DE202008012433U1

DE202008012433U1 - Formteil unter Verwendung von Fasergewebe

Info

Publication number: DE202008012433U1
Application number: DE200820012433
Authority: DE
Original assignee: FIRST COMPOSITES GmbH
Current assignee: FIRST COMPOSITES GmbH
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2018-09-19

Abstract

Formteil unter Verwendung eines Verbundes aus Fasergewebe und einem aushärtbaren Matrixmaterial, welches insbesondere im Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren hergestellt ist und mit Motiven (Beschriftungen, Bildern, Logos usw.) gestaltet ist, wobei das Fasergewebe mit den Motiven versehen ist und das Matrixmaterial in das Fasermaterial infiltriert ist und zumindest die Motive bedeckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formteil unter Verwendung von Fasergewebe, welches insbesondere im Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren hergestellt ist. Das RTM-Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Duroplasten und Elastomeren. Dabei wird die Formmasse mittels einer Pumpe von einer meist beheizten Vorkammer über Verteilerkanäle in das Formnest eingespritzt, worin sie unter Wärme und Druck aushärtet. Als Formmasse bzw. Matrixmaterial können Formaldehydharze (PF, MF usw.) und Reaktionsharze (UP, EP) mit kleinen Füllstoffpartikeln und Elastomere verwendet werden. Um auch Faserhalbzeuge (Prewovens/Preform) zu verarbeiten, werden diese zuvor in das Werkzeug eingelegt und anschließend die Formmasse eingespritzt und für eine bestimmte Zeit im Werkzeug belassen. Bei dieser Verweilzeit kommt es zum Reagieren oder Vulkanisieren der Formmasse. Sie ist dabei von verschiedenen Faktoren abhängig (Harztyp, Füllstoff, Verarbeitungsdruck und -temperatur). Ist die Verweilzeit beendet, kann das Werkzeug geöffnet und das Formteil entnommen werden. Durch das RTM-Verfahren können komplexe Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt werden, wobei jedoch die farbige Gestaltung der Oberfläche dieser Formteile aus Glasfaser- oder Carbonfaserwerkstoffen nur eingeschränkt farbig/dekorativ gestaltet werden kann.
Aus EP 1 055 512 B1 ist ebenfalls ein Formteil sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Damit wird ein farbiger geformter Gegenstand hergestellt, der eine äußere Kunststoffschicht aufweist, über welcher eine Folienschicht angeordnet ist, wodurch ein Verbundschichtstoff gebildet wird. Ein Verstärkungsmatrial aus Metall, Kunststoff, Kohlenstofffasern, Glasfaserstoff oder Gewebe wird an die Innenfläche der äußeren Folienschicht geklebt. Aus der Außenfläche der äußeren Folienschicht ist eine Zierschicht mit einheitlicher Farbe angebracht. Das Formteil wird mit einem Formwerkzeug hergestellt, in dem es unter Druckbeaufschlagung mit Extruder Heißkunststoff hinerspritzt wird, wobei es sich an die Gravur des Formenhohlraumes anlegt.
Aus DE 42 42 148 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen bekannt, wobei eine Folie in eine Form zur Anlage gebracht wird, bevor der glasfaserverstärkte Kunststoff in Mattenform eingelegt wird. Weiterhin kann nach dieser Lösung ein Formteil aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt werden, bei dem ein mittels Nasspressen hergestelltes Verbundlaminat aus GFK an seiner Außenfläche eine von einer Tiefziehfolie gebildete Außenhaut hat, die mit einem Designaufdruck versehen sein kann.
Ein Kunststoff-Formteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung wird in DE 10 2004 060 810 A1 beschrieben. Das Kunststoff-Formteil wird aus einem transparenten Kunststofffolienmaterial gebildet, welches einseitig bedruckt und dann durch ein Tiefziehverfahren umgeformt wird. Nach dem Umformen wird es von der transparenten Seite her mit transparentem Kunststoff hinterspritzt. Weiterhin wird das Folienmaterial auf seiner von der bedruckten Seite abgewandten Seite mit einer kratzfesten Schicht versehen.
Bei allen vorgenannten Lösungen weisen die bedruckten Formteile einen mehrschichtigen Aufbau auf, womit ein erhöhter fertigungstechnischer Aufwand bei deren Herstellung verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formteil unter Verwendung von Fasergeweben und Formmasse/Matrixmaterial, welches insbesondere im Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren hergestellt ist, zu entwickeln, welches farbig (mit Motiven, Beschriftungen, Bildern, Logos usw.) gestaltet ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Formteil besteht erfindungsgemäß aus einem Verbund von Fasergewebe und einem aushärtbaren Matrixmaterial/Formmasse und ist insbesondere im Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren hergestellt und farbig mit Motiven (Beschriftungen, Bildern, Logos usw.) gestaltet, wobei das Fasergewebe mit den Motiven versehen und das Matrixmaterial in das Fasermaterial infiltriert ist und zumindest die Motive bedeckt.
Dabei wird das Motiv auf das ungeformte mattenartige Ausgangs-Fasergewebe insbesondere aufgedruckt, aufgesprüht, aufgemalt oder anderweitig aufgebracht. Bevorzugt wird das Motiv durch Farbgebung mittels Tintenstrahldruckverfahren auf das mattenartige Ausgangs-Fasergewebe aufgedruckt oder z. B. mittels einer Schablone aufgesprüht.
