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DE69721503T2 - Verfahren zur herstellung eines wiederverwendbaren dachhimmelmaterials - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines wiederverwendbaren dachhimmelmaterials Download PDF

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DE69721503T2 DE1997621503 DE69721503T DE69721503T2 DE 69721503 T2 DE69721503 T2 DE 69721503T2 DE 1997621503 DE1997621503 DE 1997621503 DE 69721503 T DE69721503 T DE 69721503T DE 69721503 T2 DE69721503 T2 DE 69721503T2
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J. Mark BROW
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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Dachhimmelmaterial mit mehreren Schichten, die alle aus einem einzigen Kunststoff gebildet sind, so dass das Dachhimmelmaterial leicht recyclebar ist. Der Dachhimmel beinhaltet auch einen Wabenkern, der ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und gute akustische Eigenschaften bereit stellt.
  • Gemäß dem Stand der Technik beinhalten Dachhimmel typischerweise eine Anzahl verschiedener Materialschichten. Typischerweise wird ein Schaumkern irgendeines Typs mit äußeren Schichten verklebt, um eine I-Balkenkonstruktion zu schaffen und eine ausreichende Festigkeit des Dachhimmels bereit zu stellen. Im Stand der Technik wurde ebenso Wellpappe oder andere Papierstrukturen als Kernmaterial für relativ preisgünstige Dachhimmel verwendet. Papierkerne sind jedoch nicht formbar und werden anstelle dessen gestaucht, um in eine Form zu passen. Infolge dessen gibt es einige Nachteile dieser Materialien.
  • Bei den herkömmlichen Verfahren zur Ausbildung eines Dachhimmels werden mehrere Materialschichten zu einem Dachhimmelmaterial zusammengebaut. Die Schichten werden danach in die gewünschte Form des Dachhimmels gepresst. Typischerweise stimmt der Dachhimmel mit der Form eines Fahrzeugdachs überein. Abschnitte des geformten Dachhimmels, welche nicht Teil des endgültigen Dachhimmels sind, werden abgeschnitten. Es ist nicht ungewöhnlich, dass über 20 % des geformten Dachhimmelmaterials als Abfall abgeschnitten werden.
  • Herkömmliche Dachhimmel schließen typischerweise mehrere verschiedene Arten von Material ein. Deshalb schließt typischerweise das Abfallmaterial ebenso mehrere verschiedene Typen von Materialien ein. Es ist schwierig, diese unterschiedlichen Materialien zu recyclen, da sie aus mehreren dünnen Schichten verschiedener Materialien bestehen, die vor dem Recycling irgendwie getrennt werden müssen.
  • DE-U-9302870 beschreibt eine Fahrzeug-Dachhimmelverkleidung und ein Verfahren zur Ausbildung eines Verkleidungspaneels gemäß der Präambel von Anspruch 1.
  • Der in DE-U-9302870 vorgeschlagene Dachhimmel umfasst sowohl einen Kern wie Deckschichten auf beiden Seiten des Kerns. Der Kern besteht aus einem dreidimensional geformten Textilstoff mit einer regelmäßigen Anordnung von Erhöhungen und Vertiefungen. Eine der Deckschichten umfasst eine stabile Stützschicht, die den Kern verstärkt. Als solches kann dieses herkömmliche Verkleidungspaneel verbessert werden, insbesondere in Bezug auf sein Festigkeits-zu-Gewichtsverhältnis und auf akustische Eigenschaften, wie auch im Allgemeinen. Außerdem kann das Herstellungsverfahren dieses Verkleidungspaneels nach dem Stand der Technik ebenso verbessert werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Ausbildung eines Fahrzeug- Verkleidungspaneels gemäß dem nachstehenden Anspruch 1 bereit.
  • Das Verfahren kann die Merkmale von einem oder mehreren der abhängigen Ansprüche 2 bis 18 einschließen.
