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WO2006066601A1 - Thermoformbares trägerteil - Google Patents

Thermoformbares trägerteil Download PDF

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Publication number
WO2006066601A1
WO2006066601A1 PCT/EP2004/014251 EP2004014251W WO2006066601A1 WO 2006066601 A1 WO2006066601 A1 WO 2006066601A1 EP 2004014251 W EP2004014251 W EP 2004014251W WO 2006066601 A1 WO2006066601 A1 WO 2006066601A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fibers
thermoformable
carrier part
part according
nonwoven fabric
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/014251
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Wilhelm
Detlef Barbier
Norbert Goffing
Steve Lew
Walter Tseng
Original Assignee
Carl Freudenberg Kg
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 Carl Freudenberg Kg filed Critical Carl Freudenberg Kg
Priority to PCT/EP2004/014251 priority Critical patent/WO2006066601A1/de
Publication of WO2006066601A1 publication Critical patent/WO2006066601A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/04—Layered products comprising a layer of synthetic resin as impregnant, bonding, or embedding substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/02—Layered products comprising a layer of synthetic resin in the form of fibres or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary

Definitions

  • thermoformable carrier part comprising at least one layer of a spunbonded nonwoven, which preferably consists at least partially of contoured fibers, of hollow fibers or mixtures thereof, wherein the layer has a basis weight dry of 100-1500 g / m 2 at a thickness of 1-100 mm, as well as thermoformed carrier therefrom, in particular for molded parts of a vehicle.
  • thermoformed carrier parts such as.
  • headliner in vehicles thermoset composite materials are preferably used from several materials. It forms the core of such
  • Composite is a saturated or coated with liquid isocyanates polyurethane foam, which is solidified by crosslinking during deformation.
  • the isocyanate-impregnated or coated polyurethane foam is used before the Thermoforming, inter alia, covered on both sides with glass fibers. Nonwovens and / or films and decorative layers are applied over the glass fibers.
  • Such thermoformed carrier such as. As headliner, prepare because of the glass fibers contained therein problems in the disposal and show only a limited acoustic effectiveness, which is not sufficient for vehicles.
  • Corresponding constructions are known, for example, from DE-A-1 974 468 2, DE-A-1 975 710 2 or DE-A-1 981 315 2.
  • Carrier parts in which this problem is largely avoided, are known from DE-U-2 990 409 1. These carrier parts are made of staple fiber nonwovens based on thermoplastic polyester fibers, which have a high proportion of so-called bicomponent binder fibers in the nonwoven fabric to achieve the necessary mechanical properties, in particular a high stiffness and thermal resistance. To achieve the necessary stiffness basis weights of more than 1500 g / m 2 to 1800 g / m 2 are necessary, which is not acceptable in view of the desired weight reduction of vehicles and the associated lower fuel consumption.
  • thermoformable support member comprising a carrier formed therefrom, preferably a molding for vehicles, excellent acoustic effectiveness, easy disposal and excellent mechanical properties, in particular excellent rigidity, at a relatively low basis weight guaranteed.
  • thermoformable support part according to the invention comprising at least one layer of a spunbonded nonwoven fabric, wherein the layer has a basis weight dry of 100-1500 g / m 2 at a thickness of 1-100 mm.
  • the layer of spunbonded nonwoven fabric of the thermoformable carrier part has a weight per unit area of 300 to 1200 g / m 2 at a thickness of 2 to 30 mm, particularly preferably a basis weight of 400 to 1000 g / m 2 at a thickness of 3 to 15 mm.
  • thermoformable carrier part according to the invention preferably has no glass fibers.
  • the spunbonded fabrics used are preferably obtained from the corresponding polymer melt in line by spinning, drawing, laying and solidification.
  • solidification of the spunbonded nonwovens the well-known in the art methods such as thermofusion and possibly needling come into question.
  • the fibers of the spunbonded fabric are at least partially solid or hollow fibers. At least part of the fibers may have a round or contoured cross-section.
  • all the fibers of the spunbond fabric are solid, but preferably at least a portion of the fibers is hollow. It is also preferred that at least a part of the fibers has a contoured cross-section.
  • the contoured fibers preferably have a multilobal, polygonal, preferably triangular, star-shaped, flat, oval, T-shaped, Y-shaped shaped or H-shaped cross-section.
  • the hollow fibers Preferably, have a round cross-section.
  • the fibers of the spunbonded nonwoven fabric are preferably made of synthetic, particularly preferably thermoplastic polymers selected from the
  • the fibers of the spunbonded nonwoven fabric are made of polyester.
  • the spunbonded fabric also includes binder fibers.
  • binder fibers mono- and / or bicomponent binder fibers can be used.
  • the bicomponent binder fibers may preferably have a core / sheath or side by side construction.
  • the layer or layers of spunbonded nonwoven fabric are preferably solidified by thermofusion with the aid of mono- or bicomponent binder fibers and optionally by needle punching.
  • the needling of the spunbond fabric is carried out by known methods.
  • the binding fibers mentioned can, like the other fibers of the spunbonded fabric, have a round or contoured cross section, be solid or hollow, but a round cross section is preferred.
  • the contoured cross sections correspond to the cross sections given for the remaining fibers of the spunbonded fabric.
  • the monocomponent binder fibers have a contoured cross-section.
  • they are hollow.
