtet wurden. The task could be solved in that the depositors, preferably profiled inserts, before inserting them into the mold were coated with a polymer layer.
Gegenstand der Erfindung sind daher Verbundbauteile, aufgebaut aus einer Folie (i) und einer Schicht aus faserverstärktem Polyurethan (ii), enthaltend Einleger, wobei die Einleger mit einer Polymerschicht überzogen sind. The invention therefore relates to composite components from a film (i) and a layer of fiber-reinforced Polyurethane (ii) containing inserts, the inserts with a Polymer layer are coated.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung von Verbundbauteilen, umfassend die Schritte
- A) Einlegen einer Folie (i) in ein Formwerkzeug,
- B) Anbringen von mindestens einem Einleger am Werkzeugoberteil, wobei die Einleger mit einer Polymerschicht beschichtet sind,
- C) Aufbringen einer Schicht aus faserverstärktem Polyurethan (ii) auf die Folie (i) und anschließend
- D) Aushärten des Verbundbauteils bei geschlossener Form.
- A) inserting a film (i) into a mold,
- B) attaching at least one insert to the upper part of the tool, the inserts being coated with a polymer layer,
- C) applying a layer of fiber-reinforced polyurethane (ii) to the film (i) and then
- D) curing the composite component with the mold closed.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von Einlegern, die mit einer Polymerschicht überzogen sind, zur Verbesserung der Steifigkeit von Verbundbauteilen, umfassend eine Folie und eine Schicht aus faserverstärktem Polyurethan und die Verwendung der genannten Verbundbauteile zur Herstellung von Karosseriebauteilen. The invention furthermore relates to the use of inserts, which are covered with a polymer layer for improvement the rigidity of composite components, comprising a film and a layer of fiber reinforced polyurethane and use of the composite components mentioned for the production of Body components.
Die erfindungsgemäßen Verbundbauteile bestehen aus zwei Schichten. Schicht i) des erfindungsgemäßen Verbundbauteils umfasst eine Folie, welche üblicherweise aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, bevorzugt Aluminiumcoilcoating, oder aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen kann. Als thermoplastische Folie können allgemein bekannte Folien eingesetzt werden, beispielsweise übliche Folien auf der Basis von Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Acrylnitril-Styrol-Acrylester und Polycarbonat Blend (ASA-PC), Polycarbonat (PC), thermoplastischem Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, und/oder Polyvinylchlorid (PVC). The composite components according to the invention consist of two Layers. Layer i) of the composite component according to the invention comprises a foil, which is usually made of metal, for example made of aluminum, preferably aluminum coil coating, or of can consist of a thermoplastic. As Thermoplastic films can use generally known films are, for example, conventional films based on Acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA), Acrylonitrile styrene acrylic ester (ASA), Acrylonitrile styrene acrylic ester and polycarbonate blend (ASA-PC), polycarbonate (PC), thermoplastic polyurethane, polypropylene, polyethylene, and / or Polyvinyl chloride (PVC).
Derartige Folien sind kommerziell erhältlich und ihre Herstellung ist allgemein bekannt. Die Folien weisen üblicherweise eine Dicke von 0,1 bis 15 mm, bevorzugt von 1 bis 3 mm, auf. Bevorzugt werden als thermoplastische Folie (i) eine mindestens zwei Schichten enthaltene Folie eingesetzt, wobei die eine Schicht einen ASA und/oder Polycarbonat und/oder ASA-PC Blend-Werkstoff enthält. Besonders bevorzugt verwendet man eine mindestens Zweischichtfolie, wobei die erste Schicht auf PMMA basiert und die zweite Schicht auf ASA und/oder ASA-PC und/oder PC. Setzt man Zweischichtfolie ein, so haftet das Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte bevorzugt an ASA und/oder ASA/PC und/oder PC. Such films are commercially available and their manufacture is well known. The foils usually have one Thickness from 0.1 to 15 mm, preferably from 1 to 3 mm. At least two are preferred as the thermoplastic film (i) Layers containing film used, the one layer an ASA and / or polycarbonate and / or ASA-PC blend material contains. At least one is particularly preferably used Two-layer film, the first layer based on PMMA and the second layer on ASA and / or ASA-PC and / or PC. You sit down Two-layer film, so it sticks Polyisocyanate polyadducts preferably on ASA and / or ASA / PC and / or PC.
