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EP2094485A1 - Transparentes, mehrlagiges bauteil - Google Patents

Transparentes, mehrlagiges bauteil

Info

Publication number
EP2094485A1
EP2094485A1 EP07818893A EP07818893A EP2094485A1 EP 2094485 A1 EP2094485 A1 EP 2094485A1 EP 07818893 A EP07818893 A EP 07818893A EP 07818893 A EP07818893 A EP 07818893A EP 2094485 A1 EP2094485 A1 EP 2094485A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
component according
lower layer
layers
upper layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07818893A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Rudlof
Erich Pöhlmann
Peter Michel
Raimund Prinz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KRD Coatings GmbH
Original Assignee
KRD Coatings GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KRD Coatings GmbH filed Critical KRD Coatings GmbH
Publication of EP2094485A1 publication Critical patent/EP2094485A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

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    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C51/02Combined thermoforming and manufacture of the preform
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    • B29K2995/00Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
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    • B32B2307/412Transparent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B2333/04Polymers of esters
    • B32B2333/12Polymers of methacrylic acid esters, e.g. PMMA, i.e. polymethylmethacrylate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2369/00Polycarbonates

Definitions

  • the present invention relates to a transparent, multi-layer and sheet member, preferably for use as a disc in a vehicle, comprising at least an upper layer and a lower layer of a transparent material, which are interconnected, wherein each of the layers has a respective edge region with an end face having.
  • the plastic composite disk consists of an inner layer or inner disk of a polycarbonate (PC) plastic, an outer layer or an outer disk made of polymethylmethacrylate (PMMA) plastic and a layer of thermoplastic polyurethane (TPU) arranged between these disks.
  • PC polycarbonate
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • a disadvantage of the plastic composite pane according to EP 1 577 084 A1 is the hereby common lateral exposed edge, which is exposed to the weather, whereby in continuous use from this point, and in particular starting from the joints between the layers, a delamination of the individual layers can be done ,
  • resulting from the laterally exposed edge disadvantages in terms of visual or aesthetic appearance.
  • the laterally exposed edge tends to damage the pane in this area.
  • the object of the invention is therefore to provide a transparent, multilayer and flat component that overcomes the problems of the prior art.
  • a component of the type mentioned which is compared to the generic component is improved in that at least the edge region of the upper layer is at least partially bent in the direction of the lower layer.
  • a significantly improved appearance is achieved in the edge region of the component, while achieving a significantly increased resistance to environmental influences.
  • the resulting from the bonding of the layers and visually disadvantageous joints in the area of their face are therefore no longer directly visible to the end user.
  • said joints continue to be Damage from the outside and protected against rough environmental influences.
  • this is also no longer visible from the outside in the component according to the invention.
  • the lower layer facing surface of the upper layer with the end face of the lower layer is at least partially in abutment. This results in a favorable visual appearance of the edge region and a good protective effect with respect to the joints against environmental influences.
  • end face of the upper layer may also be advantageous for the end face of the upper layer to point substantially in the opposite direction as the end face of the lower layer. As a result, the visual appearance can be improved again, and there is an excellent protection of the joints against environmental influences.
  • the end face of the upper layer may point substantially in the same direction as the end face of the lower layer. This can be particularly easily realized in terms of manufacturing technology while at the same time providing good visual appearance and good joint protection.
  • end faces may be flush with each other. This, too, can be realized particularly easily in terms of production technology.
  • bent edge region viewed in cross section, has the shape of a leg. This form is easy to manufacture and easy to handle.
  • the leg is arranged substantially perpendicular to the surface of the upper and / or lower layer in the region adjacent to the edge region. This has assembly and construction advantages.
  • the length of the leg corresponds to 1.5 to 2.5 times the thickness of the component in the region adjacent to the edge region. This length is on the one hand sufficient to achieve the desired visual appearance of the edge region of the component. On the other hand, the length is not too big to deal with problems to cause the assembly. At the same time the risk of breaking off the leg during assembly or transport is significantly reduced at this length.
  • the thickness of the leg is smaller than the thickness of the component in the region adjacent to the edge region. This offers advantages in terms of assembly of the component.
  • the upper layer and / or the lower layer is provided with a coating at least on the surface facing away from the respective opposite layer.
  • a coating makes it possible to give the transparent component very specific (surface) properties.
  • the coating is provided in the form of a lacquer. Paints can be applied comparatively easily with very small and uniform layer thicknesses.
  • the varnish is a silicate varnish or a siloxane varnish or a nano varnish.
  • These paints give the respective surfaces e.g. a high scratch resistance and ensure a durable, high quality and aesthetically pleasing surface.
  • At least one further layer of a transparent material is arranged between the upper layer and the lower layer.
  • this layer can perform optical functions, e.g. as a UV filter and / or as IR protection.
  • connection between the upper layer and the lower layer is produced by the at least one further layer.
  • mechanical fasteners can be omitted.
  • the material for at least one layer consists of a polymeric material, preferably of plastic. These materials are easy to process, have favorable optical properties and also have a low density.
  • At least one of the layers has been produced in an injection and / or pressing process, preferably in an injection-compression molding process.
  • At least one of the layers consists of a film.
  • Material in this form can be provided easily and inexpensively and can be relatively easily processed.
  • the heat resistance of the layer produced in the injection compression molding process is higher than that of the other layers. This opens up the possibility of combining the layers in a relatively simple manner.
  • the component has a three-layer structure, with an upper layer of a plastic film, in particular PMMA, a lower layer of an injection-molded plastic, in particular polycarbonate (PC), and arranged between the first and second layer layer of plastic film, in particular TPU.
  • the lower layer consisting of PC, as impact-resistant, non-splintering mechanical support
  • the upper layer consisting of PMMA
  • the intermediate layer of TPU serves as a connection for the PC / PMMA layer in the sense of a permanent bonding.
  • the layer produced by injection compression molding has a thickness of between 3 and 5 mm. At this thickness results in a sufficient mechanical stability of the corresponding position while still good optical properties and low weight. It may be advantageous that the thickness of the plastic film of the upper layer is between 0.5 and 1, 5 mm. This thickness is sufficient for the desired function, while the weight can be kept low at the same time.
  • the component has an upper layer made of a polymethyl methacrylate (P M MA FoI ie), a lower layer of polycarbonate (PC) and arranged between the upper and lower layer layer of thermoplastic polyurethane (TPU).
  • PC polymethyl methacrylate
  • PC is a material with high impact strength, resiliency after mechanical impact, high temperature resistance and high transparency. Since PC has a relatively poor weather resistance, and is colored and brittle under permanent UV radiation, this material is not suitable for the outer layer of a corresponding disc.
  • Polymethylmethacrylate (PMMA) is suitable for this purpose, which likewise has high transparency, has high scratch resistance and is very weather-resistant, and it is practically insensitive to UV irradiation.
  • thermoplastic polyurethane (TPU) is arranged between the upper or outer PMMA layer and the lower or inner PC layer.
  • TPU is a transparent, highly elastic material with high resilience.
  • the TPU layer provides the connection between the upper and lower layers, and on the other hand, it acts as a buffer between the two layers, which absorbs mechanical stresses.
  • Said TPU layer can be realized by a film or by liquid or pasty adhesive.
  • a sealing device is provided in the region of the end faces of the layers. This sealing device again increases the protection of the joints between the layers from environmental influences.
  • the invention also relates to a body part, preferably a tailgate, of a vehicle having a component according to at least one of the aforementioned advantageous embodiments.
  • the invention further relates to a vehicle with a component according to at least one of the aforementioned advantageous embodiments. Furthermore, the invention relates to a method for producing the component according to the invention according to at least one of the aforementioned advantageous embodiments, comprising the steps: producing the lower layer; Lamination of the upper layer to the lower layer, wherein during the lamination, the bending of the edge region takes place; and pressing the layers. In this case, first of all the lower layer, for example in an injection and / or pressing process, is produced as a mechanically stable basic body.