  • Es wird ein Verfahren zur Bildung eines Dachhimmels offenbart, wobei alle Schichten aus einem einzigen Kunststoffmaterial bestehen, welches die ununterbrochene Herstellung eines Sandwich-Materials umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform werden alle Schichten aus Polyester ausgeformt. Auf diese Weise kann der Abschnittabfall des Dachhimmels einfach recycelt werden. Das Abfallmaterial kann einfach abgeschmolzen werden und daraufhin für andere Zwecke verwendet werden. Diese Erfindung weist nicht nur umweltrelevante Vorteile auf, sondern vermindert ebenso die Kosten des Dachhimmels, wenn die Kosten für das recycelte Material gehoben werden.
  • Zusätzlich wird die Verwendung eines formbaren Wabenkemmaterials offenbart. Der Wabenkern stellt eine gute Festigkeits-zu-Gewichtscharakteristik und ebenso hervorragende akustische Eigenschaften bereit. Das Wabenmaterial wird in Verbindung mit den I-Balken -Schichten verwendet, um ausreichende Festigkeit und Stabilität bereit zu stellen. Das formbare Wabenmaterial passt sich einfach an die gewünschte Form während des Formungsprozesses des Dachhimmels an.
  • Während die in dieser Anmeldung speziell offenbarten Ausführungsformen das durch das Verfahren ausgebildete Material, welches als Dachhimmel Verwendung findet, auf zeigt, sollte verstanden werden, dass das Material für andere Fahrzeugverkleidungsanendungen Verwendung finden kann und ebenso für nicht fahrzeuggebundene Anwendungen.
  • Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnungen am besten verstanden, wobei die Zeichnungen bedeuten:
  • 1A ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdachhimmels, hergestellt gemäß dem Verfahren der Erfindung.
  • 1B ist eine Querschnittsansicht durch den Dachhimmel der 1A.
  • 2 ist eine Teilschnitt-Ansicht des Dachhimmelmaterials, welche mehrere Schichten zeigt.
  • 3 zeigt einen ersten Schritt des Verfahrens zur Bildung des Dachhimmels, welche die ununterbrochene Herstellung des Sandwich-Materials betrifft.
  • 4 zeigt den letzten Schritt des Verfahrens zur Ausbildung des Dachhimmels.
  • In 1A ist ein Dachhimmel 20 gezeigt. Wie bekannt, ist der Dachhimmel aus verschiedenen Schichten bestimmten Materials ausgebildet, welches geformt ist, um nahezu mit der gewünschten Form der Fahrzeugdecke, welche den Dachhimmel aufnehmen soll, übereinstimmt. Die Ausbildung eines Dachhimmels aus einer Anzahl von Schichten schließt typischerweise Zuschnittsarbeiten ein, wobei Abschnitte von Schichten, welche in dem endgültigen Dachhimmel nicht gewünscht sind, abgeschnitten werden. Herkömmlicherweise waren diese Abschnittstücke Abfall. Die vorliegende Erfindung verbessert den Stand der Technik durch Ausbildung eines Dachhimmels aus einem Material, welches recycelbar ist. Obwohl die vorliegende Erfindung besonders die Nutzung des Materials in einem Dachhimmel offenbart, soll verstanden werden, dass andere Anwendungen eingeschlossen andere Anwendungen von Fahrzeugverkleidungen in den Schutzumfang der Erfindung fallen.
  • Wie in 1B gezeigt, schließt der Dachhimmel 20 eine Anzahl von Schichten ein. Eine zentrale Schicht 22 ist aus einem Wabenmaterial ausgebildet. Die Schichten 24 auf beiden Seiten der Wabenschicht werden vorzugsweise aus einem relativ festen Material ausgebildet, das eine I-Balkenkonstruktion in Kombination mit dem zentralen Wabenkern 22 erzeugt. Die Schichten 26 sind Kleber, welche die Schichten 24 zu den äußeren Schichten 27 und 28 sichern. Die äußeren Schichten 27 und 28 sind vorzugsweise aus nicht gewebter Faser ausgebildet. Schicht 30 ist wiederum ein Kleber, welcher die nicht verwobene Faserschicht 28 zu einer Verkleidungsschicht 32 sichert. Es ist ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung, dass alle in 1B gezeigten Schichten einschließlich der Kleber aus demselben Basiskunststoff ausgebildet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jede der Schichten vorzugsweise aus Polyestermaterial ausgebildet. Das bedeutet, dass, während einige Schichten aus verschiedenem Material ausgebildet sind, die Materialien selbst aus einem einzigen Typ von Kunststoff ausgebildet sind. Alternativ dazu können andere Kunststoffmaterialen, wie Polyethylen oder Polypropylen zur Ausbildung aller Schichten verwendet werden.