  • the bicomponent binder fibers are preferably solid.
  • they have a contoured cross-section.
  • the binder fibers consist of at least one synthetic thermoplastic polymer selected from the group comprising polyesters, polyamides, viscose, polyolefins and polyacrylonitriles, wherein the bicomponent binder fibers are composed of two thermoplastic polymers with different melting points. At least one outboard part of a binder fiber is composed of a thermoplastic polymer which melts more deeply by at least 15 0 C as the polymers from which the fibers of the spunbonded nonwoven fabric are constructed.
  • these fibers are entirely composed of the aforementioned lower melting thermoplastic polymers, while when using bicomponent binder fibers, the outer-member polymer, preferably the sheath, of the bicomponent binder fibers has a melting point which is around at least 15 0 C is lower than the melting point of the polymer of the remaining part, preferably of the core, the
  • Bicomponent binding fibers or the remaining fibers of the spunbonded nonwoven fabric Preferably, one part, preferably the core, of the bicomponent binder fiber consists of the same polymer as the other fibers of the spunbonded nonwoven, more preferably the same polyester.
  • the monocomponent binder fiber or an outer part, preferably the sheath, the bicomponent binder fiber preferably consists of the same type of polymer of the thermoplastic polymer from which the remaining fibers of the spunbonded fabric have been produced, wherein, as already stated, such a polymer or Copolymer has a melting point at least 15 0 C lower than the melting point of the polymer were made from the fibers of the spunbonded nonwoven fabric.
  • the monocomponent binder fibers or an outer part, preferably the sheath, the bicomponent binder fiber of a further polyester or copolyester, if the fibers of the spunbonded fabric or the remaining part, preferably the core, the bicomponent Bindefasem consist of preferably identical polyesters.
  • the layer or layers of the spunbonded fabric can consist of up to 100% by weight of bicomponent binder fibers.
  • the layer or layers of the spunbonded fabric preferably have 20 to 80% by weight, particularly preferably 40 to 60% by weight, based on the total weight of the respective spunbonded nonwoven layer, bicomponent binder fibers or preferably 1-50% by weight, preferably 1 to 25% by weight, particularly preferably 5 to 20% by weight, based on the total weight of the spun-bonded nonwoven layer of the monocomponent binder fiber.
  • the fibers of the spunbonded fabric including the monocomponent binder fibers or the bicomponent binder fibers have a titer in the range of 2 to 20 dtex, preferably 5 to 15 dtex.
  • the layer or layers of spunbonded nonwoven fabric of the thermoformable carrier part according to the invention may also be constructed in multiple layers to adjust the mechanical properties of the carrier formed therefrom.
  • the individual layers of this layer preferably consist of identical spunbonded nonwovens. But it is also possible to use for each layer a spunbonded fabric of identical staple fibers and different binder fibers, provided that the above-mentioned conditions for the binder fibers are met. This also applies to a multi-layered build that out
  • the individual layers of the layer of spunbonded nonwoven fabric using an adhesive based on a polyolefin, a polyamide, copolyamide, a polyester, a copolyester, an optionally crosslinkable polyurethane and / or a crosslinkable epoxy resin, or by hydroentanglement and optionally by needling to connect with each other.
  • the adhesive can be used as a powder, adhesive fleece (M-Webs), spray adhesive, individual adhesive dots or in the form of an adhesive film.
  • thermoformable carrier part according to the invention also has a multi-layered construction beyond.
  • layer of spunbonded nonwoven fabric which may optionally be constructed in multiple layers, at least one surface of the support part may be covered with a textile covering layer.
  • the textile cover layer consists of a nonwoven fabric.
  • a nonwoven fabric a spunbonded fabric, a wet nonwoven fabric or a dry laid nonwoven fabric based on the above-mentioned fibers, preferably polyester fibers, may be used.
  • Nonwovens with a low intrinsic weight and with a low extensibility are preferably used.
  • cover layers of nonwoven fabric layers preferably have a thickness between 0.05 and 1 mm and have a weight per unit area of 20 to 250, preferably between 50 and 200 and very particularly preferably between 50 and 150 g / m 2 .
  • the nonwoven fabrics used can be solidified by any known consolidation methods such as needling, thermofusion, calendering, chemical bonding or hydroentanglement or a combination of these methods. Very particular preference is given to a spun-bonded nonwoven fabric or a dry-laid nonwoven fabric, if appropriate may contain up to 50-80 wt .-% of natural fibers and is solidified by water jet used.
  • natural fibers are z.
  • wood fibers flax, hemp, kenaf, jute or sisal fibers.
  • the concomitant use of natural fibers makes it possible to further increase the stiffness of the carriers formed from the carrier parts according to the invention. This is necessary if the thermoformed carrier as a molded part such.
  • the complete attachments such as sun visors, mirrors, lighting systems and cable strands must carry freely.
  • the second, opposite surface of the layer of spunbonded nonwoven fabric of the thermoformable support part according to the invention may also be covered with a further textile layer, which is preferably identical to the first cover layer described above.
  • the basis weight dry of the preferably used nonwoven fabric preferably corresponds to the values given above.
  • the total weight per unit area dry of the thermoformable carrier part according to the invention is 100-1500, preferably 300-1200, particularly preferably 400-1000 g / m 2 .
  • thermoformable carrier part preferably a molded part of a vehicle.
