<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Polyurethanen mit veredelter Oberfläche, insbesondere zur Herstellung von Möbeln aus Polyurethan-Strukturschaumstoff hoher Festigkeit, wie z. B. Sessel, Stühle u. a. m.
EMI1.1
sten Gebieten verwendet. Für viele Verwendungszwecke ist es erwünscht, die Oberfläche der Polyurethan-Formteile mit einer Zier-und/oder Schutzschicht zu versehen. Es ist bekannt, diese Schichten aus Polyurethan-Formteilen durch Anstreichen oder Spritzen mit einer anstrichfarbenähnlichen Masse aufzutragen. Beispielsweise wird der Polyurethan-Formteil in einer Form hergestellt, die zunächst mit einem Öl, einem Wachs, einer organischen Fluorverbindung oder einem Silicon als Trennmittel beschichtet wird.
Das Trennmittel hat die Aufgabe, das leichte Abnehmen des Polyurethan-Formteiles von der Formoberfläche zu ermöglichen und eine glatte und gleichmässige Oberfläche des Formteiles zu erzielen.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren der zurückbleibende wachs- oder ölhaltige Trennmittelfilm, der das Anhaften einer Überzugsschicht oder Anstrichfarbe verhindert, so dass die Anstrich- oder Überzugsschicht blasig wird oder von der Oberfläche des Formteiles abblättert oder sich abschält. Bekannt ist es, den Formteil in weiteren Verfahrensstufen nachzubehandeln, um den öl-oder wachsartigen Rückstand des Trennmittels zu entfernen. Zu diesem Zweck rauht man die Oberfläche des Formteiles mit einem Schleifmittel auf oder wäscht mit einem Lösungsmittel den öl-oder wachsartigen Rückstand ab.
Nachteile dieser Verfahren sind deren Zeitaufwendigkeit und deren Kostspieligkeit. Ausserdem ist es bekannt, auf eine mit Trennmittel beschichtete Form eine Anstrichfarbe, vorzugsweise eine reaktionsfähige Anstrichfarbe, wie eine Epoxyfarbe oder eine nicht umgesetzte Polyurethan-Anstrichfarbe aufzutragen, worauf man die zu verschäumende Formmasse in die Form einfüllt und gleichzeitig mit der reaktionsfähigen Anstrichfarbe härtet. So erhält man einen mit einem Anstrich versehenen Formkörper mit einer chemisch gebundenen Zier-und/oder Schutzschicht aus der Anstrichfarbe.
Das Verfahren hat den Nachteil, dass bei der Beschichtung mit herkömmlichen Trennmitteln Schwierigkeiten beim Ablösen des Formteiles von der Form auftreten, Oberflächenfehler entstehen und unerwünschte Rückstände des Trennmittels auf dem Formteil auftreten.
Weiterhin ist es bekannt, dieses Verfahren dahingehend zu verbessern, dass man eine Form mit einem wachs- oder ölhaltigem Material, welches eine organische Verbindung oder ein Siliconmaterial sein kann, behandelt und die behandelte Fläche anschliessend mit einem festen, wasserlöslichen Stoff überzieht. Wenn die so entstehende wasserlösliche Sperrschicht trocken ist, wird auf herkömmliche Weise ein Polyurethan-Formteil hergestellt. Nach der Formgebung lässt sick der Formteil aus der Form entfernen und wird mit Wasser, einem wässerigen Waschmittel oder einer schwach alkalischen wässerigen Lösung abgewaschen. Sobald die Oberfläche getrocknet ist, kann sie mit einem Anstrich versehen werden.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren dessen Aufwendigkeit, weil ein sehr sorgfältiger Auftrag der wasserlöslichen Sperrschicht erforderlich ist. Bei sehr komplizierten Oberflächen der Form ist das gleichmässige Aufbringen dieser Schicht sehr schwierig und zum Teil sogar unmöglich.
Ausserdem ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf einem in einer Form herzustellenden Schaumkörper, beispielsweise einem solchen aus Polyurethane, ein glatter, hochglänzender, dünner aber trotzdem sehr widerstandsfähiger, gut haftender Oberflächenüberzug erzielt wird, wenn man auf die innere glatte Oberfläche der Form und der Gegenform oder des Formoberteiles usw. zuerst eine möglichst gleichmässige Schicht aus einem kalthärtenden Duroplast, beispielsweise eine dünne Polyester-Geleoatschicht oder Epoxydharz-Gelcoatschicht aufbringt. Diesen dünnen Duroplastauftrag lässt man in der Form kalt aushärten und bringt danach eine weitere Schicht aus einem wärmehärtenden Duroplast, beispielsweise eine faserarmierte Polyester- oder eine Epoxydharzschicht auf.
Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, dass bei seinem Einsatz drei voneinander verschiedene Reaktionsgemische nacheinander in die Form eingebracht werden müssen, wobei ein bestimmter Reaktionsfortgang der vorhergehenden Stufe abgewartet werden muss. Damit erhöhen sich die Formstandzeiten zwangsläufig und bei einer Serienproduktion auch die Anzahl der Formteilwerkzeuge und damit der maschinentechnische Aufwand insgesamt.
Es ist auch bekannt, einen Schichtstoff aus Polyesterdiisoeyanat-Schaumstoff und. Polyvinylchlorid herzustellen, wobei man auf eine vorgebildete Schicht aus durch Erhitzen unvollständig geliertem, plastifiziertem Polyvinylchlorid eine vorgebildete Schicht eines Polyesterdiisocyanat-Schaumes aufbringt, die Schichten zusammenpresst und durch Erhitzen die Polyvinylchlorid-Schicht ausgeliert.
<Desc/Clms Page number 2>
Das Verfahren hat den Nachteil, dass es verhältnismässig aufwendig ist und ein gleichmässiges
Auftragen des Polyvinylchlorids erfordert, um eine Oberfläche mit konstanter Dicke zu erhalten. Das
Vorgelieren des Polyvinylchlorids in komplizierten Formen ist sehr problematisch. Zusätzlicher Arbeits- aufwand ergibt sich dadurch, dass die Entlüftungs-und Einschussstellen bei diesem Verfahren unbeschichtet bleiben.
Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Verbundkörpern sieht vor, dass eine nach dem Vakuumziehverfahren geformte und gegebenenfalls mit Klebern und Verstärkungsschichten versehene Kunststoffolie, die als Deckschicht für den Verbundkörper dienen soll, hinterschäumt wird.
Durch dieses Verfahren erhält man einen randzonenverstärkten Schaumkörper mit gleichzeitiger dekorativer Wirkung.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren der zur Verschäumung zusätzliche Arbeitsgang der Vorver- formung der Folie nach dem Vakuumziehverfahren. Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von mehr- schichtigen Gegenständen aus einem aufgeschäumten Kunststoff mit einer Oberflächenbeschichtung aus einem andern Material bekannt. Dabei wird ein aufschäumbarer oder aufgeschäumter Kunststoff gegen eine
Folie oder Umhüllung aus einem andern, von dem Schaumstoff verschiedenen Material expandiert und der
Folie oder der Umhüllung ihre Gestalt mittels einer diese aussen umgebende Form, einem Setzkasten, einem
Formgebungswerkzeug oder andern, die Form verändernden Elementen aufgegeben. Durch diese Verfahren wird eine Verstärkung der Aussenhaut des Kunststoffes und dessen gleichzeitige Farbgebung erreicht.
Die dabei verwendeten Folien sind thermoplastisch und erfordern zur Verformung eine hohe Reaktionswärme des Schaumstoffgemisches bzw. eine zusätzliche Erwärmung der Form und/oder zusätzliches Vakuum.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren die ungenügende Haftung der verwendeten Folien auf dem
Polyurethan-Schaumkunststoff, so dass ein Aufrauhen oder Anlösen der Folie zur Verbesserung der
Haftung notwendig ist.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung oberflächenbeschichteter grossformatiger Formteile aus
Hartschaum ist bekannt, bei dem ein fester flexibler Schichtstoff oder eine feste flexible Folie auf
Polyesterbasis zu Möbelsektionen oder Möbelkorpussen vorgeformt und in einem oder mehreren
Arbeitsschritten mit einem an sich bekannten Plastschaum hinterschäumt wird, der nach dem Aushärten die durch den Schichtstoff oder die Folie vorgegebene Form stabilisiert.
Dieses Verfahren hat neben der notwendigen Vorverformung der verwendeten Oberflächenbeschich- tung den Nachteil, dass komplizierte, sphärisch gekrümmte Oberflächen nicht hergestellt werden können, sondern lediglich Faltungen u. ä. Alle herkömmlichen kompakten Folien aus Polyvinylchlorid u. ä. haben den
Nachteil, dass Haftvermittler benutzt bzw. die Oberflächen angelöst werden müssen, um eine Haftung mit dem Formteil zu erzielen.
Ziel der Erfindung ist die Herstellung von oberflächenveredelten Polyurethan-Formteilen mit geringen Kosten und ohne zusätzliche Investitionen an Maschinen und Vorrichtungen, mit einem geringstmöglichen Material- und Zeitaufwand und ohne Anwendung von Trennmitteln in der Form, sowie Haftvermittlern, Lösemitteln und/oder Zusatzenergien.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Arbeitsgang Oberflächenbeschichtungen auf Polyurethan-Strukturschaumformteilen hoher Festigkeit, durch Verwendung geeigneter Folien während der Formverschäumung in herkömmlichen Formen, zu erzeugen.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine kompakte Polyurethan-Folie auf der Grundlage von thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren, die gegebenenfalls Zusätze, wie z. B. Farbstoffe enthält, mit einem Flächengewicht von 50 bis 700 g/m2, vorzugsweise 50 bis 150 g/m2 und einer Härte Shore A von 60 bis 95, vorzugsweise 75 bis 85, in eine Form gebracht und mit einem an sich bekannten Polyurethan-Strukturschaum hoher Festigkeit hinterschäumt wird.
