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Title:
COMPOSITE MATERIAL, MOULDED PART CONTAINING SAID COMPOSITE MATERIAL, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE COMPOSITE MATERIAL AND THE MOULDED PART
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/223671
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a composite material, in particular a fibre matrix material, in particular a fibre matrix semi-finished product, said composite material comprising a material embedded in a binder matrix, in particular a fibre material embedded in a binder matrix or a lumpy material embedded in a binder matrix, characterised in that the binder matrix is a plastic matrix based on polyurethane, polycarbonate, acrylate, polyvinyl acetate, carboxylic acids and/or cellulose acetobutyral (CAB). The invention also relates to a method for manufacturing the fibre matrix material. The invention also relates to a moulded part comprising: a decorative layer (11) having a front side (12) designed as a visible side and a rear side (13) opposite the front side (12); and a support (16) located on the rear side of the decorative layer (11), the decorative layer (11) consisting of a composite material or comprising a composite material, and the composite material being a composite material according to the invention or being formed from a composite material according to the invention. The invention also relates to a method for manufacturing the moulded part (10).

Inventors:
ZAPF MANUEL (DE)
BARTL FABIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/060507
Publication Date:
October 27, 2022
Filing Date:
April 21, 2022
Export Citation:
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Assignee:
NOVEM CAR INTERIOR DESIGN GMBH (DE)
International Classes:
C08J5/04; C08J3/21; C08J5/24; D04H1/64
Foreign References:
US20210088976A12021-03-25
DE202019005293U12020-03-12
EP1520068B12009-07-29
Attorney, Agent or Firm:
SCHLÖGL, Markus (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verbundmaterial, insbesondere Faser-Matrix-Material, insbesondere Faser-Matrix-Halbzeug, umfassend ein in eine Bindemittelmatrix eingebettetes Material, insbesondere ein in eine Bindemittelmatrix eingebettetes Fasermaterial oder ein in eine Bindemittelmatrix ein gebettetes stückiges Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelmatrix eine Kunststoffmatrix auf Basis von Po lyurethan, Polycarbonat, Acrylat, Polyvinylacetat, Carbonsäuren und/oder Celluloseacetobutyral (CAB) ist.

2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Bindemittelmatrix in dem Verbundmaterial 1 bis

60 Gew.-%, insbesondere 30 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt 45 bis 50 Gew.-% beträgt, und/oder dass der Anteil des eingebetteten Materials in dem Verbundmate rial 1 bis 60 Gew.-%, insbesondere 30 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 45 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 50 bis 55 Gew.-% beträgt.

3. Verbundmaterialnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eingebettete Material ein Fasermaterial aus nicht miteinander verwobenen Fasern ist oder umfasst.

4. Verbundmaterialnach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das eingebettete Material aus einer oder mehreren der folgen- den Faserarten oder Stückarten zusammensetzt: Carbonfasern und/oder Carbonstücke, Glasfasern und/oder Glasstücke, Holzfa sern und/oder Flolzstücke, Polyesterfasern, Nylonfasern, Seidenfa- sern, Steinfasern und/oder Steinstücke, Metallfasern und/oder Me tallstücke, Lederfasern und/oder Lederstücke, Papierfasern und/o der Papierstücke, Cellulosefasern und/oder Cellulosestücke, Poly amidfasern, Pflanzenfasern und/oder Pflanzenstücke.

Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingebettete Material ein Forged Carbon Fasermaterial ist oder ein Forged Carbon Fasermaterial umfasst.

Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelmatrix wenigstens ein Additiv und/oder wenigstens einen Füllstoff und/oder wenigstens ein Farbmittel und/oder we nigstens ein Filmbildehilfsmittel enthält.

Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelmatrix wenigstens einen Lack, insbesondere einen 1-Komponenten-Lack ohne, mit oder umfassend blockiertes Isocya- nat oder einen 2-Komponenten-Lack ohne, mit oder umfassend Iso- cyanat, enthält.

Formteil (10) umfassend eine Dekorschicht (11) mit einer als Sichtseite ausgebildeten Vor derseite (12) und einer der Vorderseite (12) gegenüberliegenden Rückseite (13), und einen an der Rückseite der Dekorschicht (11) angeordneten Träger (16), wobei die Dekorschicht (11) aus einem Verbundmaterial, insbeson dere einem Faser-Matrix-Material besteht oder ein Verbundmate rial, insbesondere ein Faser-Matrix-Material umfasst, und wobei das Verbundmaterial ein Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist oder aus einem Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet ist.

