DE102007033374A1

DE102007033374A1 - Verfahren zur Herstellung einer elastischen Kunststoff-Formhaut

Info

Publication number: DE102007033374A1
Application number: DE102007033374A
Authority: DE
Inventors: Cord Dipl.-Ing. Schmalkuche; Maximilian Wankerl; Anke Klanke; Diane Terese Dr. Canton Langer
Original assignee: BASF SE; Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: BASF SE; Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2027-07-19
Also published as: DE102007033374B4; DE102007033374A8

Abstract

Zur Herstellung einer elastischen Kunststoff-Formhaut wird aufschäumender Kunststoff auf eine Form aufgesprüht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elastischen Kunststoff-Formhaut sowie ein eine solche Kunststoff-Formhaut aufweisendes mehrschichtiges Bauteil.
An Teile der Innenraumverkleidung von Kraftfahrzeugen werden heutzutage vielfältige Anforderungen gestellt. Eine Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs beispielsweise muss zum einen so stabil ausgeführt sein, dass ein Zerstören der Instrumententafel in Extremsituationen, wie beispielsweise einem Unfall, mit dem damit einhergehenden Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen ausgeschlossen ist. Gleichzeitig muss die Instrumententafel jedoch bei einem Aufprall eines Gegenstands und insbesondere eines Körperteils eines Fahrzeuginsassen Energie absorbierend wirken, um das Verletzungsrisiko durch den Aufprall zu minimieren. Weiterhin werden an Teile der Innenraumverkleidung hohe Anforderungen hinsichtlich der Optik und Haptik gestellt.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden Teile der Innenraumverkleidung und insbesondere Instrumententafeln heutzutage regelmäßig als mehrschichtige Bauteile hergestellt, wobei diese häufig im so genannten Hinterschäumverfahren produziert werden.
Hierbei wird in der Regel eine in optischer und haptischer Hinsicht hochwertige Oberflächenschicht zusammen mit einem Trägerbauteil, das die Stabilität des Bauteils sicherstellt und der Befestigung der Instrumententafel im Innenraum des Automobils dient, in eine Spritzgussform eingelegt und der Zwischenraum zwischen diesen beiden Elementen mit einem Kunststoff (häufig einem Polyurethan(PUR)-Schaum) ausgeschäumt.
Die Oberflächenschicht wird häufig als Formhaut bereitgestellt, d. h. diese weist bereits die Oberflächengeometrie des späteren Bauteils auf.
Aus DE 103 20 341 A1 ist es bekannt eine Formhaut für ein Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs durch das Aufsprühen einer Polyurethanverbindung auf eine offene Sprühform zu erzeugen. Dazu werden zwei Komponenten der Polyurethanverbindung getrennt einer Sprühvorrichtung zugeführt und auf die Formoberfläche ausgetragen, wo diese zu einer kompakten, geschlossenen Polyurethanhaut reagieren.
Mittels des aus der DE 103 20 341 A1 bekannten Verfahrens können auf einfache Weise Formhäute auch mit komplexen Geometrien gefertigt werden, wie sie insbesondere auch zur Herstellung von Instrumententafeln durch das Hinterschäumverfahren benötigt werden. Hierbei hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass, um eine für die industrielle Serienfertigung erforderliche Taktzeit erreichen zu können, der Polyurethansprühstrom so groß gewählt werden muss, dass ein Verlaufen des aufgesprühten Reaktionsgemisches vor dem Aushärten nicht vollständig unterbunden werden kann. Insbesondere in hinterschnittigen Bereichen und sonstigen Kanten und Winkel können sich dadurch Masseanhäufungen des Polyurethanwerkstoffs bilden, die bei der fertigen Instrumententafel als Verhärtungen spürbar sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine elastische Kunststoff-Formhaut anzugeben, bei der dieser Nachteil zumindest lediglich in verminderter Form auftritt.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Der Kern der Erfindung sieht vor, eine offene Form mit einem aufschäumenden Kunststoff zu besprühen, um auf diese Weise eine elastische Formhaut auszubilden.
Das Aufschäumen des Kunststoffs verhindert durch eine Beschleunigung der Reaktionszeit in Verbindung mit einer Reduzierung der Dichte und folglich der Verlaufneigung ein übermäßiges Verlaufen des aufgesprühten Werkstoffs.
Das Aufschäumen des Kunststoffs kann auf beliebige Art erfolgen. Vorzugsweise wird der Kunststoff oder eine Komponente des Kunststoffgemisches mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittel, beispielsweise Kohlendioxid, Stickstoff, verschiedenen FKWs, KWs oder auch mit Additiven angereichertem Wasser versetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Formhaut aus einem Polyurethan. Hierbei handelt es sich um einen Kunststoff, der aus der Polyadditionsreaktion eines Polyalkohols mit einem Polyisocyanat entsteht. Er zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die werkstofftechnischen Kennwerte insbesondere durch die Wahl des Alkohols bzw. des Isocyanats, in weiten Bereichen variiert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zur Herstellung der Formhaut ein Sprühpolyurethansystem eingesetzt, das eine Polyolkomponente (A) und eine Isocyanatkomponente (B) enthält, wobei die Polyolkomponente (A) a1) mindestens eine mit Isocyanat reaktive Verbindung enthält. Weiter enthält das Sprühpolyurethansystem, vorzugsweise die Polyolkomponente A, a2) mindestens einen Reaktivkettenverlängerer mit zumindest zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, wobei zumindest eine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe eine freie, primäre NH₂-Gruppe ist, a3) mindestens einen Metallkatalysator, a4) Treibmittel und a5) gegebenenfalls weitere Additive. Dabei enthält das Sprühpolyurethansystem vorzugsweise keinen Aminkatalysator.
Unter einem Sprühpolyurethansystem im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein System, bestehend aus mindestens zwei Komponenten, verstanden, wobei beim Vermischen der Komponenten und Sprühen der erhaltenen Reaktionsmischung in eine Form eine Formhaut aus Polyurethan oder Polyisocyanurat erhalten werden kann. Dabei sind Sprühpolyurethane reaktiver als Gießpolyurethane, wodurch es möglich ist, bei Auftreffen des Reaktivsystems auf die Form ein ortsfestes Produkt zu erhalten.
