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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Zusammensetzungen zur
Ausbildung von Polyurethan mit niedriger Dichte für Kraftfahrzeuginnenraumanwendungen.
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2. Technischer
Hintergrund
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Polyurethanmaterialien
wurden entwickelt und in Prozessen eingesetzt, die zur Herstellung
von Gegenständen
verwendet werden. Beispielsweise wurde bei der Herstellung von Kraftfahrzeuginnenraumbauteilen
vorgeschlagen, derartige Bauteile durch Spritzen eines gelierten
Polyurethanmaterials in eine Form auszubilden, um eine Außenhaut
auszubilden, die später
in einer Polyurethanschaum-Form angeordnet wird, und mit Strukturpolyurethanschaum gefüllt wird,
um zumindest ein Teil eines fertig gestellten Teils auszubilden.
Derartiger halbflexibler Polyurethanschaum dient als Füllstoff,
und sorgt dafür, dass
sich das Teil weich anfühlt.
Typische Polyurethanaußenhäute sind
so angesetzt, dass eine spezifische Dichte im Bereich von etwa 50
bis 60 lb/ft3 (spezifisches Gewicht im Bereich
von etwa 0,95 bis 1) und eine Shore-A-Härte von etwa 50 bis 80 zur Verfügung gestellt
werden.
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Standardpolyurethanansätze, die
zur Ausbildung von Kraftfahrzeuginnenraumbauteilen verwendet werden,
weisen häufig
verschiedene Zusatzstoffe (beispielsweise Treibmittel) auf, die
sich so auswirken, dass die Dichte von Polyurethanaußenhäuten verringert
wird. Derartige Treibmittel umfassen beispielsweise Wasser und Gase
wie Freone, Stickstoff, und Kohlendioxid. Die Gase werden normalerweise in
die chemische Mischung an einem Mischkopf eingespritzt. Im Gegensatz
wird Wasser typischerweise in die chemische Zusammensetzung eingemischt. Das
Problem des Hinzufügens
nur von Wasser als primärer
Treibmittelkatalysator besteht darin, dass Wasser mit dem Isocyanat
reagiert, das in dem Polyurethanansatz vorhanden ist, so dass sich
Polyharnstoffmoleküle
und Kohlendioxid bilden. Das Vorsehen von Polyharnstoff in Polyurethanaußenhäuten erzeugt
härtere
Schichten mit Domänen
mit harten Segmenten mit hohen Lastmomenten. In manchen Fällen ist
dies für
Polyurethanschäume
wünschenswert,
bei welchen eine hohe Belastungsfähigkeit benötigt wird. Jedoch benötigen zahlreiche
Kraftfahrzeuginnenraumanwendungen ein weicheres Gefühl.
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Das
US-Patent Nr. 5,071,683 (das Patent '683) beschreibt eine Außenhaut
aus geliertem Polyurethanschaum, die dadurch ausgebildet wird, dass eine
Mischung aus Polyurethanreaktanten vereinigt wird, die unter Druck
in einer Spritzpistole gemischt werden, und dann als eine Mischung
durch eine einzige Düse
in Form eines Films und/oder von Tropfen ausgesprüht werden.
In dem Patent '683
weist eine Mischkammer in der Spritzpistole einen Eingang für Polyol- und Isocyanatbestandteile
auf, in welchem das Polyol und das Isocyanat in der Mischkammer durch
einen Gegenstrom mit hoher Geschwindigkeit gemischt werden, der
dann durch eine Düse
abgegeben wird. Die Düse
ist so ausgebildet, dass sie ein Sprühmuster in Form eines Kegelstumpfs
ausbildet, das sich auf kleine Tröpfchen aufteilt, bevor es auf
einer Oberfläche
abgelagert wird. Diese Vorgehensweise zur Ausbildung einer Außenhaut
aus geliertem Polyurethan leidet an dem Nachteil, dass ein häufiges Spülen der
Mischpistole nötig
ist. Das US-Patent mit der Veröffentlichungsnummer
20040094865 beschreibt eine Spritzvorrichtung, bei welcher die Bestandteile
eines Polyurethansystems in einen unbegrenzten Raum oberhalb einer
Form gesprüht
werden. Die Vorgehensweise, die in dieser Veröffentlichung beschrieben wird,
vermeidet einige der Verstopfungsprobleme wie bei der Konstruktion
des Patents '683.