Verfahren zum Herstellen des Verbundmaterials, insbesondere Fa- ser-Matrix-Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfassend die Schritte: a) Bereitstellen des einzubettenden Materials, insbesondere Bereit stellen des Fasermaterials oder des stückigen Materials, b) Herstellen und/oder Bereitstellen eines Bindemittelsystems um fassend eine wässrige Dispersion auf Basis von Polyurethan, Poly carbonat, Acrylat, Polyvinylacetat, Carbonsäuren und/oder einer Lösung aus Celluloseacetobutyral (CAB) zur Ausbildung der Binde mittelmatrix, c) Hinzugeben des einzubettenden Materials in das Bindemittelsys tem, und d) Homogenisieren des Gemisches aus einzubettendem Material und Bindemittelsystem.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinzugeben des einzubettenden Materials in das Binde mittelsystem derart erfolgt, dass das Bindemittelsystem mit einem Anteil von 10 bis 90 Gew.-%, insbesondere mit einem Anteil von 50 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mit einem Anteil von 60 bis 70 Gew.-% in dem Gemisch enthalten ist, und/oder dass das Hinzugeben des einzubettenden Materials in das Binde mittelsystem derart erfolgt, dass das einzubettende Material mit ei nem Anteil von 10 bis 60 Gew.-%, insbesondere mit einem Anteil von 20 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mit einem Anteil von 30 bis 40 Gew.-% in dem Gemisch enthalten ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das einzubettende Material ein Fasermaterial aus nicht miteinander verwobenen Fasern ist oder umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das einzubettende Material aus einer oder mehreren der fol genden Faserarten oder Stückarten zusammensetzt: Carbonfasern und/oder Carbonstücke, Glasfasern und/oder Glasstücke, Holzfa sern und/oder Flolzstücke, Polyesterfasern, Nylonfasern, Seidenfa sern, Steinfasern und/oder Steinstücke, Metallfasern und/oder Steinstücke, Lederfasern und/oder Lederstücke, Papierfasern und/oder Papierstücke, Cellulosefasern und/oder Cellulosestücke, Polyamidfasern, Pflanzenfasern und/oder Pflanzenstücke.

Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das einzubettende Material ein Forged Carbon Fasermaterial ist o- der ein Forged Carbon Fasermaterial umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittelsystem vor dem Einstreuen des einzubettenden Ma terials und/oder vor dem Homogenisieren des Gemisches wenigs tens ein Additiv und/oder wenigstens einen Füllstoff und/oder we nigstens ein Farbmittel und/oder wenigstens ein Filmbildehilfsmittel zugegeben wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittelsystem vor dem Hinzugeben des einzubettenden Materials und/oder vor dem Homogenisieren des Gemisches we nigstens ein Lack, insbesondere ein 1-Komponenten-Lack ohne, mit oder umfassend blockiertes Isocyanat oder ein 2-Komponenten- Lack ohne, mit oder umfassend Isocyanat, zugegeben wird.

16. Verfahren zum Herstellen des Formteils (10) nach Anspruch 8 um- fassend die Schritte: a) Herstellen und Bereitstellen des Verbundmaterials, insbesondere des Faser-Matrix-Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, b) Herstellen und Bereitstellen eines Dekormaterials zur Ausbildung der Dekorschicht (11), wobei bei der Herstellung des Dekormateri als das gemäß Schritt a) hergestellte und bereitgestellte Verbund material eingesetzt wird, c) Herstellung der Dekorschicht (11) aus dem gemäß Schritt b) her gestellten und bereitgestellten Dekormaterials durch Trocknen und/oder Aushärten und/oder Formen des Dekormaterials, d) Anbringen des Trägers (16) an die Rückseite der Dekorschicht (11).

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen und/oder Aushärten und/oder Formen des Dekorma terials zur Herstellung der Dekorschicht (11) bei einer Temperatur von 20 bis 200°C, insbesondere von 40 bis 180°C, bevorzugt von 60 bis 120°C, erfolgt, und/oder einem Druck von 5 bis 150 bar, ins- besondere 50 bis 130 bar, bevorzugt von 80 bis 110 bar erfolgt.

Description:
VERBUNDMATERIAL, FORMTEIL ENTHALTEND VERBUNDMATERIAL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES VERBUNDMATERIALS SOWIE DES FORMTEILS Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, insbesondere ein Faser-Mat rix-Material sowie ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials, insbesondere des Faser-Matrix-Materials. Ferner betrifft die Erfindung ein Formteil enthaltend ein solches Verbundmaterial sowie ein Verfahren zur Herstellung des Formteils.

Im Automobilbereich, im Modellbau, in der Luftfahrt und in vielen weite ren Bereichen werden zahlreiche Formteile, insbesondere Dekor- und Ver kleidungsteile eingebaut. Im Fahrzeuginnenraum sind dies beispielsweise Türverkleidungen, Konsolen- und Instrumentenverblendungen. Zu den Dekor- und Verkleidungsteilen zählen auch Bedientasten bzw. die Abde ckungen von Bedientasten.

Wie in zahlreichen anderen Anwendungen können auch bei der Herstel lung derartiger Formteile Verbundmaterialien, insbesondere Faser-Matrix- Materialien, beispielsweise SMC- oder PrePreg-Halbzeuge eingesetzt wer den. Bekannte Verbundmaterialien enthalten oftmals eine Bindemittel matrix auf Basis von Epoxidharzen oder ungesättigte Polyesterharzen („UP-Harze"). Diese Harze weisen jedoch eine schlechte UV-Beständigkeit auf und neigen daher bei UV-Exposition zur Vergilbung und Versprödung.