Bevorzugt wird eine Folie verwendet, die eine Class-A Oberfläche erzeugt. Unter Class-A Oberfläche versteht man eine Oberfläche, die bei visueller Betrachtung optisch hochwertig erscheint. Bei der Beurteilung der Hochwertigkeit können Lang- und Kurzwelligkeit, Fehlstellen und/oder Glanzgrad berücksichtigt werden. A film is preferably used which has a Class-A surface generated. Class-A surface is a surface which appears visually high quality when viewed visually. at the assessment of the high quality can long and Short ripple, defects and / or degree of gloss are taken into account.
Schicht ii) der erfindungsgemäßen Verbundbauteile umfasst faserverstärktes Polyurethan und dient als Träger, der dem Verbundbauteil vorteilhafte mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Festigkeit, verleiht. Layer ii) of the composite components according to the invention fiber-reinforced polyurethane and serves as a carrier that the Composite component advantageous mechanical properties, such as for example, gives high strength.
Unter faserverstärktem Polyurethan versteht man Polyurethan, das Fasern zur Verstärkung enthält, wobei diese Fasern bevorzugt so beschaffen sind, dass sie nicht über einen herkömmlichen Hochdruckmischkopf verarbeitbar sind. Die Fasern können beispielsweise durch das aus dem Stand der Technik bekannte LFI-Verfahren (Long Fiber Injection) in das Polyurethan eingebracht werden und weisen im allgemeinen eine Länge von mehr als 5 mm, bevorzugt von mehr als 10 mm, besonders bevorzugt von 10 mm bis 10 cm auf. Weiterhin ist es auch möglich, die Fasern in Form von Matten in das Polyurethan einzubringen (Matteneinlegeverfahren). Fiber-reinforced polyurethane is polyurethane that Contains fibers for reinforcement, these fibers preferably so are that they do not have a conventional High pressure mixing head can be processed. The fibers can for example by the LFI method known from the prior art (Long Fiber Injection) into the polyurethane and generally have a length of more than 5 mm, preferably of more than 10 mm, particularly preferably from 10 mm to 10 cm. Furthermore, it is also possible to use the fibers in the form of mats to introduce the polyurethane (mat insertion process).
Bei den verwendeten Fasern kann es sich um Glasfasern, Naturfasern, wie beispielsweise Flachs, Jute oder Sisal, Kunstfasern, wie beispielsweise Polyamidfasern, Polyesterfaser, Carbonfasern oder Polyurethanfasern handeln. Bevorzugt verwendet werden Glasfasern. The fibers used can be glass fibers, Natural fibers, such as flax, jute or sisal, synthetic fibers, such as polyamide fibers, polyester fibers, carbon fibers or act as polyurethane fibers. Preferably used Glass fibers.
Die Fasern werden üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 50, mehr bevorzugt von 5 bis 40 und besonders bevorzugt von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht ii) eingesetzt. The fibers are usually used in an amount of 0.1 to 90% by weight, preferably from 1 to 50, more preferably from 5 to 40 and particularly preferably from 10 to 30% by weight, based on the total weight of layer ii) used.
Die Schicht ii) der erfindungsgemäßen Verbundbauteile weist üblicherweise eine Dichte von 0,1 bis 1,3 kg/l, bevorzugt von 0,3 bis 1,0 kg/l. Zur Erreichung dieser Dichte werden kompakte oder zellige Polyurethane eingesetzt, wobei Polyurethanhartschäume bevorzugt verwendet werden. Layer ii) of the composite components according to the invention has usually a density of 0.1 to 1.3 kg / l, preferred from 0.3 to 1.0 kg / l. To achieve this density compact or cellular polyurethanes used, wherein Rigid polyurethane foams are preferably used.
