DE102006009007A1

DE102006009007A1 - System, Verfahren und Zusammensetzung zum Ausbilden von zusammengesetzten gesprühten Polyurethanhäuten einschließlich einer geschäumten Polyurethanschicht mit einer geringen Dichte

Info

Publication number: DE102006009007A1
Application number: DE102006009007A
Authority: DE
Inventors: Joseph T. Howell Donatti; Ian S. Howell Williams; Nelson E. Jr. Saline Williams
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: International Automotive Components Group North America Inc
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2006-09-28
Also published as: GB2424389B; GB2424389A; GB0605473D0; US20060222775A1

Abstract

In wenigstens einer Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System zum Ausbilden einer zusammengesetzten Polyurethanhaut. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Vorsehen einer Quelle für flüssiges Polyol, das Vorsehen einer Quelle für flüssiges Isocyanat, das Vorsehen einer Quelle für ein flüssiges Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit einer niedrigen Dichte, das ein Blähmittel und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel umfasst, das Vorsehen eines Sprühformwerkzeugs mit einer Formfläche und das Vorsehen einer Sprühvorrichtung zum Sprühen von flüssigem Material auf das Sprühformwerkzeug. Das Verfahren umfasst weiterhin in wenigstens einer Ausführungsform das Zuführen des Polyols und Isocyanats zu der Sprühvorrichtung, um eine Polyurethanzusammensetzung zu bilden, und das Sprühen der Polyurethanzusammensetzung auf das Sprühformwerkzeug, um eine Polyurethanhautschicht auf dem Sprühformwerkzeug zu bilden, sowie weiterhin das Zuführen des Polyols, Isocyanats und Schäummittels zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte zu der Sprühvorrichtung, um eine schäumbare Polyurethanzusammensetzung zu bilden, und das Sprühen der schäumbaren Polyurethanzusammensetzung auf die Hautschicht, um eine elastische schäumbare Polyurethanschicht auf der Haut zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft zusammengesetzte Häute und Paneele einschließlich einer geschäumten Polyurethanschicht mit geringer Dichte. Die Erfindung betrifft weiterhin Zusammensetzungen zum Ausbilden der geschäumten Polyurethanschicht sowie ein Verfahren und ein System zum Herstellen derselben.

Es sind Paneele bekannt, die ein relativ hartes Substrat umfassen, das wenigstens teilweise durch eine flexible Deckschicht bedeckt ist. Weiterhin ist es bekannt, eine Schaumschicht zwischen dem Substrat und der Haut vorzusehen, wenn ein weicheres Paneel gewünscht wird. Eine relativ übliche Technik zum Vorsehen des Schaums zwischen dem Substrat und der Haut besteht darin, eine Schaumschicht zwischen denselben zu schäumen. Dazu werden die Deckhaut und das Substrat gewöhnlich separat hergestellt und mit dazwischen einem Abstand in einer Schäumform platziert, sodass Schaumbildungsmaterial zwischen der Deckschicht und dem Substrat eingeführt werden kann, um eine Schaumschicht zu bilden.

Zum Ausbilden der Deckschicht wird häufig Polyurethan verwendet. Eine geeignete Technik zum Ausbilden von Polyurethandeckhäuten umfasst das Sprühen einer Polyurethanzusammensetzung, die wenigstens Polyol und Isocyanat umfasst, auf eine Sprühform. Die fertig ausgebildete Polyurethandeckhaut wird aus der Sprühform genommen und zusammen mit dem Substrat mit dazwischen einem Abstand in einer Einschäumform platziert, um dort eine herkömmliche Einschäumtechnik anzuwenden.

Es besteht ein Bedarf dafür, den Herstellungsprozess von Substraten mit Polyurethanhäuten zum Vorsehen eines weichen Gefühls zu vereinfachen. Weiterhin besteht ein Bedarf dafür, Paneele mit einem Schaum mit geringer Dichte relativ kostengünstig auszubilden.

In wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden einer zusammengesetzten Polyurethanhaut angegeben. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Vorsehen einer Quelle für flüssiges Polyol, das Vorsehen einer Quelle für flüssiges Isocynat und das Vorsehen einer Quelle für ein Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte, das ein flüssiges Blähmittel und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin das Vorsehen eines Sprühformwerkzeugs mit einer Formfläche, das Vorsehen einer Sprühvorrichtung zum Sprühen des flüssigen Materials auf das Sprühformwerkzeug, das Zuführen des Polyols und Isocyanats zu der Sprühvorrichtung, um eine Polyurethanzusammensetzung zu bilden, das Sprühen der Polyurethanzusammensetzung zu dem Sprühformwerkzeug, um eine Polyurethanhautschicht auf dem Sprühformwerkzeug zu bilden, das Zuführen von Polyol, Isocyanat und dem Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte zu der Sprühvorrichtung, um eine schäumbare Polyurethanzusammensetzung zu bilden, und das Sprühen der schäumbaren Polyurethanzusammensetzung auf die Hautschicht, um eine elastische geschäumte Polyurethanschicht auf der Haut zu bilden.