Als mit Isocyanat reaktive Verbindung a1) kann jedes bei der Polyurethanherstellung verwendbares Polyol eingesetzt werden. Vorzugsweise ist das Polyol ausgewählt aus Polyetherpolyolen, Polyesterpolyolen, aminfunktionalisierten Polyolen und Mischungen daraus. Besonders bevorzugt sind Polyetherpolyole.
Geeignete Polyetherpolyole können nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation mit Alkalihydroxiden, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid, oder Alkalialkoholaten, wie Natriummethylat, Natrium- oder Kaliumethylat, oder Kaliumisopropylat als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls, das 2 bis 4 reaktive Wasserstoffato me gebunden enthält, oder durch kationische Polymerisation mit Lewis-Säuren, wie Antimonpentachlorid, Borfluorid-Etherat u. a., oder Bleicherde als Katalysatoren aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest hergestellt werden.
Geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise Tetrahydrofuran, 1,3-Propylenoxid, 1,2- bzw. 2,3-Butylenoxid, Styroloxid und vorzugsweise Ethylenoxid und 1,2-Propylenoxid. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden.
Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: Wasser, organische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure und Terephthalsäure, aliphatische und aromatische, gegebenenfalls N-mono-, N,N- und N,N'-dialkylsubstituierte Diamine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wie gegebenenfalls mono- und dialkylsubstituiertes Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, 1,3-Propylendiamin, 1,3- bzw. 1,4-Butylendiamin, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- und 1,6-Hexamethylendiamin, Phenylendiamine, 2,3-, 2,4- und 2,6-Toluylendiamin und 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diaminodiphenylmethan.
Als Startermoleküle kommen ferner in Betracht: Alkanolamine, wie Ethanolamin, Diethanolamin, N-Methyl- und N-Ethyl-ethanolamin, N-Methyl- und N-Ethyl-diethanolamin und Triethanolamin und Ammoniak. Vorzugsweise verwendet werden mehrwertige, insbesondere zwei- bis achtwertige Alkohole, wie Ethandiol, Propandiol-1,2 und -1,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Glycerin und Trimethylol-propan.
Die Polyetherpolyole, vorzugsweise Polyoxypropylen- und Polyoxypropylenpolyoxyethylenpolyole, besitzen eine gemittelte Funktionalität von 1,5 bis 3,5, bevorzugt von 1,8 bis 2,5 und insbesondere von 2,0 bis 2,2 und zahlengemit telte Molekulargewichte von vorzugsweise 1800 bis 10000, besonders bevorzugt 2400 bis 8000 und insbesondere 2500 bis 6000.
Die Polyetherpolyole können einzeln oder in Form von Mischungen verwendet werden. So kann es zweckmäßig sein, geeignete Mischungen aus Polyetherpolyolen mit zahlengemittelten Molekulargewichten von 1500 bis 4000, bevorzugt von 1500 bis 3500 und besonders bevorzugt von 1500 bis 3000 und einer Funktionalität von 2,1 und kleiner, bevorzugt 2,0 und kleiner, und solchen mit zahlengemittelten Molekulargewichten von 3000 bis 6000 und einer Funktionalität von 2,2 und größer, bevorzugt von 2,5 und größer, zu verwenden. Die unterschiedlichen Funktionalitäten werden dabei bevorzugt durch die Verwendung unterschiedlicher Starter erhalten.
Als Polyole eignen sich ferner polymermodifizierte Polyole, vorzugsweise polymermodifizierte Polyesterole oder Polyetherole, besonders bevorzugt Pfropf-Polyetherole. Hierbei handelt es sich um ein sogenanntes Polymerpolyol, welches üblicherweise einen Gehalt an, bevorzugt thermoplastischen, Polymeren von 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 25 Gew.-% und insbesondere 18 bis 22 Gew.-%, aufweist. Diese Polymerpolyesterole sind beispielsweise in EP-A-250 351 beschrieben und werden üblicherweise durch radikalische Polymerisation von geeigneten olefinischen Monomeren, beispielsweise Styrol, Acrylnitril, Acrylaten und/oder Acrylamid, in einem als Pfropfgrundlage dienenden Polyesterol bzw. Polyetherol hergestellt. Die Seitenketten entstehen im allgemeinen durch Übertragung der Radikale von wachsenden Polymerketten auf Polyesterole oder Polyetherole. Das Polymer-Polyol enthält neben dem Propfcopolymerisaten überwiegend die Homopolymere der Olefine, dispergiert in unverändertem Polyesterol oder Polyetherol.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Monomere Acrylnitril, Styrol, insbesondere ausschließlich Styrol verwendet. Die Monomere werden gegebenenfalls in Gegenwart weiterer Monomerer, eines Makromers, eines Moderators und unter Einsatz eines Radikal-Initiators, meist Azo- oder Peroxidverbindungen, in einem Polyesterol als kontinuierlicher Phase polymerisiert.
Während der radikalischen Polymerisation werden die Makromere mit in die Copolymerkette eingebaut. Dadurch bilden sich Blockcopolymere mit einem Polyester- und einem Poly-acrylnitril-styrol-Block, welche in der Grenzfläche von kontinuierlicher Phase und dispergierter Phase als Phasenvermittler wirken und das Agglomerieren der Polymerpolyesterolpartikel unterdrücken. Der Anteil der Makromere beträgt üblicherweise 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Herstellung des Polymerpolyols eingesetzten Monomere.
Vorzugsweise ist der Anteil an Polymerpolyol größer als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente a1). Die Polymerpolyole können beispielsweise, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente a1), in einer Menge von 30 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 55 bis 80 Gew.-% enthalten sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Polymerpolyol um Polymerpolyesterol oder Polyetherol.