Die Dicke der Schicht ii) in den erfindungsgemäßen Verbundbauteilen beträgt üblicherweise 0,1 bis 250 mm, bevorzugt 0,5 bis 100 mm, mehr bevorzugt 1 bis 50 mm, besonders bevorzugt 1 bis 10 mm. The thickness of layer ii) in the invention Composite components are usually 0.1 to 250 mm, preferred 0.5 to 100 mm, more preferably 1 to 50 mm, particularly preferably 1 to 10 mm.
Bei den erfindungsgemäßen Verbundbauteilen liegt bevorzugt Haftung zwischen Schicht i) und Schicht ii) vor, d. h. die Adhäsion zwischen den Schichten ist bevorzugt größer als die Kohäsion innerhalb einer Schicht. Zur Erhöhung der Adhäsion zwischen den Schichten i) und ii) kann Schicht i) vor dem Hinterschäumen vorbehandelt werden, beispielsweise durch Auftragen . eines Primers, durch Flammbehandlung oder mechanische Aufrauhung oder Bestrahlung mit Licht (Wellenlänge der Strahlung kleiner 800 nm) oder Partikeln (Sandstrahlen). Diese Vorbehandlung ist jedoch optional. The composite components according to the invention are preferred Adhesion between layer i) and layer ii) before, d. H. the Adhesion between the layers is preferably greater than that Cohesion within a layer. To increase the adhesion between layers i) and ii) layer i) before Back foams are pretreated, for example by application. a primer, by flame treatment or mechanical roughening or irradiation with light (wavelength of radiation smaller 800 nm) or particles (sandblasting). This pretreatment is however optional.
Die Schicht ii) der erfindungsgemäßen Verbundelemente umfasst Polyurethane. Der Begriff Polyurethane bezieht sich hier auf Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, die durch Umsetzung von a) Polyisocyanaten mit b) mit Isocyanat reaktiven Verbindungen gegebenenfalls in Anwesenheit von c) Treibmittel, d) Katalysatoren und e) Hilfs- und Zusatzstoffen erhältlich sind. Layer ii) of the composite elements according to the invention comprises Polyurethanes. The term polyurethane refers to here Polyisocyanate polyadducts by implementation of a) polyisocyanates with b) reactive with isocyanate Compounds optionally in the presence of c) blowing agent, d) Catalysts and e) auxiliaries and additives are available.
Als Isocyanate (a) können allgemein bekannte (cyclo)aliphatische und/oder insbesondere aromatische Polyisocyanate eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente eignen sich besonders aromatische oder aliphatische Diisocyanate, vorzugsweise Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Toluylendiisocyanat (TDI) und Hexamethylendiisocyanat (HDI). Die Isocyanate können in Form der reinen Verbindung oder in modifizierter Form, beispielsweise in Form von Urethdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Biurethen, vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltenden Umsetzungsprodukten, sogenannten Isocyanat-Prepolymeren, eingesetzt werden. Well-known (cyclo) aliphatic can be used as isocyanates (a) and / or in particular aromatic polyisocyanates become. For the production of the composite elements according to the invention aromatic or aliphatic diisocyanates are particularly suitable, preferably diphenylmethane diisocyanate (MDI), tolylene diisocyanate (TDI) and hexamethylene diisocyanate (HDI). The isocyanates can Form of pure connection or in modified form, for example in the form of urethdiones, isocyanurates, allophanates or Biurethene, preferably in the form of urethane and isocyanate groups containing reaction products, so-called Isocyanate prepolymers can be used.
Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) kommen Verbindungen in Frage, die zwei oder mehr reaktive Gruppen, ausgewählt aus OH-Gruppen, SH-Gruppen, NH-Gruppen, NH2-Gruppen und CH-aciden Gruppen, wie z. B. β-Diketo-Gruppen, im Molekül tragen. Compounds which are reactive towards isocyanates (b) are compounds which have two or more reactive groups selected from OH groups, SH groups, NH groups, NH 2 groups and CH-acidic groups, such as, for. B. β-diketo groups in the molecule.
Zweckmäßigerweise werden solche mit einer Funktionalität von 1,8 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6, und einem Molekulargewicht von 300 bis 8000, vorzugsweise von 400 bis 4000 verwendet. Bewährt haben sich z. B. Polyetherpolyamine und/oder vorzugsweise Polyole, ausgewählt aus der Gruppe der Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polythioetherpolyole, Polyesteramide, hydroxylgruppenhaltigen Polyacetale und hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Polycarbonate oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten Polyole. Vorzugsweise Anwendung finden Polyesterpolyole und/oder Polyetherpolyole. Besonders bevorzugt werden Polyetherpolyole eingesetzt, die mindestens 10% primäre Hydroxylgruppen aufweisen. Die Hydroxylzahl der Polyhydroxylverbindungen beträgt dabei in aller Regel 50 bis 1000. Des weiteren können die Verbindungen (b) in Mischung mit üblichen Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln verwendet werden. Those with a functionality of 1.8 to 8, preferably 2 to 6, and a molecular weight of 300 to 8000, preferably of 400 to 4000, are expediently used. Have proven themselves. B. polyether polyamines and / or preferably polyols selected from the group of polyether polyols, polyester polyols, polythioether polyols, polyester amides, hydroxyl-containing polyacetals and hydroxyl-containing aliphatic polycarbonates or mixtures of at least two of the polyols mentioned. Polyester polyols and / or polyether polyols are preferably used. Polyether polyols which have at least 10% primary hydroxyl groups are particularly preferably used. The hydroxyl number of the polyhydroxyl compounds is usually 50 to 1000 . Furthermore, the compounds (b) can be used in a mixture with customary chain extenders and / or crosslinking agents.
Als Treibmittel (c) können zur Herstellung von geschäumten Produkten allgemein bekannte chemisch oder physikalisch wirkende Verbindungen eingesetzt werden. Als chemisch wirkendes Treibmittel kann bevorzugt Wasser eingesetzt werden. Beispiele für physikalische Treibmittel sind inerte (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, die unter den Bedingungen der Polyurethanbildung verdampfen. Die Menge der eingesetzten Treibmittel richtet sich nach der angestrebten Dichte der Schaumstoffe. As blowing agents (c) can be used to produce foamed Products generally known chemically or physically active Connections are used. As a chemical agent Blowing agent can preferably be used water. Examples for physical blowing agents are inert (cyclo) aliphatic Hydrocarbons with 4 to 8 carbon atoms, which under evaporate the conditions of polyurethane formation. The amount the blowing agent used depends on the desired Density of the foams.