Des Weiteren haben die vorstehend genannten Harze einen relativ hohen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen („Volatile organic Com pounds, kurz: „VOC"), welche nicht selten ein hohes Gesundheitsgefähr dungspotential aufweisen, sodass diese beispielsweise für den Einsatz in einem Fahrzeuginnenraum nur bedingt geeignet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Verbundmaterial, insbesondere Faser-Matrix-Material und ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials, insbesondere des Faser-Matrix-Ma- terials, sowie ein Formteil enthaltend ein solches Verbundmaterial und ein Verfahren zur Herstellung des Formteils anzugeben, welche gegenüber bisher bekannten Materialien, Formteilen und Verfahren verbessert und insbesondere für den Einsatz in einem Fahrzeuginnenraum geeignet sind.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verbundmaterials gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Formteiles durch die Merkmale des Anspruches 8. Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung des Verbundmaterials wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 9 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung des Formteils durch die Merkmale des Anspruches 16.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils ab hängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verbundmaterial, insbesondere Faser-Matrix-Mate rial, insbesondere ein Faser-Matrix-Halbzeug, umfasst ein in eine Binde mittelmatrix eingebettetes Material, insbesondere ein in eine Bindemittel matrix eingebettetes Fasermaterial oder ein in eine Bindemittelmatrix ein gebettetes stückiges Material (oder: granulatartiges Material). Das erfin dungsgemäße Verbundmaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bin demittelmatrix eine Kunststoffmatrix, insbesondere eine Kunstharzmatrix, auf Basis von Polyurethan, Polycarbonat, Acrylat, Polyvinylacetat, Carbon säuren und/oder Celluloseacetobutyral (CAB) ist.

Die Formulierung „auf Basis von" bedeutet, dass die Bindemittelmatrix ein Bindemittel aufweist, wobei das Bindemittel Polyurethan, Polycarbonat, Acrylat, Polyvinylacetat, Carbonsäuren und/oder Celluloseacetobutyral (CAB) ist oder umfasst. Dabei kann die Bindemittelmatrix lediglich eines der vorstehend genannten Bindemittel sein oder umfassen oder auch aus zwei oder mehreren der Bindemittel bestehen oder diese enthalten. Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass das Verbundma terial aufgrund der eingesetzten Bindemittel einen im Vergleich zu Epo xid- oder UP-Harzen geringeren Anteil an flüchtigen organischen Verbin dungen und somit geringere VOC-Werte oder zumindest lediglich sehr ge- ringe Mengen an gesundheitsgefährdenden Stoffen aufweist. Die Binde mittel haben eine hohe Biokompatibilität und eine Gesundheitsgefährdung wird verhindert oder ist zumindest deutlich reduziert. Insbesondere ist in dem Verbundmaterial kein Bisphenol-A enthalten, welches oftmals in ei ner Bindemittelmatrix auf Basis von Epoxidharzen vorhanden ist und mitt- lerweile sehr in Verruf geraten sowie als „besonders besorgniserregender Stoff' gelistet ist, da ernsthafte Auswirkungen auf die menschliche Ge sundheit als wahrscheinlich gelten. Ferner sind die genannten Bindemittel vergleichsweise UV stabil und neigen nicht zur Versprödung. Vorzugsweise beträgt der Anteil der Bindemittelmatrix in dem Verbund material 1 bis 60 Gew.-%, insbesondere bei 30 bis 60 Gew.-%, bevorzugt bei 40 bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt 45 bis 50 Gew.-% beträgt, und/oder der Anteil des eingebetteten Materials in dem Verbundmaterial beträgt 1 bis 60 Gew.-%, insbesondere 30 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 45 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 50 bis 55 Gew.-%.

Das eingebettete Material kann ein Fasermaterial oder ein stückiges oder granulatartiges Material sein. Als Fasermaterial kommen grundsätzlich Endlosfasern, die eine unidirektionale Schicht formen oder als Gewebe o- der Gelege vorliegen, sowie Schnittfasern, also Faserstücke oder Faser schnipsel, in Betracht. In bevorzugten Ausgestaltungen ist das eingebet tete Material ein Fasermaterial aus nicht miteinander verwobenen Fasern. Mit anderen Worten: Die Fasern sind in beliebiger Orientierung und frei verteilt in der Bindemittelmatrix eingebettet.

In Ausgestaltungen setzt sich das eingebettete Material, insbesondere das Fasermaterial oder das stückige Material, aus einer oder mehreren der folgenden Faserarten und/oder Stückarten zusammen: Carbonfasern und/oder Carbonstücke, Glasfasern und/oder Glasstücke, Holzfasern und/oder Glasstücke, Polyesterfasern, Nylonfasern, Seidenfasern, Steinfa sern, beispielsweise Basalt, und/oder Steinstücke, beispielsweise Schie fer oder Granit, Metallfasern und/oder Metallstücke, Lederfasern und/oder Metallstücke, Papierfasern und/oder Papierstücke, Cellulosefasern und/o der Cellulosestücke, Polyamidfasern, Pflanzenfasern und/oder Pflanzen stücke. Die Fasern oder Stücke weisen typischerweise eine Länge zwi schen 2 und 80 mm auf.