  • the upper layer for example in the form of a film, is applied to the lower layer serving as a basic body or master pattern in a laminating process, wherein the edge region of the upper layer is transferred or bent in the direction of the lower layer within the laminating process by suitable process control , By the subsequent pressing an intimate and durable connection between the layers is realized.
  • the invention relates to a method for producing the component according to the invention according to at least one of the aforementioned advantageous embodiments, comprising the steps: producing the lower layer; Laminating the upper layer to the lower layer; Pressing the layers and thermoforming of the edge region, wherein the bending of the edge region takes place during the thermoforming.
  • the lower layer may be produced in an injection-compression molding process. This makes it possible to produce a large flat component with excellent optical properties in a comparatively simple manner.
  • At least one of the previously described methods comprises the further step of laminating at least one further layer to the lower layer prior to the step of laminating the upper layer.
  • the adhesion between upper and lower layer can be increased. be increased.
  • the additional layer can take on additional functions, eg the reduction of thermal stresses due to different coefficients of thermal expansion of the upper and lower layer, as a UV filter or IR protection.
  • the at least one further layer may be heated to a defined temperature prior to lamination. This increases the adhesion to the adjacent layers and improves the transparency.
  • the pressing of the layers takes place at a pressure of at least 150 N / cm 2 , preferably at a pressure of 200 N / cm 2 .
  • a pressure of at least 150 N / cm 2 preferably at a pressure of 200 N / cm 2 .
  • At least one of the aforementioned methods comprises the additional step of sealing the laminating joint.
  • the sealing of the laminating joint results in increased safety against environmental influences for the component.
  • Fig. 1 upper layer for an inventive component in the state before bending over the edge region in plan view;
  • FIG. 2a section of a first embodiment of the component according to the invention in
  • FIG. 2c detail of a third embodiment of the component according to the invention in
  • Cross-section; 3 shows a flowchart for a preferred method for producing the component according to the invention
  • FIG. 4 shows a flowchart for a further preferred method for producing the component according to the invention.
  • the layer 1 shows, by way of example for the upper layer 2 of a component according to the invention, the edge region 4 before bending over.
  • the layer is made of PMMA, but other transparent materials are conceivable.
  • the layer has a coating which, for example, has a high scratch resistance. Silicate or siloxane coatings or so-called nano-lacquers are suitable for this purpose.
  • heating wires for a de-icing function are printed on the upper layer. The situation is even, but it is also possible that the situation is, for example, convexly curved.
  • Fig. 2a shows a detail of a first embodiment of the component according to the invention in cross section.
  • the component 1 is in this case three layers with an upper layer 2 made of PMMA, a lower layer 3 made of PC produced in an injection-compression molding process, and a layer 10 of TPU arranged between the upper and lower layers in the form of a film.
  • the component 1 may have other layers that take over very specific functions.
  • the outer surfaces of the upper layer and the lower layer may be coated with a scratch-resistant paint.
  • another film may be disposed between upper and lower layers, e.g. provides for IR protection.
  • the thickness of the PMMA layer is 1 mm, while the thickness of the PC layer is 4 mm, for example.
  • the TPU film is much thinner than the other two layers.
  • the bend results in a leg, which is arranged substantially perpendicular to the surface of the component in the region adjacent to the edge region.
  • the end face 6 of the upper layer 2 and the end face 7 of the lower layer 3 are flush with each other. Both end faces essentially point in the same direction.
  • the thickness of the leg is less than the thickness of the component in the region adjacent to the bent edge region.
  • a sealing device 11 is provided in the area of the end faces of the layers. This may be, for example, adhesive applied in the pasty state and cured in the ready-to-install component.
  • section according to FIG. 2 a shows a component whose surface is flat, with the exception of the bent-over edge region, the component can be provided in the corresponding region, e.g. also have a convex surface.
  • the component can be provided in the corresponding region, e.g. also have a convex surface.
  • many different geometries are conceivable, which depend on the design or the shape of the object in which the component is used.
  • FIG. 2b shows a detail of a second embodiment of the component according to the invention in cross section. In order to avoid repetition, only the differences from the first embodiment according to FIG. 2a will be discussed.
  • Fig. 2c shows a detail of a third embodiment of the component according to the invention in cross section. To avoid repetition, only the differences from the first embodiment 2a will be discussed.
  • FIG. 2b only the edge region 4 of the upper layer 2 is bent in the direction of the lower layer 3, so that the edge region 5 of the lower layer 3 its original level Maintains shape.
  • the lower layer 3 facing surface 8 of the upper layer 2 is in the end face 7 of the lower layer 3 in Appendix.
  • the end face 6 of the upper layer here has in the opposite direction as the end face 7 of the lower layer.
  • the surface 8 of the upper layer 2 partially contacts the surface 9 of the lower layer facing away from the upper layer.
  • a sealing device as shown in Fig. 2a is also missing here, but it is conceivable to arrange such a sealing device in the region of the end face 6 of the upper layer 2.
  • Fig. 3 shows the flow chart for a preferred method for producing the component according to the invention.
  • the lower layer for example, in an injection-compression molding method, produced with a thickness of eg 4 mm.
  • the thus obtained, mechanically loadable lower layer already has the desired geometry of the component, such as a convex rear window on. It is then heated to a defined temperature.
  • the upper layer which is in the form of a film or a sheet, and the intermediate layer to be arranged between the upper and lower layers, which is likewise in the form of a film or a sheet, are heated to a respectively defined temperature.
  • the layers heated independently of one another are combined with one another in a lamination process, wherein during the lamination process a bending of the edge region, at least of the upper layer in the direction of the lower layer, takes place.
  • the combined layers are pressed with a defined surface pressure, for example 200 N / cm 2 , so that an intimate connection between them is formed.
  • the laminating joints resulting from the lamination are sealed between the individual layers, for example by applying a sealant. It is conceivable to omit the last process step of sealing, because sufficient protection of the laminating joints has already been achieved by a suitable bending geometry. It is also conceivable to apply the method only to two layers or more than three layers.
  • the lower layer for example, in an injection-compression molding method, produced with a thickness of eg 4 mm.
  • the thus obtained, mechanically loadable lower layer already has the desired geometry of Component, such as a convex shaped rear window on. It is then heated to a defined temperature.
  • the upper layer which is in the form of a film or a sheet, and the intermediate layer to be arranged between the upper and lower layers, which is also in the form of a film or a sheet, are heated to a respectively defined temperature.
  • the layers warmed up independently of each other are combined in a lamination process.
  • the combined layers are pressed with a defined surface pressure, for example, 200 N / cm 2 , so that an intimate connection between them is formed.
  • a thermoforming process the bend of the edge region of at least the upper layer in the direction of the lower layer.
  • the laminating fusions produced by the lamination are sealed between the individual layers, for example by applying a sealing compound. It is conceivable to omit the last method step of sealing with already sufficient protection of the laminating joints by a suitable bending geometry. It is also conceivable to apply the method to only two layers or to more than three layers. Furthermore, it is possible not to mold the desired geometry for the application during the production of the lower layer, but to do so only within the thermoforming process.
  • the component according to the invention has the advantage that the edge which is usual here laterally is no longer visible to the end user, which leads to a considerably improved appearance or aesthetics in this area.
  • the risk of damaging the edge is largely avoided in the component according to the invention.
  • the transparent, multilayer and sheet-like component in the transparent, multilayer and sheet-like component according to the invention, at least the edge region of the bent upper position in the direction of the lower layer.
  • the outer edge of the component is bent in the same direction, so that it is no longer visible to the end user in the installed state of the component.
