DE10229922A1

DE10229922A1 - Verfahren zur Herstellung einer Slush-Haut aus Kunststoff

Info

Publication number: DE10229922A1
Application number: DE2002129922
Authority: DE
Inventors: Jörg Mohr; Katja Peters
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

Herstellungsverfahren einer Slush-Haut (1) aus Kunststoff mit einer geschlossenen Oberfläche (2) auf der Sichtseite (3) und einer sich anschließenden Schaumschicht (4) auf der Rückseite (5), wobei aus einem auf eine die Kontur des fertigen Teils bestimmende, auf Prozeßtemperatur geheizte Hohlform (7) aufgesetzten Pulverkasten (6) Kunststoffpulver (8) durch eine volle Drehbewegung (10) von Form (7) und aufgesetztem Kasten (6) um eine vorbestimmte Drehachse (12) in die Hohlform (7) gegeben wird und der Kasten (6) nach dieser Drehbewegung (10) entfernt wird, das weniger Arbeitsschritte, weniger verschiedene Rohstoffe und gegebenenfalls weniger Energie benötigt, in dem nur aus einem einzigen Pulverkasten (6) während der Drehbewegung (10) Kunststoffpulver (8) in der Hohlform (7) gegeben wird und die Slush-Haut (1) mit der lederartigen geschlossenen Oberfläche und der aufgeschäumten Schicht (4) in einem einzigen Arbeitsschritt während und/oder nach dieser Drehbewegung (10) geformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Slush-Haut aus Kunststoff entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die WO 9633060 offenbart ein mehrere Schritte umfassendes Verfahren zur Herstellung einer Slush-Haut aus Kunststoff. In einem ersten Schritt wird zuerst aus einer ersten Sorte Kunststoffpulver oder -flüssigkeit die lederartige geschlossene Oberfläche in einer auf Prozeßtemperatur aufgeheizten Form gebildet. Anschließend wird in einem zweiten Schritt aus einer zweiten Sorte Kunststoffpulver oder -flüssigkeit die geschäumte Schicht gebildet. In einem dritten Schritt werden die beiden Schichten durch Wärmebeaufschlagung miteinander verbunden. In einem vierten Schritt werden die miteinander verbundenen Schichten zur Homogenisierung der Dicke von einer zweiten eingesetzten Form gepreßt. In einer speziellen Ausgestaltungsform können die Oberfläche und die geschäumte Schicht aus dem gleichen Kunststoffmaterial bestehen.

Die WO 9702327 offenbart zusätzlich die Einführung einer quasi Negativform der zu bildenden Form der Slush-Haut, wobei verbleibende Hohlräume zwischen der geschäumten Schicht und der Negativform mit einem weiteren Material ausgefüllt werden.

Die bisher bekannten Verfahren benötigen zahlreiche Schritte und mehrere verschiedene Rohstoffe zur Herstellung einer Slush-Haut mit einer lederartigen geschlossenen Oberfläche auf der Sichtseite und einer aufgeschäumten Struktur auf der Rückseite, der nicht sichtbaren Seite. Die Slush-Haut besteht hier aus wenigstens zwei verschiedenen Mischungen Kunststoffpulver oder -flüssigkeit und weist eine Trennschicht zwischen der lederartigen geschlossenen Oberfläche und der aufgeschäumten Schicht auf.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, welches mit weniger Schritten auskommt, mit weniger verschiedenen Rohstoffen auskommt und, wenn möglich, noch Energie einspart.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Es geht um Verfahren zur Herstellung einer Slush-Haut aus Kunststoff mit einer geschlossenen Oberfläche auf der Sichtseite des fertigen Teils. Auf der Rückseite, der nicht sichtbaren Seite, schließt sich eine aufgeschäumte Schicht an. Derartige Doppelhäute speziell mit einer lederartigen Oberfläche werden u. a. im Automobilbau verwendet. Sie dienen dort vornehmlich der Innenverkleidung der Fahrerkabine. Die lederartige Oberfläche stellt die optische Akzeptanz und gleichzeitig die Haltbarkeit und Pflegeleichtigkeit sicher. Die aufgeschäumte Rückseite verleiht dem Produkt an der Ober-/Sichtseite eine angenehme Griffigkeit und passive Sicherheit.

Zu Herstellung wird ein Pulverkasten auf eine die Kontur des fertigen Teils bestimmende Hohlform aufgesetzt. In dem Pulverkasten befindet sich eine Sorte Kunststoffpulver. Die Hohlform ist beim Aufsetzen auf Prozeßtemperatur geheizt.

Dabei kann die Hohlform entweder frisch aus einer Heizstelle kommen und/oder in einem Wärmebad angeordnet sein und/oder ein Heizelement aufweisen. Das Wärmebad und/oder das/die Heizelemente) können dabei gesteuert werden, um der Oberfläche der Hohlform eine bestimmte Prozeßtemperatur zu einem gewünschten Zeitpunkt vorzugeben.

Der pulverförmige Kunststoff wird erfindungsgemäß aus nur einem einzigen Pulverkasten durch eine volle Drehbewegung von Hohlform und aufgesetztem Pulverkasten um eine vorbestimmte Drehachse in die Hohlform gegeben und wieder zurück geschüttet. Nach dieser Drehbewegung wird der Pulverkasten wieder entfernt. Während der Drehbewegung fällt/fließt das gesamte Pulver in die Hohlform und bedeckt deren Fläche.

