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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formbauteil mit reduziertem CO2-Fussabdruck. Die Erfindung bezieht sich auf die Gestaltung von Formbauteilen, die aus nachhaltigen und umweltfreundlichen Materialien hergestellt sind.
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Aus
DE 10 2017 003 643 B3 ist ein Formbauteil bekannt, bei dem ein Furnierblatt aus Rattan auf ein Trägermaterial aufgebracht ist, welches zur Formgebung mit einem Kunststoff in einem Druck- oder Spritzgussverfahren hinterspritzt wird. Furnierblätter sind z.B. aus
DE 10 2018 114 687 A1 bekannt.
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Verfahren zur Herstellung von Holzprofilen sind z.B. aus
DE 102019 113686 A1 bekannt. Plattenförmige Verbundkörper aus einem natürlichen Werkstoff sind z.B. aus
DE 198 52 033 A1 bekannt.
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Nachverformbare Fasermatten aus natürlichen Fasern werden immer häufiger für die Realisierung von Formbauteilen eingesetzt. Dadurch kann die Verwendung von meist Erdöl-basierten Kunststoffen durch nachwachsende Rohstoffe weitestgehend ersetzt werden.
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Optisch entsprechen Fasermatten nach der Umformung und Komprimierung zu Formteilen jedoch oft nicht den extrem hohen Ansprüchen an eine Dekor-Oberfläche, wie es im Automobil Innenraum oder im Möbelbereich erwartet wird. Gleichzeitig sind die Möglichkeiten im Bereich der Applizierung von Dekor-Oberflächen auf umgeformte Fasermatten hauptsächlich auf Folien oder Leder, vorwiegend aus fossilen Rohstoffen begrenzt, da natürliche Materialien den hohen Grad der nötigen dreidimensionalen Umformung, strukturell nicht überstehen.
DE 199 59 654 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Innenausstattungskomponenten von Kraftfahrzeugen mit einem definierten Oberflächenprofil.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formbauteil anzugeben, welches bei dreidimensionaler Umformung keine Zerstörungen zeigt und wobei ein im Formbauteil verwendetes Element gleichzeitig die dekorative Oberfläche des Formbauteils bildet.
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Diese Aufgabe erfüllt das Formbauteil gemäß den Merkmalen des geltenden Patentanspruchs 1.
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Das Formbauteil gemäß der Erfindung umfasst ein als Deckschicht dienendes erstes Furnierblatt, bestehend zumindest teilweise aus Rattan mit einer als Sichtseite ausgebildeten Vorderseite und einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite und ein an der Rückseite des Furnierblatts aufgebrachtes Trägermaterial. Das Trägermaterial ist eine umformbare Fasermatte, mit einem Anteil von mindestens 50% nachwachsenden, pflanzlichen Rohstoffen mit einem Zelluloseanteil von weniger als 75%. Zweckmäßig handelt es sich um eine unvernadelte oder vernadelte Fasermatte.
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Durch die Verwendung von natürlichem Furnier auf Basis von Rattan mit seinen einzigartigen, dreidimensionalen Verformungseigenschaften in Kombination mit einer umformbaren Fasermatte werden erstmals Formbauteile ermöglicht, die zum einen die nötige dreidimensionale Komplexität in Kombination mit struktureller Widerstandsfähigkeit abbilden können und zum anderen auch die hohe optische und haptische Anforderung an Oberflächen aus natürlichen Materialien für z.B. den gehobenen Automobilinnenraum erfüllen können. Neben der Stabilität bei der Umformung wird dadurch auch die Nachhaltigkeit und ökologische Verträglichkeit des Formbauteils erhöht. Außerdem wird durch Einsatz von Fasermatten mit >50 % nachwachsenden Rohstoffen pflanzlichen Ursprunges mit einem Zelluloseanteil von weniger als 75% eine Gewichteinsparung des Formbauteils und CO2-Reduktion bei der Herstellung erreicht.