Als Reaktivkettenverlängerer a2) werden Substanzen eingesetzt, die zwei gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen aufweisen, wobei die Substanzen zumindest eine freie primäre NH₂-Gruppe aufweisen und die Polyurethanreaktion beschleunigen. Die weitere gegenüber Isocyanat reaktive Gruppe kann beispielsweise ausgewählt sein aus einer primären Aminogruppe, einer Alkoholgruppe oder einer Thiolgruppe. Als Reaktivkettenverlängerer (a2) können beispielsweise aliphatische oder aromatische Amine verwendet werden. Vorzugsweise trägt der Reaktivkettenverlängerer zum thixotropen Verhalten der Reaktionsmischung bei. Besonders bevorzugte Reaktivkettenverlängerer sind daher niedermolekulare Diamine, insbesondere aliphatische Diamine. Dabei enthalten die Reaktivkettenverlängerer im Rahmen dieser Erfindung zwischen den zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen vorzugsweise zumindest zwei Alkylengruppen mit jeweils einem oder zwei Kohlenstoffatomen, wobei die Alkylengruppen jeweils von einem Heteroatom getrennt werden. Vorzugsweise ist das Molekulargewicht des Reaktivkettenverlängerers (a2) zwischen 100 und 400 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 100 und 200 g/mol und insbesondere zwischen 100 und 150 g/mol. Besonders bevorzugt wird Triethylenglykoldiamin als Reaktivkettenverlängerer eingesetzt. Der Anteil der Reaktivkettenverlängereran der Polyolkomponente (A) beträgt vorzugsweise 0,2 bis 4,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die Polyolkomponente (A).
Neben den Reaktivkettenverlängerern a2) können gegebenenfalls auch Reaktiv-Vernetzer eingesetzt werden, die zumindest eine freie primäre NH₂-Gruppe aufweisen, die Polyurethanreaktion beschleunigen und eine Funktionalität größer 2 aufweisen.
Neben den erfindungsgemäßen Reaktivkettenverlängerern können weitere übliche Kettenverlängerer eingesetzt werden. Diese sind beispielsweise Diole, besonders bevorzugt sind Monoethylenglykol und Butandiol. Besonders bevorzugt werden im Rahmen der Erfindung Mischungen aus einem erfindungsgemäßen Reaktivkettenverlängerer und einem Kettenverlängerer, bestehend aus einem Diol, eingesetzt. Dabei ist das Gewichtsverhältnis von erfindungsgemäßem Reaktivkettenverlängerer zu Diol vorzugsweise 1:5 bis 1:50, besonders bevorzugt 1:10 bis 1:15. Besonders bevorzugt werden Mischungen aus 1,4-Butandiol und Triethylenglykoldiamin eingesetzt.
Als Metallkatalysatoren a3) können alle Verbindungen, enthaltend ein Metallatom, eingesetzt werden, die die Polyurethanreaktion beschleunigen. Solche Katalysatoren werden beispielsweise im "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.4.1 beschrieben.
Beispiele solcher geeigneter Metallkatalysatoren sind zirkonium-, titan-, zinn-, kalium-, wismut-, zink-, quecksilber- und bleibasierte Katalysatoren, wie Zinnchlorid, Dibutylzinn, Zinnoxid, Bismuth-Zink-Neodecanoat, Dimethylzinncarboxylate, Zinn-(II)-salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Zinn-(II)-acetat, Zinn-(II)-octoat, Zinn-(II)-ethylhexoat und Zinn-(II)-laurat und die Dialkylzinn-(IV)-salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Dibutyl-zinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinn-malest und Dioctylzinn-diacetat, sowie Bismutcarboxylate, wie Bismut(III)-neodecanoat, Bismut-2-etyhlhexanoat und Bismut-octanoat oder Mischungen davon. Besonders bevorzugt sind Bismuth-Zink-Neodecanoat und Dimethylzinncarboxylate.
Als Treibmittel a4) können chemisch wirkende Treibmittel und/oder physikalisch wirkende Verbindungen eingesetzt werden. Unter chemischen Treibmitteln, wie beispielsweise Wasser oder Ameisensäure, versteht man Verbindungen, die durch Reaktion mit Isocyanat gasförmige Produkte bilden. Unter physikalischen Treibmitteln versteht man Verbindungen, die in den Einsatzstoffen der Polyurethan-Herstellung gelöst oder emulgiert sind und unter den Bedingungen der Polyurethanbildung verdampfen. Dabei handelt es sich beispielsweise um Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, und andere Verbindungen, wie zum Beispiel perfluorierte Alkane, wie Perfluorhexan, Fluorchlorkohlenwasserstoffe, und Ether, Ester, Ketone und/oder Acetale, beispielsweise (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, Fluorkohlenwasserstoffe, wie Solkane^® 365 mfc, oder Gase, wie Kohlendioxid.
Der Gehalt an physikalischen Treibmitteln a4) liegt in einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich zwischen 1 und 20 Gew.-%, insbesondere 5 und 20 Gew.-%, die Menge an Wasser vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 und 10 Gew.-%, insbesondere 1 und 5 Gew.-%.
Weiter enthält die Komponente A eines erfindungsgemäßen Sprühpolyurethansystems vorzugsweise Additive a5). Diese umfassen Additive zur Thixotropierung.
Als Additive zur Thixotropierung der Reaktionsmischung können alle bekannten Additive eingesetzt werden, die zur Thixotropierung beitragen. Vorzugsweise werden Additive verwendet, die die Viskosität der Polyolkomponente erhöhen. Besonders bevorzugt sind solche Additive, die sich auch bei längerer Lagerung der Polyolkomponente nicht absetzen. Insbesondere wird Siliziumdioxidpulver verwendet. Vorzugsweise hat dieses Pulver eine Oberfläche von mindestens 100 m²/g, besonders bevorzugt von mindestens 130 m²/g und insbesondere von mindestens 150 m²/g
Wenn ein Additiv zur Thixotropierung verwendet wird, ist die Menge an eingesetztem Additiv zur Thixotropierung vorzugsweise größer 0,5 Gewichtsprozent. Besonders bevorzugt ist die Menge an Additiv zur Thixotropierung in einem Bereich von 0,6 bis 2,5 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Sprühpolyurethansystems.