Obwohl diese Verfahren zur Ausbildung von Polyurethanschichten für Kraftfahrzeuganwendungen
gut arbeiten, neigen derartige Prozesse dazu, kompliziert zu sein,
wenn Mehrschichtanordnungen hergestellt werden. Darüber hinaus
gibt es ein ständiges
Bedürfnis,
den Verbrauch der chemischen Bestandteile zu verringern, und Bauteilkosten
zu verringern.
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Daher
besteht ein Bedürfnis
nach verbesserten und kostengünstigeren
Prozessen zur Ausbildung von Polyurethan-Außenhautschichten,
die in Kraftfahrzeuginnenausstattungsbauteilen vorgesehen sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung löst
ein oder mehrere Probleme beim Stand der Technik durch Bereitstellung,
bei zumindest einem Aspekt, eines Verfahrens zur Ausbildung einer
Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte. Das Verfahren gemäß der Erfindung
umfasst, eine expandierbare Polyurethanzusammensetzung über eine
Formhohlraumoberfläche oder
eine Formhohlraumoberfläche
zu spritzen, die vorher mit einer Polyurethan-Primerschicht beschichtet
wurde, um die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte auszubilden. Eine ausreichende
Menge der expandierbaren Polyurethanzusammensetzung wird gespritzt,
so dass die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte eine Dicke von etwa 0,5 bis etwa
3 mils aufweist. Die expandierbare Polyurethanzusammensetzung umfasst
ein Isocyanat, ein Polyol, und ein Treibmittel. Bei einigen Variationen
weist die expandierbare Polyurethanzusammensetzung weiterhin einen
Gelierkatalysator und ein oberflächenaktives
Mittel auf. Das Treibmittel ist in einer ausreichenden Menge vorhanden,
so dass das spezifische Gewicht der Außenhaut aus Polyurethan niedriger Dichte
im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,75 g/cm3 liegt.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird eine Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte zur Verfügung gestellt, die durch das
Verfahren gemäß der Erfindung
hergestellt wurde. Die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte enthält Reste des Polymerisationsprodukts,
das aus der Zusammensetzung aus expandierbarem Polyurethan hergestellt
wurde. Speziell weist die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte Reste von Isocyanat, Polyol, Treibmittel,
und jedem anderen optionalen Zusatzstoff auf, der in der voranstehend
geschilderten Zusammensetzung aus expandierbarem Polyurethan enthalten
ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Querschnitt durch einen Gegenstand, der durch eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
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2 ist
ein Querschnitt durch einen Gegenstand, der eine Außenhaut
aus Polyurethan mit zwei Schichten aufweist, und durch das Verfahren
gemäß der Erfindung
hergestellt wurde;
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3 ist
eine schematisch Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei
welcher eine Außenhaut
aus Polyurethan mit zwei Schichten hergestellt wird; und
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4 ist
eine schematische Darstellung zum Erläutern des Abmessens der Bestandteile
in den Polyurethanschichten, die durch die Verfahren gemäß der Erfindung
hergestellt werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Es
wird nunmehr im einzelnen Bezug auf die momentan bevorzugten Zusammensetzungen
oder Ausführungsformen
und Verfahren der Erfindung genommen, welche die besten Arten und
Weisen zur Umsetzung der Erfindung in die Praxis bilden, die den
Erfindern momentan bekannt sind.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Außenhaut aus
Polyurethan niedriger Dichte für
Kraftfahrzeuginnenraumanwendungen zur Verfügung gestellt. Das Verfahren
gemäß der Erfindung
umfasst, eine Zusammensetzung aus expandierbarem Polyurethan über eine
Formhohlraumoberfläche
oder eine Formhohlraumoberfläche
zu spritzen, die vorher mit einem Primer beschichtet wurde, oder
mit einer Polyurethanschicht eines Färbemittels in der Form ("IMC"), um die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte auszubilden. Die IMC-Polyurethanschicht
kann entweder ein 1 K (katalysiertes) oder 2 K (unkatalysiertes)
System sein. Es wird eine ausreichende Menge der Zusammensetzung
aus expandierbarem Polyurethan gespritzt, so dass die Außenhaut aus
Polyurethan niedriger Dichte eine Dicke von etwa 0,5 bis etwa 3
mils aufweist. Die Zusammensetzung aus expandierbarem Polyurethan
weist ein Isocyanat, Polyol, und ein Treibmittel auf. Das Treibmittel
ist in ausreichender Menge vorhanden, so dass das spezifische Gewicht
der Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte zwischen etwa 0,3 und etwa 0,75
g/cm3 liegt. Bei einer anderen Variation
der Erfindung ist das Treibmittel in ausreichender Menge vorhanden, so
dass das spezifische Gewicht der Außenhaut aus Polyurethan niedriger
Dichte zwischen etwa 0,3 und etwa 0,5 g/cm3 liegt.