  • a visible decorative material can still be applied on the visible side of the above-described overall construction of the thermoformable carrier part according to the invention, so that after thermoforming of the carrier part the desired finished molded part, preferably a molded part of a vehicle, is obtained.
  • the bonding of the individual layers can be carried out with the aid of the abovementioned adhesives, after the layers have been preceded if necessary have already been loosely connected by a needling together.
  • these adhesives can be used as a powder, adhesive fleece (M-Webs), spray adhesive, individual adhesive dots or in the form of an adhesive film.
  • the permanent connection of the individual layers is preferably achieved by the subsequent thermoforming of the carrier part according to the invention, which is covered with the covering layers and optionally the decorative layer, in particular by the thermofusion of the binding fibers.
  • a further subject of the present invention is therefore also a process for the preparation of a thermoformable support member by in line, solid and / or hollow fibers with a round or contoured cross-section and corresponding mono- or bicomponent binder fibers according to a corresponding melt spinning process using suitable nozzle devices prepares, deposits to a spunbonded fabric and solidified by thermofusion using the existing mono- or bicomponent binder fibers and optionally needlepunching, optionally with the above-mentioned other textile layers, and optionally decorated and singulated into a carrier part.
  • thermoforming process for producing a thermoformed carrier from the thermoformable carrier part according to the invention can take place with the aid of a so-called cold or hot pressing process.
  • the thermoformable carrier part according to the invention which is optionally provided with the cover layers and the decorative layer, placed in a preheated press and deformed under pressure to the desired shape.
  • a corresponding thermoformable support member is heated prior to pressing by means of IR-beam, hot air or contact heating to the temperature necessary for the deformation and deformed in a cold press under pressure to the desired shape.
  • Another object of the present invention are therefore also a thermoformed carrier with a dry area of 100-1500 g / m 2 and with a flexural strength of> 1000 N mm.
  • These carriers are obtained by thermoforming from the thermoformable carrier part according to the invention. Preferably, they are used as a molded part of a vehicle.
  • thermoformed support is a molded part of a vehicle, preferably in the form of a vehicle headliner, a pillar and / or door panel, a floor panel, a parcel shelf, a trunk lining, at least part of an engine compartment lining, such as a Bonnetliner, an insert mat and / or a front wall insulation.
  • Fiber deposit slightly vorvernadelt and was thermally prefixed at 200 0 C is with a second layer of identical spunbonded nonwoven fabric having a basis weight of 250 g / m 2 using a propylene copolymer spunbonded with a basis weight of 30 g / m 2 at a temperature of 130 0 C laminated.
  • the total basis weight of the carrier part is 780 g / m 2 .
  • the support member is heated by means of flow heating so that the temperature is 200 0 C and pressed in a cold press at 80 0 C to a headliner. Obtained is a molding, which in the three-point bending test as indicated above, according to EN 310 has a maximum bending force of 35.9 N at a flexural strength of 1100 Nmm.
  • the acoustic behavior was determined in the impedance tube according to DIN EN ISO 105341-1 and compared with a headliner made of PU / glass fibers (prior art) in Tab.
  • the total basis weight of the carrier part is 1030 g / m 2 .
  • the support member is heated by means of flow heating so that the temperature is 200 0 C and pressed in a cold press at 80 0 C to a headliner. Obtained is a molding that in the three-point bending test as indicated above, according to EN 310 a maximum Bending force of 67.4 N with a bending stiffness of 1236 Nmm.
  • the acoustic behavior was determined in the impedance tube according to DIN EN ISO 105341-1 and compared with a headliner made of PU / glass fibers (prior art) in Tab.

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  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermoformbares Trägerteil umfassend wenigstens eine Schicht aus einem Spinnvliesstoff mit einem Flächengewicht trocken von 100 - 1500 g/m2 und daraus geformte Träger, vorzugsweise als Formteile für Fahrzeuge.

Description

Beschreibung
Thermoform bares Trägerteil
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein thermoformbares Trägerteil umfassend wenigstens eine Schicht aus einem Spinnvliesstoff, der vorzugsweise zumindest teilweise aus konturierten Fasern, aus Hohlfasern oder deren Mischungen besteht, wobei die Schicht ein Flächengewicht trocken von 100 - 1500 g/m2 bei einer Dicke von 1 - 100 mm aufweist, sowie daraus thermogeformte Träger, insbesondere für Formteile eines Fahrzeuges.
Stand der Technik
Als Materialien für thermogeformte Trägerteile, wie z. B. Dachhimmel in Fahrzeugen, werden bevorzugt duroplastische Verbundwerkstoffe aus mehreren Werkstoffen eingesetzt. Dabei bildet den Kern eines solchen
Verbundwerkstoffes ein mit flüssigen Isocyanaten getränkter oder bestrichener Polyurethanschaum, der durch Vernetzung während der Verformung verfestigt wird. Um für solche Trägerteile die notwendigen mechanischen Eigenschaften, insbesondere die notwendige hohe Steifigkeit zu erzielen, wird der mit Isocyanat getränkte oder bestrichene Polyurethanschaum vor der Thermoverformung u. a. beidseitig mit Glasfasern belegt. Über die Glasfasern werden noch Vliesstoffe und/oder Folien sowie Dekorschichten aufgebracht. Solche thermogeformten Träger, wie z. B. Dachhimmel, bereiten wegen der darin enthaltenen Glasfasern Probleme bei der Entsorgung und zeigen nur eine limitierte akustische Wirksamkeit, die bei Fahrzeugen nicht ausreichend ist. Entsprechende Konstruktionen sind beispielsweise aus DE-A-1 974 468 2, DE- A-1 975 710 2 oder DE-A-1 981 315 2 bekannt.