  • the bend is in this case so that a leg is formed, which is arranged substantially perpendicular to the surface of the component in the region adjacent to the edge region.
  • a further increase in the resistance of said joints can be achieved by providing a sealing device in the area of the end faces of the layers, which ensures a corresponding sealing of this area.
  • the component preferably consists of three layers, i. a lower layer which primarily provides the necessary mechanical stability, an upper layer, and an intermediate layer arranged between the upper and lower layers.
  • the lower layer is preferably made of PC, which has a high impact resistance and high transparency
  • the upper layer is preferably made of PMMA, which also has a high transparency and beyond a much higher weather resistance, especially against UV Radiation, comprising.
  • PMMI polymethylmethacrylimide
  • the free surface of the lower PC layer points into the vehicle interior, while the free surface of the upper PMMA layer points away from the vehicle.
  • the PMMA layer is preferably treated with colorless UV protection additives, e.g. Benzophenone or benzotriazole added.
  • colorless UV protection additives e.g. Benzophenone or benzotriazole added.
  • their free surfaces may be provided with a scratch-resistant coating.
  • the intermediate layer which preferably consists of TPU, takes on the one hand the task of connecting or gluing the PC layer with the PMMA layer, on the other hand allows the TPU interlayer with their extremely high Dehn- or resilience a safe and long-lasting connection of the PC and PMMA layers, as the two materials PC and PMMA have different thermal expansion coefficients.
  • the TPU interlayer acts as a buffer and absorbs stresses due to the different thermal expansions, so that the delamination of upper and lower layer can be effectively avoided.
  • electrically conductive wires may be embedded, for example, take over the function of a disk heater or a radio antenna.
  • the component in particular when used as a vehicle window, has on its inner side and / or its outer side an opaque disk edge printing.
  • This printing protects on the one hand bonds in the edge region of the discs, which are often sensitive to light.
  • the printing on the edge of the disc protects components arranged such as e.g. Safety electronics, before the insight by third parties.
  • the edge of the print facing the interior of the disk preferably has a resolved structure, e.g. a dot pattern.
  • the lower layer is first produced, for example in an injection-compression molding method.
  • the injection compression molding process is particularly suitable for the production of large, flat components made of transparent plastic, since in comparison to the injection molding process usually used much lower clamping forces of the tool plates are necessary, which allow the use of smaller and cheaper machines.
  • due to the special process of injection-compression molding only very small shearing and thus orientation of the melt occur, which on the one hand benefits the dimensional stability and on the other hand the optical behavior.
  • the mechanically loadable lower layer obtained by the injection-compression molding process already has the desired geometry of the component, for example a convexly shaped vehicle rear window, and therefore represents a prototype for the subsequent laminating process.
  • the lower layer is then heated to a defined temperature .
  • the upper layer which is in the form of a film or a sheet
  • the intermediate layer to be arranged between the upper and lower layers which is likewise in the form of a film or a sheet, are heated to a respectively defined temperature.
  • the heating and pressing of the individual layers primarily ensures high transparency of the laminated component.
  • the layers warmed up independently of each other are combined in a lamination process. It is necessary that the material for the lower, serving as a master pattern layer, a higher heat resistance than the layers to be laminated, otherwise there may be a change in shape of the lower layer during lamination.
  • the edge region of at least the upper layer is bent in the direction of the lower layer.
  • the combined layers are pressed with a defined surface pressure of, for example 200 N / cm 2 , so that an intimate connection between them is formed.
  • the laminating joints formed by the lamination are preferably sealed between the individual layers, for example by applying a sealant.
  • the combination, preferably of the injection-compression molding method with a lamination method, is advantageous because the injection-compression molding method makes it possible to provide an optically outstanding, dimensionally stable and mechanically loadable master pattern to which the further layers can be applied in a comparatively simple and technically manageable manner. or tolerance problems of semi-finished products.
  • the lower layer is first produced, for example by means of an injection-compression molding method.
  • the mechanically loadable backing obtained by the injection-compression molding process preferably already has the desired geometry of the component.
  • the lower layer is then heated to a defined temperature.
  • the upper layer which is in the form of a foil or a sheet, and the between the upper and lower layers to be arranged intermediate layer, which is also in the form of a film or a sheet, heated to a particular defined temperature.
  • the layers warmed up independently of each other are combined in a lamination process.
  • the combined layers are pressed with a defined surface pressure, for example, 200 N / cm 2 , so that an intimate connection between them is formed. Thereafter, in a deep-drawing process, the bending of the edge region, at least the upper layer in the direction of the lower layer.
  • a defined surface pressure for example, 200 N / cm 2
  • thermoforming method only to the periphery of the laminated member. This is advantageous, for example, in cases in which already during the production of the lower layer, a convexly curved upper surface, which is customary for a rear window, has already been realized. It is also conceivable to form said convexly curved surface within the thermoforming process.
  • the laminating joints resulting from the lamination are sealed between the individual layers, for example by applying a sealant.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein transparentes, mehrlagiges und flächiges Bauteil, vorzugsweise für den Einsatz als Scheibe in einem Fahrzeug, umfassend wenigstens eine obere Lage und eine untere Lage eines transparenten Materials, die miteinander verbunden sind, wobei jede der Lagen einen jeweiligen Randbereich mit einer Stirnfläche aufweist, und zumindest der Randbereich der oberen Lage wenigstens abschnittsweise in Richtung der unteren Lage umgebogen ist.

Description

Transparentes, mehrlagiges Bauteil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein transparentes, mehrlagiges und flächiges Bauteil, vorzugsweise für den Einsatz als Scheibe in einem Fahrzeug, umfassend wenigstens eine obere Lage und eine untere Lage eines transparenten Materials, die miteinander verbunden sind, wobei jede der Lagen einen jeweiligen Randbereich mit einer Stirnfläche aufweist.
Ein derartiges Bauteil in Form einer Kunststoffverbundscheibe für die Fahrzeugverschei- bung ist beispielsweise aus der EP 1 577 084 A1 bekannt. Hierbei besteht die Kunststoffverbundscheibe aus einer inneren Lage oder Innenscheibe aus einem Polycarbonat (PC)-Kunststoff, einer äußeren Lage oder einer Außenscheibe aus Polymethylmethacry- lat (PMMA)-Kunststoff und einer zwischen diesen Scheiben angeordneten Schicht aus thermoplastischem Polyurethan (TPU).
Nachteilig bei der Kunststoffverbundscheibe gemäß der EP 1 577 084 A1 ist die hierbei übliche seitlich offenliegende Kante, die der Witterung ausgesetzt ist, wodurch im Dauereinsatz von dieser Stelle aus, und insbesondere ausgehend von den Fugen zwischen den Lagen, eine Delamination der einzelnen Schichten erfolgen kann. Zudem ergeben sich durch die seitlich offenliegende Kante Nachteile hinsichtlich der optischen bzw. ästhetischen Erscheinung. Darüber hinaus kommt es durch die seitlich offenliegende Kante eher zu einer Beschädigung der Scheibe in diesem Bereich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein transparentes, mehrlagiges und flächiges Bauteil bereitzustellen, das die dargestellten Probleme des Standes der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauteil der eingangs genannten Art, das gegenüber dem gattungsgemäßen Bauteil dadurch verbessert ist, dass zumindest der Randbereich der oberen Lage wenigstens abschnittsweise in Richtung der unteren Lage umgebogen ist. Hierdurch wird eine wesentlich verbesserte Optik im Randbereich des Bauteils erzielt, und gleichzeitig eine deutlich erhöhte Resistenz gegen Umwelteinflüsse erreicht. Die durch das Verbinden der Lagen entstehenden und optisch nachteiligen Fugen im Bereich ihrer Stirnfläche sind somit nicht mehr direkt für den Endverbraucher sichtbar. Durch das Umbiegen werden besagte Fugen weiterhin gegen Be- Schädigungen von außen und gegen grobe Umwelteinflüsse geschützt. Im Falle eines zusätzlichen Versiegeins der Fugen durch eine Versiegelungseinrichtung ist diese bei dem erfindungsgemäßen Bauteil ebenfalls von außen nicht mehr sichtbar.