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Wie
voranstehend erläutert,
weist die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung
ausgebildet wird, eine expandierte Außenhautschicht auf. Der hier
verwendete Begriff "expandierte
Außenhautschicht" bedeutet eine Außenhautschicht,
die einen zellulären
Aufbau aufweist. Typischerweise weist die Außenhaut aus Polyurethan niedriger
Dichte, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wird,
ein spezifisches Gewicht von etwa 0,35 bis etwa 0,90 auf, bestimmt
durch ASTM D792, und eine Dicke von etwa 0,5 bis etwa 3 mils. Bei
einer Variation der Erfindung weist die Außenhaut aus Polyurethan niedriger
Dichte, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt
wird, ein spezifisches Gewicht von etwa 0,48 bis etwa 0,80 auf,
bestimmt entsprechend ASTM D792. Bei einer anderen Variation der Erfindung
weist die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung
hergestellt wird, ein spezifisches Gewicht von etwa 0,55 bis etwa
0,70 auf, bestimmt entsprechend ASTM D792. Entsprechend liegt bei
Variationen der Erfindung die Dicke der Außenhaut aus Polyurethan niedriger
Dichte zwischen etwa 0,8 und etwa 1,5 mils. Weiterhin ist die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte gemäß der Erfindung weiterhin durch
ihre Shore-A-Härte
gekennzeichnet, die typischerweise zwischen 25 und 60 liegt. Bei
einer Variation der Erfindung ist die Außenhaut aus Polyurethan niedriger
Dichte gemäß der Erfindung
weiterhin durch ihre Spore-A-Härte
gekennzeichnet, die typischerweise zwischen 30 und 50 liegt.
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Geeignete
Isocyanate und Polyol zum Einsatz bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
sind im Handel von der Dow Chemical Company und der BASF Corporation
erhältlich.
Typischerweise ist das Polyol in einer Menge von etwa 40 % bis etwa
80 % des Gesamtgewichts der Zusammensetzung aus expandierbarem Polyurethan
vorhanden, und ist das Isocyanat in einer Menge von etwa 20 % bis
etwa 60 % des Gesamtgewichts der Zusammensetzung aus expandierbarem
Polyurethan vorhanden. Bei einer Variation der Erfindung ist das
Polyol in einer Menge von etwa 50 % bis etwa 70 % des Gesamtgewichts der
Zusammensetzung aus expandierbarem Polyurethan vorhanden, und ist
das Isocyanat in einer Menge von etwa 30 % bis etwa 50 % des Gesamtgewichts
der Zusammensetzung aus expandierbarem Polyurethan vorhanden. Bei
einer anderen Variation der Erfindung ist das Polyol in einer Menge
von 60 % bis etwa 65 % des Gesamtgewichts der Zusammensetzung aus
expandierbarem Polyurethan vorhanden, und ist das Isocyanat in einer
Menge von etwa 35 % bis etwa 40 % des Gesamtgewichts der Zusammensetzung
aus expandierbarem Polyurethan vorhanden.
