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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Laminat aus einem Polymerschaum
und einer Deckfolie mit einer Klebeschicht, die ferromagnetische
Partikel enthält
und ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit dem Laminat und die
Verwendung des Laminats.
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Stand der
Technik
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Formkörper aus
polymeren Materialien können
beispielsweise durch Füllen
einer entsprechenden Form mit einem Polymer bzw. dessen Vorläufern, wie
z.B. durch Spritzgießen
bei Thermoplasten oder durch Ausschäumen einer Form z.B. mit Polyurethanschaum
o.ä. hergestellt
werden. Nach Aushärten oder
Abkühlen
des Polymers wird der Formkörper der
Form entnommen und kann weiter verarbeitet werden.
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Weitere
formgebende Prozesse sind z.B. die Vakuumverformung oder das Pressen,
ggf. unter Erwärmung
des Polymers.
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Häufig enthalten
solche Formkörper
Einlagen, Einbauten oder Schichten, die aus anderen Materialien
wie dem formgebenden Polymer bestehen, wie z.B. Metallgestänge oder
andere Kunststoffe. Diese Einlagen dienen der Stabilisierung des
formgebenden Polymers und sollen ganz oder teilweise von diesem
umschlossen werden. Hierzu ist es erforderlich, dass die Einlagen
während
des formgebenden Prozesses präzise
in der Form fixiert werden. Beispielsweise dürfen sich die Einlagen während des Einfüllen des
formgebenden Polymers in die Form nicht verschieben.
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Um
eine Veränderung
der Position dieser Einlagen in der Form zu verhindern, werden die
Einlagen häufig
durch in der Form angebrachte Halterungen (wie z.B. Dorne) in Position
gehalten.
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Solche
Halterungen sind unvorteilhaft, da hierdurch der Entformungsvorgang
erheblich behindert wird.
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Es
ist in diesem Zusammenhang bekannt, magnetisierbare Einlagen durch
ein magnetisches Feld innerhalb der Form zu fixieren.
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So
offenbart
DE 37 34
237 A1 ein Verfahren, mit dem Verkleidungsteile für Kraftfahrzeuge
aus Schaummassen, die schwerere Masseschichten enthalten, hergestellt
werden. Ziel der
DE
37 34 237 A1 ist es daher auch, akustisch wirksame Feder-Masse-Systeme
für Verkleidungs-
bzw. Auskleidungsteile für
Kraftfahrzeuge bereit zu stellen. Die Masseschichten dieser Feder-Masse-Systeme
enthalten als Füllstoffe
magnetisierbare Materialien wie Ferritpulver. Zur Herstellung des
Feder-Masse-Systems werden
die magnetisierbaren Partikel bevorzugt in Pulverform zusammen mit
dem Schaummaterial in die Form gegeben und durch Einschalten eines
elektromagnetischen Feldes auf eine vorbestimmte Position innerhalb
der Form fixiert. Es resultiert innerhalb des Schaumkörpers eine
Masseschicht, die die magnetisierbaren Partikel als Füllstoff
enthält
und dadurch spezifisch schwerer als die anderen Bereiche des Schaumkörpers ist.
Es ist allerdings nicht möglich,
mit diesem Verfahren Formkörper
mit Bereichen aus verschiedenen Polymeren herzustellen. Nachteilig
ist weiterhin, dass die magnetisierbaren Partikel weitgehend in
der Nähe
des Magneten, d.h. an der Oberfläche
des Schaumkörpers
fixiert sind und nicht vollständig
vom Schaummaterial umschlossen werden können. Die freiliegenden Eisenpartikel
unterliegen Oxidationsvorgängen
an Luft, was sich durch unschöne
Farbveränderungen
der Oberfläche
des Schaumkörpers
bemerkbar machen kann.
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EP 1 144 173 B1 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumkörperteils, bei dem der Entformungsprozess
durch das Aufbringen eines Vlieses, das nur am Schaumkörperteil,
jedoch nicht an der Form haftet, erleichtert wird. Die Vliese werden
durch Aufrakeln einer Mischung aus Eisenpartikeln und Polyurethan
mit einer dünnen,
magnetisierbaren Schicht versehen. Die so hergestellten, magnetisierbaren
Vliese werden anschließend
mit der magnetisierbaren Schicht zur Formwand in die Form eingelegt;
dies bedeutet, dass die magnetisierbare Schicht keine Klebewirkung
mehr besitzen darf. Das Vlies wird dann mittels eines externen Magneten
fixiert und die Form mit dem formgebenden Polymer gefüllt. Beim
Ausschäumen
der Form mit Polyurethan verbindet sich dieses mit den Poren des
Vlieses. Das Vlies dient lediglich zu einer besseren Entformung
des Schaumkörperteils
und hat keine mechanische Funktion.