Trägerteile, bei denen dieses Problem weitgehend vermieden wird, sind aus DE-U-2 990 409 1 bekannt. Diese Trägerteile bestehen aus Stapelfaser- Vliesstoffen basierend auf thermoplastischen Polyesterfasern, die zur Erzielung der notwendigen mechanischen Eigenschaften, insbesondere einer hohen Steifheit und thermischen Beständigkeit, einen hohen Anteil an sogenannten Bikomponenten-Bindefasern im Vliesstoff aufweisen. Zum Erreichen der notwendigen Steifigkeit sind Flächengewichte von mehr als 1500 g/m2 bis zu 1800 g/m2 notwendig, was in Hinblick auf die angestrebte Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen und dem damit verbundenen geringeren Kraftstoffverbrauch nicht akzeptabel ist.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein thermoformbares Trägerteil zur Verfügung zu stellen, das bei einem daraus geformten Träger, vorzugsweise Formteil für Fahrzeuge, eine ausgezeichnete akustische Wirksamkeit, eine einfache Entsorgung und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, insbesondere eine ausgezeichnete Steifigkeit, bei relativ geringem Flächengewicht garantiert. Diese Aufgabe wird durch Bereitstellung des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils umfassend wenigstens eine Schicht aus einem Spinnvliesstoff, wobei die Schicht ein Flächengewicht trocken von 100 - 1500 g/m2 bei einer Dicke von 1 - 100 mm aufweist.
Vorzugsweise weist die Schicht aus Spinnvliesstoff des thermoformbaren Trägerteils ein Flächengewicht von 300 - 1200 g/m2 bei einer Dicke von 2 - 30 mm, besonders bevorzugt ein Flächengewicht von 400 - 1000 g/m2 bei einer Dicke von 3 - 15 mm auf.
Das erfindungsgemäße thermoformbare Trägerteil weist vorzugsweise keine Glasfasern auf.
Die zum Einsatz kommenden Spinnvliesstoffe werden aus der entsprechenden Polymerschmelze vorzugsweise in line durch Spinnen, Verstrecken, Legung und Verfestigung gewonnen. Als Verfestigung der Spinnvliesstoffe kommen die in der Fachwelt allgemein bekannten Methoden wie Thermofusion und gegebenenfalls Vernadelung in Frage.
Die Fasern des Spinnvliesstoffs sind zumindest zum Teil massive oder hohle Fasern. Zumindest ein Teil der Fasern kann einen runden oder konturierten Querschnitt aufweisen.
Es ist auch möglich, dass sämtliche Fasern des Spinnvliesstoffes massiv sind, wobei aber vorzugsweise zumindest ein Teil der Fasern hohl ist. Ebenso bevorzugt ist, dass zumindest ein Teil der Fasern einen konturierten Querschnitt aufweist.
Die konturierten Fasern haben vorzugsweise einen multilobalen, polygonalen, vorzugsweise dreieckigen, sternförmigen, flachen, ovalen, T-förmigen, Y- förmigen oder H-förmigen Querschnitt. Vorzugsweise haben die Hohlfasern einen runden Querschnitt.
Die Fasern des Spinnvliesstoffs bestehen vorzugsweise aus synthetischen, besonders bevorzugt thermoplastischen Polymeren ausgewählt aus der
Gruppe umfassend Polyester, Polyamide, Viskose, Polyolefine, Polyacrylnitrile und Mischungen aus wenigstens zwei Polymeren derselben oder einer unterschiedlichen Art. Besonders bevorzugt bestehen die Fasern des Spinnvliesstoffes aus Polyester.
Der Spinnvliesstoff umfasst auch Bindefasern. Als Bindefasern können Mono- und/oder Bikomponenten-Bindefasern eingesetzt werden. Die Bikomponenten- Bindefasern können vorzugsweise einen Kern/Mantel oder einen side by side- Aufbau aufweisen.
Die Schicht bzw. die Schichten aus Spinnvliesstoff sind vorzugsweise durch Thermofusion mit Hilfe der Mono- oder Bikomponenten-Bindefasern und gegebenenfalls durch Vernadelung verfestigt.
Die Vernadelung des Spinnvliesstoffes erfolgt nach bekannten Methoden.