Es kann von Vorteil sein, dass die der unteren Lage zugewandte Oberfläche der oberen Lage mit der Stirnfläche der unteren Lage zumindest abschnittsweise in Anlage ist. Hieraus resultiert eine günstige optische Erscheinung des Randbereichs und eine gute Schutzwirkung bezüglich der Fugen gegenüber Umwelteinflüssen.
Es kann ebenso von Vorteil sein, dass die Stirnfläche der oberen Lage im Wesentlichen in die entgegengesetzte Richtung weist wie die Stirnfläche der unteren Lage. Hierdurch lässt sich die optische Erscheinung abermals verbessern, und es ergibt sich ein hervorragender Schutz der Fugen gegenüber Umwelteinflüssen.
Zudem kann es von Vorteil sein, dass die Stirnfläche der oberen Lage im Wesentlichen in die gleiche Richtung weist wie die Stirnfläche der unteren Lage. Dies lässt sich fertigungstechnisch besonders einfach realisieren bei gleichzeitig guter optischer Erscheinung und gutem Fugenschutz.
Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, dass die Stirnflächen bündig miteinander abschließen. Auch dies lässt sich fertigungstechnisch besonders einfach realisieren.
Außerdem kann es von Vorteil sein, dass der umgebogene Randbereich, im Querschnitt betrachtet, die Form eines Schenkels hat. Diese Form lässt sich einfach herstellen und ist montagetechnisch einfach zu handhaben.
Vorzugsweise ist der Schenkel im Wesentlichen senkrecht zur Fläche der oberen und/oder unteren Lage im Bereich angrenzend an den Randbereich angeordnet. Dies hat montage- und konstruktionstechnische Vorteile.
Es kann von Vorteil sein, dass die Länge des Schenkels dem 1 ,5 bis 2,5-fachen der Dicke des Bauteils im Bereich angrenzend an den Randbereich entspricht. Diese Länge ist einerseits ausreichend, um die gewünschte optische Erscheinung des Randbereichs des Bauteils zu erzielen. Andererseits ist die Länge nicht zu groß, um Probleme bezüglich der Montage hervorzurufen. Gleichzeitig ist bei dieser Länge die Gefahr des Abbrechens des Schenkels während der Montage oder des Transports deutlich reduziert.
Es kann günstig sein, dass die Dicke des Schenkels geringer ist als die Dicke des Bauteils im Bereich angrenzend an den Randbereich. Dies bietet Vorteile hinsichtlich der Montage des Bauteils.
Außerdem kann günstig sein, dass die obere Lage und/oder die untere Lage zumindest auf der der jeweils gegenüberliegenden Lage abgewandten Oberfläche mit einer Beschichtung versehen ist. Durch solch eine Beschichtung wird es möglich, dem transparenten Bauteil ganz spezifische (Oberflächen-) Eigenschaften zu verleihen.
Ebenso kann günstig sein, dass die Beschichtung in Form eines Lackes vorgesehen ist. Lacke lassen sich vergleichsweise einfach mit sehr geringen und gleichmäßigen Schichtdicken auftragen.
Darüber hinaus kann günstig sein, dass es sich bei dem Lack um einen Silikatlack oder einen Siloxanlack oder einen Nanolack handelt. Diese Lacke verleihen den jeweiligen Oberflächen z.B. eine hohe Kratzfestigkeit und sorgen für eine langlebige, qualitativ hochwertige und ästhetisch vorteilhafte Oberfläche.
Auch kann günstig sein, dass zwischen der oberen Lage und der unteren Lage wenigstens eine weitere Lage eines transparenten Materials angeordnet ist. Bei Verwendung unterschiedlicher Materialien für obere und untere Lage mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten kann die zwischen ihnen angeordnete Lage, die auf Grund der entsprechenden unterschiedlichen Wärmedehnungen entstehenden mechanischen Spannungen aufnehmen, um so eine Delamination zu verhindern. Weiterhin kann diese Lage optische Funktionen übernehmen, z.B. als UV-Filter und/oder als IR-Schutz.
Weiterhin kann es günstig sein, dass durch die zumindest eine weitere Lage die Verbindung zwischen der oberen Lage und der unteren Lage hergestellt wird. Dadurch können beispielsweise mechanische Verbindungselemente entfallen. Zudem kann günstig sein, dass das Material für zumindest eine Lage aus einem polymeren Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff, besteht. Diese Werkstoffe lassen sich einfach verarbeiten, haben günstige optische Eigenschaften und besitzen zudem eine geringe Dichte.
Es kann vorteilhaft sein, dass wenigstens eine der Lage in einem Injektions- und/oder Pressverfahren, vorzugsweise in einem Spritzprägeverfahren, hergestellt wurde. Diese Verfahren erlauben die schnelle und vergleichsweise günstige Fertigung, insbesondere bei großen Teilen.
Ebenso kann vorteilhaft sein, dass zumindest eine der Lagen aus einer Folie besteht. Material in dieser Form kann einfach und kostengünstig bereitgestellt werden und lässt sich vergleichsweise einfach verarbeiten.
Außerdem kann vorteilhaft sein, dass die Wärmeformbeständigkeit der im Spritzprägeverfahren hergestellten Lage höher ist als die der übrigen Lagen. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Lagen auf relativ einfache Weise miteinander zu kombinieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Bauteil einen dreilagigen Aufbau auf, mit einer oberen Lage aus einer Kunststofffolie, insbesondere PMMA, einer unteren Lage aus einem spritzgeprägten Kunststoff, insbesondere Polycarbonat (PC), und einer zwischen erster und zweiter Lage angeordneten Lage aus Kunststofffolie, insbesondere TPU. Hierbei dient die untere Lage, aus PC bestehend, als schlagzäher, nicht splitternder mechanischer Träger, die obere Lage aus PMMA bestehend, dient als Schutz vor Umwelteinflüssen bspw. Krafteinwirkungen und UV-Strahlung. Die Zwischenlage aus TPU dient als Verbindung für die PC/PMMA-Lage im Sinne einer dauerfesten Verklebung. Dadurch ist der dreiteilige Aufbau zur Realisierung des gewünschten Eigenschaftsprofils vergleichsweise einfach zu realisieren.
Vorzugsweise weist die im Spritzprägeverfahren hergestellte Lage eine Dicke zwischen 3 und 5 mm auf. Bei dieser Dicke ergibt sich eine ausreichende mechanische Stabilität der entsprechenden Lage bei gleichzeitig noch guten optischen Eigenschaften und geringem Gewicht. Es kann von Vorteil sein, dass die Dicke der Kunststofffolie der oberen Lage zwischen 0,5 und 1 ,5 mm beträgt. Diese Dicke ist ausreichend für die gewünschte Funktion, wobei das Gewicht gleichzeitig niedrig gehalten werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Bauteil eine obere Lage aus einer Polymethylmethacrylatfolie (P M MA-FoI ie), einer unteren Lage aus Polycarbonat (PC) und einer zwischen oberer und unterer Lage angeordneten Lage aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) auf. Polycarbonat (PC) ist ein Werkstoff mit hoher Schlagfestigkeit, rückstellenden Eigenschaften nach mechanischer Einwirkung, hoher Temperaturbeständigkeit und hoher Transparenz. Da PC eine relativ schlechte Witterungsbeständigkeit aufweist, und bei dauerhafter UV-Einstrahlung farbstichig und spröde wird, eignet sich dieser Werkstoff nicht für die äußere Lage einer entsprechenden Scheibe. Hierfür eignet sich Polymethylmethacry- lat (PMMA), das ebenfalls eine hohe Transparenz besitzt, eine hohe Kratzfestigkeit aufweist und sehr witterungsbeständig ist, wobei es praktisch unempfindlich gegen UV-Bestrahlung ist. Da sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von PC und PMMA unterscheiden, ist zwischen der oberen bzw. äußeren PMMA-Lage und der unteren bzw. inneren PC-Lage eine Lage aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) angeordnet. TPU ist ein transparenter, hochelastischer Werkstoff mit hohem Rückstellvermögen. Die TPU-Schicht sorgt einerseits für die Verbindung zwischen oberer und unterer Lage, und andererseits wirkt sie als Puffer zwischen den beiden Lagen, der mechanische Spannungen aufnimmt. Besagte TPU- Schicht kann durch eine Folie oder durch flüssigen oder pastösen Kleber realisiert werden.
