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Verfahren zur Herstellung eines gewölbten Schichtkörpers
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines gewölbten Schichtkörpers, welcher aus mindestens einer thermoplastischen Schaumstoffschicht und mindestens einer thermoplastischen Kunststoffolie oder-platte als Deckschicht besteht. Derartige gewölbte Mehrschichtgebilde wurden bisher so hergestellt, dass zunächst die Schaumstoffschicht für sich in die gewünschte Form gebracht wurde und alsdann die Deckschichtfolie einseitig oder beidseitig aufgebracht wurde, oder dass zunächst die beidenDeckschichten verformt und der Hohlraum zwischen den beiden Schichten mit Schaumstoff gefüllt wurde.
Die Erfindung bezweckt gewölbte Schichtkörper, welche aus mindestens einer thermoplastischen Schaumstoffschicht und mindestens einer thermoplastischen Kunststoffolie oder-platte als Deckschicht bestehen und für die Herstellung von Booten, Karosserien, Fässern, Möbeln usw. geeignet sind, durch ein besonders einfaches und zuverlässiges Verfahren herzustellen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst worden, dass die mit Klebemitteln versehenen Schichten aufeinandergelegt und unter Einwirkung von Wärme und Druck gemeinsam verformt werden, wobei die Schichten vor oder während der Verformung miteinander verklebt werden. Hiebei wird vorteilhaft derart verfahren, dass die übereinander gelegten Schichten bis zum Plastischwerden der Deckschichten und der Oberflächenschicht des thermopla- stischenschaumstoffes erwärmt werden.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Pressdruck zur Verformung des Schichtstoffes über dem Gasdruck in den Zellen des Schaumstoffes zu halten.
Gegen die erfolgreiche Durchführbarkeit des erfindungsgemässen Verfahrens bestanden schwerwiegende fachmännische Bedenken. Der Fachmann musste befürchten, dass die Verbundplatte und insbesondere die Schaumstoffplatte durch die Verformungstemperatur und die sonstigen bei der gemeinsamen Verformung auftretenden Beanspruchungen Schädigungen, eventuell sogar Zerstörungen erleiden würden. Es war insbesondere zu befürchten, dass durch die verschiedenen Drücke, nämlich Verformungsdruck und Druck der erwärmten Gase in den Zellen sowie durch die Verformungsspannungen in den Deckschichten die durch Erwärmung erweichten Zellwände zum Bersten gebracht werden würden.
Eingehende Versuche haben ergegen, dass derartige Bedenken nicht begründet sind und die Schaumstoffplatte sich gemeinsam mit der Deckplatte durch Wärme und Druck unter Bildung von einwandfreien gewölbten Schichtkörpern verformen lässt, ohne dass Störungen oder Schädigungen auftreten.
Es ist bereits vorgeschlagen worden. Voll- und Hohlkörper dadurch herzustellen, dass homogene dünnwandige Stoffe, wie Metall, Holz, Kunststoffe, mit natürlichen oder synthetischen Schaumstoffen, vorzugsweise Polyurethanen, fest verbunden werden und der so gebildete Schichtstoff profiliert, d. h. verformt wird. Dieses Verfahren war nicht geeignet, der Fachwelt die vorliegende Erfindung zu vermitteln, bei der mindestens eine thermoplastische Schaumstoffschicht und mindestens eine thermoplastische Kunststoffolie oder-platte mitKlebemitteln versehen aufeinandergelegt und unter Einwirkung von Wärme und Druck gemeinsam zu gewölbten Schichtkörper verformt werden, wobei die Schichten vor oder während der Verformung miteinander verklebt werden.
Die erfindungsgemäss anzuwendenden thermoplastischen Schaumstoffschichten können z. B. aus Vynylharzen, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyurethanen, Polycarbonaten, Polystyrol, Polyäthylen, Polyacrylat, Celluloseacetat, Polyamide, Viscose oder deren Mischpolymerisaten oder natürlichen
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oder künstlichen Elastomeren bestehen und offene oder geschlossene Zellen aufweisen. Gut bewährt haben sich Marken-Schaumstoffe mit geschlossenen Zellen, die aus Polyvinylchlorid hergestellt sind und ein spezifisches Gewicht von etwa 0, 05 bis 0, 8 aufweisen und unter der Markenbezeichnung"Airex"bekannt geworden sind. Die Schaumstoffschichten können Dicken von etwa 3 bis 30 mm und mehr aufweisen.
