DE10220896A1

DE10220896A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schaumstofformteils und Bindemittel hierfür

Info

Publication number: DE10220896A1
Application number: DE2002120896
Authority: DE
Inventors: Erich Jeckle; Franz Schweiggart; Klaus Pfaffelhuber
Original assignee: Faist Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Faist Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-20
Also published as: WO2003095540A1

Abstract

Bei der Herstellung eines Formteils aus insbesondere offenzelligem duroplastischen Schaumstoff weist das dem Schaumstoffrohling (4) zugesetzte und mit diesem zu einem Formteil verpresste Bindemittel als Kleberkomponente (A) ein modifiziertes Olefin- bzw. Alken-Copolymer auf. Polyamide, die bei etwa 150 DEG C bis 200 DEG C zu Polyimiden vernetzen, werden bevorzugt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus insbesondere offenzelligem duroplastischem Schaumstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung sowie auf ein Bindemittel für die Verformung von offenzelligen Schaumstoffrohlingen.

Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt (EP 0 451 535 B1, DE 40 08 046 C2, DE 100 11 388 A1 und EP 0 672 524 B1). Dabei wird als Zusatzmittel ein wärmeaushärtendes Bindemittel aus Melaminharz oder Phenolharz verwendet. Es ist auch bekannt, den Formteil aus mehreren Schaumstoff-Teilstücken zusammenzusetzen und zu diesem Zweck in einer Pressform platten- oder blockartig zu verpressen. Auch ein Kaschieren solcher Platten aus offenzelligem Schaumstoff aus Melamin-Formaldehyd-Harz mit dünnen reißfesten Deckschichten aus dünnen Metall- oder Faserfliesen ist bereits bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung solcher Schaumstoff-Formteile insbesondere in den dreidimensional verformten Zustand zu vereinfachen und deren Eigenschaften und Funktionsmöglichkeiten zu verbessern.

Die Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 und 15 gekennzeichnet und in den Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht. Als Zusatzmittel wird ein Bindemittel verwendet, das insbesondere durch dreidimensionale Vernetzung aushärtet. Der mit diesem Bindemittel versetzte Schaumstoffrohling wird unter Krafteinwirkung bzw. unter Druck und/oder Wärme so verpresst, daß diese Aushärtung stattfindet und dabei zusammengedrückte Wandteilchen der Schaumstoffzellen bleibend zusammenkleben.

Besonders bevorzugt wird eine Kleberkomponente im Bindemittel verwendet, welche polyamidmodifizierte Olefin- bzw. Alken- Copolymere zweckmäßigerweise in einem Anteil zwischen 10 und 40% (in Gewichtsprozent) aufweist, die unter Erwärmen auf insbesondere zwischen 120°C und 220°C zu Polyimiden vernetzen.

Im Unterschied zu üblichen Bindemitteln, wie Melaminharz, das die benachbarten Melaminmaterialteilchen des Schaumstoffs durch chemische Reaktionen verändert und hierdurch miteinander bindet, reagiert das erfindungsgemäß verwendete Bindemittel chemisch praktisch nicht mit den benachbarten Schaumstoffmaterialteilen. Vielmehr wird lediglich eine dauerhafte Klebewirkung, d. h. eine Art "Verkleben" erreicht, selbst wenn sich die Kleberkomponente des Bindemittels als solche chemisch verändert.

Es empfiehlt sich die Tränkung bzw. das Besprühen des Schaumstoffrohlings mit wässrigem Bindemittel, das dem Schaumstoffrohling aber auch in Schaumform zugesetzt werden kann.

Neutrale Bindemittel mit einem pH-Wert zwischen 4 oder 8 werden bevorzugt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bindemittel zuerst eine Zeit zwischen 1 und 5 min lang mit dem Schaumstoffrohling insbesondere bei Temperaturen zwischen 20°C und 120°C in einer Art "Trocknungsstufe" zum Abdampfen des Wassers in Verbindung gebracht wird. Daran kann sich auch ein Zwischenlagern anschließen, ehe der mit dem Bindemittel versetzte Schaumstoffrohling unter einem Druck zwischen 2 und 100 bar verpresst wird. Das Verpressen sollte zweckmäßigerweise bei einer Temperatur zwischen 120°C und 220°C, insbesondere zwischen 150°C und 200°C, für eine Zeit zwischen 10 und 300 s erfolgen.

Für den Schaumstoffrohling eignen sich u. a. auch Melamin- /Formaldehydharz- oder Phenolharz-Schaumsysteme, obwohl kein Bindemittel auf einer entsprechenden Basis, z. B. Melaminharzbasis, verwendet wird.

Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe des Bindemittels auch erst während des Verpressens Vorteile bieten kann. Dabei empfiehlt sich die Zugabe in flüssiger oder gar in Dampfform zu dem Schaumstoffrohling.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung empfiehlt sich das Verpressen des Schaumstoffrohlings mit einem oder mehreren Abdeckschichten, die beispielsweise als Abdeckvliese ausgebildet sind. Auch die Abdeckschichten selbst können mit dem Bindemittel versehen sein.

Eine besondere Ausbildung der Erfindung besteht dabei darin, daß lediglich die Abdeckschichten mit dem Bindemittel versehen werden; dieses dringt dann erst beim Verpressen in den Schaumstoffrohling ein, an dem die Abdeckschichten anhaften.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausbildungen der Erfindung im folgenden erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 ein schematisches Beispiel für eine Schrittfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil von dabei angewendeten Verfahrensschritten und
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt in der Stufe des Verpressens des Schaumstoffrohlings.
Gemäß Fig. 1 wird das Bindemittel aus einer Klebekomponente A mit insbesondere aus Diaminen und Carbonsäurederivaten hergestelltem Polyamid, einem Oleo-/Hydrophobierungsmittel B, einem Pigment C, z. B. Schwarzpaste, und Wasser D im Mischbehälter 1 gemischt und über Sprühdüsen 3 den Oberflächen des offenzelligen unausgehärteten Schaumstoffrohlings 4 aus Melaminharz zugeführt. Dies geschieht in der Tränk- oder Besprühstufe 2.
Anschließend findet in der Trocknungsstufe 5 ein Trocknen bei einer Temperatur T5 zwischen etwa 20°C und 120°C innerhalb einer Zeit t5 von 1-5 min statt. Es kann sich ein Zwischenlager bei Raumtemperatur für eine Zeit t6 von bis zu einigen Stunden in der Zwischenlagerstufe 6 anschließen.
Anschliessend folgt in der Verpreßstufe 7 das insbesondere dreidimensionale Verpressen des Schaumstoffrohlings 4 mit dem weitgehend getrockneten Bindemittel zu einem Formkörper. Hierbei werden ein Druck P von etwa 2 bis 100 bar und eine Temperatur T7 von 120°C-220°C, insbesondere 200°C angewendet. Das Verpressen nimmt eine Zeit t7 von 10 bis 300 s, beispielsweise 60 s, in Anspruch.
Gemäß Fig. 2 wird ein mattenförmiger Schaumstoffrohling 4 in Transportrichtung TR zugeführt und zuerst von oben mit einer oberen Sprühdüse 3a und von unten mit einer unteren Sprühdüse 3b mit je etwa 250 g/m² mit dem Bindemittel in wässriger Form besprüht. Bei diesem Beispiel besteht die Matte bzw. Platte des Schaumstoffrohlings 4 aus Melaminschaum einer Dicke von 15 mm. Zur Oleo- bzw. Hydrophobierung dient ein Oleo- und/oder Hydrophobierungsmittel B, insbesondere Perfluorpolymer.
Das Tränken wird begünstigt, wenn der Schaumstoffrohling 4 nach dem Besprühen mit dem Bindemittel zwischen Walzen 8 und Kalandern 9 durchgewalzt und durchgewalkt wird, wodurch das Bindemittel noch besser in die Formhohlräume u. a. auch durch Kapillarwirkung eindringt und für eine gute Durchtränkung sorgt. Anschließend findet nach der oben schon genannten Trocknungszeit t5 und u. a. Lagerungszeit t6 das Verpressen zwischen einem Oberstempel 10a und einem Unterstempel 10b statt. Das Verpressen in der Verpreßstufe 7 beim Zusammendrücken der Zellwände sorgt dafür, daß die zusammengedrückten Zellwände miteinander verkleben und in der verformten Lage verbleiben.
Gemäß Fig. 3 sind auf die Oberseite und Unterseite des Schaumstoffrohlings 4 zusätzlich Abdeckschichten 11 angebracht, die an der dem Schaumstoffrohling 4 zugewandten Seite je mit einer Klebeschicht 12, einer sogenannten "Haftbeschichtung", überzogen sind, die z. B. aus Melaminharz besteht. Der Oberstempel 10a und der Unterstempel 10b sind auf Temperaturen von T = 200°C gebracht. Dabei weist der Oberstempel 10a eine nach unten ausladende Ausladung und der Unterstempel 10b eine entsprechende Vertiefung auf, so daß der in Fig. 3 dargestellte Schaumstoffrohling 4 mit den beiden Abdeckschichten 11 beim Zusammenfahren der beiden Stempel 10a, 10b dreidimensional verformt wird.
Als Oleo/Hydrophobierungsmittel B eignen sich insbesondere solche auf Fluor-, Silicon-, Cirkon- oder Wachs-Basis.
Als Kleberkomponente A eignen sich insbesondere amidmodifizierte Olefin- bzw. Alken-Copolymere, die aus Diaminen und Carbonsäurederivaten und modifizierten Alkenen hergestellt sind. Bei einer solchen gelblichen Polyamid-Kleberkomponente A setzt die Vernetzung zu Polyimid bei etwa 150°C ein. Das vernetzte Produkt hat dann gleichfalls, wie der Schaumstoffrohling, duroplastische Eigenschaften und ist hochtemperaturstabil bis zu etwa 270°C.
Das Bindemittel weist insbesondere etwa 34% (in Gewichtsprozent) Kleberkomponente auf.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Formteil aus insbesondere offenzelligem duroplastischem Schaumstoff, bei dem ein Schaumstoffrohling (4) mit einem Zusatzmittel versetzt und zu dem Formteil verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzmittel ein Bindemittel verwendet wird, das ein insbesondere modifiziertes Olefin-Copolymer bzw. Alken- Copolymer aufweist, und daß der Schaumstoffrohling (4) mit dem Bindemittel unter Krafteinwirkung bzw. Druck (P) und/oder Wärme so verformt wird, daß zumindest Teile des Bindemittels durch insbesondere dreidimensionale Vernetzung aushärten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Olefin-Copolymer bzw. Alken-Copolymer in einem Anteil zwischen 10 und 40% verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Polyamidstrukturen aufweist, die zu Polyimiden aushärten.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wässriges Bindemittel verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein neutrales Bindemittel mit einem ph-Wert zwischen 4 und 8 verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel mit oleo- und/oder hydrophobierenden Mitteln (B) versetzt wird oder eine solche Wirksamkeit aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffrohling (4) mit dem Bindemittel besprüht wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffrohling (4) mit dem Bindemittel unter einem Druck (P) zwischen 2 und 100 bar bei einer Temperatur T7 zwischen 150 und 220°C eine Zeit (t7) zwischen etwa 10 und 300 s lang verpreßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verpressen eine Trocknung des mit Bindemittel versehenen Schaumstoffrohlings (4) bei einer Temperatur (T5) zwischen 20°C und 120°C vorgeschaltet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Melamin/Formaldehydharzschaumsystem für den Schaumstoffrohling (4) verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phenolharzschaumsystem für den Schaumstoffrohling (1) verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Abdeckschichten zusammen mit dem Schaumstoffrohling (4) verpresst werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abdeckschichten (2) Abdeckvliese verwendet werden.