In wenigstens einer Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung Polyol in einer Menge von 40 bis 80 Gewichtsprozent, Isocyanat in einer Menge von 15 bis 55 Gewichtsprozent, ein Blähmittel in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent.

In wenigstens einer Ausführungsform ist eine sprühbare und schäumbare Polyurethanzusammensetzung zum Ausbilden einer gesprühten und geschäumten Polyurethanhaut geringer Dichte vorgesehen. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung Polyol, Isocyanat, ein Blähmittel und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel, wobei die Komponenten in derartigen Mengen vorgesehen sind, dass die resultierende Polyurethanschicht nach dem Aushärten einer Dichte im Bereich von 0,05 bis 0,2 g/cm³ aufweist.

In wenigstens einer Ausführungsform ist ein System zum Herstellen einer zusammengesetzten Polyurethanhaut vorgesehen. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das System eine Quelle für flüssiges Polyol, eine Quelle für flüssiges Isocyanat, eine Quelle für ein flüssiges Schäummittel zum Bilden zum Bilden eines Schaums mit geringer Dichte, das ein Blähmittel und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel umfasst, ein Sprühformwerkzeug mit einer Formfläche und eine Sprühvorrichtung zum Sprühen des flüssigen Materials auf das Sprühformwerkzeug. In wenigstens einer Ausführungsform kann die Sprühvorrichtung Polyol aus der Polyol-Quelle und Isocyanat aus der Isocyanat-Quelle empfangen, um eine Polyurethanzusammensetzung zu bilden und zu dem Sprühformwerkzeug zu sprühen, um auf diese Weise eine Polyurethanhautschicht auf dem Sprühformwerkzeug zu bilden, wobei die Sprühvorrichtung weiterhin Isocynat aus der Isocyanat-Quelle, ein Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte aus der Schäummittel-Quelle und Poyol aus der Polyol-Quelle empfangen kann, um eine schäumbare Polyurethanzusammensetzung zu bilden und auf die Hautschicht zu sprühen, um auf diese Weise eine elastische geschäumte Polyurethanschicht auf der Haut zu bilden.

Es werden beispielhafte Ausführungsformen gemäß der Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Es können verschiedene Modifikationen und alternative Aufbauten vorgesehen werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

1 ist eine Querschnittansicht eines Paneels gemäß wenigstens einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine schematische Ansicht eines Sprühwerkzeugs und einer Sprühanordnung für die Verwendung zum Ausbilden eines Teils des in 1 gezeigten Paneels.

3 ist eine 2 ähnliche Ansicht, die das Ausbilden eines anderen Teils zeigt.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die durch verschiedene andere Formen realisiert werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei einige Merkmale größer oder kleiner dargestellt sein können, um die Details bestimmter Komponenten zu verdeutlichen. Die hier angegebenen Details des Aufbaus und der Funktion schränken die Erfindung nicht ein, sondern stellen eine repräsentative Basis für die Ansprüche und/oder eine repräsentative Basis für den Fachmann dar, der verschiedene andere Ausführungsformen realisieren kann. Soweit nicht anders angegeben, sind alle numerischen Angaben zu Materialmengen und Reaktionsbedingungen und/oder Verwendungsbedingungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen jeweils als ungefähre Werte im umfassenderen Zusammenhang der Erfindung zu verstehen. Eine Realisierung innerhalb des angegebenen Bereichs ist jedoch zu bevorzugen. Soweit nicht anders angegeben, beziehen sich die Prozent-, Anteils- oder Verhältniswerte auf das Gewicht. Die Beschreibung von geeigneten oder bevorzugten Materialgruppen oder -klassen für einen bestimmten Zweck ist in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung derart zu verstehen, dass eine Mischung aus zwei oder mehr Mitgliedern der Gruppe oder Klasse in gleicher Weise geeignet oder bevorzugt ist.