Ein erfindungsgemäßes Sprühpolyurethansystem kann des weiteren Additive, wie Füllstoffe, Antioxidantien, Farbstoffe, Pigmente, optische Aufheller und Stabilisatoren gegen Wärme, Licht, UV-Strahlung, Weichmacher oder oberflächenaktive Substanzen enthalten. Beispiele für Antioxidantien, Stabilisatoren gegen Wärme, Licht oder UV-Strahlung sind Stabilisatoren aus der Gruppe der sterisch gehinderten Phenole, wie zum Beispiel Cyanox 1790 der Firma Cytec Industries INC, HALS-Stabilisatoren (hindered amine light stabilizer), Triazine, Benzophenone und der Benzotriazole. Beispiele für Pigmente und Mattierungsmittel sind Titandioxid, Magnesiumstearat, Silikonöl, Zinkoxid und Bariumsulfat. Beispiele für Farbstoffe sind saure Farbstoffe und Dispersionsfarbstoffe. Diese Additive können der Komponente (A) oder vorzugsweise einer Komponente (C) zugegeben werden. Werden solche Ad ditive in einer Komponente (C) zugegeben, enthält die Komponente (C) vorzugsweise des weiteren ein Löse- oder Dispergiermittel. Als Löse- oder Dispergiermittel dient vorzugsweise eine gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindung, besonders bevorzugt ein Poyetherpolyol.
Als Isocyanatkomponente werden vorzugsweise aromatische Isocyanate verwendet. Vorzugsweise werden aromatische Isocyanate der allgemeinen Formel R(NCO)_z eingesetzt, wobei R ein polyvalenter organischer Rest ist, der einen Aromaten aufweist, und z eine ganze Zahl von mindestens 2 ist. Beispiele hierfür sind 4,4'-Diisocyanatobenzol, 1,3-Diisocyanato-o-xylol, 1,3-Diisocyanato-p-xylol, 1,3-Diisocyanato-m-xylol, 2,4-Diisocyanato-1-chlorobenzol, 2,4-Diisocyanato-1-nitro-benzol, 2,5-Diisocyanato-1-nitrobenzol, m-Phenylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, Mischungen aus 2,4- and 2,6-Toluoldiisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat, 1-Methoxy-2,4-phenylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Biphenylendiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenylmethandiisocyanat, und 3,3'-Dimethyldiphenylmethan-4,4'-diisocyanat; Triisocyanate, wie 4,4',4''-Triphenylmethantriisocyanat und 2,4,6-Toluoltriisocyanat, und Tetraisocyanate, wie 4,4'-Dimethyl-2,2'-5,5'-diphenylmethantetraisocyanat. Besonders geeignet Besonders bevorzugt sind Toluoldiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanate, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanat, and Mischungen daraus.
Besonders bevorzugt enthält die Isocyanatkomponente ein modifiziertes, multivalentes Isocyanat, beispielsweise ein Produkt, das durch chemische Reaktion der oben genannten Polyisocyanate erhalten wird. Beispiele schließen Polyisocyanate ein, welche Estergruppen, Biuretgruppen, Allophanatgruppen und vorzugsweise Carbodiimidgruppen, Uretonimingruppen, Isocyanuratgruppen und/oder Urethangruppen enthalten. Spezielle Beispiele sind aromatische Polyisocyanate, die Urethangruppen enthalten und einen NCO-Gehalt von 8 bis 33,6 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt von 18 bis 25 Gewichtsprozent, aufweisen, beispielsweise 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder Toluoldiisocyanat, das durch Reaktion mit Diolen, Triolen, Oxyalkylenglykolen, Dioxyalkylenglykolen, Polyoxyalkylenglykolen, Polyesterpolyolen oder Polytetrahydrofuran, die alleine oder als Mischungen von Polyoxyalkylenglykole eingesetzt werden können, modifiziert wurde. Spezielle Beispiele der Polyoxyalkylenglykole schließen Diethylenglykole, Dipropylenglykole, Polyoxyethylenglykole, Polyoxypropylenglykole und Polyoxypropylenpolyoxethylenglykole ein.
Insbesondere werden Umsetzungsprodukte von 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und Polyetherpolyolen mit einer Funktionalität von 1,8 bis 3,0, bevorzugt 1,8 bis 2,5, als modifiziertes, multivalentes Isocyanat eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform wird als Polyisocyanatkomponente (B) eine Mischung aus 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und einem 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, das durch den Einbau von Uretdion-, Carbamat-, Isocyanurat-, Carbodiimid- oder Allophanatgruppen modifiziert ist, verwendet. Besonders bevorzugt enthält die Isocyanatkomponente dabei Mischungen aus 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und carbodiimid-modifiziertem 4,4' Diphenylmethandiisocyanat.
Das Sprühpolyurethansystem im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise thixotrop. Dabei wird unter thixotropem Verhalten verstanden, dass die Viskosität einer bei einer konstanten Scherrate gescherten Probe bei ansonsten jeweils identischen Bedingungen, wie Temperatur und Zeit seit Vermischen der Komponenten, bei höheren Scherraten (beispielweise Scherraten größer 200 s^–1) geringer ist als bei geringen Scherraten (beispielsweise kleiner 1 s^–1).
Vorzugsweise wird die Viskosität des Sprühpolyurethansystems so eingestellt, dass sich Polyolkomponente (A) und Isocyanatkomponente (B) leicht vermischen lassen, diese aber beim Aufsprühen in eine Form nicht verlaufen, so dass eine gleichmäßige Verteilung des auf eine senkrechte Fläche aufgesprühten Materials möglich ist.
Die mittlere Funktionalität der eingesetzten Reaktivkomponenten des Sprühpolyurethansystems pro Mol, beträgt vorzugsweise von 1,5 bis 3,5, besonders bevorzugt 1,8 bis 2,5 und insbesondere 2,0 bis 2,2. Dabei werden im Rahmen dieser Erfindung unter Reaktivkomponenten die eingesetzten Isocyanate, Polyole, Reaktivkettenverlängerer und Kettenverlängerer verstanden.