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Die
expandierbare Polyurethanzusammensetzung, die bei dem Verfahren
gemäß der Erfindung eingesetzt
wird, enthält
ein oder mehrere Treibmittel. Beispiele für Treibmittel, die bei den
Verfahren gemäß der Erfindung
eingesetzt werden, umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Dabco
BL-11, BL-17, und BL-22 von Air Products. Diese Treibmittel werden
zusammen mit Wasser verwendet, um Kohlendioxid zu erzeugen. Verzögerte Treibmittelkatalysatoren,
beispielsweise Dabco BL-17, sind zum Einsatz in flexiblen Polyurethanschaumsystemen
ausgelegt. Derartige Treibmittel sind chemisch blockiert, um ihre
katalytische Wirkung während
der frühen Stufen
der Polyurethanpolymerisation zu verringern. Mit fortschreitender
Polymerisation wird der Katalysator entsperrt, wodurch eine maximale
Aktivität
gefördert
wird. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung eines derartigen verzögerten Treibmittels
besteht darin, dass ermöglicht
wird, dass das Polyurethan fließen
kann, bevor es signifikant vernetzt wird. Weiterhin wird darauf
hingewiesen, dass verzögerte
Treibmittel nicht signifikant die gesamte Aushärtzeit für ein Teil verlängern. Dabco
BL-11 und BL-22 arbeiten auf ähnliche
Art und Weise, und stellen einen offen zelligen Schaum mit geringfügig unterschiedlichen
Ergebnissen in Bezug auf das Reaktionsvermögen zur Verfügung, abhängig von
dem gewünschten
Erzeugnis und Prozessanforderungen. Dabco BL-11 ist ein starkes
Treibmittel, das aus 70 % Bis(dymethylaminoethyl)ether und 30 %
Dabco BL-17 besteht. Dabco BL-22 ist weiterhin ein durch Säure blockierter,
verzögerter
Amin-Treibmittelkatalysator. Dabco BL-22 dient auch zur Förderung
einer schnelleren Aushärtung,
und muss durch einen anderen Treibmittelkatalysator ausgeglichen
werden, um die gewünschte endgültige Dichte
und Härte
zu erreichen.
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Die
spezielle Menge an Katalysator und Wasser variiert in Abhängigkeit
von der erforderlichen Schaumdichte und Härte. Typischerweise liegt die
Menge an Katalysator zwischen etwa 0,5 Teilen pro 100 Teilen Polyol
bis etwa 5,0 Teilen pro 100 Teilen Polyol. Die Menge an Wasser,
die mit dem Treibmittelkatalysator vereinigt wird, hängt auch
von den gewünschten
Außenhauteigenschaften
ab. Typischerweise liegt die Menge an Wasser im Bereich von etwa
1,0 Teilen pro 100 Teilen Polyol bis etwa 10,0 Teilen pro 100 Teilen
Polyol.
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Die
expandierbare Polyurethanzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
weist wahlweise zumindest einen Zellenöffner auf. Geeignete Zellenöffner umfassen
beispielsweise Silikon-Schaumerzeuger oder Öle wie beispielsweise Tegostab
8515LF und Tegostab 8905, erhältlich
von der Goldschmidt Chemical Corporation in Hopewell, VA. Der Zellenöffner ist
typischerweise in einer Menge von etwa 0,01 % bis etwa 2 % des Gesamtgewichts
der ersten Polyurethanzusammensetzung vorhanden. Bei anderen Variationen
der Erfindung ist der Zellenöffner
in einer Menge von etwa 0,3 bis etwa 0,5 % des Gesamtgewichts der
ersten Polyurethanzusammensetzung vorhanden. Wenn Tegostab 8905 verwendet
wird, arbeitet eine Menge von etwa 0,1 bis etwa 0,5 gut.
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Die
expandierbare Polyurethanzusammensetzung weist wahlweise andere
Zusatzstoffe auf. Derartige andere Zusatzstoffe umfassen beispielsweise
Färbemittel,
Flammschutzmittel, interne Formlösemittel,
Säurespülmittel,
Wasserspülmittel,
Zellenregulatoren, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren, fungistatische
oder bakteriostatische Substanzen, Füllmittel, und Katalysatoren,
einschließlich
verschiedener Treibmittel, von denen einige reaktiv sein können, während andere
nicht reaktiv sind. Ein Beispiel für einen Katalysator, der vorhanden
sein kann, ist Bi-Cat 8, eine Wismuth/Zink-Neodecanoatmischung, erhältlich von
Shepard Chemical in Cinncinatti, Ohio. Falls vorhanden, ist dieser
Katalysator typischerweise in einer Menge von etwa 0,10 % bis etwa
1 % des Gesamtgewichts der expandierbaren Polyurethanzusammensetzung
vorhanden (oder in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 1 Teil pro