Als thermoplastische Polyurethan-Elastomeren eignen sich elastische Polymerisate, die durch Polymerisation wenigstens eines Diols und wenigstens eines organischen Düsocyanats mit einem Kettenverlängerungsmittel, das wenigstens zwei aktive Wasserstoffatome enthält, hergestellt werden. Als Beispiele geeigneter Diole sind Polyesterdiole, z. B. Poly (äthylenadipat) diol, Poly (propylenadipat) diol, Poly (butylenadipat) diol und Poly (caprolacton) diol, Polyätherdiole, z. B. Poly (äthylenäther) diol, Propylenätherdiol u. ä. zu nennen.
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
Als Kettenverlängerer eignen sich z. B. Äthylendiol, Propylendiol, Butylendiol, Hexamethylendiol, Äthylendiamin, Butylendiamin, Hexamethylendiamin, Phenyldiamin u. a. m. Die Polymermasse kann gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, wie z. B. Farbstoffe, enthalten.
Die Polymermasse wird gelöst, wobei die Konzentration des polymeren Materials in der Lösung im allgemeinen 20 bis 25% beträgt.
Als Lösungsmittel eignen sich Dimethylformamid, Diäthylformamid oder Methyläthylketon. Die Konzentration des polymeren Materials in der Lösung beträgt im allgemeinen 20 bis 25%. Die kompakte Polyurethanfolie auf der Grundlage eines thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren kann durch Beschichtung einer geeigneten Unterlage oder eines endlosen, hochglanzpolierten Stahlbandes hergestellt werden. Die kompakte Polyurethan-Folie ist entsprechend dem Verwendungszweck als Bahnenmaterial, als schlauchförmiges Material oder als Beutel einsetzbar.
Das Verfahren lässt sich leicht auf jeden beliebigen Polyurethan-Formgebungsvorgang anwenden. Die Folienbahn wird zweckmässigerweise etwas vorgedehnt in die Form eingebracht. Damit wird ein völlig faltenfreies Anliegen der Folie an der Formoberfläche der Form nach der Hinterschäumung gewährleistet.
Bei der erfindungsgemässen Herstellung haben sich folgende Verfahrensstufen als vorteilhaft erwiesen : - bei einseitig beschichteten Formteilen :
1. man spannt die erfindungsgemässe Polyurethan-Folie über eine, die beschichtete Oberfläche des späteren Formteiles bildende Formhälfte ;
2. man setzt die Form zusammen ;
3. man beschickt die Form mit dem Polyurethan-Reaktionsgemisch ;
4. man lässt die Formmasse verschäumen und härten ;
5. man nimmt die Form auseinander ;
6. man entfernt den Formteil aus der Form ;
7. man beseitigt die Folienreste an der Schliesskante ;
- bei mehr-und allseitig beschichteten Formteilen :
1. man spannt die erfindungsgemässe Folie über alle Formhälften der Form, wobei die Folien beispielsweise unterschiedlich gefärbt sein können, oder man befestigt einen Schlauch aus der Folie faltenfrei an den sich gegenüberliegenden
Schliesskanten, oder,
EMI3.1
;hoher Festigkeit nach der Entformung ohne weitere Hilfsmassnahmen mit einem Anstrich aus einem Polyurethan-Ein-bzw.-Zwei-Komponentenlack zu versehen. Das für die Zwecke der Erfindung verwendete schäumbare Reaktionsgemisch hat die gleiche Zusammensetzung wie übliche Mischungen zur Herstellung von Polyurethan-Strukturschaumstoffen hoher Festigkeit. Die verwendbaren Verbindungen unterliegen keinen besonderen Beschränkungen.
Sie können aus bekannten Komponenten für Polyure- than-Strukturschaumstoffe hoher Festigkeit ausgewählt werden.
Gemäss der Erfindung können beliebige übliche Formen verwendet werden, deren Hohlraum eine vorbestimmte Gestalt hat. Der Auftrag eines Trennmittels auf den Innenraum der Form ist nicht erforderlich.