In 1 ist ein Paneel 10 gezeigt, das gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Paneel 10 ein relativ hartes Substrat 12, eine geschäumte elastische Polyurethan-Schicht 14 auf dem Substrat 12 und eine Polyurethandeckhaut 16 auf der Schicht 14. Die elastische Schicht 14 und die Deckhaut 16 bilden eine zusammengesetzte Polyurethanhaut 18. Das Paneel 10 ist für die Verwendung als Verkleidungspaneel für einen Fahrzeuginnenraum wie etwa als Türpaneel, Armaturenpaneel, Türabdeckung, Konsolenabdeckung, Ablage, Verkleidungsabdeckung, Säulenverkleidungspaneel oder ähnliches geeignet oder kann für andere Anwendungen verwendet werden, in denen ein derartiges Paneel benötigt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann kein Substrat 12 vorgesehen sein, oder es können andere Materialien und/oder Schichten zwischen der Schicht 14 und dem Substrat 12 vorgesehen sein.
Das Substrat 12 ist ein starres Strukturglied, das einen Halt für den Rest des Paneels vorsieht, und kann aus einem beliebigen Material ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Substrat 12 aus Kunststoff oder einem verstärktem Kunststoff wie etwa einem mit Fiberglas verstärkten Polyurethan ausgebildet sein. Weitere Beispiele für geeignete Kunststoffe neben Polyurethan sind Polypropylen, Polyethylen, Acrylonitrilbutadienstyren (ABS), Polycarbonat (PC), RBS/PC-Mischungen, GRU und RPIM. In wenigstens einer Ausführungsform kann das Substrat 12 eine allgemeine Dicke von 0,5 bis 5,0 mm aufweisen, wobei es in einer anderen Ausführungsform eine allgemeine Dicke von 1,0 bis 3,5 mm und in einer weiteren Ausführungsform eine allgemeine Dicke von 2,0 bis 3,0 mm aufweisen kann.
In wenigstens einer Ausführungsform haftet die Hautschicht 16 an der elastischen Schicht 14. Die Hautschicht 16 ist konfiguriert, um eine Abdeckung über der elastischen Schicht 14 vorzusehen, und kann ein ausreichend dichtes Polyurethanmaterial umfassen. Zum Beispiel kann die Hautschicht 16 eine solide aliphatische oder aromatische Polyurethanschicht sein. Die Hautschicht kann eine geeignete Dicke und Dichte aufweisen. Zum Beispiel kann die Hautschicht 16 eine Dicke im Bereich von 0,4 bis 2,0 mm und eine Dichte im Bereich von 0,85 bis 1,2 g/cm³ aufweisen. In wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung weist die Hautschicht 16 eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,2 mm und eine Dichte im Bereich von 0,95 bis 1,1 g/cm³ auf.
Eine optionale Beschichtung (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um die Hautschicht 16 zu schützen und/oder eine dekorative Oberfläche für das Paneel 10 vorzusehen. Zum Beispiel kann die Beschichtung verwendet werden, um zu verhindern, dass Sonnenlicht und/oder anderes ultraviolettes Licht zu der Hautschicht 16 gelangt. Als weiteres Beispiel kann die Beschichtung verwendet werden, um eine gewünschte Farbe und/oder Textur für das Paneel 10 vorzusehen. Die Beschichtung kann aus einem beliebigen geeigneten Material sein, wobei in wenigstens einer Ausführungsform eine aliphatische Polyurethanzusammensetzung verwendet wird. Wenn eine Beschichtung vorgesehen ist, kann die Beschichtung eine geeignete Dicke wie etwa eine Dicke von ungefähr 0,5 bis 1 mil aufweisen.
Die elastische Schicht 14 kann aus einem beliebigen gesprühten und geschäumten Material geringer Dichte bestehen. Die elastische Schicht 14 kann hilfreich sein, um ein weiches Gefühl für das Paneel 10 vorzusehen. In wenigstens einer Ausführungsform können geeignete Materialien für eine elastische Schicht 14 verwendet werden, die eine Dichte im Bereich von 0,05 bis 0,2 g/cm³ aufweist, während sie in einer anderen Ausführungsform eine Dichte von 0,075 bis 0,15 g/cm³ aufweist und in einer weiteren Ausführungsform eine Dichte zwischen 0,1 und 0,125 g/cm³ aufweist. In wenigstens einer Ausführungsform kann die elastische Schicht eine Shore-A-Härte von 20 bis 60 aufweisen.
In wenigstens einer Ausführungsform kann die elastische Schicht 14 hauptsächlich ein relativ geschlossenes Zellenmaterial mit einer niedrigen Durchlässigkeit umfassen. In wenigstens einer Ausführungsform kann die elastische Schicht 14 zwischen 25 und 65 Prozent geschlossene Zellstrukturen umfassen, in einer andern Ausführungsform zwischen 30 und 55 Prozent geschlossene Zellstrukturen und in einer weiteren Ausführungsform zwischen 35 und 50 Prozent geschlossene Zellstrukturen umfassen, jeweils auf der Basis der gesamten elastischen Schicht 14.