100 Teilen Polyol).
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In 1 ist
ein Querschnitt durch einen Gegenstand dargestellt, der durch eine
Variation der Erfindung hergestellt wurde. Das Kraftfahrzeuginnenausstattungsbauteil 10 weist
eine Außenhautschicht 12 mit
niedriger Dichte auf, die eine einzelne Schicht aus expandiertem
Polyurethan ist (also die Außenhautschicht 12 aus
Polyurethan niedriger Dichte ist vollständig zellenförmig). Bei
dieser Variation bildet die Oberfläche 14 der Außenhautschicht 12 mit
niedriger Dichte die sichtbare Außenoberfläche des Kraftfahrzeuginnenausstattungsbauteils 10.
Das Kraftfahrzeugbauteil 10 weist weiterhin einen Verstärkungsschaum 16 auf,
der hinter zumindest einem Abschnitt der Außenhautschicht 12 angeordnet
ist, und ein starres Bauteil 18, das hinter einem oder
mehreren Abschnitten der Schaumverstärkung 14 angeordnet
ist. Gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung wird die Außenhautschicht 12 mit
niedriger Dichte so ausgebildet, dass die expandierbare Polyurethanzusammensetzung über eine
Formhohlraumoberfläche
gespritzt wird, wie voranstehend erläutert.
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In 2 ist
ein Querschnitt durch einen Gegenstand dargestellt, der durch eine
andere Variation der Erfindung hergestellt wurde. Das Kraftfahrzeuginnenausstattungsbauteil 20 weist
eine Außenhautschicht 22 mit
niedriger Dichte auf, welche eine feste Polyurethanaußenhaut 24 und
eine expandierte Außenhautschicht 26 aufweist,
die hinter der festen Polyurethanschicht 24 angeordnet
ist. Bei dieser Variation bildet eine Oberfläche aus fester Polyurethanaußenhaut 24 die
sichtbare Außenoberfläche des Kraftfahrzeuginnenausstattungsbauteils 10.
Diese Variation ist dadurch gekennzeichnet, dass die feste Polyurethanaußenhaut 24 dichter
ist als die expandierte Schicht 26. Weiterhin ist die feste
Polyurethanaußenhaut 24 weniger
zellulär
(weist weniger Zellen oder Poren auf) ausgebildet als die expandierte
Polyurethanschicht 26. Das Kraftfahrzeugbauteil 20 weist weiterhin
einen Verstärkungsschaum 16 auf,
der hinter zumindest einem Abschnitt der expandierten Außenhautschicht 26 angeordnet
ist, und ein starres Bauteil 18, das hinter einem oder
mehreren Abschnitten der Schaumverstärkung 16 angeordnet
ist. Es wird darauf hingewiesen, dass bei dieser Variation die Dicke
der niedrigen Dichte die Summe der Dicke der festen Polyurethanaußenhaut 24 und
expandierten Außenhautschicht 26 ist.
Daher liegt die Dicke der festen Polyurethanaußenhaut 24 im Bereich
von etwa 0,25 mil bis etwa 1,5 mil, und die Dicke der expandierten
Außenhautschicht 26 im
Bereich von etwa 0,25 mil bis etwa 1,5 mil.
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In 3 ist
schematisch das Verfahren zur Herstellung der Variation von 2 dargestellt.
Die feste Polyurethanschicht 24 wird dadurch hergestellt, dass
eine erste Polyurethanzusammensetzung 30 über die
Formoberfläche 32 gespritzt
wird. Die Spritzvorrichtung 34 wird dazu verwendet, die
Bestandteile der ersten Polyurethanzusammensetzung 32 zu spritzen,
die ein erstes Isocyanat und ein erstes Polyol enthalten. Typischerweise
werden das erste Isocyanat und das erste Polyol getrennt gehalten,
um eine vorherige Reaktion der Bestandteile vorm Erreichen der Formoberfläche 32 zu
vermeiden. Diese Bestandteile werden unmittelbar vor dem Spritzen
in einer Mischkammer gemischt, die entweder ein Teil der Spritzvorrichtung 34 ist,
oder sich in enger Nähe zur
Spritzvorrichtung 34 befindet. Eine nutzbare Spritzvorrichtung
ist im US-Patent Nr. 5,071,683 beschrieben, dessen Gesamtoffenbarung
durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird.