  • In 2 ist der Dachhimmel 20 gezeigt, wobei Teile davon weggeschnitten sind. Wie gezeigt, ist der Kern 22 aus einem Wabenmaterial mit relativ großer Festigkeit und geringem Gewicht ausgebildet. Das Wabenmaterial ist aus einem thermoplastischen Material ausgebildet und ist auf diese Weise in jede gewünschte Konfiguration formbar. Dies stellt eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen, aus Papier ausgebildeten Wabenkernen dar, die nicht formbar sind.
  • Die Schichten 24 umgeben den Wabenkern 22 um eine I-Balkenkonstruktion zu bilden. Die Klebeschichten 26 sind außenseitig an die Schichten 24 gesichert und sichern die nicht gewebten Faserschichten 27 und 28 an die Schicht 24. Eine weitere Klebeschicht 30 sichert die Schicht 28 zu der Verkleidungsschicht 32. Die Verkleidungsschicht 32 ist mit übertrieben dargestellten Formmerkmalen gezeigt, sodass die Tatsache, dass es sich um eine Verkleidungsschicht handelt, leichter erkennbar ist.
  • Das Verfahren zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Dachhimmels wird in den 3 und 4 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, nähert sich das Kernmaterial 22 einer ersten Schichtklebestation 34. An der Station 34 werden die Zwischenlagenschichten 24 von den Spulen 33 auf dem Kern 22 ausgerichtet. Die Klebenetze 26 kommen von den Spulen 30 und die nicht verwebten Fasern 27 und 28 werden von ihren Spulen 37 entfernt. Diese Materialien werden alle als ein Sandwich zwischen einen erhitzten TeflonTM-Bandschichtverkleber 39, welcher etwa auf 180°C eingestellt ist, bewegt. Das Sandwich-Material bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 10 Meter pro Minute und höchst vorzugsweise etwa mit 4 Meter pro Minute.
  • Die erhitzten Schichten liegen danach in Form von Sandwich-Rohlingen 40 vor, welche in die Lagerstation 38 geleitet werden. Die Sandwich-Rohlinge 40 wurden derart erwärmt, dass die mehreren Schichten zusammengeklebt sind.
  • Wie in 4 gezeigt, werden die Rohlinge 40 danach zu einer weiteren Station gebracht, wo ein weiteres Klebenetz 30 von einer Rolle 42 auf den Rohling 40 gelenkt wird. Die fasrige Verkleidungsschicht 32 wird von einer Spule 44 auf die Oberseite der Klebeschicht 30 bewegt.
  • Die Presse 46, welche einen Stempel 47, eingestellt auf etwa 180°C, und ein Vorderseitenwerkzeug 49, eingestellt auf etwa 150°C, aufweist, formt danach das Teil. Das Teil wird vorzugsweise 30 bis 60 Sekunden geformt, um zu ermöglichen, dass das Sandwich eine gleichförmige Temperatur erreicht, um die Form zu bestimmen und die verschiedenen Kleber zu aktivieren. Der erhitzte geformte Rohling 50 wird danach von der Presse zu einer Kühlform 48 geführt, welche dieselbe Form aufweist, wie sie für das endgültige Teil gewünscht ist. Auf den Rohling 50 wird ein Ansaugvakuum angewendet, um das Teil zu halten, bis es etwa auf mindestens 38°C oder kühler abgekühlt ist.