In wenigstens einer Ausführungsform kann die elastische Schicht 14 eine variierende geschlossene Zelldichte durch die elastische Schicht hindurch aufweisen. In wenigstens einer Ausführungsform können der obere Teil (der näher an der Hautschicht 16 liegende Teil) und der untere Teil (der näher an dem Substrat 12 liegende Teil) unabhängig voneinander jeweils 85 Prozent geschlossene Zellstrukturen umfassen, in anderen Ausführungsformen zwischen 90 und 100 Prozent geschlossene Zellstrukturen umfassen und in weiteren Ausführungsformen zwischen 95 und 100 Prozent geschlossene Zellstrukturen umfassen. In wenigstens einer Ausführungsform können die oberen und unteren Teile unabhängig voneinander jeweils 2,5 bis 25 Prozent, in anderen Ausführungsformen 5 bis 20 Prozent und in weiteren Ausführungsformen 10 bis 15 Prozent der Dicke der elastischen Schicht 14 ausmachen. Die verbleibende Zwischenschicht (der Teil zwischen dem oberen und unteren Teil) der elastischen Schicht 14 kann zwischen 40 und 95 Prozent geschlossene Zellstrukturen, in wenigstens einer anderen Ausführungsform zwischen 50 und 90 Prozent und in einer weiteren Ausführungsform zwischen 60 und 85 Prozent geschlossene Zellstrukturen umfassen. In wenigstens einer Ausführungsform kann die durchschnittliche Zellstrukturgröße zwischen 0,05 mm und 2,0 mm variieren und in einer anderen Ausführungsform zwischen 0,5 mm und 1,0 mm.
Die elastische Schicht 14 kann eine beliebige Dicke aufweisen. In wenigstens einer Ausführungsform kann die elastische Dicke 14 eine Dicke zwischen 0,1 und 30 mm aufweisen. In wenigstens einer anderen Ausführungsform weist die elastische Dicke 14 eine Dicke von 1,0 bis 15 mm auf.
Die elastische Schicht 14 kann aus einer schäumbaren Polyurethanzusammensetzung ausgebildet werden. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung Polyol, Isocyanat, ein Blähmittel und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel.
In wenigstens einer Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung die folgenden Komponenten:
In wenigstens einer anderen Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung die folgenden Komponenten:
In wenigstens einer Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung Polyol, Isocyanat, ein Blähmittel, ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel und ein Formentnahmemittel. In dieser Ausführungsform weist die schäumbare Polyurethanzusammensetzung eine relativ kurze Aushärtungszeit wie etwa 60-120 Sekunden auf, wodurch eine schnelle Formentnahme und eine schnellere Verarbeitung ermöglicht werden.
In wenigstens einer Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung:
In wenigstens einer anderen Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung:
In wenigstens einer anderen Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung:
In wenigstens einer Ausführungsform ist das Polyol ein beliebiges geeignetes Polyol oder eine Mischung aus Polyolen, die mit den anderen Komponenten der Zusammensetzung wie etwa dem Isocyanat, dem Katalysator und Wasser reagieren, um ein geschäumtes Polyurethan mit einer Dichte von 0,5 bis 0,2 g/cm³ zu bilden.
In wenigstens einer Ausführungsform kann das Polyol eine OH-Nummer von 100 bis 150, in anderen Ausführungsformen von 124 bis 135 und in weiteren Ausführungsformen von 131 aufweisen. In wenigstens einer Ausführungsform kann das Polyol ein äquivalentes Gewicht von 125 bis 150 und in anderen Ausführungsformen von 130 bis 140 aufweisen. In wenigstens einer Ausführungsform kann das Polyol ein spezifisches Gewicht von 0,0995 bis 1,1 und in einer anderen Ausführungsform von 1,0 bis 1,05 aufweisen. In wenigstens einer Ausführungsform ist NB5101184 von Dow Chemical Co. in Midland, Michigan ein geeignetes Polyol.
Das Isocyanat ist in wenigstens einer Ausführungsform ein beliebiges geeignetes Isocyanat, das bei einer Reaktion mit den anderen Komponenten der Zusammensetzung in einem Polyurethanschaum mit einer Dichte von 0,05 bis 0,2 g/cm³ resultiert. In wenigstens einer Ausführungsform weist das Isocyanat einen NCO-Anteil von ungefähr 10 bis 40 Gewichtsprozent, in anderen Ausführungsformen zwischen 15 und 30 Gewichtsprozent und in weiteren Ausführungsformen zwischen 21 und 24 Gewichtsprozent auf. In wenigstens einer Ausführungsform kann das Isocyanat eine Vorpolymermischung aus Isocyanat mit einer stöchiometrisch mageren Menge von Polyol (etwa 20 bis 40 %) sein. In wenigstens einer Ausführungsform kann das Isocyanat ein spezifisches Gewicht von 1,120 bis 1,149 und in anderen Ausführungsformen von 1,125 bis 1,135 aufweisen. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst ein besonders geeignetes Isocyanat das NB001135-2 von Dow Chemical. In wenigstens einer Ausführungsform sind das Isocyanat und das Polyol in einem Index von 92 bis 105 und in wenigstens einer anderen Ausführungsform in einem Index von 95 bis 102 vorgesehen.