Das Sprühpolyurethansystem im Sinne der Erfindung enthält vorzugsweise keine Aminkatalysatoren. Unter Aminkatalysatoren im Sinn der Erfindung sind Verbindungen zu verstehen, welche die Reaktion von Isocyanat mit einer mit Isocyanat reaktiven Komponente katalysieren und ein sekundäres oder tertiäres Stickstoffatom enthalten.
Zur Herstellung von Formhäuten wird das erfindungsgemäße Polyurethansystem vermischt und in eine Form gesprüht. Vorzugsweise beträgt der Isocyanatindex einer erfindungsgemäßen Mischung aus Polyolkomponente (A) und Isocyanatkomponente (B) und gegebenenfalls der Komponente (C) 90 bis 110, insbesondere 95 bis 105. Unter dem Isocyanatindex wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das stöchiometrische Verhältnis an Isocyanatgruppen zu mit Isocyanat reaktiven Gruppen, multipliziert mit 100, verstanden. Unter mit Isocyanat reaktiven Gruppen werden dabei alle in der Reaktionsmischung enthaltenen, mit Isocyanat reaktiven Gruppen verstanden, nicht aber die Isocyanatgruppe selbst.
Überraschenderweise zeigt ein erfindungsgemäßes Sprühpolyurethansystem hervorragende Verarbeitungseigenschaften. So zeigt ein erfindungsgemäßes Sprühpolyurethansystem nach Vermischen der Komponenten (A), (B) und gegebenenfalls (C) bei gleicher Entformzeit eine gegenüber dem Stand der Technik verlängerte Topfzeit. Damit ist es möglich, ein solches System nach dem Vermischen länger zu verarbeiten. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die Reaktionsmischung nach dem Vermischen im Mischkopf durch ein Rohrleitungssystem zum Sprühkopf geführt wird. Dadurch wird ein Zusetzen dieses Rohrleitungssystems durch bereits gebildetes Polyurethan verhindert bzw. verzögert. So beträgt die „Offene Zeit", während der die Reaktionsmischung verarbeitet werden kann, für ein System, das eine Entformzeit von 60 s ermöglicht, bei 25°C vorzugsweise mehr als 30 Sekunden, besonders bevorzugt mehr als 45 Sekunden und insbesondere mehr als 50 Sekunden. Unter „Entformzeit" wird dabei die Zeitspanne zwischen Aufsprühen des Sprühpolyurethansystems auf die Form und dem Zeitpunkt, zu dem das fertige Formteil unbeschädigt aus der Form entnommen werden kann, verstanden. Weiter härtet ein erfindungsgemäßes Sprühpolyurethansystem nach Beginn der Reaktion schnell aus.
Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Trägerschicht aus Polyurethan ist eine geringe Emission. So liegt die Emission leichtflüchtiger Bestandteile (VOC) gemäß VDA 278 unter einem Wert von 100 ppm, vorzugsweise unter 50 ppm und besonders bevorzugt unter 40 ppm. Weiter liegt die Emission der kondensierbaren Bestandteile (FOG) einer erfindungsgemäßen Trägerschicht gemäß VDA 278 unter 20 ppm, vorzugsweise unter 10 ppm und besonders bevorzugt unter 8 ppm. Die Emissionen gemäß DIN 75201/B (FOGGING) einer erfindungsgemäßen Trägerschicht liegen unter 1,5 mg, bevorzugt unter 1 mg und insbesondere unter 0,5 mg. Unter Emission soll im Rahmen dieser Erfindung Emission nach VOC gemäß VDA 278 verstanden werden. Speziell umfasst der Ausdruck „Emission" die Emissionen kondensierbarer Bestandteile (FOG) nach VDA 278 sowie nach DIN 75201/B (FOGGING).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kunststoff in einer Menge aufgesprüht, die einer Dicke der Kunststoffschicht nach dem Aufschäumen von mindestens 1 mm und vorzugsweise von 1 bis 3 mm entspricht. Es hat sich herausgestellt, dass eine erfindungsgemäße Formhaut in diesem Stärkebereich einen guten Kompromiss für das nachträgliche Hinterschäumen darstellt, da sie einerseits ausreichend dünn und somit elastisch, andererseits ausreichend stabil ist, um eine einfache Handhabung bei der Weiterverarbeitung ohne Gefahr einer Beschädigung zu ermöglichen.
Eine Dichte von 0,1 g/cm³ bis 0,5 g/cm³ und vorzugsweise von 0,1 g/cm³ bis 0,15 g/cm³ in Abhängigkeit von dem verwendeten Werkstoff hat sich insbesondere bei einer Verwendung der Formhaut für Interieurbauteile von Kraftfahrzeugen und hier insbesondere für eine Instrumententafel als vorteilhaft herausgestellt.
Vorteilhafterweise kann vor dem Aufsprühen des aufschäumenden Kunststoffs eine zusätzliche Schicht eines kompakten Kunststoffs auf die Form gesprüht werden, die sich durch eine höhere Verschleiß- und/oder Reißfestigkeit gegenüber der Schicht aus geschäumtem Kunststoff auszeichnen kann.
Unter kompaktem Kunststoff wird erfindungsgemäß ein Kunststoff verstanden, der nicht oder nur unwesentlich aufgeschäumt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Kunststoff ebenfalls um ein Polyurethan, insbesondere wird das gleiche Material eingesetzt, das später zur Erzeugung des geschäumten Kunststoffs verwendet wird, wobei zur Herstellung des kompakten Kunststoffs kein Treibmittel verwendet wird.
Vorzugsweise wird die Schicht aus kompaktem Kunststoff so dünn aufgetragen, dass ein Verlaufen des Kunststoffs mit der Gefahr der Bildung von Masseanhäufungen im wesentlichen verhindert wird; gleichzeitig sollte die Schicht so dick ausgeführt werden, dass die erforderliche Verschleiß- und/oder Reißfestigkeit erreicht wird. Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, die Schicht aus kompaktem Kunststoff in mehreren Sprühvorgängen zu erzeugen, um ein Verlaufen des Kunststoffs vor dem Aushärten wirkungsvoll zu verhindern.