Als Katalysatoren (d) können übliche Verbindungen eingesetzt werden, die die Reaktion der Komponente (a) mit der Komponente (b) beschleunigen. In Frage kommen beispielsweise tertiäre Amine und/oder organische Metallverbindungen. Beispielsweise können als Katalysatoren folgende Verbindungen eingesetzt werden: Triethylendiamin, Aminoalkyl- und/oder Aminophenyl-imidazole, z. B. 4-Chlor-2,5-dimethyl-1-(N-methylaminoethyl)-imidazol, 2-Aminopropyl-4,5-dimethoxy-1-methylimidazol, 1-Aminopropyl- 2,4,5-tributylimidazol, 1-Aminoethyl-4-hexylimidazol, 1-Aminobutyl-2,5-dimethylimidazol, 1-(3 -Aminopropyl)-2-ethyl-4-methylimidazol, 1-(3-Aminopropyl)imidazol und/oder 1-(3-Aminopropyl)- 2-methylimidazol, Zinn-(II)salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Zinn-(II)-diacetat, Zinn-(II)-dioctoat, Zinn-(II)-diethylhexoat und Zinn-(II)-dilaurat und Dialkylzinn-(IV)-salzen von organischen Carbonsäuren, z. B. Dibutyl-zinndiacetat, Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat und Dioctylzinn-diacetat. Conventional compounds which accelerate the reaction of component (a) with component (b) can be used as catalysts (d). For example, tertiary amines and / or organic metal compounds are suitable. For example, the following compounds can be used as catalysts: triethylenediamine, aminoalkyl and / or aminophenyl imidazoles, e.g. B. 4-chloro-2,5-dimethyl-1- (N-methylaminoethyl) imidazole, 2-aminopropyl-4,5-dimethoxy-1-methylimidazole, 1-aminopropyl-2,4,5-tributylimidazole, 1- Aminoethyl-4-hexylimidazole, 1-aminobutyl-2,5-dimethylimidazole, 1- ( 3- aminopropyl) -2-ethyl-4-methylimidazole, 1- ( 3- aminopropyl) imidazole and / or 1- ( 3- aminopropyl) - 2-methylimidazole, tin (II) salts of organic carboxylic acids, e.g. B. tin (II) diacetate, tin (II) dioctoate, tin (II) diethylhexoate and tin (II) dilaurate and dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, e.g. B. dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and dioctyltin diacetate.
Die Umsetzung erfolgt gegebenenfalls in Anwesenheit von (g) Hilfs- und/oder Zusatzstoffen, wie z. B. Zellreglern, Trenn- mittel, Pigmente, oberflächenaktiven Verbindungen und/oder Stabilisatoren gegen oxidativen, thermischen oder mikrobiellen Abbau oder Alterung. The reaction is optionally carried out in the presence of (g) Auxiliaries and / or additives, such as. B. cell regulators, separation medium, pigments, surface-active compounds and / or Stabilizers against oxidative, thermal or microbial Degradation or aging.
Zur Herstellung der Polyurethane können die Isocyanate (a) und die gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen (b) in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, dass das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen von (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome von (b) bevorzugt 0,90 bis 1,5 : 1, besonders bevorzugt 1 bis 1,2 : 1 beträgt. The isocyanates (a) and the compounds (b) reactive toward isocyanates in such Amounts implemented that the equivalence ratio of NCO groups of (a) to the sum of the reactive hydrogen atoms of (b) preferably 0.90 to 1.5: 1, particularly preferably 1 to 1.2: 1 is.
Die Schicht ii) der erfindungsgemäßen Verbundbauteile enthält Einleger. Unter Einleger werden Gegenstände verstanden, die ganz oder teilweise in die faserverstärkte Polyurethanschicht eingeschäumt werden können. Die verwendeten Einleger bestehen bevorzugt aus Kunststoff und/oder Metall. Beispiele für bevorzugte Metalle sind Stahl, Kupfer, Zink, Aluminium oder Gemische davon. Layer ii) of the composite components according to the invention contains Depositors. Depositor is understood to mean objects that are completely or partially in the fiber reinforced polyurethane layer can be foamed. The inserts used exist preferably made of plastic and / or metal. Examples of preferred Metals are steel, copper, zinc, aluminum or mixtures thereof.
Die Form der Einleger kann je nach Anwendungszweck variieren. Zur Verbesserung der Torsionssteifigkeit werden bevorzugt profilierte Einleger (Spriegel) verwendet. Diese können sich über die gesamte Breite oder Länge des Verbundbauteils erstrecken. The shape of the insert can vary depending on the application. to Improved torsional rigidity is preferred profiled Inlay (bow) used. These can spread across the entire Extend the width or length of the composite component.
Ferner können als Einleger Anbauteile wie Schrauben oder Haltegriffe, beispielsweise für Lautsprecher, Lampen oder Antennen, in die PUR-Matrix eingebunden werden. Furthermore, attachments such as screws or Handles, for example for loudspeakers, lamps or antennas, be integrated into the PUR matrix.