Vorzugsweise ist im Bereich der Stirnflächen der Lagen eine Versiegelungseinrichtung vorgesehen. Diese Versiegelungseinrichtung erhöht nochmals den Schutz der Fugen zwischen den Lagen vor Umwelteinflüssen.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Karosserieteil, vorzugsweise eine Heckklappe, eines Fahrzeugs mit einem Bauteil gemäß zumindest einer der zuvor genannten vorteilhaften Ausgestaltungen.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug mit einem Bauteil gemäß zumindest einer der zuvor genannten vorteilhaften Ausgestaltungen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils nach zumindest einer der zuvor genannten vorteilhaften Ausgestaltungen, umfassend die Schritte: Herstellen der unteren Lage; Auflaminieren der oberen Lage auf die untere Lage, wobei während des Auflaminierens die Umbiegung des Randbereichs erfolgt; und Ver- pressen der Lagen. Hierbei wird zunächst die untere Lage, beispielsweise in einem Injekti- ons- und/oder Pressverfahren, als mechanisch stabiler Grundkörper hergestellt. Danach wird die obere Lage, beispielsweise in Form einer Folie, auf die als Grundkörper oder Ur- muster dienende untere Lage in einem Laminierverfahren aufgebracht, wobei innerhalb des Laminierprozesses durch geeignete Prozessführung der Randbereich der oberen Lage in Richtung der unteren Lage umgelegt bzw. umgebogen wird. Durch das anschließende Ver- pressen wird eine innige und langlebige Verbindung zwischen den Lagen realisiert.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils nach zumindest einer der zuvor genannten vorteilhaften Ausgestaltungen, umfassend die Schritte: Herstellen der unteren Lage; Auflaminieren der oberen Lage auf die untere Lage; Verpressen der Lagen und Thermoformen des Randbereichs, wobei während des Thermo- formens die Umbiegung des Randbereichs erfolgt.
Für zumindest eines der zuvor genannten Verfahren kann es vorteilhaft sein, dass die untere Lage in einem Spritzprägeverfahren hergestellt wird. Hierdurch lässt sich auf vergleichsweise einfache Weise ein großes flächiges Bauteil mit exzellenten optischen Eigenschaften herstellen.
Daneben kann es von Vorteil sein, dass vor dem Auflaminieren der oberen Lage auf die untere Lage ein getrenntes Aufheizen beider Lagen auf eine jeweils definierte Temperatur erfolgt. Hierdurch lässt sich einerseits eine sehr gute Verbindung zwischen den Lagen realisieren, andererseits ergibt sich daraus eine glasklare Optik mit hoher Transparenz. Zudem lässt sich der Fügeprozess beschleunigen.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass zumindest eines der zuvor beschriebenen Verfahren den weiteren Schritt des Auflaminierens zumindest einer weiteren Lage auf die untere Lage vor dem Schritt des Auflaminierens der oberen Lage umfasst. Durch das Einbringen einer weiteren Lage kann die Haftung zwischen oberer und unterer Lage ge- steigert werden. Zudem kann die weitere Lage zusätzliche Funktionen übernehmen, z.B. den Abbau thermischer Spannungen auf Grund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von oberer und unterer Lage, als UV-Filter oder IR-Schutz.
Es kann vorteilhaft sein, dass vor dem Auflaminieren der zumindest einen weiteren Lage diese auf eine definierte Temperatur erwärmt wird. Dies erhöht die Haftung zu den angrenzenden Schichten und verbessert die Transparenz.
Ebenso kann vorteilhaft sein, dass das Verpressen der Lagen bei einem Druck von mindestens 150 N/cm2, vorzugsweise mit einem Druck von 200 N/cm2 erfolgt. Hierbei werden sehr gute und verlässliche Verbindungs- bzw. Haftungsergebnisse erzielt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst zumindest eines der zuvor genannten Verfahren den zusätzlichen Schritt der Versiegelung der Laminierfuge. Durch die Versiegelung der Laminierfuge ergibt sich für das Bauteil eine erhöhte Sicherheit gegen Umwelteinflüsse.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden eingehender in der nachstehenden Beschreibung dargelegt, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, auf denen folgendes dargestellt ist:
Fig. 1 obere Lage für ein erfindungsgemäßes Bauteil im Zustand vor dem Umbiegen des Randbereichs in Draufsicht;
Fig. 2a Ausschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils im
Querschnitt;
Fig. 2b Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils im Querschnitt;
Fig. 2c Ausschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils im
Querschnitt; Fig. 3 Ablaufdiagramm für ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils;
Fig. 4 Ablaufdiagramm für ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils.
Fig. 1 zeigt exemplarisch für die obere Lage 2 eines erfindungsgemäßen Bauteils den Randbereich 4 vor dem Umbiegen. Die Lage besteht aus PMMA, jedoch sind auch andere transparente Werkstoffe denkbar. Zudem ist denkbar, dass die Lage eine Beschichtung aufweist, die beispielsweise eine hohe Kratzfestigkeit besitzt. Hierfür eignen sich etwa Silikat- oder Siloxanlacke bzw. so genannte Nanolacke. Weiterhin ist vorstellbar, dass auf die obere Lage Heizdrähte für eine Enteisungsfunktion aufgedruckt sind. Die Lage ist eben, jedoch ist es ebenso möglich, dass die Lage beispielsweise konvex gekrümmt ist.
Fig. 2a zeigt einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils im Querschnitt. Das Bauteil 1 ist hierbei dreilagig mit einer oberen Lage 2 aus PMMA, einer in einem Spritzprägeverfahren hergestellten unteren Lage 3 aus PC, und einer zwischen oberer und unterer Lage angeordneten Schicht 10 aus TPU in Form einer Folie. Selbstverständlich kann das Bauteil 1 noch weitere Lagen aufweisen, die ganz bestimmte Funktionen übernehmen. Beispielsweise können die äußeren Oberflächen der oberen Lage sowie der unteren Lage mit einem kratzfesten Lack beschichtet sein. Weiterhin kann eine weitere Folie zwischen oberer und unterer Lage angeordnet sein, die z.B. für einen IR- Schutz sorgt.
Die Dicke der PMMA-Lage beträgt 1 mm, während die Dicke der PC-Lage beispielsweise 4 mm beträgt. Die TPU-Folie ist wesentlich dünner als die beiden anderen Lagen. Obwohl aus Fig. 2a nicht ersichtlich, ist sowohl der komplette, umlaufende Randbereich 4 der oberen Lage 2, als auch der komplette, umlaufende Randbereich 5 der unteren Lage 3 in Richtung der unteren Lage umgebogen. Auch ist vorstellbar, dass nur ein Abschnitt der Randbereiche umgebogen ist.