Das dabei verwendete Pulver besteht im wesentlichen aus pulverisiertem Kunststoff und kann zusätzlich ein geeignetes Treibmittel beinhalten. Ein separat zugesetztes Treibmittel dient dazu, die schaumartige Struktur in dem Kunststoff auszubilden.

Dieses Treibmittel kann so ausgesucht sein, daß es einmal das zum Aufschäumen benötigte Gas bei einer Temperaturbeaufschlagung liefert, bei welcher der Kunststoff in einer zähflüssigen Schmelze oder in einem, durch Vernetzungsreaktionen entstandenem, gelierten Zustand ist. Andererseits besteht die Möglichkeit, daß Treibmittel und Kunststoff so ausgesucht sind, daß die zum Aufschäumen benötigten Gasbläschen bei einer Temperaturbeaufschlagung freigesetzt werden, welche wesentlich oberhalb der Temperatur bei einem ersten Schmelzgang liegt.

Zusätzlich kann dem Pulver ein Mittel beigemengt sein, welches den Aufschäumprozeß verzögert. Auf diese Weise bleibt dem aufschmelzenden Kunststoff genügend Zeit, die lederartige, geschlossene Oberfläche auszubilden, bevor die Schaumbildung einsetzt. Dabei besteht die Möglichkeit, die Kontaktfläche der Hohlform von der Temperatur her abzusenken. Auf diese Weise wird Schmelze an der Kontaktfläche zähflüssig und bildet die Struktur der später lederartigen, geschlossenen Oberfläche aus. Die dahinterliegende Schicht kann dabei noch genügend Wärme gespeichert haben, bzw. die verringerte Wärme ist für das Treibmittel ausreichend, um nach dem Abklingen der Wirkung des Verzögerungsmittels den Kunststoff aufzuschäumen.

Weiterhin kann ein Kunststoff verwendet werden, der bei der zweiten, nachfolgenden Wärmebeaufschlagung eine chemische Reaktion zeigt. Diese Reaktion kann z. B. die Vernetzung kleiner Moleküle sein. Bei einer solchen Vernetzung erfolgt im allgemeinen eine Abspaltung von Stoffgruppen/Molekülen. Diese Stoffgruppen können zu einer schaumförmigen Struktur in dem Kunststoff führen. Zur Unterstützung kann dem Pulver ein separates Treibmittel beigefügt sein.

Weiterhin kann ein Kunststoff bzw. eine Mischung aus Kunststoffen verwendet werden, der/die unter der Wärmebeaufschlagung eine chemische Reaktion zeig(t)en. Diese Reaktion kann z. B. aus der Vernetzung kleinerer Moleküle zu großen Molekülgruppen bestehen. Bei einer solchen Vernetzung erfolgt im allgemeinen eine Abspaltung von Stoffgruppen/Molekülen. Diese Stoffgruppen können zu einer schaumförmigen Struktur in dem Kunststoff führen. In dem Fall ist der Kunststoff selber das Treibmittel. Zusätzlich kann Treibmittel zugesetzt sein, daß die Bildung der schaumförmigen Struktur in dem Kunststoff unterstützt.

Solange die Schmelze bzw. der sich vernetzende Kunststoff recht dünnflüssig ist, treten die dabei abgespaltenen Moleküle/Stoffgruppen, z. B. als Gas, relativ ungehindert aus dieser/diesem aus. Dieses Ausgasen betrifft vor allem die direkt an der Hohlform anliegende Schicht aufgeschmolzenen und sich vernetzenden Kunststoffs. Die aufschmelzende und sich vernetzende Schicht benötigt eine große Menge der zur Verfügung gestellten Prozeßwärme. Die dahinterliegende Schicht des Pulvers wird weniger stark mit Prozeßwärme beaufschlagt. Durch eine geschickte Wahl des/der Kunststoff(s)e und der Temperaturbeaufschlagung der Hohlform lassen sich die ausgasenden Moleküle/Stoffgruppen in der zähflüssigeren Schicht in einer Bläschenstruktur binden. Auf diese Weise bildet sich direkt die aufgeschäumte Schicht aus. Bei Bedarf kann zusätzlich ein separates Treibmittel zugefügt werden.

Ein derartiger Kunststoff kann auch bei den erst genannten Ausführungsbeispielen anstelle einer Pulvermischung mit einem Treibmittel oder zu dessen Unterstützung verwendet werden. Dabei wird die Prozeßtemperatur in der Hohlform direkt so hoch gewählt, daß die gewünschte Reaktion eintritt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung beginnt in dem Moment, in dem der pulverisierte Kunststoff die Oberfläche der Hohlform berührt, die Bildung der Slush-Haut mit der lederartigen geschlossenen Oberfläche und der aufgeschäumten Schicht auf der Rückseite. Dies wird durch die Steuerung der Prozeßparameter in einem einzigen Arbeitsschritt während und/oder nach dieser Drehbewegung erreicht.