Vorzugsweise ist das eingebettete Material, insbesondere das Fasermate rial ein Forged Carbon Fasermaterial oder umfasst ein Forged Carbon Fa sermaterial. Das Fasermaterial ist somit aus Carbonfasern gebildet oder umfasst solche Carbonfasern, wodurch optisch ansprechende Effekte, ins besondere bei der Verwendung in einer Dekorschicht eines Formteils, er zielt werden können. Die Carbonfasern weisen typischerweise eine Länge zwischen 2 und80 mm auf.

In bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Bindemittel matrix wenigstens ein Additiv und/oder wenigstens einen Füllstoff und/o der wenigstens ein Farbmittel und/oder wenigstens ein Filmbildehilfsmit- tel enthält. Enthaltene Additive sind beispielsweise Netzmittel, Dispergier hilfsmittel oder Entschäumer, die der Benetzung der Fasern und/oder der Stabilisierung der Bindemittelmatrix dienen. Der enthaltene Füllstoff, bei spielsweise Kreide oder Talkum, verringert unter anderem einen Schwund des Faser-Matrix-Materials während der Aushärtung, sodass innere Span nungen in dem Material reduziert oder sogar verhindert werden. Als Farb mittel kommen beispielsweise wasserunlösliche Pigmente und/oder was serlösliche Farbstoffe zum Einsatz.

In Ausgestaltungen kann die Bindemittelmatrix wenigstens einen Lack enthalten, insbesondere einen 1-Komponenten-Lack ohne, mit oder um fassend blockiertes Isocyanat. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Lack ein 2-Komponenten-Lack ohne, mit oder umfassend Isocyanat ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Formteil, insbesondere ein als Formteil ausgebildetes Dekorteil und/oder Verkleidungsteil für einen Fahrzeugin nenraum, umfassend eine Dekorschicht mit einer als Sichtseite ausgebil- deten Vorderseite und einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rück seite, und einen an der Rückseite der Dekorschicht angeordneten Träger. Die Dekorschicht des erfindungsgemäßen Formteils besteht dabei aus ei nem Verbundmaterial, insbesondere einem Faser-Matrix-Material oder umfasst ein Verbundmaterial, insbesondere ein Faser-Matrix-Material, wo- bei das Verbundmaterial ein Verbundmaterial nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist oder aus einem Verbundmaterial nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gebildet ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Formteils liegt insbesondere darin, dass dieses aufgrund des erfindungsgemäßen Verbundmaterials, insbe sondere des erfindungsgemäßen Faser-Matrix-Materials einen im Ver gleich zu Epoxid- oder UP-Flarzen geringeren Anteil an flüchtigen organi schen Verbindungen und somit geringere VOC-Werte oder zumindest le diglich sehr geringe Mengen an gesundheitsgefährdenden Stoffen auf- weist. Die Bindemittel haben eine hohe Biokompatibilität und eine Ge sundheitsgefährdung wird verhindert oder ist zumindest deutlich redu ziert. Zudem ist in dem Verbundmaterial kein Bisphenol-A enthalten, wel ches oftmals in einer Bindemittelmatrix auf Basis von Epoxidharzen vor handen ist und mittlerweile sehr in Verruf geraten sowie als „besonders besorgniserregender Stoff' gelistet ist, da ernsthafte Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit als wahrscheinlich gelten. Ferner sind die ge nannten Bindemittel vergleichsweise UV stabil und neigen nicht zur Ver sprödung. Dadurch eignet sich das erfindungsgemäße Formteil beispiels weise hervorragend für einen Einsatz in einem Fahrzeuginnenraum, da eine gesundheitliche Gefährdung der Insassen ausgeschlossen und eine hohe Lebensdauer des Formteiles gewährleistet ist. Die Erfindung sieht vor, dass die Dekorschicht ein Verbundmaterial, ins besondere ein Faser-Matrix-Material ist oder umfasst. Die Dekorschicht kann nicht nur aus einer Dekorlage, sondern aus zwei oder mehreren La gen bestehen. Beispielsweise kann die Dekorschicht neben der Dekorlage, die aus dem vorgenannten Verbundmaterial, insbesondere Faser-Matrix- Material gebildet ist, eine Zusatzlage, beispielsweise ein Vlies zur Stabili sierung der Dekorschicht und/oder eine blickdichte Lage, und/oder eine oder mehrere Klebelagen aufweisen.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Träger ein Kunststoffträger ist, wobei der Kunststoffträger, vorzugsweise mittels Spritzgießen, an der Rückseite der Dekorschicht angespritzt ist. Alternativ kann der Träger an der Rückseite der Dekorschicht, insbesondere mittels der Klebelage(n), angeklebt oder angepresst sein. Der Träger kann aus einem transparen ten oder transluzenten Kunststoff, beispielsweise PUR und/oder Polycar bonat („PC"), bestehen oder diesen umfassen.

