DE19825764A1 - Verfahren zur Ausbesserung von Kunststoffteilen - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Nachbesserung von Fehlstellen in Kunststoffschaumteilen beschrieben. Bei diesem Verfahren wird schichtweise eine Klebmittelschicht in die Fehlstelle eingebracht, gefolgt von dem Auftrag einer Kunststoffpulverschicht. Dieses Verfahren ist besonders einfach und schnell.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbessern von Kunststoffteilen, insbesondere von geschäumten Kunststoffteilen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nacharbeiten bzw. Ausbessern von Fehlstellen, wie sie häufig in geschäumten Kunststoffteilen auftreten. Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltener Artikel, der im wesentlichen aus geschäumtem Kunststoff besteht und dessen Fehlstellen nach dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren mit Kunststoff aufgefüllt wurden.

Bereits seit den 70er Jahren werden in der Automobilindustrie zur Herstellung von Automobilteilen Polyurethane eingesetzt. Polyurethe erhält man üblicherweise durch Polyaddition von Diisocyanaten an Diole. Als Isocyanatkomponenten kommen bei dieser Reaktion überwiegend niedermolekulare Diisocyanate in Frage wie u. a. 2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat, 4,4'- Methylendi (phenylisocyanat), 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,5-Naphtylendiisocyanat und sogenannte Isophorondiisocyanate. Als Diole werden überwiegend Polyester- und Polyether-Polyole eingesetzt. Dabei handelt es sich beispielsweise um längerkettige, auch verzweigte Verbindungen mit endständigen Hydroxylgruppen. Weiterhin können Naturstoffe wie Saccharose und Stärke sowie niedermolekulare Diamine zur Kettenverlängerung zum Einsatz kommen (hierbei werden Harnstoffderivate gebildet). Weiterhin ist es gebräuchlich, Katalysatoren einzusetzen, insbesondere tertiäre Amine und zinnorganische Verbindungen. Um einen Schaumstoff zu erhalten, ist es weiterhin erforderlich, daß Wasser und/oder Carbonsäuren vorhanden sind. Diese zusätzlichen Reaktanten reagieren mit den Isocyanaten unter Abspaltung von blähend bzw. schaumbildend wirkendem Kohlenstoffdioxid.

Es ist allgemein üblich, Polyurethanschaum zu Formkörpern mittels der sogenannten RIM-Technik zu verarbeiten. Bei einem RIM-Verfahren kommt es nach raschem Dosieren und Mischen der Komponenten und Injektion des reaktiven Gemisches in die vorgegebene Form zu einem schnellen Aushärten. Die Zykluszeiten bei solchen Reaktionsspritzgußverfahren beträgt häufig nur wenige Minuten.

Diese Technologie hat sich allgemein durchgesetzt, insbesondere zur Herstellung von Autokarosserieteilen und von Fensterprofilen im weitesten Sinne. Bei Fensterprofilen und insbesondere bei Glasdächern, die in Automobile eingebaut werden sollen, werden die Glasscheiben oder auch Glasdeckel mit einem Kunststoffprofil umschäumt, das zugleich die Glasscheibe hält und die Verbindung zur Karosserie gewährleistet. Da aber der Kunststoff die Glasränder nahezu vollständig umschäumt und mit dem Glas auch eine feste Verbindung eingeht, ist es besonders wichtig, daß bei dem RIM-Verfahren ein fehlerfreies Produkt erhalten wird. Wenn die Herstellung eines fehlerfreien Produktes nicht gewährleistet ist, besteht die Gefahr, daß die Herstellung solcher Deckel mit großen wirtschaftlichen Verlusten verbunden ist. Dieser Verlust liegt vor allen Dingen darin, daß die umschäumten fehlerhaften Produkte nicht mehr auf dem Markt angeboten werden können und folglich verschrottet werden müßten.