Dabei kann einmal direkt mit der Berührung der mit der Prozeßtemperatur heißen Oberfläche der Hohlform ein Aufschmelzen der Kunststoffbestandteile in dem pulverförmigen Kunststoff beginnen, die zu der geschlossenen Oberfläche führt. Durch die Hitzebeaufschlagung schmilzt der Kunststoffanteil dünnflüssig auf.

Die im Pulver enthaltenen Bestandteile zum Aufschäumen des Pulvers/Kunststoffs werden durch die Hitzebeauschlagung schnell freigesetzt. Der heiße, dünnflüssige Kunststoff bietet den dabei entstehenden Bläschen nicht genug Halt. Die Bläschen fallen in der Schmelze wieder zusammen. Das freigesetzte Gas wird somit quasi aus dem Bereich der sich geschlossen bildenden Oberfläche vertrieben, so daß keine oder nur minimale Gasbläschen zurückbleiben.

Mit der Ausbildung der lederartigen geschlossenen Oberfläche ist der dahinterliegende Teil des Pulvers nicht mehr der gleichen Hitzebeaufschlagung unterworfen wie die Oberfläche. Die lederartig geschlossene Oberfläche isoliert den dahinterliegenden Bereich. Der dünnflüssige Anteil des Kunststoffpulvers hat zudem eine große Menge der bereitgestellten Wärmemenge aufgenommen. Das führt dazu, daß der Kunststoffanteil in dem Pulver nicht mehr ganz so dünnflüssig aufschmilzt wie direkt an der Oberfläche der Form.

Dadurch, daß der Kunststoff nicht mehr so dünnflüssig aufschmilzt, bietet er den freigesetzten Bestandteilen zum Aufschäumen des Kunststoffs mehr Widerstand. Die entstehenden Gasbläschen im Kunststoff kühlen das Material zusätzlich ab, so daß der Kunststoff zähflüssiger wird und die Struktur der Gasbläschen fixiert. Es bildet sich eine Schaumstruktur aus.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung schäumt das Kunststoffpulver direkt mit dem Kontakt der Oberfläche der Hohlform auf. Es entsteht zuerst eine durchgängig aufgeschäumte Schicht. Danach wird die Kontaktfläche so mit Hitze beaufschlagt, daß die direkte Kontaktschicht des aufgeschäumten Kunststoffs wieder aufgeschmolzen wird.

Der Kunststoff wird dabei möglichst dünnflüssig aufgeschmolzen. Dadurch steigt die Beweglichkeit der Kunststoffmoleküle. Es sinken die zwischenmolekularen Kräfte zwischen den Kunststoffmolekülen, bis diese nicht mehr ausreichen, um die Bläschenstruktur zu halten. Die Struktur versinkt in der sich ausbildenden Flüssigkeitsschicht. Das festgehaltene Gas strömt aus dieser Schicht aus. Nach dem Abkühlen der Kunststofflüssigkeit bildet sich die lederartige, geschlossene Oberfläche der Slush-Haut aus.

Die stromab des Wärmeflusses entstandene, aufgeschäumte Struktur des Kunststoffes behindert den freien Wärmefluß durch das Material. Dadurch schmilzt mit zunehmendem Abstand immer weniger Kunststoff derartig dünnflüssig mit auf. Der aufgeschmolzene Kunststoff bleibt mit zunehmendem Abstand kühler und damit zähflüssiger. Das in den Bläschen enthaltene Gas kann somit mit zunehmendem Abstand die zwischenmolekularen Kräfte zwischen den Kunststoffmolekülen immer weniger überwinden und bleibt in den gebildeten Bläschen eingeschlossen. Dadurch bleibt mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche der Hohlform die Integrität der Schaumstruktur mehr und mehr erhalten.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung bildet sich an der Kontaktstelle zwischen dem pulverisierten Kunststoff und der Oberfläche der Hohlform direkt mit der Beaufschlagung durch die Prozeßwärme eine geschlossene, lederartige Oberfläche aus. Über die Dauer der Wärmebeaufschlagung sowie der Verweildauer des Pulvers in der Hohlform bestimmt sich die Dicke der ausgebildeten Slush-Haut. Dabei wird bevorzugt die Wärmebeaufschlagung und Verweildauer des Pulvers an der Kontaktfläche der Hohlform so bemessen, daß sich eine Slush-Haut mit einer Dicke von etwa 2,5 bis 8 mm, bevorzugter von etwa 3,5 bis 6 mm und am meisten bevorzugt von etwa 4,5 bis 5,5 mm ausbildet.

Nach der Ausbildung der lederartig geschlossenen Oberfläche mit der gewünschten Dicke, sowie der Entfernung des Pulvers aus der Hohlform, wird die Hohlform ein weiteres Mal mit Wärme beaufschlagt. Dabei bildet sich auf der von der Oberfläche der Hohlform abgewandten Seite der lederartig geschlossenen Oberfläche die geschäumte Struktur aus.

In dieser Ausgestaltung der Erfindung lassen sich ein oder mehrere Kunststoffe) verwenden, welcher) beim Aufschmelzen eine Vernetzungsreaktion durchführ(t)en. Dabei sind der/die Kunststoffe) z. B. so ausgesucht, daß der fertig vernetzte Kunststoff nach der Vernetzung einen höheren Schmelzpunkt aufweist, als der oder die Kunststoffe vor dem Aufschmelzen.