An der Vorderseite der Dekorschicht kann eine Schutz- und/oder Optik schicht, insbesondere eine transparente oder transluzente Schutz- und/o der Optikschicht, besonders bevorzugt ein transparenter oder transluzen ter Lack, angeordnet sein. Die Schutz- und/oder Optikschicht kann offen porig oder hochglänzend ausgebildet sein. Die Schutz- und/oder Optik schicht kann beispielsweise aufgegossen und/oder aufgesprüht und/oder aufgespritzt sein. Beispielsweise umfasst die Schutz- und/oder Optik schicht Polyurethan („PUR") oder ist aus PUR gebildet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemä ßen Verbundmaterials, insbesondere eines erfindungsgemäßen Faser-Mat- rix-Materials umfasst die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des einzubettenden Materials, insbesondere Bereitstellen des Fasermaterials und/oder des stückigen Materials, b) Herstellen und/oder Bereitstellen eines Bindemittelsystems umfassend eine wässrige (Polymer-)Dispersion auf Basis von Polyurethan, Polycarbo nat, Acrylat, Polyvinylacetat, Carbonsäuren und/oder einer Lösung aus Celluloseacetobutyral (CAB) zur Ausbildung der Bindemittelmatrix, c) Hinzugeben, insbesondere Einstreuen, des einzubettenden Materials in das Bindemittelsystem, und d) Homogenisieren des Gemisches (oder: Grundmasse) aus einzubetten dem Material und Bindemittelsystem.

Die Formulierung Bindemittelsystem umfassend eine wässrige (Polymer-) Dispersion „auf Basis von" bedeutet, dass das Bindemittelsystem eine Dis persion enthaltend ein Bindemittel ist, wobei das Bindemittel Polyurethan, Polycarbonat, Acrylat, Polyvinylacetat, Carbonsäuren und/oder Cellulose acetobutyral (CAB) ist oder umfasst. Im Falle von Polyurethan, Polycarbo nat, Acrylat, Polyvinylacetat und/oder Carbonsäuren ist die Dispersion eine wässrige Dispersion. Bei der Verwendung von CAB als Bindemittel liegt dieses als in einem geeigneten Lösungsmittel gelöstes Harz vor, kann jedoch aufgrund seiner hohen Polarität nach Bedarf mit Wasser ver dünnt werden. Dabei kann das Bindemittelsystem lediglich eines der vor stehend genannten Bindemittel enthalten oder umfassen oder auch aus zwei oder mehreren der Bindemittel bestehen oder diese enthalten. Die wässrige Dispersion weist insbesondere einen Feststoffgehalt von 1 bis 70 Gew.-%, insbesondere 10 bis 50 Gew.-% auf.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass mittels des Ver fahrens ein Verbundmaterial, insbesondere ein Faser-Matrix-Material her gestellt wird, welches aufgrund der eingesetzten Bindemittel einen im Vergleich zu Epoxid- oder UP-Harzen geringeren Anteil an flüchtigen or ganischen Verbindungen und somit geringere VOC-Werte oder zumindest lediglich sehr geringe Mengen an gesundheitsgefährdenden Stoffen, ins besondere auch kein Bisphenol-A, aufweist. Die Bindemittel haben eine hohe Biokompatibilität und eine Gesundheitsgefährdung wird verhindert oder ist zumindest deutlich reduziert. Ferner sind die genannten Binde mittel vergleichsweise UV stabil und neigen nicht zur Versprödung.

Im Nachgang zum Homogenisieren des Gemisches können weitere gän gige, dem Fachmann bekannte Verfahrensschritte durchgeführt werden, um SMC (Sheet Molding Compound), BMC (Bulk Molding Compound) oder Prepreg Bauteile oder Halbzeuge herzustellen.

Gemäß bevorzugter Weiterbildungen des Verfahrens erfolgt das Hinzuge ben, insbesondere Einstreuen des einzubettenden Materials in das Binde mittelsystem derart, dass das Bindemittelsystem mit einem Anteil von 10 bis 90 Gew.-%, insbesondere mit einem Anteil von 50 bis 80 Gew.-%, be sonders bevorzugt mit einem Anteil von 60 bis 70 Gew.-% in dem Ge misch enthalten ist, und/oder das Hinzugeben, insbesondere Einstreuen des einzubettenden Materials in das Bindemittelsystem erfolgt derart, dass das einzubettende Material mit einem Anteil von 10 bis 60 Gew.-%, insbesondere mit einem Anteil von 20 bis 50 Gew.-%, besonders bevor zugt mit einem Anteil von 30 bis 40 Gew.-% in dem Gemisch enthalten ist.

Das einzubettende Material kann als ein Fasermaterial oder ein stückiges oder granulatartiges Material vorliegen. Als Fasermaterial können dem Bindemittelsystem grundsätzlich Endlosfasern, die eine unidirektionale Schicht formen oder als Gewebe oder Gelege vorliegen, sowie Schnittfa sern, also Faserstücke oder Faserschnipsel, zugegeben werden. In bevor zugten Ausgestaltungen wird als einzubettendes Material ein Fasermate rial aus nicht miteinander verwobenen Fasern in das Bindemittelsystem eingestreut.