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Die
magnetische Fixierung von Einlagen bei der Herstellung von Schaumkörperteilen
ist auch in einem anderem technischen Zusammenhang eingesetzt worden.
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So
werden bei der Einarbeitung von Haltesystemen wie Klettverschlüssen in
geschäumten Formkörpern die
Haltesysteme häufig
magnetisierbar ausgerüstet
und während
des Ausschäumen
der Form durch ein magnetisches Feld fixiert (z.B.
EP 0 900 030 B1 , WO 00/18555
A1,
EP 0 439 969 B1 oder WO
92/19119 A1). Ziel der Fixierung ist, das unerwünschte Hinterschäumen der
Haltesysteme zu vermeiden. Die Haltesysteme sind relativ dünn und tragen
zur mechanischen Stabilität
des Formkörpers nicht
bei. Weiterhin sind auch hier die in den Haltesystemen eingebrachten
Magnetpartikel der Luft ausgesetzt und entsprechend rostanfällig.
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Nun
ist es bei der Herstellung von Formkörpern aus Polymeren häufig erwünscht, aus
mechanischen oder akustischen Gründen
andere Kunststoffe als die bei der Herstellung des Formkörpers eingesetzten
Materialien einzuarbeiten. Beispielsweise ist es bei der Herstellung
von Kraftfahrzeugsitzen aus weichen Polyurethanschaumstoffen häufig erforderlich,
steifere Kunststoffschäume
seitlich anzubringen, um dem Sitz eine bessere Stabilität zu verleihen.
Das nachträgliche
Aufbringen von vorgefertigten Einzelteilen stellt jedoch einen arbeitsintensiven
Schritt dar.
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Aufgabe
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Aufgabe
der Erfindung war es daher, einen magnetisierbaren Schaumkörper zur
Verfügung
zu stellen, der die genannten Nachteile des Standes der Technik
nicht aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist daher ein Laminat aus einem Polymerschaum,
einer Deckfolie und einer zwischenliegenden Klebeschicht, wobei
die Klebeschicht ferromagnetische Partikel enthält.
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Als
Polymerschaum kann Polyurethan, Polystyrol, expandiertes Polypropylen
oder Polyolefinschaum, hier insbesondere ein vernetzter oder unvernetzter
Schaum aus Polyethylen und/oder Polypropylen eingesetzt werden.
Die Verwendung dieser Polymere kann jeweils in Form der Homopolymere, Copolymere
oder Polymerblends erfolgen.
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Besonders
geeignet sind Polymerschäume mit
einer Rohdichte von 40–300
kg/m3, bevorzugt 25 bis 200 kg/m3 und besonders bevorzugt 30 bis 100 kg/m3.
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Die
Dicke des Polymerschaums kann in weiteren Grenzen variiert werden
und liegt zwischen 0,5 und 2 cm. Sind dickere Schichten erwünscht, so
können
auch mehrere Polymerschaumschichten miteinander verklebt werden.
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1 zeigt
einen schematischen (nicht maßstabsgetreuen)
Aufbau eines erfindungsgemäßen Laminats,
wobei (1) für
den Polymerschaum, (2) für die Klebeschicht mit eingebetteten
ferromagnetischen Partikeln (3) und (4) für die Deckschicht
steht.
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Bei
der Herstellung des erfindungsgemäßen Laminats kann auf dem Fachmann
geläufige
Verfahrensschritte in Laminierprozessen zurückgegriffen werden:
Zunächst wird
eine Mischung aus einen geeigneten Kleber wie einem wasserlöslichen
oder lösungsmittelhaltigen
Kleber, einem Schmelzkleber oder einem Kleber auf Acrylat- oder
Cellulosebasis und ferromagnetischen Partikeln hergestellt und in
der erforderlichen Dicke auf die Deckfolie aufgebracht. Die Partikel,
wie z.B. Eisenpulver oder Ferrite, besitzen bevorzugt eine Korngröße von 0.1
bis 100 μm,
besonders bevorzugt von 1 bis 50 μm.
Eine Dicke der Klebeschicht von 0,01 bis 0,5 mm, bevorzugt 100–200 μm hat sich
in der Praxis bewährt.