Dabei können bei der Vernetzungsreaktion gasförmige Bestandteile abgespalten werden, die zu einer schaumartigen Struktur auf der Rückseite der derartig geschlossenen Oberfläche führen. Andererseits können diesem Pulver auch ein oder mehrere Treibmittel zugesetzt sein, die erst bei einer Prozeßwärme, die der erhöhten Schmelztemperatur des fertig vernetzten Kunststoffs entspricht, aktiv werden.

Dabei kann einerseits die Wärme von der Kontaktseite der Hohlform aus auf die lederartig geschlossene Oberfläche einwirken. Andererseits kann eine Negativform in die Hohlform eingeführt werden. Diese Negativform entspricht in ihrer Kontur der Hohlform und der durch die lederartige geschlossene Oberfläche mit geschäumter Rückenstruktur zu erzielenden Kontur des fertigen Teils.

Die Rückseite der lederartig geschlossenen Oberfläche wird von der Negativform mit Prozeßwärme beaufschlagt. Die Wärmemenge und Temperatur ergibt (un/)abhängig von der Dauer der Wärmebeaufschlagung, eine aufgeschäumte Struktur vorbestimmter Dicke. Dabei kann die lederartige geschlossene Oberfläche an der Kontaktseite mit der Hohlform auf einer Temperatur gehalten werden, die kein erneutes Aufschmelzen zuläßt.

In allen Fällen wird über den Verlauf des Temperaturgradienten und der zeitlichen Steuerung der Wärmebeauschlagung sowie der Steuerung der Höhe und Reihenfolge der Wärmebeaufschlagung als Prozeßparametern die Ausbildung der lederartigen geschlossenen Oberfläche und der aufgeschäumten Schicht gesteuert. Die Dauer der Wärmebeaufschlagung auf das Pulver und die Eindringtiefe der Wärmebeaufschlagung bestimmt sich dabei durch die Verweildauer des Pulvers in der Hohlform.

Die Verweildauer bestimmt sich bei einem bevorzugten Verfahren mit der kontinuierlichen Drehbewegung von Pulverkasten und aufgesetzter Hohlform aus der Umdrehungsgeschwindigkeit, sowie einem eventuellen Stillstand, nachdem die komplette Fläche der Hohlform mit dem Pulver bedeckt wurde.

In einer anderen Ausgestaltung wird der Pulverkasten mit der aufgesetzten Hohlform schneller umgedreht, so daß keine wesentliche Fließbewegung stattfindet. Hier bestimmt sich die Verweildauer aus dem Zeitrahmen, bevor das Pulver wieder in den Pulverkasten zurück geschüttet wird.

Durch dieses Verfahren benötigt die Erfindung nur noch einen einzigen Pulverkasten sowie eine einzige Pulvermischung zur Herstellung einer Slush-Haut mit einer lederartigen, geschlossenen Oberfläche und einer aufgeschäumten Struktur auf der Rückseite. Weiterhin besteht die erfindungsgemäß hergestellte Slush-Haut aus nur noch einer Materialschicht ohne Trennlinie. Die so hergestellte Slush-Haut weist einen kontinuierlichen Übergang von der lederartigen, geschlossenen Oberfläche zur geschäumten Schicht auf. Die Erfindung erspart somit mehrere Verarbeitungsschritte, wie der separaten Ausbildung der geschäumten Struktur auf der Rückseite sowie der nötigen Wärmebeaufschlagung zum Verbinden der lederartig geschlossenen Oberfläche mit der rückseitig aufgeschäumten Struktur. Dies spart Energie ein.