Ausführungsbeispiele Bei s pie I 1 : Ein thermoplastisches Polyurethan-Elastomeres wird in Dimethylformamid in einer Konzentration von 25% gelöst. Der Lösung werden 5% Titanweiss, bezogen auf den Feststoffgehalt, zugesetzt. Die Viskosität der Lösung beträgt 20 Pa. s. Als Thixotropiemittel wird ausserdem Kieselsäure beigemischt. Die in der beschriebenen Weise hergestellte Lösung wird als Film auf einen handelsüblichen Relais-Paper aufgestrichen. Der Lösungsfilm wird während des Durchlaufes durch einen Heizkanal bei L20 C getrocknet. Nach der Trocknung beträgt der Lösungsmittelgehalt max. 0, 2%. Das. Flächengewicht ler so erhaltenen kompakten Polyurethan-Folie beträgt 100 g/m2. Nach der Trocknung wird die Folie von der Unterlage getrennt.
Mit Hilfe der erhaltenen kompakten Polyurethan-Folie soll ein gewölbter Deckel illseitig beschichtet werden. Die Fertigung eines solchen Deckels erfolgt in einer, dem späteren Fertigteil n der Kontur als Negativ nachgebildeten, zweiteiligen Form, deren Hälften in der Geometrie voneinander
<Desc/Clms Page number 4>
abweichen. Beim Aufeinanderlegen beider Hälften berühren sie sich in ihren Schliesskanten und bilden im Inneren einen Hohlraum, der in Volumen, Struktur und geometrischer Form dem gewölbten Deckel entspricht.
Über eine der beiden Formhälften werden zwei Polyurethan-Folien gelegt und mittels einer geeigneten Haltevorrichtung derart vorgespannt, dass die Folien faltenfrei die Schliesskante bedecken und beim Aufsetzen des andern Formteiles auf den mit Folie bespannten, eine Faltenbildung verhindert wird. Durch eine geeignete Öffnung an den aufeinanderliegenden Schliesskanten der Formteile wird das Polyure- than-Strukturschaum-Reaktionsgemisch zwischen beiden Folien eingetragen. Die Öffnung wird mittels einer Verschlussvorrichtung verschlossen, die mit der Kontur der innenliegenden Formfläche übereinstimmt und die beiden Folien dicht aufeinanderpresst. Die Lage der geschlossenen Form während des Einschusses wird so gewählt, dass die eventuell zwischen beiden Folien befindliche Luft vor dem aufsteigenden Schaum durch die z.
T. geschlossene Einschussöffnung entweichen kann.
Danach ist diese Öffnung durch die Verschlussvorrichtung gänzlich zu schliessen. Zur besseren Entlüftung können an der Schliesskante mehrere dieser Vorrichtungen angebracht werden. Das Entweichen der zwischen den Formteilen und der Folie eingeschlossenen Luft wird durch kleinste Bohrungen in den Formteilwandungen garantiert. Nach dem Aushärten kann der gewölbte, beschichtete Deckel der Form entnommen werden. Die Folienreste an der Schliesskante werden entfernt.
Beispiel 2 : Ein thermoplastisches Polyurethan-Elastomeres wird in einer Mischung von Dimethylformamid und Methyläthylketon in einer Konzentration von 20% gelöst. Die Viskosität der Lösung beträgt 15 Pa. s. Die in der beschriebenen Weise hergestellte Lösung wird auf ein endloses hochglanzpoliertes Edelstahlband aufgestrichen, während eines Bandumlaufes getrocknet und kurz vor der Streicheinrichtung mit einem Lösungsmittelrestgehalt von 5% abgelöst, gepudert und faltenfrei aufgewickelt. Das Flächengewicht der so erhaltenen kompakten Polyurethan-Folie beträgt 80 g/m2.
Mit Hilfe der erhaltenen kompakten Polyurethan-Folie soll ein mehrfach im Durchmesser abgesetzter Stehlampenständer mit parallel zur Achse verlaufenden Rillen in einer mehrfach geteilten Form hergestellt werden. Die den Aussenumfang bildenden Formteile werden zusammengesetzt. In den sich ergebenden Hohlraum wird die Folie als Folienschlauch eingebracht, dessen Durchmesser kleiner oder gleich dem kleinsten Durchmesser des abgesetzten Stehlampenständers ist. In den Folienschlauch wird ein Rohr zur späteren Kabelführung eingebracht und mit einem Stopfen zentrisch gehaltert. Zwischen Kabelführungrohr und Folienschlauch wird ein Polyurethan-Strukturschaumgemisch eingefüllt und die Öffnung verschlossen.
Das aufsteigende Polyurethan-Reaktionsgemisch dehnt den Folienschlauch, entsprechend des Innenraumes der mehrfach geteilten Form, unter Verdrängung der eingeschlossenen Luft, die über entsprechende Öffnungen entweichen kann. Nach Ablauf der Formstandzeit und Zerlegen der Form wird ein fertiger Stehlampenständer entnommen, dessen Stirnflächen noch von Folienresten befreit werden.
Anschliessend wird auf den erhaltenen Stehlampenständer ein Polyurethan-Ein-Komponentenlack aufgetragen.