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Beim Verbund der umformbaren Fasermatte mit dem Furnierblatt, zweckmäßig ein Rattanfurnier dient das Furnierblatt einerseits als Dekorschicht und andererseits dient es optischen und haptischen Zwecken. Darüber hinaus gleicht der Verbund der umformbaren Fasermatte und insbesondere des Rattan-Furnierblatts technische Schwächen einer Fasermatte aus. Fasermatten und im besonderen unvernadelte Fasermatten reißen während des Umformungsprozesses häufig, wodurch der Einsatz von sogenannten Umformpapieren bzw. Umformfolien notwendig wird, welche jedoch nach dem Verformungsprozess entsorgt werden müssen. Durch den Einsatz eines Furnierblatts aus Rattan wird die Verwendung dieses Wegwerfprodukts während des Umformungsprozesses hinfällig, da das Furnierblatt aus Rattan diese Eigenschaft eines Umformpapiers bzw. einer Umformfolie übernimmt.
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Wo eine verdichtete Fasermatte bei Verbiegung bzw. Verformung brechen würde, sorgt das Furnierblatt, insbesondere in Form eines Rattanfurniers als Decklage mit seinen sehr guten Dehneigenschaften und Faserstabilität in Längsrichtung außerdem dafür, dass der Verbund in bereits verformtem Zustand nicht bricht. Insbesondere in Belastungszonen bei Möbelteilen (z.B. Sitzschale Übergang Sitzfläche in Rückenlehne) oder bei Unfällen / Crashtest KFZ-Zierteile / Splittern usw. zeigt der erfindungsgemäße Verbund Vorteile. Weitere Einsatzgebiete sind z.B. Bereiche des Transports (KFZ, Boot, Flugzeug), Möbel und Inneneinrichtung, Elektronikgeräte-Gehäuse, Sportartikel oder Protektoren. Die Verwendung von Rattanmaterial als Bestandteil der Fasermatte verstärkt diesen Effekt aufgrund der Faserstabilität der einzelnen Rattanfasern in der Fasermatte. Vorteilhaft ist das Trägermaterial eine umformbare Fasermatte, mit einem Anteil von wenigstens 5% Rattanmaterial. Weiterhin ist das Trägermaterial vorteilhaft eine unter Druck plastisch umformbare Fasermatte.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf umformbare Fasermatten, konzipiert für die Anwendung in Pressverfahren zur Herstellung dreidimensionaler Strukturen. Diese Fasermatten bestehen aus einem Verbund flexibler Fasern, die so angeordnet und miteinander verbunden sind, dass sie einerseits eine hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit in ihrem ursprünglichen Zustand aufweisen, andererseits aber in der Lage sind, eine stabile, dreidimensionale Form anzunehmen, sobald sie einem Pressvorgang unterzogen werden. Die Fasern sind so beschaffen, dass sie unter Einwirkung von Druck und/oder Hitze eine dauerhafte Verformung ermöglichen, wodurch die Fasermatte in eine gewünschte dreidimensionale Form gebracht und in dieser Form verfestigt werden kann. Diese Eigenschaft macht die Fasermatte und somit das erfindungsgemäße Formbauteil ideal für Anwendungen in Bereichen wie Automobilbau, Möbeldesign, Architektur und anderen Industrien, wo maßgeschneiderte, dreidimensionale Komponenten gefragt sind.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Furnierblatt und dem Trägermaterial ein oder mehrere Vliese und/oder ein oder mehrere weitere Furnierblätter angeordnet. Auf diese Weise wird die Stabilität und die optische Qualität des Formbauteils insbesondere vor, und während des Umformprozesses weiter verbessert.
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Unter einem Vlies oder Vliesstoff wird im Weiteren ein Gebilde aus Fasern begrenzter Länge, Endlosfasern oder geschnittenen Garnen jeglicher Art und jeglichen Ursprungs verstanden, die auf irgendeine Weise zu einem Vlies zusammengefügt und auf irgendeine Weise miteinander verbunden worden sind. Davon ausgeschlossen ist das Verkreuzen bzw. Verschlingen von Garnen, wie es beim Weben, Wirken, Stricken, der Spitzenherstellung, dem Flechten und Herstellung von getufteten Erzeugnissen geschieht. Nicht zu den Vliesstoffen gehören Folien und Papiere. Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Vlies oder Vliesstoff ist zwar verformbar aber nicht plastisch derart verformbar, dass er nach einem Pressvorgang eine formhaltige bzw. hinreichend belastungsfähige 3-dimensionale Struktur ausbildet.
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In einer weiteren Ausführungsform kann ein weiteres als Deckschicht dienendes Furnierblatt an einer dem ersten Furnierblatt gegenüberliegenden Seite des Trägermaterials angebracht sein. Dies ermöglicht die Gestaltung von Formbauteilen mit einer ästhetischen Doppelseitigkeit.
