DE19622782A1

DE19622782A1 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Polyurethanweichschaum mit Zonen unterschiedlicher Stauchhärte

Info

Publication number: DE19622782A1
Application number: DE1996122782
Authority: DE
Inventors: Peter Reinerth
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2016-06-08
Also published as: DE19622782C2

Description

Zur Darstellung der Erfindungs-Gestaltung ist im Oberbegriff des Anspruchs 1 von einem bekannten Verfahren im Sinne der DE-A-20 52 907 ausgegangen, nach dem Fahrzeugsitze aus Schaum kunststoff mit Zonen unterschiedlicher Beschaffenheit dadurch hergestellt werden, daß man in einem Formhohlraum in den Grenz flächen zwischen den einzelnen Zonen des zu erhaltenden Formteils ein Textilgewebe oder dergleichen anordnet, Schaumstoffkomposi tionen unterschiedlicher Beschaffenheit gleichzeitig in die einzelnen Kammern des Formhohlraums einbringt und nach dem Ausschäumen das Formteil aus der Form entnimmt. Das Verfahren ist zwar sehr gut reproduzierbar und liefert Fahrzeugsitze und sonstige Schaumstoff-Formteile mit praktisch genau gleicher Federkennlinie, seine Durchführung ist indes mit erheblichem Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden. Darüber hinaus erfordert das Einlegen und Befestigen der Textilgewebe in der Gießform großes handwerkliches Geschick.

Weiterhin ist aus der EP-B-0 251 659 ein Verfahren zum Herstellen von geschäumten Gegenständen mit Bereichen verschiedener Härte bekannt, bei dem auf die gegenüber der Horizontalebene geneigte Bodenfläche einer verschließbaren Form eine erste flüssige Schaumformulierung, die eine erste Schicht ausbildet, und nach folgend, bevor ein bemerkenswertes Schäumen dieser Formulierung stattfindet, eine zweite flüssige Schaumformulierung eingegossen wird. Dabei soll die zweite Formulierung eine die erste Schicht überlagernde zweite Schicht ausbilden, und es sollen die beiden Schichten im wesentlichen gleichzeitig in der geschlossenen Form schäumen und härten. Dadurch, daß die zweite Formulierung auf im wesentlichen dieselbe Stelle wie die erste Formulierung während deren Ausbreitung eingegossen wird, ist es praktisch nicht mög lich, geschäumte Gegenstände mit exakt ausgebildeten Grenzen und einheitlichen Schichtdicken herzustellen. Zudem kommt es infolge von nicht zu vermeidenden Vermischungen der Formulierung im Grenzbereich zwischen den Schichten dort zu Verhärtungen, welche die Qualität der Gegenstände mindern.

Mit der Erfindung sollen die mit Zonen unterschiedlicher Stauch härte ausgebildeten Formteile aus Polyurethanweichschaum wirt schaftlicher, d. h. schneller und kostengünstiger und auch ein facher hergestellt werden. Als Besonderheit ist zusätzlich gefordert, daß die Formteile frei von Lunkern sind und eine gleichmäßige Schaumstruktur aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Maßnahmen vorgeschlagen, für die nur in der Gesamtkombination des Anspruchs 1 Schutz begehrt ist.

Erfindungsgemäß werden zwei in ihrer Zusammensetzung unterschied liche Polyurethanschaum-Formulierungen verwendet, von denen die eine in das Formunterteil und die andere in das Formoberteil der Gießform eingebracht wird. Die Formulierungen bestehen aus mehre ren flüssigen Komponenten, nämlich organischen Polyisocyanaten, modifizierten organischen Polyisocyanaten oder Mischungen daraus und höhermolekularen Polyhydroxylverbindungen mit mindestens zwei reaktiven Wasserstoffatomen, Treibmitteln, Katalysatoren sowie gegebenenfalls niedermolekularen Kettenverlängerungsmitteln, Ver netzungsmitteln und sonstigen Zusatzstoffen. Diese Komponenten zur Herstellung von Polyurethan-Weichschaumstoffen sind an sich bekannt. Für die Herstellung von Formteilen nach der Erfindung besonders geeignete Komponenten sind in der DE-A-195 09 499 beschrieben.