Durch die Umbiegung ergibt sich ein Schenkel, der im Wesentlichen senkrecht zur Fläche des Bauteils im Bereich angrenzend an den Randbereich angeordnet ist. Andere Anordnungen, bei denen der Schenkel weiter zur unteren Lage hin gebogen ist, oder weiter von der unteren Lage beabstandet ist, sind denkbar. Die Stirnfläche 6 der oberen Lage 2 und die Stirnfläche 7 der unteren Lage 3 schließen bündig miteinander ab. Beide Stirnflächen weisen im Wesentlichen in die gleiche Richtung. Die Dicke des Schenkels ist geringer als die Dicke des Bauteils im Bereich angrenzend an den umgebogenen Randbereich. Im Bereich der Stirnflächen der Lagen ist eine Versiegelungseinrichtung 11 vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um im pastösen Zustand aufgetragenen und im einbaufertigen Bauteil ausgehärteten Klebstoff handeln.
Obwohl der Ausschnitt gemäß Fig. 2a ein Bauteil zeigt, dessen Oberfläche - ausgenommen den umgebogenen Randbereich - plan ist, kann das Bauteil im entsprechenden Bereich z.B. auch eine konvexe Oberfläche aufweisen. Hierbei sind viele unterschiedliche Geometrien denkbar, die sich nach dem Design bzw. der Form des Gegenstandes richten, in den das Bauteil eingesetzt wird.
Fig. 2b zeigt einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils im Querschnitt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2a eingegangen.
Nur der Randbereich 4 der oberen Lage 2 ist in Richtung der unteren Lage 3 umgebogen, so dass der Randbereich 5 der unteren Lage seine ursprüngliche ebene Form beibehält. Die der unteren Lage 3 zugewandte Oberfläche 8 der oberen Lage 2 ist mit der Stirnfläche 7 der unteren Lage 3 in Anlage. Die Stirnfläche 6 der oberen Lage weist hierbei in eine andere Richtung als die Stirnfläche 7 der unteren Lage. Gleichzeitig schließt die Stirnfläche 6 der oberen Lage bündig mit der Oberfläche 9 der unteren Lage 3 ab. Eine Versiegelungseinrichtung wie in Fig. 2a fehlt, jedoch ist denkbar, im Bereich der Stirnfläche 6 der oberen Lage 2 eine solche Versiegelungseinrichtung anzuordnen.
Fig. 2c zeigt einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils im Querschnitt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform 2a eingegangen.
Wie in Fig. 2b ist nur der Randbereich 4 der oberen Lage 2 in Richtung der unteren Lage 3 umgebogen, so dass der Randbereich 5 der unteren Lage 3 seine ursprüngliche ebene Form beibehält. Die der unteren Lage 3 zugewandte Oberfläche 8 der oberen Lage 2 ist in der Stirnfläche 7 der unteren Lage 3 in Anlage. Die Stirnfläche 6 der oberen Lage weist hierbei in die entgegengesetzte Richtung wie die Stirnfläche 7 der unteren Lage. Gleichzeitig berührt die Oberfläche 8 der oberen Lage 2 abschnittsweise die der oberen Lage abgewandte Oberfläche 9 der unteren Lage. Eine Versiegelungseinrichtung wie in Fig. 2a fehlt auch hier, jedoch ist denkbar, im Bereich der Stirnfläche 6 der oberen Lage 2 eine solche Versiegelungseinrichtung anzuordnen.
Fig. 3 zeigt das Ablaufdiagramm für ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils. Hierbei wird zunächst die untere Lage, beispielsweise in einem Spritzprägeverfahren, mit einer Dicke von z.B. 4 mm hergestellt. Die so erhaltene, mechanisch belastbare untere Lage weist bereits die gewünschte Geometrie des Bauteils, etwa einer konvex geformten Heckscheibe, auf. Sie wird anschließend auf eine definierte Temperatur erwärmt. Gleichzeitig werden hiervon unabhängig auch die obere Lage, die in Form einer Folie oder eines Bleches vorliegt, und die zwischen oberer und unterer Lage anzuordnende Zwischenlage, die ebenfalls in Form einer Folie oder eines Bleches vorliegt, auf eine jeweils definierte Temperatur aufgeheizt. Daran anschließend werden die unabhängig voneinander aufgewärmten Lagen in einem Laminierprozess miteinander kombiniert, wobei während des Laminierprozesses eine Umbiegung des Randbereichs, zumindest der oberen Lage in Richtung der unteren Lage, stattfindet. Sodann werden die kombinierten Lagen mit einer definierten Flächenpressung, z.B. 200 N/cm2, verpresst, so dass eine innige Verbindung zwischen ihnen entsteht. Schließlich werden in einem letzten Verfahrensschritt die durch das Laminieren entstandenen Laminierfugen zwischen den einzelnen Lagen versiegelt, beispielsweise durch Aufbringen einer Versiegelungsmasse. Es ist denkbar, den letzten Verfahrensschritt des Versiegeins wegzulassen, weil bereits ausreichender Schutz der Laminierfugen durch eine geeignete Umbiegegeometrie erreicht ist. Außerdem ist vorstellbar, das Verfahren auch nur auf zwei Lagen oder mehr als drei Lagen anzuwenden.
Fig. 4 zeigt das Ablaufdiagramm für ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils. Hierbei wird zunächst die untere Lage, beispielsweise in einem Spritzprägeverfahren, mit einer Dicke von z.B. 4 mm hergestellt. Die so erhaltene, mechanisch belastbare untere Lage weist bereits die gewünschte Geometrie des Bauteils, etwa einer konvexen geformten Heckscheibe, auf. Sie wird anschließend auf eine definierte Temperatur erwärmt. Gleichzeitig werden hiervon unabhängig auf die obere Lage, die in Form einer Folie oder eines Bleches vorliegt, und die zwischen oberer und unterer Lage anzuordnende Zwischenlage, die ebenfalls in Form einer Folie oder eines Bleches vorliegt, auf eine jeweils definierte Temperatur aufgeheizt. Daran anschließend werden die unabhängig voneinander aufgewärmten Lagen in einem Laminierprozess miteinander kombiniert. Dann werden die kombinierten Lagen mit einer definierten Flächenpressung, beispielsweise mit 200 N/cm2, verpresst, so dass eine innige Verbindung zwischen ihnen entsteht. Daraufhin erfolgt in einem Thermoformprozess die Umbiegung des Randbereiches zumindest der oberen Lage in Richtung der unteren Lage. Schließlich werden in einem letzten Verfahrensschritt die durch das Laminieren entstandenen Laminierfu- gen zwischen den einzelnen Lagen versiegelt, beispielsweise durch Aufbringen einer Versiegelungsmasse. Es ist denkbar, den letzten Verfahrensschritt des Versiegeins wegzulassen bei bereits ausreichendem Schutz der Laminierfugen durch eine geeignete Umbiegegeometrie. Außerdem ist vorstellbar, das Verfahren auch nur auf zwei Lagen oder auf mehr als drei Lagen anzuwenden. Weiterhin ist es möglich, nicht bereits während des Herstellens der unteren Lage dieser die für den Einsatz gewünschte Geometrie aufzuformen, sondern dies erst innerhalb des Thermoformprozess zu tun.
Nachfolgend wird die Wirkungs- und Funktionsweise der Erfindung näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Bauteil besitzt gegenüber dem gattungsgemäßen Bauteil nach dem Stand der Technik den Vorteil, dass die hierbei übliche seitlich offenliegende Kante für den Endverbraucher nicht mehr sichtbar ist, was zu einer erheblich verbesserten Optik bzw. Ästhetik in diesem Bereich führt. Zudem ergibt sich ein weiterer signifikanter Vorteil hinsichtlich einer deutlich gesteigerten Witterungsbeständigkeit bzw. Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen, da bei dem erfindungsgemäßen Bauteil die durch das Verbinden von Lagen notwendigerweise entstehenden Verbindungsfugen nun wesentlich besser geschützt sind. Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Bauteil die Gefahr einer Beschädigung der Kante weitestgehend vermieden.