Das Blähmittel ist in wenigstens einer Ausführungsform ein beliebiges geeignetes Blähmittel, das bei einer Reaktion mit anderen Komponenten der Zusammensetzung in einem Polyurethanschaum mit einer Dichte von 0,05 bis 0,2 g/cm³ resultiert. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Blähmittel einen Katalysator mit verzögerter Wirkung, Wasser oder beides. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Katalysator mit verzögerter Wirkung ein wasserlöslicher Aminkatalysator sein. In wenigstens einer Ausführungsform können die geeigneten Aminkatalysatoren Viskositäten von 45 bis 80 CPS bei 25°C, in anderen Ausführungsformen von 55 bis 70 CPS und in weiteren Ausführungsformen von 61 CPS aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Aminkatalysator eine OH-Nummer zwischen 350 und 600 mg/KOH/g, in anderen Ausführungsformen zwischen 400 und 525 und in weiteren Ausführungsformen von 475 aufweisen. Der Aminkatalysator kann säureblockiert sein, um eine verzögerte Wirkung auf den anderen Komponenten der Polyurethanzusammensetzung zu unterstützen. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Blähmittel einen Katalysator mit verzögerter Wirkung und Wasser. In einer Ausführungsform ist ein spezifisches Beispiel für einen geeigneten Katalysator mit verzögerter Wirkung der säureblockierte Aminkatalysator DABCO^® BL-17 von Air Products and Chemicals, Inc. in Allentown, Pennsylvania. In einer anderen Ausführungsform kann der Aminkatalysator DABCO^® BL-22 verwendet werden.
In wenigstens einer Ausführungsform ist das oberflächenaktive Antibeschlagmittel ein beliebiges geeignetes oberflächenaktives Antibeschlagmittel, das mit den anderen Komponenten der Zusammensetzung reagiert, um ein geschäumtes Polyurethan mit einer Dichte von 0,05 bis 0,2 g/cm³ zu bilden. In wenigstens einer Ausführungsform ist das oberflächenaktive Antibeschlagmittel ein Silicon-basiertes oberflächenaktives Mittel und in wenigstens einer anderen Ausführungsform ein Polysiloxan-basiertes oberflächenaktives Mittel. Beispiele für derartige Silicon-basierte oberflächenaktive Mittel sind unter anderem Tegostab^®-8715LF, Tegostab^®-8719LF, Tegostab^®-8905 von Degussa und Niax L5333 von OSI Specialties (Crompton). In wenigstens einer Ausführungsform ist ein besonders geeignetes oberflächenaktives Antibeschlagmittel das Tegostab^®-8715LF.
In wenigstens einer Ausführungsform ist das Formentnahmemittel (sofern vorhanden) ein beliebiges geeignetes Formentnahmemittel, das mit den anderen Komponenten der Zusammensetzung reagiert, um ein geschäumtes Polyurethan mit einer Dichte von 0,05 bis 0,02 g/cm³ zu bilden. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst ein Formentnahmemittel ein auf Zink und Bismut basierendes Material. In wenigstens einer Ausführungsform können das Zink und das Bismut in einem Verhältnis zwischen 20:80 und 80:20, in anderen Ausführungsformen in einem Verhältnis zwischen 40:60 und 60:40 und in weiteren Ausführungsformen mit einem Verhältnis von 50:50 vorgesehen sein. In wenigstens einer Ausführungsform kann das Zink als ein Zinkcarboxylat vorgesehen sein und kann das Bismut als ein Bismutcarboxylat vorgesehen sein. Geeignete Beispiele für Formentnahmemittel sind der auf Zink und Bismut basierende Katalysator BiCAT von Shepherd Chemical Company. Beispiele für geeignete Formentnahmemittel sind unter anderem BiCAT 8, BiCAT H1426 und BiCAT Z1365, wobei BiCAT 8 zu bevorzugen ist.
Es können andere herkömmliche Komponenten in der schäumbaren Polyurethanzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Diese anderen herkömmlichen Komponenten sind zum Beispiel Zellöffner, andere Katalysatoren, Wasser, Emulgatoren, Polyole mit einem niedrigeren Molekulargewicht wie etwa Quadrol, das ein Kettenverlängerungs-Polyol ist, usw.