Für eine Formhaut, die zur Verwendung bei der Herstellung eines Interieurbauteils für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, hat sich eine Dicke der Schicht aus kompaktem Kunststoff im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm und insbesondere von ca. 0,1 mm als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Dichte der Schicht aus kompaktem Kunststoff liegt in Abhängigkeit von dem verwendeten Werkstoff vorzugsweise bei ca. 1 g/cm³.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, eine Oberflächenschicht vor dem Aufsprühen des aufschäumenden und gegebenenfalls des kompakten Kunststoffs auf die Form aufzutragen. Hierbei kann es sich um eine Schicht aus einem beliebigen Werkstoff handeln, die zudem unterschiedlichsten Zwecken dienen kann. Bei einer Formhaut, die zur Herstellung eines Interieurbauteils für ein Kraftfahrzeug dienen soll, kann diese Oberflächeschicht insbesondere eine Lackschicht sein, die der Formhaut unter anderem die geforderte Farbe und Oberflächegüte verleihen kann. Gleichzeitig kann diese dem Verschleißschutz dienen. Die Oberflächenschicht kann durch ihren Verschleißschutz zudem ermöglichen, einen aromatischen an Stelle eines aliphatischen Polyurethans für die nachfolgende Schicht zu verwenden, was sich positiv auf die Kosten zu Herstellung des Bauteils auswirken kann.
Vorzugsweise wird die Lackschicht in einer Dicke von 30 μm bis 120 μm und besonders vorzugsweise von 50 μm bis 80 μm aufgebracht. Diese Oberflächenschicht kann sowohl anstelle, als auch zusätzlich zu der zusätzlichen Schicht eines kompakten Kunststoffs eingesetzt werden. Dabei können La cke eingesetzt werden, die üblicherweise zur Herstellung von Polyurethanformteilen für den Einsatz in Automobilen verwendet werden. Vorzugsweise werden als Lacke Polyurethanlacke mit aliphatischen Isocyanaten eingesetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Schicht aus aufschäumendem Kunststoff so auf die Form aufgetragen, dass sich eine über ihrer Dicke ändernde Dichte ergibt. Vorzugsweise nimmt die Dichte ausgehend von der der Form zugewandten Seite mit zunehmender Dicke ab, so dass der Kunststoff auf der als Oberfläche der Formhaut dienenden Seite kompakter und dadurch auch verschleißfester ist als auf der gegenüberliegenden Seite. Die Schicht aus aufschäumendem Kunststoff kann so ausgebildet werden, dass sich die Dichte über der Dicke kontinuierlich ändert, wobei die Änderung beliebig verlaufen kann, insbesondere linear, degressiv oder progressiv. Die Änderung der Dichte über der Schichtdicke kann erfindungsgemäß auch in beliebig vielen Stufen erfolgen.
Das Erzeugen der Schicht aus aufschäumendem Kunststoff mit sich ändernder Dichte kann auf jede beliebige hierfür geeignete Art erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann hierzu ein mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittel versetzter Kunststoff, der besonders bevorzugt ein Polyol-Isocyanat-Gemisch ist, auf eine auf eine „hohe" Temperatur beheizte Form gesprüht werden, wobei der Kunststoff/das Gemisch reaktiv so eingestellt und/oder das Treibmittel so ausgewählt ist, dass ein Kontakt mit der Form zu einer sehr schnellen Verfestigung in dem der Form zugewandten Randbereich führt, so dass eine Expansion des Treibmittels in diesem Randbereich im wesentlichen ausbleibt, bzw. nur in dem gewünschten Maß erfolgt. Auf diese Weise kann eine Schicht mit einem Randbereich aus einem definiert kompakten Kunststoff hergestellt werden. Die Angabe „hohe Temperatur" ist erfindungsgemäß relativ zu verstehen; sie gibt an, dass die Form auf eine Temperatur gebracht wird, die – unter Berücksichtigung des verwendeten Kunststoff(gemische)s bzw. Treibmittels und der weiteren Prozessparameter – die Reaktion bzw. Aushärtung des Kunststoff(gemische)s so beschleunigt, dass die Expansion des Treibmittels in dem Randbereich im wesentlichen nicht oder nur in dem gewünschten Maß erfolgt.
Bei der Anwendung dieses Verfahrens und unter Verwendung eines Polyol-Isocyanat-Gemisches wird die Form unter Berücksichtigung der Art des verwendeten Treibmittels und anderer Prozessparameter vorzugsweise auf eine Temperatur von ca. 60°C bis 95°C und besonders bevorzugt von ca. 90°C aufgeheizt.
Eine alternative Vorgehensweise zur Erzeugung einer Schicht mit sich ändernder Dichte kann das Aufsprühen eines mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittels versetzten Kunststoffs, bevorzugt eines Polyol-Isocyanat-Gemisches auf eine auf eine „niedrige" Temperatur beheizte Form vorsehen, wobei der Kunststoff/das Gemisch reaktiv so eingestellt und/oder das Treibmittel so ausgewählt ist, dass ein Kontakt mit der Form – aufgrund der lediglich geringen Wärmeeinbringung – zu keinem wesentlichen Aufschäumen des Kunststoffs in dem der Form zugewandten Randbereich führt, wohingegen eine Expansion des Kunststoffs in dem übrigen Bereich beispielsweise durch die mit einer exothermen Reaktion des Kunststoff(gemische)s verbundene oder auch durch eine gezielte äußere Wärmeeinbringung von der der Form abgewandten Seite erfolgt. Diese Wärmeeinbringung kann beispielsweise durch Wärmestrahlung oder mit Hilfe eines Warmluftstroms erfolgen. Auch auf diese Weise kann eine Schicht mit einem Randbereich aus einem definiert kompakten Kunststoff hergestellt werden. Die Angabe „niedrige Temperatur" ist erfindungsgemäß wiederum relativ zu verstehen; sie gibt an, dass die Form auf eine Temperatur gebracht wird, die – unter Berücksichtigung des verwendeten Kunststoff(gemische)s bzw. Treibmittels und der übrigen Prozessparameter – die das Aufschäumen des Kunststoff(gemische)s in dem entsprechenden Randbereich im gewünschten Maß verhindert.