Im folgenden wird das Verfahren dieser Erfindung anhand einiger Darstellungen beschrieben. Es zeigen:
1 zeigt eine Hohlform auf dem Pulverkasten,
2 zeigt die Konstruktion aus 1 nach einer 180°-Drehung,
3 zeigt die Konstruktion aus 2 nach einer weiteren 180°-Drehung und
4 zeigt die Vergrößerung des Ausschnitts IV aus 3.
Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
Die Figuren zeigen neben einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Slush-Haut 1 aus Kunststoff mit einer geschlossenen Oberfläche 2 auf der Sichtseite 3 des fertigen Teils und einer sich anschließenden aufgeschäumten Schicht 4 auf der Rückseite 5.
Die in den Figuren gezeigte Vorrichtung besteht aus einem Pulverkasten 6. Auf dem Rand des Pulverkastens 6 ist eine Hohlform 7 aufgesetzt. Der Rand des Pulverkastens 6 ist dabei dem Rand der Hohlform 7 angepaßt. In der Hohlform 7 wird der pulverisierte Kunststoff 8 während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Wärme beaufschlagt. Die Hohlform 7 bestimmt durch ihre Konturfläche auf ihrer Innenseite die Kontur der fertigen Slush-Haut 1. Die Hohlform 7 wird dabei von Verbindungselementen 14 fest auf dem Pulverkasten 6 gehalten.
Die Hohlform 7 weist an der Außenseite ein der Konturfläche der Hohlform 7 folgendes Heizelement 9 auf. Das Heizelement 9 ist über eine Energieverbindung 13 mit einer (nicht gezeigten) Energiequelle verbunden. Mittels des Heizelements 9 wird die Hohlform 7 auf Prozeßtemperatur aufgeheizt und auf dieser Temperatur gehalten. Weiterhin kann das Heizelement 9 zusätzlich benötigte Prozeßwärme zur Verfügung stellen. Dies kann dadurch erfolgen, daß die durch das Aufschmelzen des Kunststoffs aufgenommene Wärmemenge ersetzt wird und/oder indem an der Oberfläche der Hohlform 7 die Temperatur erhöht wird, um mehr Prozeßwärme zur Verfügung zu stellen.
In dem Pulverkasten befindet sich das Pulver 8, bestehend aus einer Pulvermischung zur Herstellung der Slush-Haut 1. Der pulverisierte Kunststoff 8 kann aus einer Mischung von zerkleinertem Kunststoff und einem geeigneten Treibmittel bestehen. Diese Bestandteile sind so ausgewählt, daß bei entsprechender Wärmebeaufschlagung einerseits der Kunststoff aufschmilzt. Andererseits werden von dem Treibmittel genügend gasförmige Bestandteile freisetzt, damit sich in dem aufgeschmolzenen Kunststoff bezüglich des Wärmeflusses stromab der Kontaktfläche mit der Hohlform 7 eine aufgeschäumte Struktur 4 ausbildet.
Andererseits kann der pulverisierte Kunststoff 8 auch aus einem Kunststoff oder einer Mischung von Kunststoffen bestehen. Dabei werden Kunststoffe eingesetzt, welche unter der Wärmebeaufschlagung an der Ober-/Kontaktfläche mit der Hohlform 7 einerseits aufschmelzen und andererseits eine Vernetzungsreaktion aufweisen. Dabei können auch Kunststoffe kombiniert werden, von denen jeder nur eine der genannten Eigenschaften hat: des Aufschmelzens, des Vernetzens und des Abspaltens von Molekülen/Stoffgruppen, vorzugsweise als Gas.
Über die Dauer der Wärmebeaufschlagung sowie der Verweildauer des Pulvers 8 in der Hohlform 7 bestimmt sich die Dicke der ausgebildeten Slush-Haut 1. Dabei wird bevorzugt die Wärmebeaufschlagung und Verweildauer des Pulvers 8 an der Kontaktfläche der Hohlform 7 so bemessen, daß sich eine Slush-Haut 1 mit einer Dicke von etwa 2,5 bis 8 mm, bevorzugter von etwa 3,5 bis 6 mm und am meisten bevorzugt von etwa 4,5 bis 5,5 mm ausbildet. Dabei bemisst sich die Dicke von der Vorderseite der Slush-Haut 1 mit der lederartig geschlossenen Oberfläche 2 bis zur Rückseite der aufgeschäumten Schicht 4.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorrichtung aus Hohlform 7 und Pulverkasten 6 so gedreht, daß der pulverisierte Kunststoff 8 aus dem Pulverkasten 6 in die Hohlform 7 gelangt. Die Drehachse 12, um welche die Vorrichtung aus Hohlform 7 und Pulverkasten 6 gedreht wird, liegt in dieser Ausgestaltung in der Verbindungsebene 11 aus Pulverkasten 6 und Hohlform 7. Zur Durchführung des Verfahrens wird die Vorrichtung in dieser Ausgestaltung der Erfindung um insgesamt 360° gedreht. In anderen Ausgestaltungen besteht die Möglichkeit, eine Hin- und Rückbewegung in Form einer 180° Drehbewegung oder auch mehr, vor und zurück durchzuführen.
In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung wird nach Beendigung der für die Verzögerung zur Verfügung stehenden Zeit die Prozeßtemperatur gesenkt. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung liegt die Reaktionstemperatur des mit Verzögerer versetzten aufschäumenden Bestandteils des Pulvers 8 unterhalb der Reaktionstemperatur des die lederartig geschlossene Haut/Oberfläche 2 bildenden Bestandteils. Dabei werden die Komponenten vorzugsweise so gewählt, daß die dünnflüssige Kunststoffschmelze hinreichend abkühlen kann, um die lederartige geschlossene Oberfläche 2 auszubilden.