Das Aufbringen kann durch Aufstreichen oder in einer automatisierten
Variante durch Aufrakeln, jeweils ggf. mit einem Lösungs- oder
Dispersionsmittel, erfolgen. Es ist in jedem Falle darauf zu achten,
dass die ferromagnetischen Partikel gleichmäßig im Kleber suspendiert und
auf die Deckfolie aufgetragen werden. Die Auswahl der Klebermischung
ist nicht ausschlaggebend; es sollte lediglich ein Anlösen des
Polymerschaums und der Deckschicht bzw. ein Anätzen der ferromagnetischen
Partikel vermieden werden. Ebenso ist eine besondere Art der ferromagnetischen
Partikel nicht erforderlich, wichtig sind nur deren ferromagnetische
Eigenschaften.
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Um
eine Oxidation der Partikel besonders wirksam zu unterdrücken, kann
auf die Klebeschicht, die die ferromagnetischen Partikel enthält, eine
weitere Klebeschicht ohne Partikel aufgetragen werden. Die zusätzliche
Klebeschicht kann in der gleichen Dicke wie die partikelhaltige
Schicht, bevorzugt jedoch dünner
ausgeführt
werden.
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Vorzugsweise
enthält
das erfindungsgemäße Laminat
eine auf die Fläche
des Laminats bezogene Oberflächenkonzentration
von ferromagnetischen Partikeln von 10–1000 g/m2,
bevorzugt 20–500 bzw.
20–200
g/m2, besonders bevorzugt 30–100 g/m2. Sollen die erfindungsgemäßen Laminate
selbst magnetisch ausgerüstet
werden, empfehlen sich Oberflächenkonzentrationen
der Partikel von 400–1000
g/m2, bevorzugt 700–1000 g/m2.
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Die
Oberflächenkonzentration
der ferromagnetischen Partikel kann in einfacher Weise dem Verwendungszweck
bzw. dem Gewicht des Laminats angepasst werden. Die so vorbereitete
Deckfolie kann entweder direkt auf den Polymerschaum aufgeklebt
oder zunächst
ggf. silikonisiert oder mit einer Zwischenläuferfolie gelagert und später aufgebracht werden.
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An
die Deckfolie werden keine besonderen Anforderungen gestellt, so
dass handelsübliche
Folien aus Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephtalat (PET),
PVC, Polystyrol, Polyvinylbutyral und/oder Papier eingesetzt werden
können.
Die Deckfolie weist üblicherweise
eine Dicke von 10–200 μm, insbesondere
50–100 μm auf und
soll weitgehend verhindern, dass die magnetisierbaren Partikel unter
Luftkontakt oxidieren. Wird Papier als Deckfolie verwendet, so wird
zweckmäßig beschichtetes
oder lackiertes Papier verwendet.
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Die
mit der Klebeschicht und den ferromagnetischen Partikeln ausgestattete
Deckfolie kann anschließend
in üblicher
Weise auf Polymerschaumbahnen ggf. unter Druck aufgepresst, aufgewalzt oder
mit einem Kalander aufgebracht werden. Die so hergestellten erfindungsgemäßen Laminate
können anschließend in üblicher
Weise konfektioniert, z.B. geschnitten oder gestanzt werden.
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Die
Deckfolie kann auch vor oder nach dem Laminierprozess silikonisiert
werden, so dass die Laminate in einfacher Weise gelagert werden
können (z.B.
als Rollenware).
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Die
erfindungsgemäßen Laminate
können magnetisierbar
sein, d.h. auf ein externes magnetisches Feld reagieren oder selbst
magnetisch sein. Magnetische Laminate können durch magnetisieren der
mit ferromagnetischen Partikeln ausgestatteten Deckfolie oder des
fertigen Laminats in einem entsprechend starken magnetischen oder
elektromagnetischen Feld hergestellt werden.
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Magnetische
Laminate haften auf magnetisierbaren Oberflächen wie z.B. Kraftfahrzeugkarosserien.
Zweckmäßig erfolgt
die Magnetisierung der Laminate nach deren Konfektionierung.