In 2 ist ein System 20 zum Herstellen der zusammengesetzten Haut 18 gezeigt. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das System 20 ein Sprühformwerkzeug 24 mit einer Sprühempfangsfläche, die allgemein der Oberfläche des Paneels 10 entspricht und die Polyurethanzusammensetzungen und insbesondere die Polyurethanzusammensetzung zum Ausbilden der Haut 16 aufnimmt. Das System 20 umfasst weiterhin eine Sprühvorrichtung 26. Es kann eine geeignete Sprühvorrichtung wie etwa eine Hochdruck-Robotersprühvorrichtung (mit einem Druck von 400 bis 2000 psi) mit einer oder mehreren beweglichen Sprühdüsen verwendet werden. Das Werkzeug 24 kann auf eine beliebige Temperatur im Bereich von 150°C bis 165°C erhitzt werden.
Es ist eine Quelle 30 für flüssiges Polyol vorgesehen. Wie oben genannt, kann ein beliebiges Polyol oder eine beliebige Polyolmischung verwendet werden. Ein geeignetes Polyol ist etwa NB5101184 von Dow Chemical. In wenigstens einer Ausführungsform kann das verwendete Polyol ein Polyetherpolyol sein. Beispiele für geeignete flüssige Polyole aus der Polyolquelle 30 sind unter anderem Graftpolyole, PhD-Polyole, Polymerpolyole und PIPA-Polyole. Das flüssige Polyol kann geeignete Zusätze wie insbesondere (wenn aromatisch) UV- und Antioxidations-Inhibitoren/Stabilisatoren umfassen.
Es ist eine Quelle 34 für flüssiges Isocyanat vorgesehen. Es kann ein beliebiges geeignetes Isocyanat wie etwa ein aromatisches Isocyanat verwendet werden. Beispiele für ein geeignetes aromatisches flüssiges Isocyanat sind unter anderem MDI, TDI und PDI. Alternativ hierzu kann auch ein flüssiges aliphatisches Isocyanat verwendet werden. Das flüssige Isocyanat kann geeignete Zusätze wie etwa UV-Inhibitoren/Stabilisatoren umfassen, insbesondere wenn das flüssige Isocyanat aromatisch ist.
Es ist eine Quelle 38 für ein Schäummittel zum Bilden eines Schaums niedriger Dichte vorgesehen. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Schäummittel ein beliebiges geeignetes Blähmittel und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel, die ermöglichen, dass das Schäummittel, das Polyol und das Isocyanat reagieren, um eine elastische geschäumte Polyurethanschicht 14 mit einer Dichte von 0,05 bis 0,25 g/cm³ und/oder einer Shore-A-Härte von 20 bis 60 zu bilden. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Schäummittel ein jeweils beliebiges geeignetes Blähmittel, oberflächenaktives Antibeschlagmittel und Formentnahmemittel, die ermöglichen, dass das Schäummittel, Polyol und Isocyanat reagieren und eine elastische geschäumte Polyurethanschicht 14 mit einer Dichte von 0,05 bis 0,2 g/cm³ und/oder einer Shore- A-Härte von 20 bis 45 bilden. In einer Ausführungsform umfasst das Blähmittel einen Katalysator mit verzögerter Wirkung und/oder Wasser. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Blähmittel einen Katalysator mit einer verzögerten Wirkung und Wasser. In einer Ausführungsform ist der säureblockierte Aminkatalysator DABCO^® BL-17 von Air Products & Chemicals, Inc. in Allentown, Pennsylvania, ein spezifisches Beispiel für einen Katalysator mit verzögerter Wirkung. In einer anderen Ausführungsform kann der Aminkatalysator DABCO^® BL-22 verwendet werden. In wenigstens einer Ausführungsform wird Tegostab^®-8715FL (Polysiloxan in einem organischen Ester) von Desussa als oberflächenaktives Antibeschlagmittel verwendet. In wenigstens einer Ausführungsform wird BiCat8 von Shepherd Chemical Co. als Formentnahmemittel verwendet.
In wenigstens einer Ausführungsform umfasst die schäumbare Polyurethanzusammensetzung für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung:
In wenigstens einer Ausführungsform kann das Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte mit einer oder mehreren Komponenten der Zusammensetzung wie etwa dem Polyol vorgemischt werden bzw. dieses umfassen. In dieser Ausführungsform kann eine Blähmittelzusammensetzung in der Blähmittelquelle 50 bis 90 Gewichtsprozent Polyol, 10 bis 30 Gewichtsprozent eines Katalysators und 1 bis 20 Gewichtsprozent Wasser umfassen. In wenigstens einer anderen Ausführungsform kann die Blähmittelzusammensetzung in der Blähmittelquelle 60 bis 80 Gewichtsprozent Polyol, 15 bis 25 Gewichtsprozent Katalysator und 5 bis 15 Gewichtsprozent Wasser umfassen. In wenigstens einer weiteren Ausführungsform kann die Blähmittelzusammensetzung in der Blähmittelquelle 76 Gewichtsprozent Polyol, 19 Gewichtsprozent Katalysator und 5 Gewichtsprozent Wasser umfassen.
In wenigstens einer Ausführungsform werden die Komponenten in der Polyolquelle 30, der Isocynatquelle 34 und der Schäummittelquelle zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte bei einer erhöhten Temperatur von etwa 70 bis 125°F gehalten und mit einem Druck zwischen 400 und 2000 psi zu der Sprühvorrichtung 26 gegeben.