Um die zuvor genannten Vorteile der Erfindung zu erreichen, ist bei dem erfindungsgemäßen transparenten, mehrlagigen und flächigen Bauteil zumindest der Randbereich der oberen Lage in Richtung der unteren Lage umgebogen. Somit wird auch die äußere Kante des Bauteils in die gleiche Richtung umgebogen, so dass sie für den Endverbraucher im eingebauten Zustand des Bauteils nicht mehr zu sehen ist. Die Umbiegung erfolgt hierbei so, dass ein Schenkel entsteht, der im Wesentlichen senkrecht zur Fläche des Bauteils im Bereich angrenzend an den Randbereich angeordnet ist. Dadurch weist zumindest die Stirnfläche der oberen Lage im Falle einer Kraftfahrzeugscheibe zum Fahrzeug hin. Die Fugen zwischen den Lagen sind hierbei nicht mehr seitlich freiliegend, was die Beständigkeit gegenüber der Einflüsse erhöht. Darüber hinaus ist die Kante des Bauteils, die gleichsam in Richtung des Fahrzeugs weist, gegen Beschädigungen geschützt.
Eine weitere Erhöhung der Beständigkeit besagter Fugen ist dadurch erreichbar, dass im Bereich der Stirnflächen der Lagen eine Versiegelungseinrichtung vorgesehen ist, die für eine entsprechende Versiegelung dieses Bereiches sorgt.
Das Bauteil besteht vorzugsweise aus drei Lagen, d.h. einer unteren Lage, die in erster Linie für die notwendige mechanische Stabilität sorgt, einer oberen Lage, und einer zwischen oberer und unterer Lage angeordneten Zwischenlage. Im Falle des Einsatzes des Bauteils als Fahrzeugscheibe besteht die untere Lage vorzugsweise aus PC, das eine hohe Schlagfestigkeit und hohe Transparenz aufweist, während die obere Lage vorzugsweise aus PMMA besteht, das ebenfalls eine hohe Transparenz und darüber hinaus eine wesentlich höhere Witterungsbeständigkeit, insbesondere gegenüber UV-Strahlung, aufweist. Neben PMMA ist des Weiteren Polymethylmethacrylimid (PMMI) für die obere Lage vorstellbar. Im genannten Einsatzfall weist die freie Oberfläche der unteren PC-Lage in das Fahrzeuginnere, während die freie Oberfläche der oberen PMMA-Lage vom Fahrzeug weg weist. Da der Werkstoff PC empfindlich gegenüber UV-Strahlung reagiert, werden der PMMA-Lage vorzugsweise farblose UV-Schutzadditive, wie z.B. Benzophenon oder Benzotriazol beigemischt. Um die Kratzfestigkeit sowohl der PC- als auch der PMMA-Lagen zu erhöhen, können deren freie Oberflächen mit einer kratzfesten Beschichtung versehen sein.
Die Zwischenlage, die vorzugsweise aus TPU besteht, übernimmt einerseits die Aufgabe des Verbindens bzw. Verklebens der PC-Lage mit der PMMA-Lage, andererseits ermöglicht die TPU-Zwischenlage mit ihrem extrem hohen Dehn- bzw. Rückstellvermögen eine sichere und langlebige Verbindung der PC- und der PMMA-Lage, da die beiden Werkstoffe PC und PMMA voneinander abweichende Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Die TPU-Zwischenlage wirkt hier als Puffer und nimmt Spannungen auf Grund der unterschiedlichen Wärmedehnungen auf, so dass die Delamination von oberer und unterer Lage wirksam vermieden werden kann. In die TPU-Zwischenlage können elektrisch leitende Drähte eingebettet sein, die z.B. die Funktion einer Scheibenheizung oder einer Funkantenne übernehmen.
Neben dem bevorzugten dreilagigen Aufbau ist darüber hinaus denkbar, weitere Lagen vorzusehen. So ist beispielsweise vorstellbar, zwischen der PC- und PMMA-Lage zwei TPU- Lagen anzuordnen, und zwischen die beiden TPU-Lagen weiterhin eine nicht-metallische IR-Schutzfolie anzuordnen.
Zudem ist denkbar, daß das Bauteil, insbesondere bei der Verwendung als Fahrzeugscheibe, auf seiner Innenseite und/oder seiner Außenseite eine lichtundurchlässige Scheiben- randbedruckung aufweist. Diese Bedruckung schützt einerseits Verklebungen im Randbereich der Scheiben, die oftmals lichtempfindlich sind. Andererseits schützt die Bedruckung im Randbereich der Scheibe angeordnete Bauteile, wie z.B. Sicherungselektronik, vor dem Einblick durch Dritte. Der zum Innenbereich der Scheibe gerichtete Rand der Bedruckung weist bevorzugt eine aufgelöste Struktur auf, z.B. ein Punktmuster. Hierdurch wird der Wärmegradient zwischen dem Bereich der Scheibenrandbedruckung, wo auf Grund der schwarzen Farbe eine starke Aufheizung stattfindet, und dem Innenbereich der Scheibe, geglättet, und so thermische Spannungen in der Scheibe vermindert.
In einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils wird zunächst die untere Lage, beispielsweise in einem Spritzprägeverfahren, hergestellt. Das Spritzprägeverfahren eignet sich besonders zur Herstellung von großen, flächigen Bauteilen aus transparentem Kunststoff, da hier im Vergleich zum üblicherweise eingesetzten Spritzgießverfahren wesentlich geringere Zuhaltekräfte der Werkzeugplatten notwendig sind, die den Einsatz kleinerer und billigerer Maschinen erlauben. Zudem kommt es durch das spezielle Verfahren beim Spritzprägen nur zu sehr geringen Scherungen und damit Orientierungen der Schmelze, was einerseits der Maßhaltigkeit, andererseits dem optischen Verhalten zugute kommt. Die durch das Spritzprägeverfahren erhaltene, mechanisch belastbare untere Lage weist hierbei bereits die gewünschte Geometrie des Bauteils, etwa einer konvex geformten Fahrzeugheckscheibe, auf und stellt somit quasi ein Urmuster für den nachfolgenden Laminier- prozess dar. Die untere Lage wird anschließend auf eine definierte Temperatur erwärmt. Gleichzeitig werden hiervon unabhängig auch die obere Lage, die in Form einer Folie oder eines Bleches vorliegt, und die zwischen oberer und unterer Lage anzuordnende Zwischenlage, die ebenfalls in Form einer Folie oder eines Bleches vorliegt, auf eine jeweils definierte Temperatur aufgeheizt. Das Aufheizen und Verpressen der einzelnen Lagen sorgt in erster Linie für eine hohe Transparenz des laminierten Bauteils.
Daran anschließend werden die unabhängig voneinander aufgewärmten Lagen in einem Laminierprozess miteinander kombiniert. Es ist notwendig, dass das Material für die untere, als Urmuster dienende Lage, eine höhere Wärmeformbeständigkeit aufweist als die aufzu- laminierenden Lagen, da es sonst zu einer Formveränderung der unteren Lage während des Laminierens kommen kann. Während des Laminierens erfolgt eine Umbiegung des Randbereichs zumindest der oberen Lage in Richtung der unteren Lage. Sodann werden die kombinierten Lagen mit einer definierten Flächenpressung von beispielsweise 200 N/cm2 verpresst, so dass eine innige Verbindung zwischen ihnen entsteht. Vorzugsweise werden in einem letzten Verfahrensschritt die durch das Laminieren entstandenen Laminier- fugen zwischen den einzelnen Lagen versiegelt, beispielsweise durch Aufbringen einer Versiegelungsmasse.