14. Verfahren insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel und gegebenenfalls das oleo- und/oder hydrophobierende Mittel dem Schaumstoff während des Verpressens insbesondere in Dampfform zugegeben wird.

15. Bindemittel für die Verformung von insbesondere offenzelligen Schaumstoffrohlingen (4) mit einer zum Verbinden bzw. Verkleben von Schaumstoffteilchen dienenden Kleberkomponente (A), dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberkomponente (A) ein insbesondere amid-modifiziertes Olefin- bzw. Alken-Copolymerisat enthält, daß unter Wärme insbesondere dreidimensional zu Polyimid vernetzt.

16. Bindemittel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberkomponente (A) unter Wärme zwischen 120°C und 220°C vernetzt.

17. Bindemittel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberkomponente (A) ein oder mehrere aus Diaminen und Carbonsäurederivaten und modifizierten Alkenen hergestelltes Polyamid aufweist.

18. Bindemittel nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberkomponente (A) in einem Anteil zwischen 10 und 40% am wässrigen Bindemittel beteiligt ist.

19. Bindemittel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberkomponente (A) in einem Anteil zwischen 30 und 36% am Bindemittel beteiligt ist.

20. Bindemittel nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Oleo- und/oder Hyrophobierungsmittel (B) mit einem Anteil von 3 bis 10% aufweist.

21. Bindemittel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Oleo- und/oder Hydrophobierungsmittel (B) ein Fluorcarbonharz aufweist.

22. Bindemittel nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Oleo- und/oder Hydrophobierungsmittel (B) ein Perfluorpolyacrylat aufweist.