Es wurde festgestellt, daß im sogenannten RIM-Verfahren erhaltene Glasdeckel, d. h. Glasscheiben, die mit Kunststoff umschäumt waren, bis zu 50% mit Fehlstellen versehen waren. Solche Fehlstellen sind häufig kleinere Blasen bis hin zu größeren Vertiefungen und Risse in den Kanten. Solche Löcher, Blasen oder Risse, insbesondere in den Randbereichen der Glasdeckel, sind nicht nur optisch unschön, sondern können darüberhinaus, insbesondere nach längerer Zeit, zu erheblichen Dichtungsproblemen führen. Es besteht deshalb ein Bedürfnis, ein Verfahren zur Abhilfe dieser Probleme zu entwickeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß die zuvor erwähnten Fehlstellen zunächst einmal mechanisch vorbereitet werden. Bei dieser mechanischen Vorbereitung werden beispielsweise Löcher aufgestossen oder Grate mit einem feinen Messer abgeschnitten oder einfach abgeschliffen. Im Anschluß daran wird schichtweise jeweils im Wechsel zunächst eine Klebstoffschicht aufgebracht, und darüber wird Kunststoffpulver ausgebreitet. Der Klebstoff und das Kunststoffpulver sind derart gewählt, daß das Kunststoffpulver in die Klebstoffschicht einsinken kann. Gegebenenfalls kann auf das Kunststoffpulver vorsichtig ein mechanischer Druck ausgeübt werden, beispielsweise mit einem Stempel oder mit einem anderen Werkzeug (gegebenenfalls auch mit den Fingern). Unmittelbar nach dem Einsinken des Kunststoffpulvers (d. h. nach wenigen Sekunden) und der Entfernung des überschüssigen Kunststoffpulvers (dies kann durch einfaches Abblasen erreicht werden) wird eine weitere Klebstoffschicht aufgebracht und das Auftragen des Kunststoffpulvers wiederholt. Dieses schichtweise Auftragen von Klebstoff und Kunststoffpulver wird so lange wiederholt, bis die Fehlstelle vollständig ausgefüllt ist. Häufig bietet sich an, zusätzlich Klebstoff/KunststoffPulver-Schicht (en) vorzusehen, die über die Fehlstelle und den umgebenden Schaumstoff hinausragen, um bei der anschließenden mechanischen Nacharbeitung sicher die gewünschte Kontur zu erhalten.

Bei größeren Fehlstellen kann man auch mit kleineren Einsatzstücken aus Kunststoff arbeiten, die dann von den verschiedenen Schichten aus Klebstoff und Kunststoffpulver umgeben werden.

Als Klebstoff wird bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ein schnell klebender Cyanacrylatklebstoff eingesetzt. Cyanacrylatklebstoffe sind einkomponentige Polymerisationsklebstoffe, die insbesondere für punktförmige und kleinflächige Klebungen mit hoher Festigkeit eingesetzt werden. Solche Klebstoffe sind im erhärteten Zustand, insbesondere wenn man sie großvolumig oder großflächig einsetzt, spröde. Es war deshalb überraschend, daß im Zusammenspiel mit Kunststoffpulver ein Kunststoffverbund zusammen mit dem die ausgefüllte Fehlstelle umgebenden Polyurethanschaumstoff erhalten wurde, der nicht spröde war, aber zudem in der Elastizität und Festigkeit dem Polyurethanschaumstoff weitgehend entsprach.

Als Kunststoffstaub oder -pulver können verschiedenartige Kunststoffe eingesetzt werden. Es kommt nicht zwingend darauf an, daß der Kunststoff als feinkörniger Staub vorliegt. Es reicht bereits aus, daß der Kunststoff als feinkörniges Pulver mit einem Durchmesser von beispielsweise bis zu 0,1 mm vorliegt. Als Kunststoffpulver bewährt hat sich insbesondere Polyamid, Polyethylen und dergleichen. Ganz besonders vorteilhaft ist ein lineares Polyethylenpolymer bzw. - copolymer, wie es beispielsweise in Rotationsgußverfahren eingesetzt wird. Mit diesem Polymer kann man ganz besonders große Fehlstellen genauso wie recht kleine erhalten, die die erwünschte Festigkeit, aber auch Flexibilität aufweisen. Möglicherweise ergibt sich diese Eignung aufgrund der hohen Dichte der eingesetzten linearen Polyethylene (beispielsweise können hier die Produkte NCPE 8090 und NCPE 8091 der NESTE Chemicals, erhältlich über OKU obermaier GmbH, Sudetenstraße 82, D-82538 Geretsried, erwähnt werden).