Die genannten Bindefasern können ebenso wie die übrigen Fasern des Spinnvliesstoffes einen runden oder konturierten Querschnitt aufweisen, massiv oder hohl sein, wobei aber ein runder Querschnitt bevorzugt ist. Die konturierten Querschnitte entsprechen den Querschnitten, die für die übrigen Fasern des Spinnvliesstoffes angegeben wurden. Bevorzugt weisen die Monokomponenten-Bindefasern einen konturierten Querschnitt auf. Vorzugsweise sind sie hohl. Die Bikomponenten-Bindefasern sind vorzugsweise massiv. Bevorzugt weisen sie einen konturierten Querschnitt auf. Die Bindefasern bestehen aus wenigstens einem synthetischen thermoplastischen Polymeren ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyester, Polyamide, Viskose, Polyolefine und Polyacrylnitrile, wobei die Bikomponenten-Bindefasern aus zwei thermoplastischen Polymeren mit unterschiedlichem Schmelzpunkt aufgebaut sind. Zumindest ein außen liegender Teil einer Bindefaser besteht aus einem thermoplastischen Polymeren, das um wenigstens 15 0C tiefer schmilzt als das Polymere, aus dem die Fasern des Spinnvliesstoffes aufgebaut sind. Sofern Monokomponenten-Bindefasern verwendet werden, bestehen diese Fasern vollständig aus den vorstehend genannten tiefer schmelzenden thermoplastischen Polymeren, während bei der Verwendung von Bikomponenten-Bindefasern das Polymere für einen außen liegenden Teil, vorzugsweise den Mantel, der Bikomponenten-Bindefasern einen Schmelzpunkt hat, der um wenigstens 15 0C tiefer ist als der Schmelzpunkt des Polymeren des verbleibenden Teils, vorzugsweise des Kerns, der
Bikomponenten-Bindefasern bzw. der übrigen Fasern des Spinnvliesstoffes. Vorzugsweise besteht ein Teil, vorzugsweise der Kern, der Bikomponenten- Bindefaser aus demselben Polymeren wie die übrigen Fasern des Spinnvliesstoffes, besonders bevorzugt aus demselben Polyester. Die Monokomponenten-Bindefaser bzw. ein außen liegender Teil, vorzugsweise der Mantel, der Bikomponenten-Bindefaser besteht vorzugsweise aus derselben Art Polymer des thermoplastischen Polymeren, aus dem die übrigen Fasern des Spinnvliesstoffes hergestellt worden sind, wobei, wie bereits ausgeführt, ein solches Polymeres bzw. Copolymeres einen um wenigstens 15 0C tieferen Schmelzpunkt aufweist als der Schmelzpunkt des Polymeren ist, aus dem Fasern des Spinnvliesstoffes hergestellt wurden. Besonders bevorzugt bestehen die Monokomponenten-Bindefasern bzw. ein außen liegender Teil, vorzugsweise der Mantel, der Bikomponenten-Bindefaser aus einem weiteren Polyester oder Copolyester, sofern die Fasern des Spinnvliesstoffes bzw. der verbleibende Teil, vorzugsweise der Kern, der Bikomponenten-Bindefasem aus vorzugsweise identischen Polyestern bestehen.
Die Schicht bzw. die Schichten des Spinnvliesstoffes können bis zu 100 Gew.% aus Bikomponenten-Bindefasem bestehen.
Die Schicht bzw. die Schichten des Spinnvliesstoffes weisen vorzugsweise 20 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 60 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der jeweiligen Spinnvliesstoff-Schicht, Bikomponenten- Bindefasern oder vorzugsweise 1 - 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 - 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Spinnvliesstoff-Schicht der Monokomponenten-Bindefaser, auf.
Die Fasern des Spinnvliesstoffes einschließlich der Monokomponenten- Bindefasern bzw. der Bikomponenten-Bindefasem weisen einen Titer im Bereich von 2 - 20 dtex, vorzugsweise 5 - 15 dtex auf.
Die Schicht bzw. Schichten aus Spinnvliesstoff des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils kann zur Einstellung der mechanischen Eigenschaften des daraus geformten Trägers auch mehrlagig aufgebaut sein. Vorzugsweise bestehen die einzelnen Lagen dieser Schicht aus identischen Spinnvliesstoffen. Es ist aber auch möglich, für jede Lage einen Spinnvliesstoff aus identischen Spinnfasern und davon unterschiedliche Bindefasern zu verwenden, sofern die vorstehend genannten Bedingungen für die Bindefasern erfüllt sind. Dies gilt auch für einen mehrlagigen Aufbau, der aus
Spinnvliesstoffen mit unterschiedlichen Spinnfasern und jeweils identischen Bindefasern bzw. einen mehrlagigen Aufbau aus Spinnvliesstoffen mit jeweils unterschiedlichen Spinnfasern und jeweils unterschiedlichen Bindefasern besteht. Es ist auch möglich, die einzelnen Lagen der Schicht aus Spinnvliesstoff mit Hilfe eines Klebemittels auf Basis eines Polyolefins, eines Polyamids, Copolyamids, eines Polyesters, eines Copolyesters, eines gegebenenfalls vernetzbaren Polyurethans und/oder eines vernetzbaren Epoxidharzes, oder durch Wasserstrahlverfestigung und gegebenenfalls durch Vernadelung miteinander zu verbinden. Hierfür kann das Klebemittel als Pulver, Klebevlies (M-Webs), Sprühkleber, einzelne Klebepunkte oder in Form einer Klebefolie eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße thermoformbare Trägerteil auch darüberhinaus eine mehrschichtige Konstruktion auf. Neben der Schicht aus Spinnvliesstoff, die gegebenenfalls mehrlagig aufgebaut sein kann, kann wenigstens eine Oberfläche des Trägerteils mit einer textilen Abdeckschicht bedeckt sein.
Vorzugsweise besteht die textile Abdeckschicht aus einem Vliesstoff. Als Vliesstoff kann ein Spinnvliesstoff, ein Nassvliesstoff oder ein trockengelegter Vliesstoff auf Basis der vorstehend genannten Fasern, vorzugsweise Polyesterfasern, zum Einsatz kommen. Vorzugsweise kommen Vliesstoffe mit geringem Eigengewicht und mit einer geringen Dehnfähigkeit zum Einsatz.