Fig. 1 veranschaulicht ein Verbundbauteil, dass beschichtete Einleger enthält. Das Verbundbauteil weist dabei die Form eines Dachmoduls auf, das sowohl einen Einleger als Querspriegel enthält als auch Einleger für Haltegriffe. Fig. 1 illustrates a composite component that contains coated inserts. The composite component has the shape of a roof module, which contains both an insert as a crossbar and inserts for handles.
In Fig. 1 bedeutet:
- 1. 1 Dachmodul (Draufsicht)
- 2. 2 Vorderseite
- 3. 3 Rückseite
- 4. 4 Einleger für Haltegriffe
- 5. 5 Querspriegel
- 6. 6 Versteifungsrippen
- 1. 1 roof module (top view)
- 2. 2 front
- 3. 3 back
- 4. 4 inserts for handles
- 5. 5 cross bars
- 6. 6 stiffening ribs
Die Einleger, die im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden, sind mit einer Polymerschicht beschichtet. Diese Beschichtung kann im allgemeinen mit allen aus dem Stand der Technik bekannten Methoden erfolgen. Beispielsweise kann die Polymerschicht als Sprühhaut auf die Einleger aufgetragen werden. Ebenfalls ist es möglich, die Einleger mit einer Folie aus dem entsprechenden Polymer zu bekleben. Ebenfalls ist es möglich, die Einleger so in eine Form einzubringen, dass zwischen Formwand und Einleger ein gewünschter Abstand vorliegt, wobei in diesen Zwischenraum anschließend das Polymer eingebracht wird. The inserts used in this invention are coated with a polymer layer. This coating can generally with all known from the prior art Methods are done. For example, the polymer layer as Spray skin to be applied to the insert. It is also possible the inlay with a film from the corresponding To stick on polymer. It is also possible to insert the so in a mold that is between the mold wall and the insert there is a desired distance, in this space then the polymer is introduced.
Die Polymerschicht weist im allgemeinen eine Dicke von 0,5 bis 20 mm, bevorzugt von 1 bis 10 mm auf. The polymer layer generally has a thickness of 0.5 to 20 mm, preferably from 1 to 10 mm.
Als Polymer ist im allgemeinen jeder Kunststoff geeignet, der den bei der Herstellung des Verbundbauteils auftretenden Forminnendruck standhält. Dieser Forminnendruck liegt im allgemeinen bei 2 bis 15 bar. As a polymer, any plastic is generally suitable that the occurring in the manufacture of the composite component Resists internal pressure. This internal mold pressure is generally included 2 to 15 bar.
Ferner ist es vorteilhaft, die Art des Polymers so zu wählen, dass eine Anpassung der linearen Ausdehnungskoeffizienten von der den Einleger umgebenden Polymerschicht und der faserverstärkten Polyurethanschicht erfolgt. Unter einer linearen Ausdehnung versteht man die Längenänderung dL, die ein fester Körper, also hier die Schicht i), bei einer Temperaturänderung dT erfährt. Sie wird in erster Näherung durch dL/L = a.dT beschrieben, wobei der linearen Ausdehnungskoeffizienten a in der Größenordnung 10 -6/K angegeben ist. It is also advantageous to choose the type of polymer so that the linear expansion coefficients of the polymer layer surrounding the insert and the fiber-reinforced polyurethane layer are adapted. A linear expansion is understood to mean the change in length dL which a solid body, ie here layer i), experiences when the temperature changes dT. It is described in a first approximation by dL / L = a.dT, whereby the linear expansion coefficient a is given in the order of 10 -6 / K.