Da der Schaumstoff, der zur Umschäumung von Glasdächern im Automobilbau eingesetzt wird, in der Regel schwarz ist, bietet es sich an, ein beispielsweise schwarz eingefärbtes Kunststoffpulver einzusetzen.

Üblicherweise wird der Klebstoff in einer Schichtdicke von etwa 0,1 bis 1 mm aufgetragen. Die Menge an eingesetztem Staub oder Pulver, die dann auf diese Schicht aufgebracht wird, sollte in etwa mindestens dem Volumen der bereits aufgetragenen Schicht entsprechen.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß bei dieser schichtweisen Arbeitsweise das aufzufüllende Loch bzw. die Fehlstelle besonders schnell aufgefüllt werden kann. Überraschenderweise zeigt es sich, daß diese Arbeitsweise bessere Arbeitsergebnisse mit sich bringt als ein beispielsweise einmaliges Auffüllen solcher Fehlstellen mit einer Mischung aus einem Klebstoff und beigemischtem Kunststoffpulver. Die Arbeitsweise mit Vormischungen aus Klebstoff und Kunststoffpulver ist zudem unwirtschaftlich, da der Cyanacrylatkleber schnell zu einer Abbindung der Vormischung führt. Eine solchermaßen erhärtete Vormischung kann dann nicht mehr zur Nachbearbeitung von Fehlstellen eingesetzt werden. Außerdem wird eine Vormischung aus Kunststoffpulver und cyanacrylatkleber sehr schnell zähflüssig, so daß insbesondere bei größeren Fehlstellen kein sicheres Auffüllen der Fehlstelle insgesamt erreicht werden kann.

Im Anschluß an das schichtweise Auffüllen der Fehlstellen bzw. Löcher sollte auf die aufgefüllten Bereiche kurzzeitig Wärme aufgebracht werden. Dies kann beispielsweise mittels eines warmen Luftstrahls erreicht werden, insbesondere mit einer sogenannten Heatgun. Mittels der Heatgun kann lokal der nachgearbeitete Bereich auf dem Schaumstoff auf recht hohe Temperaturen gebracht werden. Diese Erwärmung in einem Temperaturbereich von etwa 40 bis 100°c oder darüber sollte etwa mindestens 5 Sekunden andauern.

Durch die Wärmebehandlung wird eine weitere Verfestigung der in die Fehlstelle eingebrachten Schichtstruktur erreicht. Diese Arbeitsweise ist besonders wirtschaftlich, da selbst größere Fehlstellen in recht kurzer Zeit vollständig aufgefüllt und ausgehärtet werden können. Nach der Aushärtung der Kunststoffmasse wird durch Schleifen oder ähnliche mechanische Bearbeitung die Oberfläche so nachgearbeitet, daß sie der ursprünglich gewünschten, äußeren Form entspricht. Um die farbliche Anpassung der Fehlstelle an die Umgebung zu gewährleisten, wird dann häufig noch mit einem farbigen (z. B. schwarzen) Filzstift die Oberfläche bearbeitet. Auch hier zeigt sich eine besondere Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die mechanisch nachgearbeitete und abgeschliffene Oberfläche nimmt nämlich sehr leicht die (schwarze) Farbe eines Filzstifts auf, so daß schließlich von außen optisch ein Unterschied zu der Umgebung nicht mehr festzustellen ist.

Die Erfindung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen und anhand der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch eine Fehlstelle und die verschiedenen Phasen der Nachbearbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Phase 1 zeigt die Fehlstelle, die bereits mechanisch für die Aufnahme des Cyanacrylatklebers vorbereitet wurde (beispielsweise Aufstechen von Löchern etc.). In der Phase 2 wird schichtweise im Wechsel Cyanacrylatkleber und Kunststoffpulver aufgebracht. Schließlich wird in Phase 3 die nachgearbeitete Fehlstelle ausgehärtet und gegebenenfalls kurzzeitig erwärmt. In der Phase 4 wird die ausgehärtete nachgearbeitete Fehlstelle mechanisch nachgearbeitet (beispielsweise Schleifen und schließlich Einfärben).