Eine weitere nutzbare Spritzvorrichtung ist ebenfalls im US-Patent
mit der Veröffentlichungsnummer
20040094865 beschrieben, dessen Gesamtoffenbarung durch Bezugnahme
in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird. Einzelheiten der Kombination
der Polyurethanbestandteile wurden voranstehend geschildert.
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Bei
einer Variation der Erfindung enthält die erste Polyurethanzusammensetzung 30 das
Polyol in einer Menge von etwa 40 % bis etwa 80 % des Gesamtgewichts
der ersten Polyurethanzusammensetzung 30, und das Isocyanat
in einer Menge von etwa 20 % bis etwa 60 % des Gesamtgewichts der
ersten Polyurethanzusammensetzung 30. Bei einer Variation
der Erfindung enthält
die erste Polyurethanzusammensetzung 30 das Polyol in einer
Menge von etwa 50 % bis etwa 70 % des Gesamtgewichts der ersten
Polyurethanzusammensetzung 30, und das Isocyanat in einer
Menge von etwa 30 % bis etwa 50 % des Gesamtgewichts der ersten
Polyurethanzusammensetzung 30. Bei noch einer anderen Variation
der Erfindung enthält
die erste Polyurethanzusammensetzung 30 das Polyol in einer
Menge von etwa 560 % bis etwa 65 % des Gesamtgewichts der ersten
Polyurethanzusammensetzung 30, und ist das Isocyanat in
einer Menge von etwa 35 % bis etwa 40 % des Gesamtgewichts der ersten
Polyurethanzusammensetzung 30 vorhanden. Die erste Polyurethanzusammensetzung 32 enthält wahlweise
weiterhin einen Zellenöffner
und andere Zusatzstoffe wie Färbemittel,
Flammschutzmittel, interne Formlösemittel,
Säurespülmittel,
Wasserspülmittel,
Zellenregulatoren, Pigmente, Farbstoffe, UV-Stabilisatoren, Weichmacher,
fungistatische oder bakteriostatische Substanzen, und Füllmittel.
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Wie
wiederum aus 3 hervorgeht, wird nach Ausbildung
der festen Polyurethanaußenhaut 24 die
expandierte Außenhautschicht 26 hergestellt, durch
Spritzen einer zweiten Polyurethanzusammensetzung (der expandierbaren
Polyurethanzusammensetzung, die voranstehend geschildert wurde) 38 durch
die Spritzvorrichtung 34 über die feste Polyurethanaußenhaut 24,
die über
der Formoberfläche 32 angeordnet
ist. Die zweite Polyurethanzusammensetzung 38 weist ein
zweites Isocyanat auf, ein zweites Polyol, und ein Treibmittel,
wie dies voranstehend für
die expandierbare Polyurethanzusammensetzung erläutert wurde. Typischerweise
werden das zweite Isocyanat und ein erster Anteil des Polyols getrennt gehalten,
und unmittelbar vor dem Spritzen in einer Mischkammer gemischt,
die entweder ein Teil der Spritzvorrichtung 34 ist, oder
sich in enger Nähe
zur Spritzvorrichtung befindet. Vorzugsweise sind das erste und
das zweite Isocyanat gleich, und sind das erste und das zweite Polyol
gleich, so dass die erste und die zweite Polyurethanaußenhaut
durch dieselbe Spritzvorrichtung 34 gespritzt werden kann.
Die Nutzung derselben Spritzvorrichtung zur Ausbildung der festen
Polyurethanaußenhaut 24 und
der expandierten Polyurethanschicht 26 ermöglicht eine
signifikante Prozessvereinfachung im Vergleich zu Mehrschichtprozessen,
welche getrennte Spritzvorrichtungen für jede Schicht benötigen. Weiterhin
ermöglicht es
die vorliegende Erfindung, dass die expandierte Polyurethanschicht 26 über der
festen Polyurethanaußenhaut 24 ausgebildet
wird, ohne dass zuerst die feste Polyurethanaußenhaut 24 von der
Formoberfläche 32 getrennt
werden muss.