Die Polyurethanschaum-Formulierungen werden in zumindest annähernd gleichmäßiger Verteilung in die offene Gießform ein gebracht. Hierzu wird beispielsweise ein Mischkopf während des Austrags des Komponentengemisches in oszillierender Bewegung über den Boden des Formoberteils und nachfolgend nach entsprechender Veränderung des Mischungsverhältnisses über den Boden des Form unterteils geführt. Alternativ kann die zweite Polyurethanschaum- Formulierung mit Hilfe eines zweiten Mischkopfes gleichzeitig mit der ersten Formulierung durch einen ersten Mischkopf in die Gieß form eingebracht werden. Mit dem Austrag der Komponentengemische bzw. der Formulierungen setzt der Schäumprozeß ein, d. h. die Komponentengemische erfahren infolge Gasblasenbildung eine Volumenvergrößerung. Während dieser Volumenvergrößerung erfolgt das Schließen der Gießform, wobei das Formoberteil und/oder das Formunterteil über einen Schließwinkel von 90 Grad geschwenkt werden. Insgesamt hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Gieß form innerhalb von etwa 10 bis etwa 60 Sek., vorzugsweise 15 bis 25 Sek., nach dem Einsetzen der Volumenvergrößerung der Poly urethanschaum-Formulierungen zu schließen, da dann die Schaum oberflächen noch nicht klebfrei sind und die sich ausbildenden Schichten unterschiedlicher Beschaffenheit unter dem Schäumdruck sehr gut miteinander verhaftet und verbunden werden.

Nach dem Schäumprozeß und nach Ablauf der Härtungszeit ist der Weichschaum so dimensionsstabil, daß das Formteil aus der Gieß form entnommen werden kann. Es hat sich gezeigt, daß nach der Erfindung die einzelnen Zonen der Formteile exakt festlegbar und gegeneinander abgrenzbar sind und auch ohne die Verwendung von haftvermittelnden Einlegern dauerhaft miteinander verbunden wer den können. Die Formteile zeichnen sich durch eine gleichmäßige Schaumstruktur in den einzelnen Zonen aus und sind besonders geeignet für die Weiterverarbeitung zu Sitzmöbeln oder Fahrzeug sitzen mit hohem Sitzkomfort.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Polyurethan- Schaum-Formulierungen in das bis zu etwa 40 Grad zur horizontalen Ebene geneigte Formunterteil und/oder Formoberteil eingebracht. Auf diese Weise lassen sich die Formulierungen besonders leicht und besonders gleichmäßig in der Gießform verteilen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zum Schließen der Gießform das Formunterteil und das Formoberteil derart bewegt, daß die Trennebene zwischen den Formteilen im wesentlichen vertikal verläuft. Die Bewegung der Formteile ist im allgemeinen eine Schwenkbewegung um einen gemeinsamen Anlenk punkt. Durch die vertikale Ausrichtung der Trennebene können die in der Gießform während des Schäumprozesses entstehenden Gase sowie die vorhandene Luft besser entweichen, so daß die Bildung von Lunker in den Formteilen zuverlässig ausgeschlossen werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Zur Herstellung eines Sitzpolsters für einen Polstermöbel-Sitz wurden zwei Polyurethanschaum-Formulierungen in eine aus einem Oberteil und einem Unterteil bestehende Gießform nacheinander eingebracht. Das Oberteil der Form war gegenüber der Horizontalen um ca. 14 Grad und das Unterteil um ca. 20 Grad geneigt. Zunächst wurden in die Kavität des Oberteils 1000 g eines Weichschaum bildenden Komponentengemischs aus 676 g Polyolkomponente und 324 g Isocyanatkomponente innerhalb von 5 Sek. eingebracht.

Dieses erste Komponentengemisch enthielt eine Polyolkomponente aus

89,95 Gew.-Teilen eines mit Glycerin gestarteten Polyoxypropylen (86,2 Gew.-%)-polyoxyethylen (13,8 Gew.-%)-polyols mit einer Hydroxylzahl von 28,
6,0 Gew.-Teilen eines mit Glycerin gestarteten Polyoxypropylen (25 Gew.-%)-polyoxyethylen (75 Gew.-%)-polyols mit einer Hydroxylzahl von 42,
3,2 Gew.-Teilen Wasser,
0,45 Gew.-Teilen einer 33 gew.-%igen Lösung von Triethylendiamin in Dipropylen-glykol,
0,15 Gew.-Teilen einer 70 gew.-%igen Lösung von Bis-(N,N-di methylaminoethyl)-ether in Dipropylen-glykol,
0,25 Gew.-Teilen eines Schaumstabilisators auf Silikonbasis (Tegostab® B 4113 der Firma Goldschmidt, Essen),