In Ausgestaltungen wird oder werden dem Bindemittelsystem als einzu bettendes Material, insbesondere als Fasermaterial oder als stückiges Ma terial, eine oder mehrere der folgenden Faserarten und/oder Stückarten zugegeben bzw. in das Bindemittelsystem eingestreut: Carbonfasern und/oder Carbonstücke, Glasfasern und/oder Glasstücke, Holzfasern und/oder Holzstücke, Polyesterfasern, Nylonfasern, Seidenfasern, Steinfa sern, beispielsweise Basalt, und/oder Steinstücke, beispielsweise Schiefer oder Granit, Metallfasern und/oder Metallstücke, Lederfasern und/oder Lederstücke, Papierfasern und/oder Papierstücke, Cellulosefasern und/o der Cellulosestücke, Polyamidfasern, Pflanzenfasern und/oder Pflanzen stücke. Die Fasern oder Stücke weisen typischerweise eine Länge zwi schen 2 und 80 mm auf.

Vorzugsweise wird oder werden dem Bindemittelsystem als einzubetten des Material, insbesondere als Fasermaterial ein Forged Carbon Faserma terial oder ein Forged Carbon Fasermaterial umfassendes Fasermaterial zugegeben bzw. in das Bindemittelsystem eingestreut. Das Fasermaterial ist somit aus Carbonfasern gebildet oder umfasst solche Carbonfasern, wodurch optisch ansprechende Effekte, insbesondere bei der Verwendung in einer Dekorschicht eines Formteils, erzielt werden können. Die Carbon fasern weisen typischerweise eine Länge zwischen 2 und 80 mm auf.

In bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass dem Bindemittel system vor dem Hinzugeben, insbesondere Einstreuen des einzubettenden Materials, insbesondere des Fasermaterials und/oder vor dem Homogeni sieren des Gemisches wenigstens ein Additiv und/oder wenigstens einen Füllstoff und/oder wenigstens ein Farbmittel und/oder wenigstens ein Filmbildehilfsmittel zugegeben wird oder werden. Als Additive werden bei spielsweise Netzmittel, Dispergierhilfsmittel oder Entschäumer zugege ben, die der Benetzung der Fasern und/oder der Stabilisierung des Binde mittelsystems, insbesondere während der Homogenisierung des Gemi sches dienen. Als Füllstoff wird beispielsweise Talkum oder Kreide zuge geben. Der Füllstoff verringert insbesondere einen Schwund des Faser- Matrix-Materials während der Aushärtung, sodass innere Spannungen in dem Material reduziert oder sogar verhindert werden. Als Farbmittel wer den beispielsweise wasserunlösliche Pigmente und/oder wasserlösliche Farbstoffe zugegeben. Als Filmbildehilfsmittel werden vorzugsweise orga nische Lösungsmittel zugegeben, die im Verlauf des Fierstellungsverfah rens zumindest größtenteils wieder aus dem Material entweichen. Der An teil der Additive und/oder Füllstoffe und/oder Farbmittel und/oder Filmbil- dehilfsmittel ist vorzugsweise auf einen Anteil von maximal 50 Gew.-%, insbesondere auf einen Anteil von maximal 40 Gew.-% begrenzt.

In Ausgestaltungen wird dem Bindemittelsystem vor dem Flinzugeben, insbesondere Einstreuen des einzubettenden Materials, insbesondere des Fasermaterials und/oder vor dem Flomogenisieren des Gemisches wenigs tens ein Lack, insbesondere ein 1-Komponenten-Lack ohne, mit oder um fassend blockiertes Isocyanat oder ein 2-Komponenten-Lack ohne, mit o- der umfassend Isocyanat, zugegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Fierstellen eines erfindungsgemä ßen Formteils umfasst die folgenden Schritte: a) Fierstellen und Bereitstellen des erfindungsgemäßen Verbundmaterials, insbesondere des erfindungsgemäßen Faser-Matrix-Materials mit dem er findungsgemäßen Verfahren, b) Fierstellen und Bereitstellen eines Dekormaterials zur Ausbildung der Dekorschicht, insbesondere zur Ausbildung wenigstens einer Dekorlage der Dekorschicht, wobei bei der Fierstellung des Dekormaterials das ge mäß Schritt a) hergestellte und bereitgestellte Verbundmaterial eingesetzt wird, c) Fierstellung der Dekorschicht, insbesondere wenigstens der Dekorlage der Dekorschicht, aus dem gemäß Schritt c) hergestellten und bereitge stellten Dekormaterials durch Trocknen und/oder Aushärten und/oder Formen des Dekormaterials, d) Anbringen des Trägers an die Rückseite der Dekorschicht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in vorteilhafter Weise Formteile hersteilen, die beispielsweise hervorragend für einen Einsatz in einem Fahrzeuginnenraum geeignet sind, da die verwendeten Bindemittel einen im Vergleich zu Epoxid- oder UP-Harzen geringeren Anteil an flüch tigen organischen Verbindungen und somit geringere VOC-Werte oder zu mindest lediglich sehr geringe Mengen an gesundheitsgefährdenden Stof fen, insbesondere kein Bisphenol-A. aufweisen, wodurch eine Gesund heitsgefährdung der Insassen verhindert oder ist zumindest auf ein nicht signifikantes Maß reduziert wird. Ferner sind die genannten Bindemittel vergleichsweise UV stabil und neigen nicht zur Versprödung.

Die Erfindung sieht vor, dass die Herstellung der Dekorschicht, insbeson dere wenigstens einer Dekorlage der Dekorschicht durch Trocknen und/o der Aushärten und/oder Formen des aus dem Verbundmaterial, insbeson dere Faser-Matrix-Material bestehenden oder dieses umfassenden Dekor materials erfolgt. Dies erfolgt beispielsweise mittels Formpressen oder in Spritzgießwerkzeugen.