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Um die Oberfläche des Formbauteils zu schützen und/oder zu gestalten, kann auf einer Sichtseite einer Deckschicht eine Schutz- und/oder Designschicht angeordnet sein. Diese Schicht kann dabei aus einem Acrylatsystem, Hydrosystem, einem PUR-und/oder Polyester und/oder einem PVAC-System und/oder einer Keramikbeschichtung und/oder einem Öl - bzw. Wachssystem bestehen, welche mittels Lackieren, mittels Streichen, tauchen oder in Form einer Folie aufgebracht wird.
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Die Dicke eines einzelnen Furnierblatts beträgt in einer Ausführungsform weniger als 1/3 der Dicke des Trägermaterials, was die Stabilität und Flexibilität des Formbauteils gewährleistet. Die Dicke des Furnierblatts kann in verschiedenen Ausführungsformen im Bereich von 0,05 mm bis 3 mm variieren. Der verpresste Verbund hat üblicherweise eine Gesamtdicke von 2 - 15 mm.
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Die Fasermatte weist vorteilhaft vor dem Verdichten eine Dichte von 40 bis 140 kg/m3 und im Verbund nach dem Verpressen eine Dichte von 200 - 1000 kg/m3 auf.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Furnierblatt mittels einer Klebeschicht an dem Trägermaterial angebracht sein, um eine dauerhafte Verbindung sicherzustellen. In der Ausführungsform, in der ein Vlies zwischen dem Furnierblatt und dem Trägermaterial angeordnet ist, kann eine Klebeschicht jeweils zwischen dem Vlies und dem Furnierblatt und zwischen dem Vlies und dem Trägermaterial aufgebracht und angeordnet sein.
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Auf einer der Deckschicht abgewandten Seite des Trägermaterials kann ein Anbauteil als Spritzguss- oder Klebeteil und/oder Verankerungsbuchsen angebracht sein, um zusätzliche Funktionen oder Befestigungsmöglichkeiten zu bieten.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Formbauteils gemäß den oben beschriebenen Ansprüchen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines zur Bildung der ersten Deckschicht vorgesehenes Furnierblatts, bestehend zumindest teilweise aus Rattan sowie eines Trägermaterials.
- - Verpressen des Trägermaterials mit der ersten Deckschicht, wobei als Trägermaterial eine umformbare Fasermatte mit einem Anteil von mindestens 50% nachwachsenden, pflanzlichen Rohstoffen mit einem Zelluloseanteil von weniger als 75% verwendet wird.
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Im Verfahren kann beim oder nach dem Schritt des Verpressens des Trägermaterials mit dem Furnierblatt, wobei das Trägermaterial an die Rückseite des Furnierblatts gepresst wird, mindestens ein Anbauteil mittels Spritzguss- oder Klebetechnik auf einer dem Furnierblatt abgewandten Seite des Trägermaterials angebracht werden.
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Zweckmäßig erfolgt das Verpressen des Furnierblatts mit der umformbaren Fasermatte zu einem final dreidimensional umgeformten Verbund hierbei gleichzeitig, d.h. Verpressen des Furnierblatts mit dem Trägermaterial und Verformung des Verbunds finden in einem Prozessschritt bzw. in einem Arbeitsgang statt.
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In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens kann das Furnierblatt mit der umformbaren Fasermatte in einem ersten Schritt zu einem vorläufigen dreidimensionalen umgeformten Verbund gepresst werden. In einem weiteren Prozessschritt wird dieser Verbund dann in eine finale dreidimensionale Form gepresst, wobei gleichzeitig mittels Kunststoff Halterungselemente oder Clips an den Verbund angespritzt werden.
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In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens kann das Furnierblatt mit der umformbaren Fasermatte zu einem vorläufigen ebenen, also zweidimensionalen Verbund gepresst werden. In einem weiteren Prozessschritt wird der zweidimensionale Verbund in eine vorläufige oder finale dreidimensionale Form gepresst oder umgeformt. Entweder gleichzeitig oder in einem weiteren Verfahrensschritt wird mittels Kunststoff Halterungselemente oder Clips an den Verbund angespritzt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann vor dem Verpressen zwischen dem Furnierblatt und dem Trägermaterial eine Klebeschicht aufgebracht werden, um eine feste Verbindung sicherzustellen. Zweckmäßig können vor dem Verpressen zwischen dem Furnierblatt und dem Trägermaterial ein oder mehrere Vliese oder/und ein oder mehrere weitere Furnierblätter und/oder eine oder mehrere weitere Schichten Trägermaterial (3) eingebracht werden.