In wenigstens einer Ausführungsform wird die Polyurethanschicht 16 hergestellt, indem zuerst ein Polyolstrom aus der Polyolquelle 30 mit einem Isocyanatstrom aus der Isocyanatquelle 34 gemischt wird, um einen Strom aus einem Material zum Bilden eines Polyurethans (d.h. eine Polyurethanzusammensetzung) zu bilden, die wie in 2 gezeigt aus der Sprühvorrichtung 26 auf die Sprühform 24 gerichtet wird. Die Polyurethanzusammensetzung bildet die Haut 16 auf der Form 24. Ventile 40 und 44 sind jeweils vorgesehen, um eine Kontrolle der Menge und der Geschwindigkeit des zu der Sprühvorrichtung 26 geführten Polyols und des Isocyanats zu ermöglichen.
Nachdem die Haut 16 geformt wurde, kann das Ventil 46 geöffnet werden, um einen Strom eines Schäummittels zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte zu der Sprühvorrichtung 26 zuzuführen. Die Ventile 40 und 44 können dabei auch betätigt werden, um den Fluss des Polyols und/oder Isocyanats von den entsprechenden Quellen 30 und 34 zu der Sprühvorrichtung 26 zu verändern (und/oder zu unterbrechen). Es ist zu beachten, dass auch eine andere Sprühvorrichtung als die zum Ausbilden der Haut 16 verwendete Sprühvorrichtung 26 verwendet werden kann, um die elastische Schicht 14 auszubilden. Es ist weiterhin zu beachten, dass wenn eine andere Sprühvorrichtung als die Sprühvorrichtung 26 verwendet wird, die Sprühvorrichtung vom selben Typ (d.h. Hochdruck-Typ) wie die Sprühvorrichtung 26 sein kann. Eine CPU 50 kann vorgesehen sein, um den Betrieb zum Zuführen der Komponenten zu der Sprühvorrichtung 26 und zum Sprühen derselben aus der Sprühvorrichtung 26 zu steuern. In wenigstens einer Ausführungsform werden das Polyol, das Isocyanat und das Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte wie in 3 gezeigt in der Sprühvorrichtung 26 gemischt, um eine schäumbare Polyurethanzusammensetzung zu bilden und dieselbe zu der Haut 16 zu richten. Das schäumbare Material kann frei steigen, um eine gewünschte Dichte zu erreichen. In wenigstens einer Ausführungsform beträgt die Ausbildungszeit (d.h. Aushärtungszeit) für die elastische Schicht 60-180 Sekunden und in einer anderen Ausführungsform 100-140 Sekunden.
In wenigstens einer Ausführungsform werden die Komponenten in den folgenden Mengen zu der Sprühvorrichtung 26 geführt, um die schäumbare Polyurethanzusammensetzung zu bilden:
Nachdem die Haut 16 und die elastische Schicht 14 (d.h. die zusammengesetzte Haut 18) ausgebildet wurden, können diese auf einem Substrat 12 (sofern gewünscht) durch ein geeignetes Verfahren wie etwa durch das klebende Befestigen auf einem vorgeformten Substrat befestigt werden. Weiterhin kann bei Bedarf eine Schaumschicht oder andere Schicht zwischen der zusammengesetzten Haut 18 und dem Substrat 12 vorgesehen werden.
Es wurden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und gezeigt, wobei zu beachten ist, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen oder gezeigten Ausführungsformen beschränkt ist. Weiterhin bedeutet die nicht erfolgende oder lediglich schematische Darstellung von herkömmlichen Einrichtungen wie etwa Pumpen, Ventilen, Heizern usw. nicht, dass diese herkömmlichen Einrichtungen nicht erforderlich oder im System vorgesehen sind. Die Beschreibung ist beispielhaft, wobei verschiedene Änderungen vorgenommen werden können. ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer zusammengesetzten Polyurethanhaut, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Vorsehen einer Quelle für ein flüssiges Polyol, Vorsehen einer Quelle für ein flüssiges Isocyanat, Vorsehen für eine Quelle für ein Schäummittel zum Bilden eines Schaums niedriger Dichte, das ein flüssiges Blähmittel und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel umfasst, Vorsehen eines Sprühformwerkzeugs mit einer Formfläche, Vorsehen einer Sprühvorrichtung zum Sprühen des flüssigen Materials auf das Sprühformwerkzeug, Zuführen des Polyols und Isocyanats zu der Sprühvorrichtung, um eine Polyurethanzusammensetzung zu bilden, Sprühen der Polyurethanzusammensetzung zu dem Sprühformwerkzeug, um eine Polyurethanhautschicht an dem Sprühformwerkzeug zu bilden, Zuführen des Polyols, Isocyanats und des Schäummittels zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte zu der Sprühvorrichtung, um eine schäumbare Polyurethanzusammensetzung zu bilden, und Sprühen der schäumbaren Polyurethanzusammensetzung auf die Hautschicht, um eine elastische geschäumte