2 zeigt die Vorrichtung aus 1 nach einer Drehung um die Drehachse 12 in Drehrichtung 10 um 180 Grad. Bei dieser Drehbewegung kann die gesamte Vorrichtung auch um mehr als 180° gedreht werden. Dadurch wird sichergestellt, daß je nach Füllstand des Pulverkastens 6 und dem Aufnahmevolumen der Hohlform 7 der in Drehrichtung 10 als zweites beflossene Rand der Hohlform 7 ausreichend mit Pulver 8 versorgt wird. In einer Ausgestaltung fließt bei der Drehbewegung der pulverförmige Kunststoff 8 schwerkraftbeaufschlagt aus dem Pulverkasten 6 in die aufgesetzte Hohlform 7. Die Hohlform 7 ist durch das Heizelement 9 auf Prozeßtemperatur geheizt. Je nach Drehgeschwindigkeit fließt der pulverförmige Kunststoff 8 während der Drehbewegung 10 mehr oder weniger schnell in die Hohlform 7. Dabei gleitet eine Front des hereinfließenden Pulvers 8 über die auf Prozeßtemperatur aufgeheizte Kontaktfläche in der Hohlform 7.
Der die Kontaktfläche berührende Kunststoffanteil des Pulvers 8 schmilzt. Dabei ist das Pulver so ausgesucht/gemischt, daß sich direkt eine an der aufgeheizten Kontaktfläche anliegende geschlossene Schicht aufgeschmolzenen Kunststoffs bildet. Der aufgeschmolzene Kunststoff kann dabei zusätzlich eine selbstvernetzende Reaktion aufweisen. Dabei wird bevorzugt, wenn der fertig vernetzte Kunststoff eine höhere Schmelztemperatur aufweist, als der nicht vernetzte. Durch die geschlossene Schicht aufgeschmolzenen Kunststoffs bildet sich in dieser Ausgestaltung, durch die Beaufschlagung der Hohlform mit Prozeßwärme während des Hineinfließens des Pulvers, beim Abkühlen die lederartig geschlossene Oberfläche 2 der Slush-Haut 1 aus. Daher bedeckt die lederartig geschlossene Oberfläche 2 die gesamte Konturfläche der Hohlform 7, die vom Pulver 8 überflossen wurde.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird/werden pulversierte(r) Kunststoffe) 8 bevorzugt, der/die bei einer solchen Vernetzungsreaktion vorzugsweise gasförmige Bestandteile abspalte(t/n). Diese gasförmigen Reaktionsprodukte können dazu verwendet werden, den aufgeschmolzenen und vernetzten Kunststoff bezüglich des Wärmeflusses stromab der Kontaktfläche mit der Hohlform 7 mit einer aufgeschäumten Struktur 4 zu versehen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit derartige Kunststoffe durch die Zugabe spezieller Treibmittel bei der Ausbildung der aufgeschäumten Struktur 4 zu unterstützen.
Befindet sich in dem Pulver 8 ein Treibmittel, welches durch die an der Kontaktfläche der Hohlform 7 bereitgestellte Prozeßwärme aktiviert wird, so kann das freigesetzte Gas an der Front des herein fließenden Pulvers 8 direkt aus dem dünnflüssig aufschmelzenden Kunststoff austreten. Der dünnflüssige Kunststoff ist somit direkt an der späteren Sichtseite frei oder wenigstens stark verarmt an Gasbläschen. Durch eine entsprechende Beaufschlagung mit Prozeßwärme läßt sich die Ausgasung so steuern, daß die Sichtseite der späteren Slush-Haut keine Gasbläschen aufweist.
Je nach Zusammensetzung des verwendeten Pulvers 8 bildet sich entweder direkt die lederartig geschlossene Oberfläche 2 der Slush-Haut 1 oder nur die geschäumte Struktur 4. Die lederartig geschlossene Oberfläche 2 bildet sich dann nach einer weiteren Wärmebeaufschlagung der Hohlform 7 durch das Heizelement 9 aus.
Der direkt mit der Kontaktfläche der Hohlform 7 in Berührung stehende Kunststoff wird sehr stark mit Wärme beaufschlagt. Er schmilzt daher sehr dünnflüssig auf. Sind in dem pulverförmigen Kunststoff 8 zusätzlich Treibmittel enthalten, so können in einer bevorzugten Ausgestaltung diese durch die zum Aufschmelzen des Kunststoffs nötige Hitze aktiviert werden.
Das heißt in diesem Zusammenhang, daß die Treibmittel in der flüssigen Schmelze das zum Aufschäumen benötigte Gas freisetzen. Die dünnflüssige Schmelze ist allerdings aufgrund der verringerten zwischenmolekularen Anziehungskräfte nicht in der Lage, die durch die Freisetzung des Gases entstehenden Bläschen innerhalb der Kunststoffschmelze zu stabilisieren. Dadurch bildet sich beim Erkalten dieser Schmelze die lederartige geschlossene Oberfläche 2 aus.
Geringfügig beabstandet von der Kontaktfläche mit der Hohlform 7 schmilzt der Kunststoffanteil des pulverförmigen Kunststoffs 8 weniger dünnflüssig auf. Die dadurch stärker wirkenden zwischenmolekularen Kräfte halten die in der Schmelze entstehenden Gasbläschen fest. Die Zähigkeit der Kunststoffschmelze stabilisiert somit die Bläschenstruktur. Beim Erkalten der Schmelze bleibt somit die aufgeschäumte Struktur 4 erhalten.