  • Danach werden die Rohlinge 50 an der Station 52 zugeschnitten, um die endgültigen Dachhimmelformen 20, wie in 54 gezeigt, zu ergeben. Bei dem schematisch gezeigten Zuschnittsarbeitsgang 52 wird ein erheblicher Anteil von Material 53 des Rohlings 50 zu Abfallmaterial. Dieses Abfallmaterial ist entsprechend der vorliegenden Erfindung recycelbar, da alle der Schichten aus einem einzigen Kunststoffmaterial ausgebildet sind. Die Abfallmaterialien brauchen nur geschmolzen und wieder verwendet werden. Obwohl vorzugsweise Polyerster basierende Materialien verwendet werden können, wie vorstehend erörtert, andere Thermoplaste, wie Polyethylen oder Polypropylen, ebenso ersetzt werden.
  • Das Wabenmaterial ist vorzugsweise ein nicht verwobenes Polyester, erhältlich von der Hexcel Corporation. Die Schichten können unterschiedliche Dicken im Bereich zwischen 6,00 mm und 12,00 mm aufweisen. Die Abmessung d (siehe 2) über das Wabennetz ist vorzugsweise 0,125 Inch (3,175 mm) bis 0,375 Inch (9,525 mm), mit vorzugsweise 0,250 Inch (6,35 mm).
  • Die genähten, nicht gewebten Schichten 24 sind vorzugsweise ausgebildet aus 100% verschnittenem Polyester aus niedrig schmelzenden und hoch schmelzenden Fasern. Die niedrig schmelzenden Fasern binden die Schichten 24 an den Kern 22. Das Gewicht ist vorzugsweise zwischen 100g/m2 und 200 g/m2 mit dem höchst bevorzugten Wert von 110 g/m2.
  • Die Klebeschichten 26 und 30 können alle heiß schmelzende Netzkleber aus Polyester oder heiß schmelzende Polyesterpuderbinder sein. Die Kleber haben vorzugsweise ein Gewicht von 15 g/m2 bis 40 g/m2 mit einem bevorzugten Wert von 20 g/m2.
  • Die zusätzlichen Schichten 27 und 28 sind behilflich, jegliche Vertiefungen, welche durch die Schichtung 24 von der Wabenstruktur durchscheinen, zu überbrücken. Diese zusätzlichen nicht verwobenen Fasern sind ebenfalls aus Polyester ausgebildet und wiegen vorzugsweise zwischen 40 g/m2 und 250 g/m2 mit einem höchst bevorzugten Wert von 50 g/m2.
  • Die dekorative Verkleidung ist vorzugsweise ein Polyestemadelfilz und wiegt zwischen 100 g/m2 und 250 g/m2, mit einem höchst bevorzugten Wert von 200 g/m2.
  • Auf diese Weise stellt die vorliegende Erfindung ein Dachhimmelmaterial bereit, das derart recyclebar ist, dass die Abfallmaterialien einfach wieder verwendet werden können. Weiterhin stellt der Wabenkern eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht bereit, während ebenso gute akustische Eigenschaften bereit gestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schichten aus fasrigem Polyestermaterial ausgebildet, welches ebenso die Schallabsorption des Wabendachhimmelmaterials verbessern.
  • Es wurde eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart, jedoch wird der gewöhnliche Fachmann erkennen, dass bestimmte Abänderungen im Schutzbereich dieser Erfindung liegen können. Aus diesem Grund sollten die nachstehenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung festzulegen.