Polyurethanschicht auf der Haut zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die elastische Schicht eine Dichte von 0,05 bis 0,2 g/cm³ aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schäumbare Polyurethanzusammensetzung Polyol in einer Menge von 40 bis 80 Gewichtsprozent, Isocyanat in einer Menge von 15 bis 55 Gewichtsprozent, ein Blähmittel in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel ein Mittel ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die einen Aminkatalysator mit verzögerter Wirkung und Wasser umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel einen Katalysator und Wasser umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol in der schäumbaren Zusammensetzung in einem ersten Strom zu der Sprühvorrichtung geführt wird, das Isocyanat in der schäumbaren Zusammensetzung in einem zweiten Strom zu der Sprühvorrichtung geführt wird und das Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte in der schäumbaren Zusammensetzung in einem dritten Strom zu der Sprühvorrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die schäumbare Polyurethanzusammensetzung weiterhin ein Formentnahmemittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formentnahmemittel ein auf Bismut und Zink basierendes Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel ein auf Silicon basierendes Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht eine Dicke von 0,1 bis 15 mm und eine Shore-A-Härte von 20 bis 60 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schäumbare Polyurethanzusammensetzung umfasst:
Sprühbare und schäumbare Polyurethanzusammensetzung zum Ausbilden einer gesprühten Haut, wobei die Zusammensetzung umfasst: Polyol, Isocyanat, ein Blähmittel, und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel, wobei die Komponenten in derartigen Mengen vorgesehen sind, dass eine resultierende Polyurethanschicht nach dem Aushärten eine Dichte im Bereich von 0,05 bis 0,2 g/cm³ aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die schäumbare Polyurethanzusammensetzung Polyol in einer Menge von 40 bis 80 Gewichtsprozent, Isocyanat in einer Menge von 15 bis 55 Gewichtsprozent, ein Blähmittel in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel in einer Menge von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel einen Aminkatalysator mit verzögerter Wirkung und Wasser umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die schäumbare Polyurethanzusammensetzung weiterhin ein auf Bismut und Zink basierendes Formentnahmemittel umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung umfasst:
System zum Herstellen einer zusammengesetzten Polyurethanhaut, wobei das System umfasst: eine Quelle (30) für flüssiges Polyol, eine Quelle (34) für flüssiges Isocyanat, eine Quelle (38) für ein flüssiges Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte, das ein Blähmittel und ein oberflächenaktives Antibeschlagmittel umfasst, ein Sprühformwerkzeug (24) mit einer Formfläche, und eine Sprühvorrichtung (26) zum Sprühen von flüssigem Material auf das Sprühformwerkzeug, wobei die Sprühvorrichtung (26) das Polyol aus der Polyolquelle (30) und das Isocyanat aus der Isocyanatquelle (34) empfangen kann, um eine Polyurethanzusammensetzung zu bilden und diese auf das Sprühformwerkzeug (24) zu sprühen, um auf diese Weise eine Polyurethanhautschicht auf dem Sprühformwerkzeug (24) zu bilden, wobei die Sprühvorrichtung (26) das Isocyanat aus der Isocyanatquelle (34), das Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte aus der Schäummittelquelle (38) und das Polyol aus der Polyolquelle (30) empfangen kann, um eine schäumbare Polyurethanzusammensetzung zu bilden und diese auf die Hautschicht zu sprühen, um auf diese Weise eine geschäumte Polyurethanschicht auf der Haut zu bilden.
System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol in der schäumbaren Zusammensetzung in einem ersten Strom zu der Sprühvorrichtung (26) geführt wird, das Isocyanat in der schäumbaren Zusammensetzung in einem zweiten Strom zu der Sprühvorrichtung (26) geführt wird und das Schäummittel zum Bilden eines Schaums mit niedriger Dichte in der schäumbaren Zusammensetzung in einem dritten Strom zu der Sprühvorrichtung (26) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die schäumbare Polyurethanzusammensetzung weiterhin ein Formentnahmemittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Formentnahmemittel ein auf Bismut und Zink basierendes Material umfasst.