Die Kombination, vorzugsweise des Spritzprägeverfahrens mit einem Laminierverfahren, ist vorteilhaft, da durch das Spritzprägeverfahren ein optisch hervorragendes, maßhaltiges und mechanisch belastbares Urmuster zur Verfügung gestellt werden kann, auf das die weiteren Schichten vergleichsweise einfach und technisch beherrschbar aufbringbar sind, wobei es keine Abstimmungs- oder Toleranzprobleme von Halbfertigprodukten gibt.
In einem weiteren bevorzugten Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils wird zunächst die untere Lage, beispielsweise mit einem Spritzprägeverfahren, hergestellt. Die durch das Spritzprägeverfahren erhaltene, mechanisch belastbare Unterlage weist hierbei vorzugsweise bereits die gewünschte Geometrie des Bauteils auf. Die untere Lage wird anschließend auf eine definierte Temperatur erwärmt. Gleichzeitig werden hiervon unabhängig auch die obere Lage, die in Form einer Folie oder eines Bleches vorliegt, und die zwischen oberer und unterer Lage zu anzuordnende Zwischenlage, die ebenfalls in Form einer Folie oder eines Bleches vorliegt, auf eine jeweils definierte Temperatur aufgeheizt. Daran anschließend werden die unabhängig voneinander aufgewärmten Lagen in einem Laminierprozess miteinander kombiniert. Dann werden die kombinierten Lagen mit einer definierten Flächenpressung, beispielsweise mit 200 N/cm2, verpresst, so dass eine innige Verbindung zwischen ihnen entsteht. Daraufhin erfolgt in einem Tiefziehverfahren die Umbiegung des Randbereichs, zumindest der oberen Lage in Richtung der unteren Lage.
Es ist möglich, das Thermoformverfahren nur auf den Randbereich des laminierten Bauteils anzuwenden. Dies ist beispielsweise in den Fällen vorteilhaft, in denen bereits während des Hersteilens der unteren Lage etwa eine für eine Heckscheibe übliche konvex gewölbte O- berfläche realisiert wurde. Ebenso ist vorstellbar, besagte konvex gewölbte Oberfläche innerhalb des Thermoformprozesses zu formen.
Vorzugsweise werden in einem letzten Verfahrensschritt die durch das Laminieren entstandenen Laminierfugen zwischen den einzelnen Lagen versiegelt, beispielsweise durch Aufbringen einer Versiegelungsmasse.
Es ist selbstverständlich denkbar, die zuvor beschriebenen bevorzugten Verfahren auch nur auf zwei Lagen oder mehr als drei Lagen anzuwenden.

Claims

Patentansprüche
1. Transparentes, mehrlagiges und flächiges Bauteil (1), vorzugsweise für den Einsatz als Scheibe in einem Fahrzeug, umfassend wenigstens eine obere Lage (2) und eine untere Lage (3) eines transparenten Materials, die miteinander verbunden sind, wobei jede der Lagen (2, 3) einen jeweiligen Randbereich (4, 5) mit einer Stirnfläche (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Randbereich (4) der oberen Lage (2) wenigstens abschnittsweise in Richtung der unteren Lage (3) umgebogen ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die der unteren Lage zugewandte Oberfläche (8) der oberen Lage (2) mit der Stirnfläche (7) der unteren Lage (3) zumindest abschnittsweise in Anlage ist.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (6) der oberen Lage (2) im Wesentlichen in die entgegengesetzte Richtung weist wie die Stirnfläche (7) der unteren Lage (3).
4. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (6) der oberen Lage (2) im Wesentlichen in die gleiche Richtung weist wie die Stirnfläche (7) der unteren Lage (3).
5. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (6, 7) bündig miteinander abschließen.
6. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umgebogene Randbereich, im Querschnitt betrachtet, die Form eines Schenkels hat.
7. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel im Wesentlichen senkrecht zur Fläche der oberen und/oder unteren Lage im Bereich angrenzend an den Randbereich angeordnet ist.
8. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Schenkels dem 1,5 bis 2,5-fachen der Dicke des Bauteils im Bereich angrenzend an den Randbereich entspricht.
9. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Schenkels geringer ist als die Dicke des Bauteils im Bereich angrenzend an den Randbereich.
10. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Lage (2) und/oder die untere Lage (3) zumindest auf der der jeweils gegenüberliegenden Lage abgewandten Oberfläche mit einer Beschich- tung versehen ist.
11. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in Form eines Lackes vorgesehen ist.
12. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lack um einen Silikatlack oder einen Siloxanlack o- der einen Nanolack handelt.
13. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oberen Lage (2) und der unteren Lage (3) wenigstens eine weitere Lage (10) eines transparenten Materials angeordnet ist.
14. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zumindest eine weitere Lage die Verbindung zwischen der oberen Lage (2) und der unteren Lage (3) hergestellt wird.
15. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für zumindest eine Lage aus einem polymeren Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff, besteht.
16. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Lagen in einem Injektions- und/oder Pressver- fahren, vorzugsweise in einem Spritzprägeverfahren, hergestellt wurde.
17. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Lagen aus einer Folie besteht.
18. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeformbeständigkeit der im Spritzprägeprozess hergestellten Lage höher ist als die der übrigen Lagen.
19. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dreilagigen Aufbau mit einer oberen Lage aus einer Kunststofffolie, einer unteren Lage aus einem spritzgeprägten Kunststoff, und einer zwischen erster und zweiter Lage angeordneten Lage aus Kunststofffolie.
20. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Spritzprägeverfahren hergestellte Lage eine Dicke zwischen 3 und 5 mm aufweist.
21. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kunststofffolie der oberen Lage zwischen 0,5 und 1 ,5 mm beträgt.
22. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine obere Lage aus einer Polymethylmethacrylatfolie, einer unteren Lage aus Polycarbonat und einer zwischen oberer und unterer Lage geordneten Lage aus thermoplastischem Polyurethan.
23. Bauteil nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Stirnflächen der Lagen eine Versiegelungseinrichtung (11) vorgesehen ist.
24. Karosserieteil, vorzugsweise Heckklappe, eines Fahrzeugs mit einem Bauteil gemäß zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche.
25. Fahrzeug mit einem Bauteil gemäß zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 20.
26. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend die Schritte:
- Herstellen der unteren Lage,
- Auflaminieren der oberen Lage auf die untere Lage, wobei während des Auflami- nierens die Umbiegung des Randbereichs erfolgt,
- Verpressen der Lagen.
27. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend die Schritte:
- Herstellen der unteren Lage,
- Auflaminieren der oberen Lage auf die untere Lage,
- Verpressen der Lagen,
- Thermoformen des Randbereichs, wobei während des Thermoformens die Umbiegung des Randbereichs erfolgt.
28. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Lage in einem Spritzprägeverfahren hergestellt wird.
29. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auflaminieren der oberen Lage auf die untere Lage ein getrenntes Aufheizen beider Lagen auf eine jeweils definierte Temperatur erfolgt.
30. Verfahren nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 26, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:
- Auflaminieren zumindest einer weiteren Lage auf die untere Lage vor dem Schritt des Auflaminierens der oberen Lage.
31. Verfahren nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auflaminieren der zumindest einen weiteren Lage diese auf eine definierte Temperatur erwärmt wird.
32. Verfahren nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen der Lagen unter Druck von mindestens 150 N/cm2, vorzugsweise mit einem Druck von 200 N/cm2, erfolgt.
33. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 23 bis 29, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:
- Versiegelung der Laminierfuge.
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