Die thermoplastischen Deckschichtfolien können aus gleichen oder ähnlichen Kunststoffen be- stehen wie die Schaumstoffschichten. In Betracht kommen u. a. Vinylharze, wie Polyvinylchlorid,
Polycarbonate, Polyäthylen, Acetylcellulose. Die Schaumstoffschichten und die Deckschichttolie können geringe Mengen von Weichmachungsmitteln oder andern üblichen Zusätzen, wie Pigmenten usw. ent- halten.
Die Deckschichten können aus Folien oder Platten bestehen und mittels eines Klebemittels oder auf andere zweckdienliche Art mit der Schaumstoffschicht vereinigt werden, z. B. durch Verklebung oder durch Aufstreichen des Bindemittels in Pastenform. Die Deckschichtfolien können verschiedene Dicken aufweisen. Gut bewährt haben sich Dicken von 0, 1 bis 1 mm. Für Sonderfälle können auch Deckschich- ten verwendet werden, die eine gewisse Porosität aufweisen und dadurch gasdurchlässig sind.
Die Deckschichtfolien können vor oder während der Verformung mit der Schaumstoffschicht, z. B. durch Verklebung, verbunden werden. Als Bindemittel kommen an sich bekannte, u. a. Verklebungsmit- tel mit thermoplastischen und/oder elastischen Eigenschaften, wie Mischpolymerisate oder synthetischer Kautschuk, in Betracht. Solche synthetischen Bindemittel sind z. B. auf Basis von Polymeren oder Copolymeren des Vinylchlorids, Vinylacetats, Styrols, Acrylnitrits, Butadiens usw. allein oder in zweckmässiger Kombination aufgebaut.
Im allgemeinen empfiehlt es sich, Bindemittel zu verwenden, welche annähernd die gleiche thermische Stabilität und Festigkeit aufweisen wie die Zellwände der Schaumstoffschicht. Für die Verbindung der Deckschichten mit Polyvinylchlorid-Schaumstoffschichten haben sich unter anderem Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylacetat gut bewährt. Die thermoplastischen Verklebungsmittel sollen die Fähigkeit haben, dem Verformungsvorgang störungsfrei zu folgen. Die Verklebung kann aber auch mit härtenden bzw. vernetzenden Klebstoffen, z. B. solchen auf Isocyanat-, Polyester- oder Epoxyharzbasis, durchgeführt werden, insbesondere dann, wenn Verklebung und Verformung im gleichen Arbeitsgang durchgeführt werden.
Das Bindemittel kann auf verschiedene Weise auf die zu verklebenden Flächen aufgetragen werden.
Es kann z. B. in Pulverform oder in Lösung in einem zweckdienlichen Lösungsmittel verwendet und entweder auf die Deckschichtfolie oder den Schaumstoff oder auf beide aufgetragen werden. Vorzugsweise wird ein pulveriges Bindemittel auf die Schaumstoffschicht und der gelöste Binder auf die Deckschicht aufgetragen. Das Bindemittel kann auch auf der ganzen Klebefläche oder insbesondere dann, wenn thermohärten- de Klebstoffe verwendet werden, punkt- oder strichförmig auf die Klebefläche aufgetragen werden.
Wird das Bindemittel in Lösung verwendet, so ist das Lösungsmittel möglichst vollständig vor dem Verformen aus der Klebschicht zu entfernen, z. B., bevor die Deckschichtfolie mit dem thermoplastischen Schaumstoffkern. verbunden wird.
Zwecks Überführung der Mehrschichtgebilde in gewölbte Formen wird vorteilhaft derart verfahren, dass die Erwärmung der Verbundplatte so durchgeführt wird, dass die Deckschichtfolien in plastischen Zustand gebracht werden, während die Schaumstoffschicht nur mässig unter Erhaltung ihrer Zellenstruktur erweicht wird. In manchen Fällen genügt es, die Verbundplatten so zu erwärmen, dass nur die an die Deckschichtfolie bzw. Deckschichtfolien angrenzenden Schaumkörperschichten mässig erweicht werden. Hiedurch gelingt es, die Verbundplatte in einen Zustand zu versetzen, welche eine störungsfreie Verformung durch Biegen der Verbundplatten gestattet.