Bei der Anwendung dieses Verfahrens und unter Verwendung eines Polyol-Isocyanat-Gemisches wird die Form vorzugsweise auf eine Temperatur von ca. 30°C bis 50°C erwärmt.
Eine alternative Vorgehensweise zur Erzeugung einer Schicht mit sich ändernder Dichte kann das Aufsprühen eines mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittel versetzten Kunststoffs, bevorzugt eines Polyol-Isocyanat-Gemisches auf eine einen Entschäumer aufweisende Oberflächenschicht vorsehen, so dass der Entschäumer das Aufschäumen des Kunststoff(gemische)s in dem entsprechenden Randbereich im gewünschten Maß unterdrückt. Bei der Verwendung eines Polyol-Isocyanat-Gemisches und von Wasser, Kohlenwassstoffe und/oder halogenierten Kohlenwasserstoffen als Treibmittel kann voretilhafterweise ein oberflächenaktives Mittel mit entschäumenden Wirkung, z. B. Polyalkylsilane, Silikone, wie Antifoam^® MSA (Dow) oder Lösung schaumzerstörendere silikone-freie Polymere, wie Byk^® 054 (Byk Chemie), als Entschäumer zur Anwendung kommen.
Eine weitere alternative Vorgehensweise zur Erzeugung einer Schicht mit sich ändernder Dichte kann das Aufsprühen eines mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittel versetzten Kunststoffs, bevorzugt eines Polyol-Isocyanat-Gemisches auf eine einen Katalysator aufweisende Oberflächenschicht vorsehen, wobei der Katalysator eine Verfestigung des Kunststoff(gemische)s in dem entsprechenden Randbereich so weit beschleunigt, dass ein Aufschäumen des Kunststoff(gemische)s in dem entsprechenden Randbereich im gewünschten Maß unterbunden wird. Bei der Verwendung eines Polyol-Isocyanat-Gemisches können beispielsweise organische Metallverbindungen, vorzugsweise organische Zinnverbindungen, wie Zinn-(II)- salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Zinn-(II)-acetat, Zinn-(II)-octoat, Zinn-(II)-ethylhexoat und Zinn-(II)-laurat und die Dialkylzinn-(IV)-salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnmaleat und Dioctylzinndiacetat, sowie Bismutcarboxylate, wie Bismut(III)-neodecanoat, Bismut-2-etyhlhexanoat und Eismut-octanoat oder Mischungen verwendet werden. Weiter können herkömmliche, in der Polyurethanchemie eingesetzte Aminkatalysatoren, bevorzugt Gelkatalystoren, als Katalysatoren eingesetzt werden. Vorzugsweise kommen als Gelkatalysatoren Verbindungen, wie Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Trioctylamin, Diethylcyclohexylamin, N-Methylmorpholin, N-Ethylmorpholin, N-Octadecylmorpholin, N-Methyldiethanolamin, N,N-Dimethylethanolamin, N,N'-Bis(2-hydroxypropyl)piperazin, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin, N,N,N',N'-Tetramethyl-1,3-propandiamin, Triethylendiamin, 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan, 1,8-Diazabicyclo(5.4.0)undecen-7,1,4-Bis(2-hydroxypropyl)-2-methylpiperazin, N,N'-Dimethylbenzylamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, Benzyltriethylammoniumbromid, Bis(N,N-diethylaminoethyl)adipat, N,N-Diethylbenzylamin, N-Ethylhexamethylenamin, N-Ethylpiperidin, α-Methylbenzyldimethylamin, Dimethylhexadecylamin und Dimethylcetylamin. Vorzugsweise kommen Triethylendiamin oder, wie Dabco^® NE 1070 (AirProducts) oder Metalkatalysatoren, bevorzugt Zinn oder Wismuthverbindungen z. B. Alkylzinnmerkaptid Fomrez^® UL 32 (GE Silicone) oder Wismuth Neodecanoat Coscat^® 83 (Erbslöh), sowie Mischungen davon als Katalysator zur Anwendung.
Selbstverständlich können auch mehrere oder alle dieser Vorgehensweisen in Kombination zur Anwendung kommen, um eine Formhaut herzustellen, die eine sich über ihrer Dicke ändernde Dichte aufweist.
In sämtlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vor dem Aufbringen der ersten Schicht, d. h. einer Oberflächenschicht oder der Schicht aus kompaktem oder aufschäumendem Kunststoff ein Trennmit tel auf die Form aufgebracht werden, dass eine übermäßige Haftung der verfestigten Formhaut an der Form verhindert, so dass diese auf einfache Weise entformt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffformhaut eignet sich in vorteilhafter Weise für die Herstellung eines mehrschichtigen Bauteils, wie beispielsweise einer Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug mittels eines Hinterschäumverfahrens. Hierzu wird die erfindungsgemäß hergestellte Kunststoffformhaut in eine Schäumform eingelegt, in die zusätzlich ein Einleger in einem definierten Abstand zu der Formhaut positioniert wird. Eine Verbindung von Formhaut und Einleger wird durch das Einbringen eines vorzugsweise aufschäumenden Kunststoffs in den Zwischenraum zwischen Formhaut und Einleger erreicht.
Auf diese Weise wird ein mehrschichtiges Kunststoffbauteil hergestellt, dass eine erfindungsgemäße Formhaut aus mindestens einer Schicht aus einem geschäumten Kunststoff, eine Zwischenschicht, vorzugsweise ebenfalls aus einem geschäumten Kunststoff, und einen Einleger aufweist.