Claims (22)

  1. Verfahren zur Bildung eines Fahrzeugverkleidungspaneels (20), welches umfaßt: Bilden eines Verbundmaterials, welches eine formbare Wabenkernschicht (22) und eine Zwischenlagenschicht (24) auf jeder Seite der Wabenkernschicht (22) umfaßt; Erwärmen des Verbundmaterials; und Formen des Verbundmaterials in die gewünschte Form; charakterisiert dadurch, dass das Verfahren umfaßt ununterbrochene Herstellung des Verbundmaterials; Schneiden des Verbundmaterials in getrennte Rohlinge (40); danach Erhitzen von einem der Rohlinge (40); und Formen des einen Rohlings (40) in die gewünschte Form.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wabenkernschicht (22) eine netzartige Wabenzellenkernstruktur aufweist, welche eine Vielzahl von beidseitig offenen Zellen aufweist, wobei sich die Zellen in einer im Wesentlichen senkrecht zu den Zwischenlagenschichten (24) stehenden Richtung erstrecken, so dass die Zwischenlagenschichten (24) in Verbindung mit der Wabenkernschicht (22) eine I-Balkenkonstruktion erzeugen.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Wabenkernschicht (22) eine Abmessung über jede Zelle aufweist, die in dem Bereich von 3,175 mm bis 9,525 mm liegt.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wabenkemschicht (22) aus einem formbaren Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zwischentagenschichten (24) aus genähtem Polyester ausgebildet sind.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede Zwischenlagenschicht (24) aus einer Zusammenstellung von niedrig schmelzenden und hoch schmelzenden Faserstücken ausgebildet ist.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, welches weiterhin umfaßt: Anlegen einer dekorativen Verkleidungsschicht (32) außenseitig auf eine der Zwischenlagenschichten (24) des einen Rohlings (40) vor der Formung des einen Rohlings (40).
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wabenkemschicht (22), die Zwischenlagenschichten (24) und die Verkleidungsschicht (32) alle aus demselben Grundtyp von Kunststoff ausgebildet sind.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Wabenkemschicht (22), die Zwischenlagenschichten (24) und die Verkleidungsschicht (32) alle aus Polyester ausgebildet sind.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, welches weiterhin umfaßt: Anlegen einer Klebeschicht (26, 30) zwischen der Verkleidungsschicht (32) und der einen Zwischenschicht (24).
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Klebeschicht (26, 30) aus Polyester ausgebildet ist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Klebeschicht (26, 30) ein Polyesterpulver umfaßt.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Klebeschicht (26, 30) klebende Polyesternetze umfaßt.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, welches umfaßt: Entnehmen der Polyesterklebenetze (26) von den jeweiligen Spulen (35) der Klebenetze (26) auf gegenüberliegenden Seiten der formbaren Wabenkernschicht (22).
  15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Verbundmaterial weiterhin eine Faserschicht (27, 28) außenseitig von jeder Zwischenlagenschicht (24) liegend, einschließt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede Faserschicht (27, 28) eine nicht verwobene Faserschicht ist.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei jede Faserschicht (27, 28) Polyester umfaßt.
  18. Verfahren von einem der Ansprüche 15 bis 17, welches umfaßt: Entnehmen einer Faserschicht (27, 28) von jeweiligen Spulen (35) von Fasern auf gegenüber liegenden Seiten der formbaren Wabenkernschicht (22).
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Verformungsschritt umfaßt: Verformen des einen Rohlings (40) in einen geformten Rohling (50) und das Verfahren weiterhin umfaßt: Anlegen des geformten Rohlings (50) an eine gekühlte Aufspannvorrichtung (48), welche eine Form aufweist, die der für die Verkleidungspaneele (20) gewünschten Form gleicht, und Anwenden eines Vakuumsoges auf den geformten Rohling (50).
  20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Verkleidungspaneele ein Fahrzeugdachhimmel ist.
  21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, welches umfaßt: Entnehmen einer Zwischenlagenschicht (24) von jeweiligen Materialspulen (33) auf gegenüber liegenden Seiten der formbaren Wabenkemschicht (22), wobei die formbare Wabenkernschicht (22) verbundartig dazwischen ist.
  22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, welches umfaßt: ununterbrochene Herstellung von Verbundmaterial in einem Bandkleber (39).
DE1997621503 1996-03-08 1997-02-28 Verfahren zur herstellung eines wiederverwendbaren dachhimmelmaterials Expired - Fee Related DE69721503T2 (de)

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US08/614,827 US5853843A (en) 1996-03-08 1996-03-08 Recyclable headliner material
PCT/US1997/003103 WO1997032752A1 (en) 1996-03-08 1997-02-28 Recyclable headliner material

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