Weiterhin kann das Motiv auch aus den verschiedensten Materialien bestehen, die auf dem mattenartigen Ausgangs-Fasergewebe positioniert werden. Dies können Papier oder Pappe, Holz, textile Gewebe, Pflanzenbestandteile oder andere Bestandteile sein, die zur Erzeugung eines gewünschten Motivs geeignet sind. Zur Fixierung an dem mattenartigen Ausgangs-Fasergewebe werden diese Materialien angeklebt oder angesteckt.
Selbstverständlich kann auch eine Farbgebung mit diesen unterschiedlichen Motivmaterialien kombiniert sein.
Als Fasergewebe wird insbesondere Glasfasermaterial oder Carbonmaterial in Mattenform eingesetzt und als aushärtendes Matrixmaterial (Formmasse) Formaldehydharze, Reaktionsharze (UP, EP) oder Elastomere verwendet. Bevorzugt ist das Matrixmaterial farbloses und durchsichtiges Epoxydharz. Es ist möglich, dem Matrixmaterial Füllstoffpartikel beizufügen, wobei das Matrixmaterial und/oder die Füllstoffpartikel farbig sein können. In Verbindung mit den auf die Matten aufgedruckten Motiven können so zusätzliche dekorative Effekte entstehen.
Das Matrixmaterial bedeckt das Fasergewebe insbesondere mit einer Schichtdicke von gewöhnlich 0,05 bis 0,2 mm.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Formteil geschaffen, welches erstmalig eine direkt auf die fasermatten aufgebrachtes Motiv aufweist, welches durch die Verwendung des RTM-Verfahrens mittels des Matrixmaterials infiltriert ist, wobei das Matrixmaterial das Motiv bedeckt. Dadurch wird ein überraschender 3D-Effekt beim Betrachten des Motivs hervorgerufen. Dieser Effekt kann durch die Verwendung von farbigen Partikeln, die sich dann zwischen der Sichtoberfläche des Bauteils und dem Motiv auf dem Fasergewebe befinden, noch verstärkt.
Dadurch dass sich die Motive direkt in dem Formteil befinden, können diese nicht beschädigt werden.
Überraschend dabei ist ebenfalls, dass die durch Tintenstrahldruck auf das Fasergewebe aufgebrachte Beschichtung bei der Durchführung des RTM-Verfahrens nicht beeinträchtigt wird, da das Matrixmaterial bei einer Temperatur von gewöhnlich 25 bis 50°C in die Form injiziert wird, in die vorher das bedruckte Fasergewebe eingelegt wurde.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Formteils,
2: Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Formteil mit einem Motiv, wobei die Matrix durchsichtig ist,
3: Draufsicht auf ein Formteil mit einem Motiv gem. 2, wobei die Matrix farbige Füllstoffpartikel enthält.
Die dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Formteils F ist in 1 dargestellt. Das Formteil wurde aus Fasergewebe 1 in Form einer Carbonfasermatte hergestellt, die an ihrer nach außen sichtbaren Seite durch Tintenstrahldruck (mit einer unter UV-Licht aushärtbaren Tinte) mit einem Motiv 2 versehen wurde, welches aus einer Beschriftung und aus grafischen Elementen besteht. Anschließend wurde das Fasergewebe 1 in eine Form (nicht dargestellt) eingelegt und die Form mittels des RTM-Verfahres mit einem aushärtbaren Harz 3, welches eine Temperatur von 40°C aufweist, ausgespritzt. Durch den dabei auftretenden Druck wird das Harz 3 um das Fasergewebe 1 herum und durch das Fasergewebe 1 hindurch (und somit durch das Motiv hindurch) an die Innenwand der Form (nicht dargestellt) gepresst, so dass zwischen Innenwand der Form und Fasergewebe eine Schicht aus Harz 3 aufgebaut und das Fasergewebe mit dem aushärtbaren Harz infiltriert wird. Nach dem Aushärten des Harzes 3 wird das Formteil 1 entnommen. Dieses weist gem. 1 eine im Harz 3 eingebettete Lage aus Fasergewebe 1 (hier eine Carbonfasermatte) auf, die auf ihrer Oberseite das Motiv 2 aufweist, über welchem sich eine Schicht 4 aus Harz 3 befindet. Die Schicht 4 weist bevorzugt eine Dicke 0,05 bis 0,2 mm auf. Da das Harz durchsichtig ist ergibt sich im Zusammenhang mit dem Design der Oberseite der Carbonfasermatte beim Betrachten der Außenseite 5 des Formteils F ein überraschender 3D-Effekt. Die dünne Harzschicht schützt gleichzeitig das Motiv 2 vor Beschädigungen.
2 zeigt die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Formteil F mit einem Motiv 2 in Form einer Grafik, wobei die Matrix in Form des Harzes 3 durchsichtig ist. Man erkennt dadurch die Oberfläche des Fasergewebes sowie das darauf abgebildete Motiv 2
Draufsicht auf ein Formteil F mit einem Motiv 2 wie in 2, wobei jedoch die Matrix in Form des Harzes 3 farbige Füllstoffpartikel 6 enthält, ist in 3 dargestellt. Durch die Füllstoffpartikel 6 ergibt sich ein anderer Gesamteindruck der Außenseite 5 des Formteils F. Gleichzeitig können die Partikel zur Veränderung der Eigenschaften des Formteiles beitragen.
Mit der Erfindung ist es erstmalig möglich, ohne zusätzliche Folien oder Schichten durch das RTM-Verfahren ein Formteil mit einem Motiv herzustellen, wobei gleichzeitig ein 3D-Effekt erzeugt wird und das Motiv vor Beschädigungen geschützt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1055512 B1 [0002]
- DE 4242148 A1 [0003]
- DE 102004060810 A1 [0004]