Die Dekorschicht kann nicht nur aus einer Dekorlage, sondern aus zwei o- der mehreren Lagen bestehen, sodass die Herstellung der Dekorschicht neben der Herstellung der Dekorlage die Bereitstellung einer oder mehre rer Zusatzlagen, beispielsweise ein Vlies zur Stabilisierung der Dekor schicht und/oder eine blickdichte Lage, und/oder einer oder mehrerer Klebelagen, und deren jeweilige Anbringung an die Dekorlage bzw. an eine der Zusatzlagen umfassen kann.

Der Träger kann vorzugsweise ein Kunststoffträger sein, der insbesondere mittels Spritzgießen an der Rückseite der Dekorschicht angespritzt wird, oder der insbesondere mittels einer oder mehrerer Klebeschichten, an die Rückseite der Dekorschicht angeklebt oder angepresst wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, erfolgt das Trocknen und/o der Aushärten und/oder Formen des Dekormaterials zur Herstellung der Dekorschicht bei einer Temperatur von 20 bis 200°C, insbesondere von 40 bis 180°C, bevorzugt von 60 bis 160°C, erfolgt, und/oder einem Druck von 5 bis 150 bar, insbesondere 50 bis 130 bar, bevorzugt von 80 bis 110 bar erfolgt. Dadurch reduziert sich die Restfeuchte des Dekormaterials in der Dekorschicht auf eine Restfeuchte unter 5%, insbesondere unter 3%, besonders bevorzugt unter 1% liegt. Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand von Beispielrezepturen gemäß Ausführungsbeispielen so wie der FIG 1, die einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines er findungsgemäßen Formteils in einer Schnittdarstellung zeigt, näher erläu tert.

FIG. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines als Dekorteil und/oder Verklei dungsteil für einen Fahrzeuginnenraum ausgebildeten erfindungsgemäßen Formteils 10. Das Formteil 10 umfasst eine Dekorschicht 11 mit einer als Sichtseite ausgebildeten Vorderseite 12 und einer der Vorderseite 12 ge- genüberliegenden Rückseite 13. Die Dekorschicht 11 umfasst beispielhaft eine Dekorlage 14 und eine Zwischenlage 15, beispielsweise eine Klebe schicht. An der Rückseite 13 der Dekorschicht 11 ist ein Träger 16 ange ordnet. Der Träger 16 ist ein Kunststoffträger, der beispielsweise mittels Spritzgießen an der Rückseite 13 der Dekorschicht 11 angespritzt ist.

Die Dekorschicht 11 umfasst ein Verbundmaterial, vorliegend ein Faser- Matrix-Material, welches vorliegend die Dekorlage 14 ausbildet.

Das Faser-Matrix-Material sowie dessen Herstellung wird anhand der nachfolgend dargestellten Beispielrezepturen 1 und 2 und mittels des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erläutert.

Das Faser-Matrix-Material ist ein Faser-Matrix-Halbzeug, welches exemp larisch ein in eine Bindemittelmatrix eingebettetes Fasermaterial umfasst. Die Bindemittelmatrix ist eine Kunststoffmatrix auf Basis von Polyurethan, Polycarbonat, Acrylat, Polyvinylacetat, Carbonsäuren und/oder Cellulose- acetobutyral (CAB), gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Kunststoff matrix auf Basis von Carbonsäuren bzw. auf Basis von Acrylat.

Der Anteil der Bindemittelmatrix in dem Faser-Matrix-Material beträgt bei- spielsweise 48 Gew-% (Beispiel 1) oder 46 Gew.-% (Beispiel 2). Der An teil des Fasermaterials in dem Faser-Matrix-Material beträgt beispiels weise 52 Gew.-% (Beispiel 1) oder 54 Gew.-% (Beispiel 2).

Das Fasermaterial ist beispielhaft ein Fasermaterial aus nicht miteinander verwobenen Fasern, exemplarisch Carbonfasern mit einer Länge von etwa 25 mm, ein sogenanntes „Forged Carbon Fasermaterial". Anstelle oder neben den genannten Carbonfasern können weitere Faserarten, beispiels weise Glasfasern, Flolzfasern, Polyesterfasern, Nylonfasern, Seidenfasern, Steinfasern, Metallfasern, Lederfasern, Papierfasern, Cellulosefasern, Po- lyamidfasern, Pflanzenfasern und/oder Pflanzenstücke in der Bindemittel matrix eingebettet sein.

Ferner sind in der Bindemittelmatrix Additive, Füllstoffe, Farbmittel und/oder Filmbildehilfsmittel sowie wenigstens ein Lack, insbesondere ein 1-Komponenten-Lack ohne, mit oder umfassend blockiertes Isocyanat o- der ein 2-Komponenten-Lack ohne, mit oder umfassend Isocyanat, ent halten.