In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, während der Verformung zusätzlich zum Verformungsdruck auf beide Oberflachen der Verbund platte einen Gegendruck auszuüben, dies insbesondere dann, wenn restliche Mengen Lösungsmittel in der Klebschicht verbleiben oder wenn es sich um starke Verformungen handelt. Es wurde gefunden, dass man auf diese Weise während des Verformens dem Abheben der Deckschichten, bewirkt durch verringerte Bindungskraft der lösungsmittelhaltigen Bindeschicht, oder der besonders starken Beanspruchung der konvex gebogenen Stellen, wo während der Verformung relative Verschiebungen eintreten können, entgegenwirken kann. Die Höhe dieses Gegendruckes soll mindestens über dem in den
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matisch einzeln oder kombiniert ausgeübt werden.
Die Arbeitsbedingungen sind den angewendeten Kunststoffen anzupassen. Bei Verarbeitung von Verbundplatten mit einer aus Polyvinylchlorid bestehenden Schaumstoff-Kernschicht mit geschlossenen Zellen,
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welche mit Deckschichtfolien aus Hart-Polyvinylchlorid versehen sind, kann die Verformung durch Pressen unter Erwärmung der Deckschichten, z. B. auf Temperaturen von etwa 80 bis 140 C, stattfinden. Es sollte jedoch vermieden werden, die Verbundplatten längere Zeit hohen Temperaturen auszusetzen. So sollten diese z. B. nicht länger als 5 min auf Temperaturen von 1300C gehalten werden, um eine Beeinträchtigung bzw. Zerstörung der Zellstruktur in der Schaumschicht zu vermeiden.
Gewöhnlich werden die Verbundplatten von ihren Aussenflächen her erwärmt, so dass die Deckschichten auf Temperaturen von 90 bis 160 C erhitzt werden, während wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Polyvinylchlorids und des Schaumstoffes, die Schaumstoffschicht nicht über 20-80oC, vorzugsweise 40 - 700C erwärmt wird, wenn angepasste Erwärmungszeiten angewendet werden. Die Erwärmungszeit ist natürlich durch die Dicke der Deckschichten und der Schaumstoffkernschicht bedingt. Die Wärmeleitfähigkeit des Schaumkernmaterials verändert sich je nach Gewicht und Beschaffenheit. So z.
B. weist das aus Polyvinylchlorid hergestellte Schaumstoffmaterial unter der Markenbezeichnung"Airex"bekannt eine fünfmal geringere Wärmeleitfähigkeit auf, als die verwendete Hart-Polyvinylchlorid-Deckschichtfolie, so dass die Verbundplatte ohne Zerstörungserscheinungen auf eine Temperatur erwärmt werden kann, welche eine einwandfreie dauernde Verformung gewährleistet.
Gewölbte Mehrschichtgebilde, bestehend aus Deckschichtfolien und Schaumstoffkernschichten aus thermoplastischen Kunststoffen, können unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens mittels den verschiedensten prinzipiell bekannten Methoden verformt werden. So kann die Verformung mechanisch oder unter Anwendung von Druck oder Vakuum, z. B. durch Biegen, Falten, Ziehen, Blasen, Pressen, im Vakuum, mittels der Gummisackmethode oder auch andern zur Verformung Verflachen Kunststoffgebilde zu Formstücken geeigneten Weisen erfolgen.
Beispiel : Eine thermoplastische Folie aus Hart-Polyvinylchlorid von 0, 5 mm Dicke wird an der Oberseite mit einem Klebemittelbelag versehen, der durch Auftragen einer Lösung von 25 g eines Copolymeren des Vinylchlorids und des Vinylacetat in Lösung in 75 g Aceton und anschliessendes Trocknen
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zweite Folie aus dem gleichen thermoplastischen Material wie die oben erwähnte Folie wird mit dem gleichen Klebemittelbelag versehen und mit der belegten Seite auf die freie Oberfläche der Schaumstoffkernschicht gelegt. Die so aufeinander gelegten Schichten werden nun bei Temperaturen von etwa 1200C und Zuhilfenahme von Druck in bekannten Vorrichtungen verformt und gleichzeitig miteinander verklebt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines gewölbten Schichtkörpers, welcher aus mindestens einer thermoplastischen Schaumstoffschicht und mindestens einer thermoplastischen Kunststoffolie oder-platte als Deckschicht besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Klebemitteln versehenen Schichten aufeinandergelegt und unter Einwirkung von Wärme und Druck gemeinsam verformt werden, wobei die Schichten vor oder während der Verformung miteinander verklebt werden.