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Weiterhin
ist ein Verfahren Gegenstand der vorliegenden Erfindung, mit dem
Formkörper
aus einem formgebenden Polymer und dem beschriebenen Laminat hergestellt
werden können,
wobei das Laminat an einer Innenwand einer Form magnetisch fixiert
und die Form anschließend
mit dem formgebenden Polymer gefüllt
oder beschickt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann ausgeübt
werden, indem ein erfindungsgemäßes Laminat
in einer Form durch ein magnetisches Feld fixiert wird; bevorzugt
wird das Laminat mit der magnetisierbaren Seite, d.h. mit der Deckschicht
auf der Innenseite der Form fixiert. Das magnetische Feld kann mit Permanent-
oder Elektromagneten erzeugt werden, wobei letztere für eine einfachere
Entformung abgeschaltet werden können.
Anschließend
wird die Form mit dem gewünschten
formgebenden Polymer gefüllt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann durchgeführt
werden, indem die Form mit dem formgebenden Polymer ausgeschäumt oder
ausgegossen wird. Das Ausschäumen
der Form ist z.B. durch Polyurethan oder dessen chemische Vorläufer, aber auch
durch expandierbare Polymere wie Polystyrol oder EPP möglich. Das
Ausgießen
der Form kann mittels gängiger
Spritzgusstechniken erfolgen. Alternativ kann die Form mit dem formgebenden
Polymer ganz oder teilweise gefüllt
und dieses, ggf. unter Erwärmen
vakuumverformt oder verpresst werden. Hierzu werden zweckmäßig Polymere
in vorbereiteter Form und Größe mit einer
entsprechenden Dicke verwendet.
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Als
formgebende Polymere können
im Falle von Schaumstoffen z.B. expandiertes Polystyrol, Polypropylen
(EPP) oder Polyurethan bzw. dessen chemische Vorläufer (Polyol
und Isocyanat), im Falle von Spritzgussformen thermoplastische Polymere
wie Polyethylen, Polystyrol, Polypropylen, und/oder PVC jeweils
als Homo- oder Copolymer oder als Polymerblend eingesetzt werden.
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Durch
die magnetische Fixierung des Laminats in der Form wird verhindert,
dass das formgebende Polymer zwischen die Formwand und das Laminat
eindringt und sich das Laminat von der Forminnenwand abgehoben und/oder
das Laminat im formgebenden Prozess verschoben wird. Im Falle der
magnetischen Laminate kann bei entsprechend magnetisierbaren Formen
auf ein externes magnetisches Feld verzichtet werden.
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Über das
eingebrachte magnetische Feld und/oder die Oberflächenkonzentration
der magnetisierbaren und/oder magnetischen Partikel kann der Haftgrad
des Laminats an der Formwand eingestellt werden. Bei einer entsprechend
dichten Fixierung des Laminats an der Innenwand der Form kann erreicht
werden, dass an den Flächen
der Form, an denen das Laminat fixiert ist, bzw. an den entsprechenden
Flächen
des Laminats kein formgebendes Polymer anhaftet.
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2 zeigt
einen Aufbau gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
In der Form (5) wurde ein Formkörper aus einem formgebenden
Polymer (6) ausgeformt, wobei das erfindungsgemäße Laminat (7)
mittels eines magnetischen Feldes (8) an der Innenwand
der Form fixiert wurde.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw.
Laminats ist es auch möglich,
mehrere Einlagen in einen Formkörper
einzubringen. Dies dient insbesondere bei Formteilen für Sitze
aus Polyurethan zur Stabilisierung des Formkörpers und Erhöhung des Sitzkomforts. 3 zeigt
einen solchen Formkörper, bei
dem in die Sitzschale (9) aus Polyurethan zur Formstabilisierung
erfindungsgemäße Laminate
(10) und (10')
eingearbeitet wurden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
erfindungsgemäßen Laminate
können zur
Herstellung von Formkörpern
für Sitzschalen,
Rückenlehnen,
Armlehnen, Türverkleidungen,
Formteilen für
Kraftfahrzeuge, Züge
oder Flugzeuge, Dämmmaterialien,
Wandabdeckungen, Fußbodenbelägen, Trittschalldämmungen,
Belägen
von Magnettafeln, Abdeckmatten oder Schutzmatten verwendet werden.
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Magnetisierbare
Wandabdeckungen, Fußbodenbeläge oder
Trittschalldämmungen
sind z.B. zur Abschirmung von elektrischer und/oder magnetischer
Strahlung oder als Anti-Statik-Belag einsetzbar.
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Magnetische
oder magnetisierbare Abdeck- oder Schutzmatten sind vorteilhaft
bei der Abdeckung von KFZ-Karosserien z.B. beim Transport oder Reparatur
zum Schutz vor Beschädigungen
oder Kratzern geeignet.