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In 4 ist
schematisch das Abmessen der Bestandteile für die erste Polyurethanzusammensetzung 30 und
die zweite Polyurethanzusammensetzung 38 dargestellt. Jeder
der Bestandteile der Polyurethanschichten, die durch die Verfahren
gemäß der Erfindung
hergestellt werden, wird in die Spritzvorrichtung 34 eingegeben.
Isocyanat von einer Isocyanatquelle 40 wird in die Spritzvorrichtung über eine Zahnradpumpe 42 durch
Leitungen 44, 46, 48 gepumpt. Polyol von
einer Polyolquelle 50 wird in die Spritzvorrichtung 34 über eine
Zahnradpumpe 52 über
Leitungen 54, 56, 58 gepumpt. Wenn die
Polyurethanschichten, die mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt
werden, entweder ein Färbemittel
und/oder ein Schäummittel
enthalten, werden Quellen 60, 62 eingesetzt. Ein
optionales Färbemittel von
der Färbemittelquelle 60 wird
in die Spritzvorrichtung 34 durch die Wirkung der Zahnradpumpe 66 über Leitungen 68, 70, 72 und
ein Dreiwegeventil 74 gepumpt. Eine Rückführleitung 76 ist eine
Rückführleitung,
die verwendet wird, wenn sich das Dreiwegeventil 74 in
der ausgeschalteten Position befindet. Entsprechend wird ein Schäummittel
von der Schäummittelquelle 62 in
die Spritzvorrichtung 34 durch die Wirkung einer Zahnradpumpe 82 über Leitungen 90, 92, 94 und
ein Dreiwegeventil 96 gepumpt. Die Rückführleitung 98 ist eine
Rückführleitung,
die verwendet wird, wenn sich das Dreiwegeventil 96 in
der Ausschaltposition befindet. Ein Teil des Polyols wird mit dem
Färbemittel
und/oder dem Treibmittel über
eine Zahnradpumpe 100 und Leitungen 102, 104, 106 vereinigt,
um ein ausreichendes Volumen für
das Spritzen zur Verfügung
zu stellen. Die Rückführleitung 108 ist
eine Rückführleitung,
die verwendet wird, wenn sich das Dreiwegeventil 110 in der
Ausschaltposition befindet. Das Färbemittel, das Treibmittel,
und ein Teil des Polyols werden vereinigt und fließen in die
Spritzvorrichtung 34 über
eine Leitung 112. Luft fließt in die Spritzvorrichtung 34 über eine
Leitung 114. Weiterhin kann die Spritzvorrichtung 34 über eine
Leitung 116 gesprüht
werden, die mit Lösungsmittel
von einer Lösungsmittelquelle 118 versorgt
wird.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird eine Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte zur Verfügung gestellt, die durch die
voranstehend geschilderten Verfahren hergestellt wurden. Speziell
weist das Polyurethan niedriger Dichte Reste einer expandierbaren
Polyurethanzusammensetzung auf, die ein Isocyanat, ein Polyol, und
ein Treibmittel enthält.
Die Einzelheiten jedes dieser Bestandteile sind ebenso wie voranstehend
erläutert. Bei
einer besonders bevorzugten Variation weist die Außenhaut
aus Polyurethan niedriger Dichte eine erste Polyurethanschicht und
eine zweite Polyurethanschicht auf. Die erste Polyurethanschicht
enthält Reste
einer Polymerisationsreaktion von einer ersten Polyurethanzusammensetzung,
die ein erstes Isocyanat und ein erstes Polyol aufweist. Entsprechend weist
die zweite Polyurethanschicht Reste einer Polymerisationsreaktion
von einer zweiten Polyurethanzusammensetzung auf, die ein Isocyanat,
ein Polyol, und ein Treibmittel enthält. Wiederum wurden die Einzelheiten
der ersten und zweiten Polyurethanzusammensetzung voranstehend angegeben.
Insbesondere ist das Treibmittel in ausreichender Menge vorhanden,
so dass das spezifische Gewicht der Außenhaut aus Polyurethan niedriger
Dichte im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 0,5 g/cm3 liegt.
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Zwar
wurden Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt und beschrieben, jedoch sollen diese Ausführungsformen
nicht sämtliche
möglichen Formen
der Erfindung darstellen und beschreiben. Stattdessen sind die in
der Beschreibung verwendeten Begriffe eher beschreibend als einschränkend, und
wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden
können,
ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.