Der Verlauf des Temperaturgradienten von der Kontaktfläche mit der Hohlform 7 bis zur Rückseite der späteren Slush-Haut 1 steuert die Ausbildung der lederartigen geschlossenen Oberfläche 2 und der aufgeschäumten Schicht 4. Der Verlauf des Temperaturgradienten wird gesteuert. Die Steuerung erfolgt einerseits durch das Heizelement 9, andererseits kann die Rückseite der sich ausbildenden Slush-Haut 1 mit Wärme oder Kälte beaufschlagt werden, um den Verlauf des Temperaturgradienten lokal oder global über die gesamte Konturfläche der Hohlform 7 zu beeinflussen. Dieser hier beschriebene Mechanismus zur Stabilisierung der Bläschenstruktur in der aufgeschäumten Struktur 4 gilt im Prinzip für alle hier genannten Mischungen des pulverförmigen Kunststoffs B.
Die lederartige, geschlossene Oberfläche 2 wird in der Hohlform 7 von dem einfließenden pulverförmigen Kunststoff 8 durch die Wärmebeaufschlagung direkt an der Kontaktseite der Hohlform 7 durch entsprechende Vernetzungsreaktionen gebildet. Dabei spielen auch die Mechanismen, die durch abgespaltene gasförmige Reaktionsprodukte und die zähflüssige Zustandsform des sich durch die Prozeßwärme vernetzten Kunststoffs zu der rückwärtig angeordneten geschäumten Struktur 4 führen, eine maßgebliche Rolle. Dabei kann zusätzlich zur Unterstützung des Aufschäumprozesses dem pulverförmigen Kunststoff 8 ein Treibmittel zugesetzt sein.
3 zeigt die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einer weiteren 180° Drehung um die Drehachse 12 in der vorherigen Drehrichtung 10. Die gleiche Darstellung ergibt sich bei einer Rückdrehung um die Drehachse 12. Dabei ist das nicht am Prozeß der Herstellung der Slush-Haut 1 beteiligte Pulver 8 zurück in den Pulverkasten 6 geflossen/fallen. Das Aufschmelzen des Kunststoffanteils in dem pulverförmigen Kunststoff 8 an der Kontaktfläche der Hohlform 7 führt zu einem direkten Kontakt zwischen der späteren lederartig geschlossenen Oberfläche 2 und der Kontaktfläche. D. h. zwischen der Oberfläche 2 und der Kontaktfläche ist kein Spiel. Dadurch hält sich die dabei entstehende Slush-Haut 1 einerseits adhäsiv an der Kontaktfläche fest, andererseits wird sie durch den Luftdruck an die Kontaktfläche gepreßt.
Beim Erkalten des aufgeschmolzenen pulverförmigen Kunststoffs 8 an der Kontaktfläche der Hohlform 7 bildet sich direkt an der Kontaktfläche die lederartige, geschlossene Oberfläche 2 sowie über den oben beschriebenen Mechanismus stromab der Kontaktfläche, in Bezug auf den hier vorliegenden Wärmefluß, die aufgeschäumte Schicht/schaumartige Struktur/Schaumschicht 4. Dadurch wird die Ausbildung der lederartigen, geschlossenen Oberfläche 2 und der aufgeschäumten Schicht/Schaumschicht 4 durch den Temperaturgradienten gesteuert.
In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausgestaltung wird der Pulverkasten 6 nach der weiteren Drehung entfernt. Nach dem Entfernen des Pulverkastens 6 wird dann eine Negativform zur Kontur der Hohlform 7 in die Hohlform 7 eingeführt. Die Rückseite der gebildeten lederartigen, geschlossen Oberfläche (2) wird von der Negativform mit Wärme beaufschlagt. Sollte in den vorangegangenen Schritten die aufgeschäumte Schicht 4 noch nicht ausgebildet worden sein, so kann nun durch die rückseitige Wärmebeaufschlagung der Aufschäumprozeß initiiert werden.
Gleichzeitig kann die lederartig geschlossene Oberfläche 2 an der Konturfläche der Hohlform 7 auf einer Temperatur gehalten werden, die ein Aufschmelzen verhindert. So wird durch die Steuerung des anliegenden Temperaturgradienten die Ausbildung der geschäumten Schicht 4 im Anschluß an die Bildung der lederartig geschlossenen Oberfläche 2 gesteuert. Durch die Negativform kann die Dicke der sich ausbildenden geschäumten Schicht 4 vorgeben werden. Das ermöglicht ein paßgenaues Anfertigen einer solchen Slush-Haut 1. Ebenfalls mit der Hohlform läßt sich die gebildete Slush-Haut 1 auf eine vorbestimmte Dicke, z. B. etwa 5 mm pressen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Verwendung eines einzigen Pulvers 8 mit nur einem einzigen Pulverkasten 6 in einem einzigen Arbeitsgang an der Kontaktfläche einer Hohlform 7 eine Slush-Haut 1 mit einer lederartig geschlossenen Oberfläche 2 als Sichtseite 3 und einer ausgeschäumten Schicht 4 als Rückseite 5 hergestellt. Weiterhin besteht die erfindungsgemäß hergestellte Slush-Haut 1 aus nur noch einer Materialschicht ohne Trennlinie.
Die so hergestellte Slush-Haut 1 weist einen kontinuierlichen Übergang 15 von der lederartigen, geschlossenen Oberfläche 2 zur geschäumten Schicht 4 auf. Die Erfindung erspart somit mehrere Verarbeitungsschritte, wie die separate Ausbildung der geschäumten Struktur auf der Rückseite 5 sowie die nötige Wärmebeaufschlagung zum Verbinden der lederartig geschlossenen Oberfläche 2 mit der rückseitig aufgeschäumten Struktur.