Diese Abdeckschichten aus Vliesstoffschichten haben vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,05 und 1 mm und weisen ein Flächengewicht von 20 - 250, bevorzugt zwischen 50 und 200 und ganz besonders bevorzugt zwischen 50 und 150 g/m2 auf. Die zum Einsatz kommenden Vliesstoffe können durch alle bekannten Verfestigungsmethoden wie Vernadelung, Thermofusion , Kalandrierung, chemische Verfestigung oder Wasserstrahlverfestigung bzw. einer Kombination dieser Verfahren verfestigt sein. Ganz besonders bevorzugt wird ein Spinnvliesstoff oder ein trockengelegter Vliesstoff, der gegebenenfalls bis zu 50 - 80 Gew.-% Naturfasern enthalten kann und durch Wasserstrahl verfestigt ist, eingesetzt.
Als Naturfasern eignen sich z. B. Holzfasern, Flachs-, Hanf-, Kenaf- , Jute- oder Sisal-Fasern. Durch die Mitverwendung von Naturfasern gelingt es, die Steifigkeit von den aus den erfindungsgemäßen Trägerteilen geformten Trägern noch weiter zu erhöhen. Dies ist notwenig, wenn der thermogeformte Träger als Formteil, wie z. B. als Dachhimmel, in Fahrzeugen verwendet werden, der komplette Anbauteile, wie beispielsweise Sonnenblenden, Spiegel, Beleuchtungssysteme und Kabelstränge frei tragen muss.
Auch die zweite, gegenüberliegende Oberfläche der Schicht aus Spinnvliesstoff des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils kann mit einer weiteren textilen Schicht, die vorzugsweise identisch mit der vorstehend beschriebenen ersten Abdeckschicht ist, bedeckt sein. Das Flächengewicht trocken des vorzugsweise zum Einsatz kommenden Vliesstoffes entspricht vorzugsweise den vorstehend angegebenen Werten.
Insgesamt beträgt das gesamte Flächengewicht trocken des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils 100 - 1500, vorzugsweise 300 - 1200, besonders bevorzugt 400 - 1000 g/m2.
Zusätzlich kann auf der sichtbaren Seite der vorstehend geschilderten gesamten Konstruktion des erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteils noch ein sichtbares Dekormaterial aufgebracht werden, so dass nach dem Thermoformen des Trägerteils das gewünschte fertige Formteil, vorzugsweise ein Formteil eines Fahrzeuges, erhalten wird.
Das Verbinden der einzelnen Schichten kann mit Hilfe der vorstehend genannten Klebemittel erfolgen, nachdem die Schichten gegebenenfalls vorher durch eine Vernadelung miteinander lose bereits verbunden worden sind. Hierfür können diese Klebemittel als Pulver, Klebevlies (M-Webs), Sprühkleber, einzelne Klebepunkte oder in Form einer Klebefolie eingesetzt werden. Die dauerhafte Verbindung der einzelnen Schichten wird vorzugsweise noch durch das anschließende Thermoformen des erfindungsgemäßen Trägerteils, das mit den Abdeckschichten und gegebenenfalls der Dekorschicht bedeckt ist, insbesondere durch die Thermofusion der Bindefasern, erzielt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines thermoformbaren Trägerteils, indem man in line, massive und/oder hohle Fasern mit einem runden oder konturierten Querschnitt und entsprechende Mono- oder Bikomponenten-Bindefasern nach einem entsprechenden Schmelzspinnverfahren unter Einsatz geeigneter Düsenvorrichtungen herstellt, zu einem Spinnvliesstoff ablegt und durch Thermofusion mit Hilfe der vorhandenen Mono- oder Bikomponenten- Bindefasern und gegebenenfalls Vernadelung verfestigt, gegebenenfalls mit den vorstehend genannten weiteren textilen Schichten abdeckt, und gegebenenfalls dekoriert und zu einem Trägerteil vereinzelt.
Der Thermoformungsprozess zur Herstellung eines thermogeformten Trägers aus dem erfindungsgemäßen thermoformbaren Trägerteil kann mit Hilfe eines sogenannten kalten oder heißen Pressprozess erfolgen. Gemäß dem heißen Prozess wird das erfindungsgemäße thermoformbare Trägerteil, das gegebenenfalls mit den Abdeckschichten und der Dekorschicht versehen ist, in eine vorgeheizte Presse gelegt und unter Druck zu der gewünschten Form verformt. Gemäß dem kalten Prozess wird ein entsprechendes thermoformbares Trägerteil vor dem Pressen mit Hilfe von IR-Strahlem, Heißluft oder Kontaktheizung auf die für die Verformung notwendige Temperatur aufgeheizt und in einer kalten Presse unter Druck zu der gewünschten Form verformt. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch ein thermogeformter Träger mit einem Flächengehalt trocken von 100 - 1500 g/m2 und mit einer Biegesteifigkeit von > 1.000 N mm. Diese Träger werden durch Thermoformgebung aus dem erfindungsgemäßen, thermoformbaren Trägerteil erhalten. Vorzugsweise werden sie als Formteil eines Fahrzeuges verwendet.