Zur Herstellung des Faser-Matrix-Materials wird in einem ersten Schritt a) das Fasermaterial, vorliegend ein Fasermaterial aus nicht miteinander verwobenen Carbonfasern mit einer Länge von etwa 25 mm, ein soge nanntes „Forged Carbon Fasermaterial", bereitgestellt. Anstelle oder ne ben den genannten Carbonfasern können weitere Faserarten, beispiels weise Glasfasern, Holzfasern, Polyesterfasern, Nylonfasern, Seidenfasern, Steinfasern, Metallfasern, Lederfasern, Papierfasern, Cellulosefasern, Po lyamidfasern, Pflanzenfasern und/oder Pflanzenstücke bereitgestellt wer den.

In einem zweiten Schritt b) wird das Bindemittelsystem bereitgestellt o- der hergestellt. Gemäß Beispiel 1 umfasst das Bindemittelsystem eine wässrige Dispersion auf Basis von Carbonsäuren, gemäß Beispiel 2 wird eine wässrige Polymerdispersion auf Basis von Acrylat eingesetzt. Das Bindemittelsystem kann neben der wässrigen Dispersion weitere Stoffe, insbesondere wenigstens ein Additiv und/oder wenigstens einen Füllstoff und/oder wenigstens ein Farbmittel und/oder wenigstens ein Filmbilde- hilfsmittel enthalten, die dem Bindemittelsystem zur Herstellung dessel ben vor dem Einstreuen des Fasermaterials und/oder vor dem Homogeni sieren des Gemisches aus Fasermaterial und Bindemittelsystem zugege ben werden. Ferner kann dem Bindemittelsystem ein Lack, insbesondere ein 1-Komponenten-Lack ohne, mit oder umfassend blockiertes Isocyanat oder ein 2-Komponenten-Lack ohne, mit oder umfassend Isocyanat, zuge geben werden.

In einem dritten Schritt c) wird das Fasermaterial in das Bindemittelsys tem eingestreut. Dies erfolgt gemäß den beiden Beispielen 1 und 2 je weils derart, dass das Bindemittelsystem mit einem Anteil von etwa 65- Gew.-% und das Fasermaterial mit einem Anteil von etwa 35 Gew.-% in dem Gemisch (oder: Grundmasse) aus Bindemittelsystem und Fasermate rial enthalten ist.

In einem vierten Schritt d) wird das Gemisch oder die Grundmasse aus Bindemittelsystem und Fasermaterial homogenisiert, um das Faser-Matrix- Material zu erhalten.

Zum Fierstellen des in FIG 1 exemplarisch gezeigten Formteils 10 wird zu nächst nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren das Faser-Matrix- Material hergestellt und zur Fierstellung des Formteils 10 bereitgestellt (Schritt a)).

Das Faser-Matrix-Material wird anschließend in einem Schritt b) als De kormaterial zur Ausbildung der Dekorschicht 11, genauer der Dekorlage 14 eingesetzt.

Die Fierstellung der Dekorschicht 11 erfolgt dabei gemäß Schritt c) durch Trocknen, Aushärten und Formen des aus dem Faser-Matrix-Material ge bildeten oder dieses umfassenden Dekormaterials. Flieraus wird die De korschicht 11, exemplarisch die Dekorlage 14 gebildet. Dieserfolgt in ei ner Formgebungseinheit, insbesondere in einem Presswerkzeug, bei ei nem Druck von 5 bis 150 bar, insbesondere 50 bis 130 bar, und bei einer Temperatur von 20 bis 200°C, insbesondere von 40 bis 180°C, bevorzugt von 60 bis 120°C. In der Formgebungseinheit wird das Faser-Matrix-Mate rial somit unter Beaufschlagung von Temperatur und Druck geformt, ge trocknet und ausgehärtet. Gegebenenfalls werden bei der Fierstellung der Dekorschicht 11 weitere Zwischenlagen, beispielsweise eine Stabilisie rungsschicht oder eine Klebelage, auf die Dekorlage 14 aufgebracht oder an dieser angeordnet. Eine solche Zwischenlage kann beispielsweise bei der Fierstellung der Dekorlage 14 in die Formgebungseinheit mit eingelegt und an diese angepresst oder angedrückt werden, um die Dekorschicht 11 herzustellen. Alternativ kann die Zwischenlage auf die Dekorlage 14 aufkaschiert werden. Vorliegend umfasst die Dekorlage exemplarisch eine an der Rückseite der Dekorlage 14 aufgebrachte Zwischenlage 15.

In einem letzten Schritt (Schritt d)) wird der Träger 16 an die Rückseite der Dekorschicht 11 angebracht. Dies kann beispielsweise durch Hinter spritzen der Dekorschicht 11 oder Pressen und Verkleben des Trägers 16 mit der Rückseite der Dekorschicht 11 erfolgen. Die zuvor beschriebene Zwischenlage 15, welche vorliegend die Rückseite der Dekorschicht 11 bildet, kann alternativ auch auf den Träger 16 aufgebracht, insbesondere aufgepresst und dann gemeinsam mit dem Träger 16 an der Dekorlage 14 angebracht werden.

Bezugszeichen liste

10 Formteil

11 Dekorschicht 12 Vorderseite der Dekorschicht

13 Rückseite der Dekorschicht

14 Dekorlage

15 Zwischenlage

16 Träger