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Die Dicke des verwendeten Furnierblatts kann im Verfahren so gestaltet werden, dass sie 1/3 der Dicke des Trägermaterials beträgt oder höher, insbesondere wenn mehrere Furnierblätter zum Einsatz kommen.
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Für die Fasermatte kann im Verfahren eine vernadelte oder unvernadelte Fasermatte verwendet werden, um die Formbarkeit des Formbauteils zu erhöhen.
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Darüber hinaus kann im Verfahren auf einer der ersten Deckschicht gegenüberliegenden Seite des Trägermaterials eine weitere Deckschicht aus einem Furnierblatt, z.B. Rattanfurnier angebracht werden, um eine Doppelseitigkeit des Formbauteils zu erreichen.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 den schematischen Aufbau eines ersten beispielhaften Formbauteils,
- 2 den schematischen Aufbau eines zweiten beispielhaften Formbauteils,
- 3 den Prozessablauf eines Herstellungsverfahrens.
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1 zeigt den schematischen Aufbau eines ersten beispielhaften Formbauteils gemäß der Erfindung. Das Formbauteil 1 ist aufgebaut durch ein Trägermaterial 3 und ein erstes Furnierblatt 2. Das Furnierblatt 2 weist dabei eine Sichtseite/Vorderseite 5 und eine Rückseite 6 auf. An der Rückseite 6 des Furnierblatts 2 ist das Trägermaterial 3 mittels einer Klebeschicht 8 angebracht. Auf der Sichtseite 7 des Furnierblatts 2 ist eine Schutzschicht aufgebracht.
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Auf der gegenüberliegenden Seite des Trägermaterials 3 ist ein weiteres Furnierblatt 2 angebracht. An diesem Furnierblatt 2 ist zumindest ein Anbauteil 9 als Spritzguss- oder Klebeteil angebracht. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Anbauteil 9 direkt an das Trägermaterial 3 angebracht, d.h. gespritzt oder geklebt wird.
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Das Formbauteil 1 kann dabei ein zweidimensionales Bauteil als auch ein dreidimensionales Bauteil sein.
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2 zeigt den schematischen Aufbau eines zweiten beispielhaften Formbauteils gemäß der Erfindung, welcher sich von dem Aufbau in 1 durch ein Vlies 4 oder ein weiteres Furnierblatt 2 zwischen dem ersten Furnierblatt 2 und dem Trägermaterial 3 unterscheidet. Das Vlies 4 bzw. weitere Furnierblatt 2 ist hierbei mit dem ersten Furnierblatt 2 und ggf. mit weiteren Furnierblättern 2 und dem Trägermaterial 3 über eine Klebeschicht 8 verklebt. Ferner unterscheidet sich der Aufbau gegenüber 1 dadurch, dass anstatt einer, eine weitere Schicht des Trägermaterials 3 zum Einsatz kommt, welche wiederum über eine Klebeschicht 8 verbunden sind.
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3 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren. In einem ersten Schritt 10 wird ein Furnierblatt 2 zur Bildung der Deckschicht sowie ein Trägermaterial bereitgestellt. Im anschließenden Schritt 11 wird das Trägermaterial mit dem Furnierblatt verpresst. Der Prozess des Verpressens kann dabei derart erfolgen, dass gleichzeitig mit dem Pressen auch ein Verformen des Verbunds aus Furnierblatt und Trägermaterial erfolgt. Ferner kann entweder gleichzeitig mit dem Schritt 11 oder nachrangig ein Anspritzen oder Ankleben eines Anbauteils an das Trägermaterial erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Formbauteil
- 2
- Furnierblatt
- 3
- Trägermaterial
- 4
- Vlies
- 5
- Sichtseite/Vorderseite
- 6
- Rückseite
- 7
- Schutz/Designschicht
- 8
- Klebeschicht
- 9
- Anbauteil
- 10
- Prozessschritt Bereitstellen
- 11
- Prozessschritt Pressen