1: Slush-Haut
2: Oberfläche
3: Sichtseite
4: Aufgeschäumte Schicht
5: Rückseite
6: Kasten
7: Form
8: Pulver
9: Heizelement
10: Drehbewegung
11: Verbindungsebene
12: Drehachse
13: Energieverbindung
14: Verbindungselement
15: kontinuierlicher Übergang

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Slush-Haut (1) aus Kunststoff mit einer geschlossenen Oberfläche (2) auf der Sichtseite (3) des fertigen Teils und einer sich anschließenden aufgeschäumten Schicht (4) auf der Rückseite (5), wobei aus einem Pulverkasten (6), der auf eine die Kontur des fertigen Teils bestimmende Hohlform (7), die auf Prozeßtemperatur geheizt ist, aufgesetzt wird, pulverförmiger Kunststoff (8) in die Hohlform (7) durch eine volle Drehbewegung (10) von Form (7) und aufgesetztem Kasten (6) um eine vorbestimmte Drehachse (12) gegeben wird und der Kasten (6) nach dieser Drehbewegung (10) wieder entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß 1.1 aus nur aus einem einzigen Pulverkasten (6) während der Drehbewegung (10) pulverförmiger Kunststoff (8) in die Hohlform (7) gegeben wird, und daß 1.2 die Slush-Haut (1) mit der lederartigen, geschlossenen Oberfläche (2) und der aufgeschäumten Schicht (4) in einem einzigen Arbeitsschritt während und/oder nach dieser Drehbewegung (10) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Kunststoff (8) aus dem die geschlossene Oberfläche bildenden Kunststoff und einem den Schaum bildenden Treibmittel besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Kunststoff (8) aus mehreren Kunststoffsorten besteht, von denen die eine unter Hitzebeauschlagung eine Vernetzungsreaktion hervorruft und die andere gasförmige Reaktionsprodukte freisetzt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kunststoffe) nach der Vernetzungsreaktion, einen höheren Schmelzpunkt aufweist(en) als vor der Vernetzung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Kunststoff (8) aus einer oder mehreren Kunststoffsorte(n) besteht, die unter Hitzebeauschlagung aufschmilzt/aufschmelzen und/oder eine Vernetzungsreaktion aufweis(t)en, und dabei vorzugsweise gasförmige Reaktionsprodukte abspaltet(n) und/oder zusätzlich mit Treibmittel versehen ist/sind und aus diesem die aufschäumende Reaktion unterstützende gasförmige Reaktionsprodukte freigesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der lederartigen geschlossenen Oberfläche (2) und der aufgeschäumten Schicht (4) durch den Temperaturgradienten gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf des Temperaturgradienten gesteuert wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des Pulverkastens (6) eine Negativform zur Kontur der Hohlform (7) in die Hohlform (7) eingeführt wird und die Rückseite der gebildeten lederartigen, geschlossen Oberfläche (2) mit Wärme beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des Pulverkastens (6) eine Negativform zur Kontur der Hohlform (7) in die Hohlform (7) eingeführt wird und damit die gebildete Slush-Haut (1) auf eine vorbestimmte Dicke gepreßt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativform die Rückseite der gebildeten lederartigen, geschlossen Oberfläche (2) mit Wärme beaufschlagt und damit das Material im Kontaktbereich der Negativform und der Rückseite der lederartig geschlossenen Oberfläche (2) zum Aufschäumen auf eine vorbestimmte Schichtdicke bringt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverförmige Kunststoff (8) aus einem oder mehreren Kunststoffsorten besteht, die einen chemischen Verzögerer für den Aufschäumprozeß enthalten
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der für die Verzögerung zur Verfügung stehenden Zeit die Prozeßtemperatur auf die Reaktionstemperatur des aufschäumenden Bestandteils des Pulvers (8) gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem pulverförmigen Kunststoff (8) eine Slush-Haut (1) mit einer Dicke von 2,5 mm bis 8 mm gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem pulverförmigen Kunststoff (8) eine Slush-Haut (1) mit einer Dicke von 3,5 mm bis 6 mm gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem pulverförmigen Kunststoff (8) eine Slush-Haut (1) mit einer Dicke von 4,5 mm bis 5,5 mm gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem pulverförmigen Kunststoff (8) eine Slush-Haut (1) mit einem kontinuierlichen Übergang (15) von der Sichtseite (3), der lederartig geschlossenen Oberfläche (2), zur Rückseite (5), der aufgeschäumten Schicht (4) gebildet wird.
Pulver zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver (8) aus einer oder mehreren Sorte(n) pulverförmigen Kunststoffs und einem oder mehreren den Schaum bildenden Treibmitteln besteht.
Pulver zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver (8) aus einer oder mehreren Sorte(n) pulverförmigen Kunststoffs besteht, von denen wenigstens eine unter Hitzebeaufschlagung einer Vernetzungsreaktion unterliegt und dabei den Schaum bildende gasförmige Reaktionsprodukte freisetzt.
Pulver zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver (8) aus einer oder mehreren Sorte(n) pulverförmigen Kunststoffs besteht, von denen wenigstens eine unter Hitzebeaufschlagung eine Vernetzungsreaktion hervorruft und die andere den Schaum bildende gasförmige Reaktionsprodukte freisetzt.
Pulver nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver (8) zusätzlich ein den Schaum bildendes Treibmittel enthält.
Pulver nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver (8) einen chemischen Verzögerer für den Aufschäumprozeß enthält.