Insbesondere bei einer Verwendung des mehrschichtigen Kunststoffbauteils als Interieurbauteil für ein Kraftfahrzeug und hier insbesondere als Instrumententafel hat sich eine Dichte für den Werkstoff der Formhaut von 0,1 g/cm³ bis 0,5 g/cm³ und vorzugsweise von 0,1 g/cm³ bis 0,15 g/cm³ sowie für die Zwischenschicht von 0,08 g/cm³ bis 0,2 g/cm³ und vorzugsweise von 0,11 g/cm³ bis 0,16 g/cm³ als vorteilhaft herausgestellt, da auf diese Weise ein Bauteil hergestellt werden kann, das sowohl gute haptische als auch Energie absorbierende Eigenschaften aufweist.
Der Einleger kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein und aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Ein Teil des Einlegers besteht zumindest teilweise vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, der häufig auch faserverstärkt ausgeführt sein kann. Alternativ kann auch faserverstärkter Polyurethan (Duroplast) zum Einsatz kommen. Beide Werkstoffgruppen zeichnen sich durch die Möglichkeit einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Kunststoff der Zwischenschicht aus, so dass gegebenenfalls auf zusätzliche Befestigungsmittel verzichtet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10320341 A1 [0006, 0007]
- EP 250351 A [0023]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.4.1 [0030]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer elastischen Kunststoff-Formhaut, gekennzeichnet durch das Aufsprühen eines aufschäumenden Kunststoffs auf eine Form.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff vor dem Aufsprühen mit einem Treibmittel versetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyurethan ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Polyurethans ein Sprühpolyurethansystem eingesetzt wird, enthaltend eine Polyolkomponente (A) und eine Isocyanatkomponente (B), wobei die Polyolkomponente (A) a1) mindestens eine mit Isocyanat reaktive Verbindung, a2) mindestens einen Reaktivkettenverlängerer mit zumindest zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, wobei zumindest eine gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppe eine freie, primäre NH₂-Gruppe ist, sowie a3) mindestens einen Metallkatalysator, a4) Treibmittel und a5) gegebenenfalls weitere Additive enthält.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff in einer Dicke nach dem Aufschäumen von mindestens 1 mm, vorzugsweise 1 bis 3 mm aufgesprüht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff eine Dichte von 0,1 g/cm³ bis 0,5 g/cm³, vorzugsweise von 0,1 g/cm³ bis 0,15 g/cm³ aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufsprühen des aufschäumenden Kunststoffs eine Schicht eines kompakten Kunststoffs auf die Form gesprüht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der kompakte Kunststoff eine Dichte von ca. 1 g/cm³ aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufsprühen des aufschäumenden und/oder des kompakten Kunststoffs eine Oberflächenschicht auf die Form aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lackschicht aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht in einer Dicke von 30 μm bis 120 μm, vorzugsweise von 50 μm bis 80 μm aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff mit einer sich über der Dicke der Formhaut ändernden Dichte aufgesprüht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittel versetztes Polyol-Isocyanat-Gemisch auf die auf eine hohe Temperatur beheizte Form gesprüht wird, wobei das Gemisch reaktiv so eingestellt bzw. das Treibmittel so ausgewählt ist, dass ein Kontakt zu der Form zu einer Verfestigung des Gemisches in einem Randbereich der Schicht führt, bevor das Treibmittel in diesem Randbereich wesentlich expandiert.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittel versetztes Polyol-Isocyanat-Gemisch auf die auf eine niedrige Temperatur beheizte Form gesprüht wird, wobei das Gemisch reaktiv so eingestellt bzw. das Treibmittel so ausgewählt ist, dass ein Kontakt mit der Form zu keinem wesentlichen Aufschäumen des Kunststoffs in einem Randbereich der Schicht führt.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die für ein Aufschäumen des Kunststoffs erforderliche Wärmemenge erst nach dem Aufsprühen des Kunststoffs auf die Form durch Wärmeeinbringung von der der Form abgewandten Seite in den Schaum eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittel versetztes Polyol-Isocyanat-Gemisch auf die einen Entschäumer umfassende Oberflächenschicht gesprüht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem physikalischen und/oder chemischen Treibmittel versetztes Polyol-Isocyanat-Gemisch auf die einen Katalysator zur Beschleunigung der Gemischreaktion umfassende Oberflächenschicht gesprüht wird.
Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Bauteils, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer elastischen Kunststoff-Formhaut ein aufschäumender Kunststoff mittels einer Sprühvorrichtung auf eine Form aufgesprüht wird, die Kunststoff-Formhaut nach dem Aushärten in eine Schaumform positioniert wird, ein Einleger in einem definierten Abstand zu der Formhaut in der Schäumform positioniert wird und ein aufschäumender Kunststoff in den Zwischenraum zwischen der Kunststoff-Formhaut und dem Einleger eingebracht wird.
Mehrschichtiges Bauteil umfassend eine Formhaut mit mindestens einer Schicht aus einem geschäumten Kunststoff, eine Zwischenschicht aus einem geschäumten Kunststoff sowie einen Einleger.
Bauteil gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhaut eine zusätzliche Oberflächenschicht aufweist.
Bauteil gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht eine Lackschicht ist.
Bauteil gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht eine Dicke von 30 μm bis 120 μm, vorzugsweise von 50 μm bis 80 μm aufweist.
Bauteil gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhaut eine Dicke von mindestens 1 mm, vorzugsweise von 1 mm bis 3 mm aufweist.
Bauteil gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der geschäumte Kunststoff der Formhaut eine Dichte von 0,1 g/cm³ bis 0,5 g/cm³, vorzugsweise von 0,1 g/cm³ bis 0,15 g/cm³ aufweist.
Bauteil gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der geschäumte Kunststoff der Formhaut eine sich über der Dicke ändernde Dichte aufweist, wobei die Dichte auf der der Zwischenschicht zugewandten Seite geringer als diejenige der gegenüberliegenden Seite ist.
Bauteil gemäß einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der geschäumte Kunststoff der Zwischenschicht eine Dichte von 0,08 g/cm³ bis 0,2 g/cm³, vorzugsweise von 0,11 g/cm³ bis 0,16 g/cm³ aufweist.
Bauteil gemäß einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger ein thermoplastisches Kunststoffbauteil oder ein Bauteil aus faserverstärktem Polyurethan umfasst.