Im allgemeinen weist Schicht ii) einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 0,1 bis 65, bevorzugt von 1 bis 50, besonders bevorzugt von 20 bis 45 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zur Beschichtung der Einleger verwendete Polymerschicht einen Längenausdehnungskoeffizient auf, für den gilt: Längenausdehnungskoeffizient (Polymerschicht) = Längenausdehnungskoeffizient (faserverstärktes Polyurethan) ±50, bevorzugt ±30. In general, layer ii) has a linear one Expansion coefficients from 0.1 to 65, preferably from 1 to 50, particularly preferably from 20 to 45. In a preferred embodiment shows the polymer layer used to coat the inserts a coefficient of linear expansion for which the following applies: Coefficient of linear expansion (polymer layer) Coefficient of linear expansion (fiber-reinforced polyurethane) ± 50, preferably ± 30.
Beispiele für geeignete Polymere sind Polyethylen, Polypropylen, Acrylsäure-Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylatkautschuk, Polyester, Polyoxymethylen (POM), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC) und Polyurethan, insbesondere kompaktes Polyurethan, z. B. thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder Polyurethanhartschaum. Bevorzugt verwendet werden kompakte Polyurethane, die unter der Bezeichnung "Coating-Systeme" dem Fachmann bekannt sind. Examples of suitable polymers are polyethylene, polypropylene, Acrylic acid-butadiene-styrene copolymers (ABS), polyvinyl chloride (PVC), acrylate rubber, polyester, polyoxymethylene (POM), Polyamide (PA), polycarbonate (PC) and polyurethane, in particular compact polyurethane, e.g. B. Thermoplastic Polyurethane (TPU) or rigid polyurethane foam. Compact are preferably used Polyurethanes, which are called "Coating Systems" Are known to a person skilled in the art.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile erfolgt bevorzugt gemäß nachstehendem Verfahren. The composite components according to the invention are produced preferably according to the following procedure.
In einem ersten Schritt A) wird in das Formunterteil eines zweiteiligen Formwerkzeugs die Schicht i) des Verbundbauteils durch Einlegen einer Folie, die gegebenenfalls vorher beispielsweise durch Vakuumtiefziehen vorgeformt wurde, eingebracht. Die Oberfläche, welche bevorzugt die Class-A Oberfläche des späteren Verbundbauteils darstellt, ist der Formwand zugewandt. In a first step A), a two-part mold through layer i) of the composite component Insert a film, if necessary beforehand, for example was preformed by vacuum deep drawing. The Surface, which prefers the Class-A surface of the later Composite component is facing the mold wall.
Anschließend wird in einem zweiten Schritt B) ein oder mehrere Einleger, der oder die mit einer Polymerschicht beschichtet sind, am Formoberteil des Formwerkzeuges angebracht. Die Fixierung kann beispielsweise durch eine Klemmvorrichtung oder bevorzugt durch Magneten erfolgen. Im allgemeinen kann Schritt B) auch vor oder zeitgleich mit Schritt A) erfolgen. Then in a second step B) one or more Insert that is coated with a polymer layer, attached to the upper part of the mold. The fixation can for example by a clamping device or preferably by Magnets are made. In general, step B) can also be done before or at the same time as step A).
Danach wird in einem dritten Schritt C) die Schicht ii) aus faserverstärktem Polyurethan beispielsweise durch das bekannte LFI-Verfahren oder Matteneinlegeverfahren auf die Folie (Schicht i)) aufgebracht. Das Aufbringen der Polyurethanmatrix erfolgt bevorzugt bei offener Form. Then, in a third step C), layer ii) is made fiber-reinforced polyurethane, for example, by the known LFI process or mat insertion process on the film (layer i)) applied. The polyurethane matrix is applied preferably with open form.