sowie eines Isocyanatkomponentenmischung aus einem Prepolymer auf Basis von Diphenylmethandiisocyanat, bestehend aus Rein-MDI und Roh-MDI, sowie einem mit Glycerin gestarteten Polyoxypropylen (25 Gew.-%)-polyoxyethylen (75 Gew.-%)-polyol mit einer Hydroxyl zahl von 42, entsprechend einem Molekulargewicht von ungefähr 4000 (NCO-Gehalt der B-Komp. ca. 28%).

Anschließend erfolgte das Eingießen von 1800 g eines zweiten Komponentengemischs mit höherem Isocyanatanteil (1110 g Polyol komponente und 690 g Isocyanatkomponente) in das Unterteil der Gießform innerhalb von 5 Sek. Das zweite Komponentengemisch ent hielt eine Polyolkomponente aus

89,95 Gew.-Teilen eines mit Glycerin gestarteten Polyoxypropylen
(86,2 Gew.-%)-polyoxyethylen (13,8 Gew.-%)-polyols mit einer Hydroxylzahl von 28,
6,0 Gew.-Teilen eines mit Glycerin gestarteten Polyoxypropylen (25 Gew.-%)-polyoxyethylen (75 Gew.-%)-polyols mit einer Hydroxylzahl von 42,
3,2 Gew.-Teilen Wasser,
0,45 Gew.-Teilen einer 33 gew.-%igen Lösung von Triethylendiamin in Dipropylen-glykol,
0,15 Gew.-Teilen einer 70 gew.-%igen Lösung von Bis-(N,N-dime thylaminoethyl)-ether in Dipropylen-glykol,
0,25 Gew.-Teilen eines Schaumstabilisators auf Silikonbasis (Tegostab® B 4113 der Firma Goldschmidt, Essen),

sowie eine Isocyanatkomponentenmischung aus einem Prepolymer auf Basis von Diphenylmethandiisocyanat, bestehend aus Rein-MDI und Roh-MDI, sowie einem mit Glycerin gestarteten Polyoxypropylen (25 Gew.-%)-polyoxyethylen (75 Gew.-%)-polyol mit einer Hydroxyl zahl von 42, entsprechend einem Molekulargewicht von ungefähr 4000 (NCO-Gehalt der B-Komp. ca. 28%).

Die auf 30 Grad erwärmte Gießform wurde nach weiteren 5 Sek. geschlossen, wozu das Oberteil über einen Winkel von 60 Grad und das Unterteil über einen Winkel von 86 Grad geschwenkt wurden. Nach ca. 8 min konnte das Sitzpolster aus der Gießform entnommen werden. Es wurde ein Sitzpolster mit einer 12 cm dicken härteren Zone einer Stauchhärte von 4,5 kPa und einer 5 cm dicken weiche ren Zone einer Stauchhärte von 2,5 kPa erhalten. Die Trennebene zwischen den Zonen unterschiedlicher Stauchhärte war exakt aus gebildet. Inhomogenitäten im Bereich der Trennebene waren nicht feststellbar. Das Gesamtgewicht des Sitzpolsters betrug 2660 g.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Polyurethan weichschaum mit Zonen unterschiedlicher Stauchhärte, bei dem zwei Polyurethanschaum-Formulierungen in eine aus einem Form unterteil und einem Formoberteil bestehende Gießform ein gebracht werden, die Gießform geschlossen und nach dem Ausschäumen das Formteil aus der Gießform entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Polyurethanschaum- Formulierung in das Formunterteil und die andere in das Formoberteil in zumindest annähernd gleichmäßiger Verteilung eingebracht und die Gießform innerhalb von etwa 10 bis etwa 60 Sek. nach Einsetzen der Volumenvergrößerung der Poly urethanschaum-Formulierungen geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethanschaum-Formulierungen in das bis zu etwa 40 Grad zur horizontalen Ebene geneigte Formunterteil und/oder Form oberteil eingebracht werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Schließen der Gießform das Formunterteil und das Formoberteil derart bewegt werden, daß die Trennebene zwischen den Formteilen im wesentlichen vertikal verläuft.