Ganz besonders bevorzugt ist ein solcher thermogeformter Träger ein Formteil eines Fahrzeuges, vorzugsweise in Form eines Fahrzeughimmels, einer Säulen- und/oder Türverkleidung, einer Bodengruppe, einer Hutablage, einer Kofferraum-Auskleidung, zumindest eines Teils einer Motorraum-Auskleidung, wie eines Bonnetliners, einer Einlegematte und/oder einer Stirnwandisolation.
Die erfindungsgemäßen Träger zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Biegefestigkeit charakterisiert durch eine maximale Biegekraft von > 35 N gemessen nach EN 310 mit den Prüfparametern: Probegröße 90 x 75 mm, Prüfgeschwindigkeit: 20 mm/min, offene Weite: LS= 80 mm, aus.
Ausführung der Erfindung
Der Gegenstand der Erfindung soll nun anhand einiger Beispiele näher erläutert werden.
Beispiel 1 :
Eine Lage Spinnvliesstoff mit einem Flächengewicht von 500 g/m2 bestehend aus 80 Gew.-% Polyester Hohlfasern mit einem Fasertiter von etwa 6 dtex und 20 Gew.-% Monokomponenten-Bindefasern mit einem Fasertiter von etwa 6 dtex aus Copolyester mit einem Schmelzpunkt von 2250C, der nach der
Faserablage leicht vorvernadelt und bei 200 0C thermisch vorfixiert wurde, wird mit einer zweiten Lage des identischen Spinnvliesstoffes mit einem Flächengewicht von 250 g/m2 mit Hilfe eines Propylen-Copolymer Spinnvlieses mit einem Flächengewicht von 30 g/m2 bei einer Temperatur von 130 0C laminiert. Das Gesamtflächengewicht des Trägerteiles beträgt 780 g/m2.
Das Trägerteil wird mittels Durchströmheizung so aufgeheizt, dass die Temperatur 200 0C beträgt und in einer kalten Presse bei 800C zu einem Dachhimmel verpresst. Erhalten wird ein Formteil, das im Dreipunkt- Biegeversuch wie vorstehend angegeben, nach EN 310 eine maximale Biegekraft von 35,9 N bei einer Biegesteif ig keit von 1100 Nmm aufweist. Das akustische Verhalten wurde im Impedanz-Rohr nach DIN EN ISO 105341-1 bestimmt und mit einem Dachhimmel aus PU/Glasfasern (Stand der Technik) in Tab. 1 verglichen.
Beispiel 2:
Zwei Lagen Spinnvliesstoff mit einem Flächengewicht von je 500 g/m2 bestehend aus 40 Gew.-% Polyester Fasern mit einem Fasertiter von etwa 6 dtex und 60 Gew.-% Bikomponenten-Bindefasern mit einem Fasertiter von etwa 6 dtex aus einem Polyester-Kern (83 Gew.-% des Fasergewichtes) mit einem Copolyester Mantel (17 Gew.-% des Fasergewichtes) mit einem Schmelzpunkt von 225°C, die nach der Faserablage leicht vorvernadelt und thermisch bei 200 0C vorfixiert wurden, werden mit Hilfe eines Propylen- Copolymer Spinnvlieses mit einem Flächengewicht von 30 g/m2 bei einer Temperatur von 130 0C laminiert. Das Gesamtflächengewicht des Trägerteiles beträgt 1030 g/m2.
Das Trägerteil wird mittels Durchströmheizung so aufgeheizt, dass die Temperatur 200 0C beträgt und in einer kalten Presse bei 800C zu einem Dachhimmel verpresst. Erhalten wird ein Formteil, das im Dreipunkt- Biegeversuch wie vorstehend angegeben, nach EN 310 eine maximale Biegekraft von 67,4 N bei einer Biegesteifigkeit von 1236 Nmm aufweist. Das akustische Verhalten wurde im Impedanz-Rohr nach DIN EN ISO 105341-1 bestimmt und mit einem Dachhimmel aus PU/Glasfasern (Stand der Technik) in Tab. 1 verglichen.
Tabelle 1 :
Bestimmung des Schallabsorptionsgrades nach DIN EN ISO 105341-1
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Claims

Patentansprüche
1. Thermoformbares Trägerteil umfassend wenigstens eine Schicht aus einem Spinnvliesstoff, die ein Flächengewicht trocken von 100 - 1500 g/m2 bei einer Dicke von 1 - 100 mm aufweist.
2. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, ddaassss ddaass FFlläächengewicht 300 - 1200 g/m2 bei einer Dicke von 2 - 30 mm beträgt.
3. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ggeekkeennnnzzeeiicchhnneett,, ddaassss ddaass FFllääichengewicht 400 - 1000 g/m2 bei einer Dicke von 3 - 15 mm beträgt.
4. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Fasern des Spinnvliesstoffs aus massiven oder hohlen Fasern mit einem runden oder konturierten Querschnitt besteht.
5. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnvliesstoff Mono- oder Bikomponenten- Bindefasern umfasst.
6. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Monokomponenten Bindefasern massiv oder hohl ist und die Fasern einen runden oder konturierten Querschnitt aufweisen.
7. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Monokomponenten-Bindefasern 1 bis 50 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 25 Gew.%, besonders bevorzugt 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Spinnvliesstoff-Schicht, beträgt.
8. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Bikomponenten- Bindefasern massiv oder hohl ist und die Fasern einen runden oder konturierten Querschnitt aufweisen.
9. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bikomponenten-Bindefasern side by side oder Mantel/Kern-Bindefasern sind.
10. Thermoplastisches Trägerteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnvliesstoff aus bis zu 100 Gew.%
Bikomponenten Bindefasern besteht.
11. Thermoplastisches Trägerteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Bikomponenten Bindefasern 20 bis 80 Gew.%, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Spinnvliesstoffes, beträgt.
12. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die konturierten Fasern bzw. Bindefasern einen multilobalen, polygonalen, vorzugsweise dreieckigen, sternförmigen, flachen, ovalen, T-förmigen, Y-förmigen oder H-förmigen Querschnitt haben.
13. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnvliesstoff durch Thermofusion mit Hilfe der Mono- oder Bikomponenten-Bindefasern und gegebenenfalls durch Vernadelung verfestigt ist.
14. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und Bindefasern des
Spinnvliesstoffes aus synthetischen, thermoplastischen Polymeren, vorzugsweise aus wenigstens einem Polyester, wenigstens einem Polyamid, wenigstens einer Viskose, wenigstens einem Polyolefin und/oder wenigstens einem Polyacrylnitril oder aus wenigstens zwei der genannten Polymeren unterschiedlicher Art bestehen.
15. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und ein Teil, vorzugsweise der Kern, der Bikomponenten-Bindefasern aus demselben Polymeren und zumindest ein außen liegender Teil, vorzugsweise der Mantel, der
Bikomponenten-Bindefasern bzw. die Monokomponenten Bindefasern aus einem entsprechenden Polymeren mit einem um wenigstens 150C tieferen Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt des Polymeren des verbleibenden Teils, vorzugsweise des Kerns der Bikomponenten- Bindefasern bzw. der übrigen Fasern aufgebaut sind.
16. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und zumindest ein Teil, vorzugsweise der Kern, der Bikomponenten-Fasem aus demselben Polyester und ein außen liegender Teil, vorzugsweise der Mantel, der Bikomponenten-
Bindefaser bzw. die Monokomponenten Bindefaser aus einem Polyester oder Copolyester mit einem um wenigstens 15°C tieferen Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt des Polymeren des verbleibenden Teils, vorzugsweise des Kerns, der Bikomponenten-Bindefasern bzw. der übrigen Fasern aufgebaut sind.
17. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Fasern einen Titer im Bereich von 2 bis 20 dtex, vorzugsweise 5 bis 15 dtex aufweisen.
18. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Spinnvliesstoff mehrlagig aufgebaut ist.
19. Thermoplastisches Trägerteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen der Schicht aus Spinnvliesstoff mit Hilfe eines Klebemittels auf Basis eines Polyolefins, Polyamids, Copolyamids, eines Polyesters, eines Copolyesters, eines gegebenenfalls vernetzbaren Polyurethans und/oder eines vernetzbaren Epoxidharzes, durch Vernadelung und/oder durch
Wasserstrahlverfestigung miteinander verbunden sind.
20. Thermoformbares Trägerteil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Oberfläche des thermoformbaren Trägerteils mit einer textilen Abdeckschicht, vorzugsweise auf Basis eines Vliesstoffes bedeckt ist.
21. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff der Abdeckschicht bzw. Abdeckschichten ein Spinnvliesstoff, ein Nassvliesstoff oder ein trocken gelegter Vliesstoff, vorzugsweise ein Spinnvliesstoff oder ein trocken gelegter Vliesstoff aus Polyesterfasern und gegebenenfalls 50 bis 80 Gew.% Naturfasern ist, der Wasserstrahl verfestigt wurde.
22. Thermoformbares Trägerteil nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass über wenigstens einer Abdeckschicht ein sichtbares Dekormaterial aufgebracht ist.
23. Verfahren zur in line Herstellung eines thermoformbaren Trägerteils nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass man Fasern und Bindefasern nach dem Schmelzspinnverfahren unter Einsatz geeigneter Düsenvorrichtungen herstellt, zum Vliesstoff abgelegt und durch Thermofusion mit Hilfe von Bindefasern und gegebenenfalls Vernadelung verfestigt, gegebenenfalls abdeckt und gegebenenfalls dekoriert, und zum Trägerteil vereinzelt.
24. Thermogeformter Träger aus einem Trägerteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22.
25. Thermogeformter Träger nach Anspruch 24, mit einem Flächengewicht trocken von 100 bis 1500 g/m2 und mit einer Biegesteifigkeit von > 1.000 N x mm.
26. Thermogeformter Träger nach Anspruch 24 oder 25 als Formteil eines Fahrzeuges.
27. Thermogeformter Träger nach Anspruch 26 in Form eines Fahrzeughimmels, einer Säulen- und/oder Tür-Verkleidung, einer Bodengruppe, einer Hutablage, einer Kofferraum-Auskleidung, einer
Einlegematte, zumindest eines Teils einer Motorraumauskleidung, wie eines Bonnetliners, und/oder einer Stirnwandisolation ist.
28. Verfahren zur Herstellung eines thermogeformten Trägers nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass man das nach dem in line-Verfahren gemäß Anspruch 22 hergestellte thermoformbare Trägerteil nach oder während einer Aufheizphase zu dem Träger formgebend verpresst.
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