Claims

Formteil unter Verwendung eines Verbundes aus Fasergewebe und einem aushärtbaren Matrixmaterial, welches insbesondere im Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren hergestellt ist und mit Motiven (Beschriftungen, Bildern, Logos usw.) gestaltet ist, wobei das Fasergewebe mit den Motiven versehen ist und das Matrixmaterial in das Fasermaterial infiltriert ist und zumindest die Motive bedeckt.
Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motiv auf das Ausgangs – Fasergewebe durch Farbgebung aufgebracht ist.
Formteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Motiv aufgedruckt, aufgesprüht, aufgemalt oder anderweitig aufgebracht ist.
Formteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Motiv auf das Ausgangs – Fasergewebe mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens oder durch Aufsprühen unter Verwendung einer Schablone aufgebracht ist.
Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motiv aus einem oder mehreren Bestandteilen gleicher oder unterschiedlicher Materialien besteht, die auf dem mattenartigen Ausgangs-Fasergewebe positioniert werden.
Formteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile des Motivs aus Papier, Pappe, Holz, textilen Gewebe, Pflanzenbestandteilen oder andere Bestandteile sein, die zur Erzeugung eines gewünschten Motivs geeignet sind, bestehen.
Formteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Bestandteil/e des Motivs zur Fixierung an dem mattenartigen Ausgangs-Fasergewebe angeklebt oder angesteckt ist/sind.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergewebe Glasfasermaterial oder Carbonmaterial in Mattenform ist.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Matrixmaterial Formaldehydharze, Reaktionsharze (UP, EP) oder Elastomere sind.
Formteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Matrixmaterial Epoxydharz ist.
Formteil nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial Füllstoffpartikel enthält.
Formteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial und/oder die Füllstoffpartikel farbig sind.
Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial das Fasergewebe mit einer Schichtdicke von 0,05 bis 0,2 mm bedeckt.