Nachdem die faserverstärkte Polyurethanschicht eingebracht ist wird im allgemeinen die Form geschlossen und das Verbundbauteil ausgehärtet. Dadurch werden die am Formoberteil angebrachten Einleger mit der Polyurethanmatrix in Kontakt gebracht. Je nach Anwendungszweck kann die Fixierung der Einleger so gewählt werden, dass die Einleger im fertigen Verbundbauteil komplett von der faserverstärkten Polyurethanschicht umhüllt sind, oder dass diese nur auf einer Seite zur faserverstärkten Polyurethanschicht Kontakt aufweisen. After the fiber-reinforced polyurethane layer is applied the mold is generally closed and the composite component hardened. This will attach those to the top of the mold Insert brought into contact with the polyurethane matrix. ever The fixation of the inserts can be chosen according to the application that the inserts are complete in the finished composite component are covered by the fiber-reinforced polyurethane layer, or that this is only on one side for fiber reinforced Have polyurethane layer contact.
Als Formwerkzeuge zur Herstellung der Produkte können übliche und kommerziell erhältliche Werkzeuge eingesetzt werden, deren Oberfläche beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Emaille, Teflon, Epoxyharz oder einem anderen polymeren Werkstoff besteht, wobei die Oberfläche gegebenenfalls verchromt, beispielsweise hartverchromt sein kann. Bevorzugt sollten die Formwerkzeuge temperierbar, um die bevorzugten Temperaturen einstellen zu können, verschließbar und bevorzugt zur Ausübung eines Druckes auf das Produkt ausgerüstet sein. As molds for the manufacture of the products can be customary and commercially available tools are used, the Surface made of steel, aluminum, enamel, teflon, Epoxy resin or another polymeric material, the surface optionally being chrome-plated, for example can be chrome-plated. The molds should be preferred temperable to set the preferred temperatures too can, closable and preferably to exert pressure be equipped for the product.
Die Umsetzung der faserverstärkten Polyurethanschicht erfolgt üblicherweise bei einer Formtemperatur von 30 bis 80°C und einer Temperatur der Ausgangskomponenten von bevorzugt 18 bis 65°C für eine Dauer von üblicherweise 0,5 bis 10 min, bevorzugt 0,5 bis 5 min. The fiber-reinforced polyurethane layer is implemented usually at a mold temperature of 30 to 80 ° C and one Temperature of the starting components of preferably 18 to 65 ° C for a duration of usually 0.5 to 10 min, preferably 0.5 to 5 min.
Die erfindungsgemäßen Verbundbauteile weisen entsprechend ihrem bevorzugten Einsatz als flächige Formteile, beispielsweise als Ersatz für metallische Bleche, bevorzugt eine flächige Struktur auf. Die Produkte besitzen eine Dicke von 1 bis 500 mm, bevorzugt von 5 bis 50 mm. The composite components according to the invention have their preferred use as flat moldings, for example as Substitute for metal sheets, preferably a flat structure on. The products have a thickness of 1 to 500 mm, preferably from 5 to 50 mm.
Die erfindungsgemäßen Verbundbauteile finden vorzugsweise Verwendung als Bauteile im Fahrzeug-, Flugzeug- oder Immobilienbau, bevorzugt als Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, insbesondere als Dächer oder Dachmodule, Türen, Motorhauben, Kofferraumdeckel, Endkantenklappen, Stoßstangen und Hardtops. The composite components according to the invention are preferably found Use as components in vehicle, aircraft or Real estate construction, preferably as body components for motor vehicles, especially as roofs or roof modules, doors, bonnets, Trunk lid, end edge flaps, bumpers and hardtops.
Gemäß der vorliegenden Erfindung finden Einleger, die mit einer Polymerschicht überzogen sind, Verwendung zum Einbau in Verbundbauteile, umfassend eine Folie und eine Schicht aus faserverstärktem Polyurethan, beispielsweise zur Verbesserung der Torsionssteifigkeit. Die Verwendung dieser Einleger ist vorteilhaft, da sich die Geometrie des Einlegers nicht auf der Seite der Folie abzeichnet. In accordance with the present invention, inserts are found which have a Are coated polymer layer, use for installation in Composite components, comprising a film and a layer of fiber-reinforced polyurethane, for example to improve the Torsional rigidity. The use of these inserts is advantageous because the geometry of the insert is not on the side of the slide.
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