Ausführungsbeispiel

Es wurden nach dem sogenannten RIM-Verfahren umschäumte Glasdeckel erhalten (als Isocyanat- und Diolkomponente wurden Produkte der Firma Elastogran GmbH eingesetzt). Die Umschäumung hatte ein Profil, das für den späteren Einbau in Automobile angepaßt war und dies machte an den Rändern des Glasdeckels etwa 5 cm aus. Es wurden in 10 von etwa 20 umschäumten Glasdeckeln kleinere bis größere Fehlstellen entdeckt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nachgearbeitet wurden. Zunächst wurden mit einem Messer oder einem spitzen Gegenstand Blasen aufgestoßen und die Ränder der Blasen erweitert. Offene Stelle wurden an den Rändern geglättet und gegebenenfalls mit Schleifpapier etwas eingeebnet. In die so vorbereiteten Fehlstellen wurde eine Klebstoffschicht eingebracht (beispielsweise Loctite 414 von der Loctite Deutschland GmbH, München). Gegebenenfalls wurde der Kleber mit einem kleinen Spatel oder einem spitzen Gegenstand ausgebreitet. Über diese Schicht, die etwa 0,1 mm dick war, wurde ein schwarzer Kunststoffstaub (Polyamid- oder Polyethlenstaub) aufgebracht. Der aufgebrachte Kunststoff sank in die Klebstoffschicht ein und das überschüssige Kunststoffpulver konnte dann leicht, beispielsweise durch Blasen mit Luft, entfernt werden. Bei großflächigeren Fehlstellen wurde häufig ein leichter Druck (beispielsweise mit den Fingern) auf das aufgebrachte Kunststoffpulver ausgeübt. Im unmittelbaren Anschluß daran wurde eine weitere Klebstoffschicht aufgebracht, gefolgt von einem weiteren Auftrag des Kunststoffpulvers. Diese Arbeitsweise wurde so lange wiederholt, bis die Fehlstelle vollständig aufgefüllt war. Die so erhaltenen, nachgearbeiteten Kunststoffglasdeckel wurden dann entweder stehengelassen oder kurzzeitig mittels einer Heatgun (Temperatur etwa 100°C) punktuell erwärmt. Es reichte in jedem Fall eine Erwärmung über einen Zeitraum von etwa 5 Sekunden aus, um eine vollständige Nachhärtung der nachgearbeiteten Fehlstelle zu erreichen. Direkt im Anschluß an das Aushärten der Fehlstellen konnten diese dann mechanisch nachgearbeitet werden, d. h. beispielsweise abgeschliffen. Ganz am Schluß dieser Nachbearbeitung stand eine Einfärbung mittels eines Filzstiftes (beispielsweise Pigmentfilzstift Permanente 358 P von der Firma Städtler).

Die vollständig nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nachgearbeiteten Fehlstellen konnten visuell von ihrer Umgebung nicht mehr unterschieden werden. Auch nach längerem Einsatz, beispielsweise intensiver Belastung in Waschstraßen, zeigte sich praktisch keine Veränderung bei den nachgearbeiteten Fehlstellen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Ausbesserung von Fehlstellen in Kunststoffgegenständen, wobei mit Kunststoffpulver und Cyanacrylatkleber gearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß schichtweise zunächst eine Klebstoffschicht und dann eine Kunststoffpulverschicht aufgebracht und diese Arbeitsweise so lange fortgesetzt wird, bis die Fehlstelle im gewünschten Umfang aufgefüllt ist, und daß dann die aufgefüllte Fehlstelle - gegebenenfalls thermisch - ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein Cyanacrylatkleber eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffpulver Polyethylen- oder Polyamidpulver eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung mittels eines warmen Luftstrahls durchgeführt wird.