DE19834199B4

DE19834199B4 - Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Formteilen und Verwendung eines solchen Formteils zur Innenauskleidung von Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE19834199B4
Application number: DE19834199A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing.(FH) Kemper; Klaus Genschow
Original assignee: EMS Inventa AG; Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Current assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung; Uhde Inventa Fischer AG
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: DE19834199A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Formteilen für den Fahrzeug-Innenraum mit Wärmestandfestigkeiten von mindestens 120°C durch Verpressen von mindestens einem Dekorvlies aus thermoplastischen Polymeren mit einer aus beliebigem Fasermaterial zusammengesetzten und verfestigten Trägerschicht in folgenden Schritten:
i) Beaufschlagen des Dekorvlieses mit mindestens einem pulverförmigen Copolyester-Schmelzkleber in einer ein Polyvinylacetat und wahlweise weitere Additive aus der Gruppe Verdicker, Entschäumer und Netzmittel enthaltenden Dispersion,
ii) nachfolgend schrumpfungsfreies Anbinden des Copolyester-Schmelzklebers an das Dekorvlies durch Trocknen der Dispersion bei Temperaturen von maximal 120°C,
iii) Aktivieren des Copolyester-Schmelzklebers durch Vorwärmen des Dekorvlieses und/oder der Trägerschicht auf eine Temperatur in dem Bereich von 110 bis maximal 120°C und
iv) Verpressen des Dekorvlieses mit der Trägerschicht zum dauerhaften Verbinden der beiden mit Hilfe des Copolyester-Schmelzklebers bei Temperaturen von mindestens 120°C.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Verwendung eines nach dem Verfahren hergestellten Formteils nach Anspruch 7.
Zur Herstellung solcher Formteile für die Fahrzeuginnenausstattung wie Hutablagen, Dachhimmel, Kofferraum- und Türseitenverkleidungen werden als Oberschicht sogenannte Deko-Schichten aus Polyester- oder Polypropylenfasern eingesetzt, die bevorzugt chemisch, thermisch oder mechanisch verfestigte Vliese sind.
Je nach geforderter Dimensionsstabilität müssen diese Schichten zur Verfestigung mit einem zusätzlichen sogenannten „Acrylatstrich" versehen werden.
Sie werden in der Regel mit einer tragenden, gegen mechanische Einflüsse schützenden Trägerschicht durch Verpressen kombiniert.
Zur dauerhaften Verbindung der Deko-Schicht mit dieser Trägerschicht werden thermoplastische Schmelzkleberpulver auf Basis von Copolyamiden, Copolyestern oder Low Density Polyethylenen verwendet. Dazu sind nach dem Stand der Technik drei Verfahren bekannt:
Erfolgt der Auftrag nach dem Streubeschichtungsverfahren, bei dem das Kleberpulver, wie in einem Firmenprospekt der Fa. Villars AG, CH-9542 Münchwilen, beschrieben, mittels einer benadelten Walze auf das Substrat der Deko-Schicht aufgestreut wird, so rieseln bei der Verwendung von Vliesen in deren obere Lagen je nach der Oberflächenstruktur bis zu 50 % des Kleberpulvers ein und stehen für die Verklebung nicht zur Verfügung. Das Anbinden des Klebers an das Vlies erfolgt durch Ansintern und teilweises Aufschmelzen. Dabei muss je nach Sintertemperatur ein Schrumpfen der Vliese in Kauf genommen werden. Werden zur Vermeidung dieses Nachteils thermoplastische Schmelzkleber verwendet, die bei Temperaturen unter 120°C angesintert werden können, so resultieren Formteile mit ungenügenden Wärmestandfestigkeiten von maximal 80°C.
Bei der Pulverpunktbeschichtung mit thermoplastischen Klebern wird das Schmelzkleberpulver ( gemäss „Handbuch der textilen Fixiereinlage", 3. Auflage, 1993, Seite 98; Hortung-Gorre Verlag, Konstanz) mit einer gravierten Walze auf das Deko-Substrat aufgetragen. Dabei muss das Substrat auf eine Temperatur von 200 bis 220°C erwärmt werden, um beim sogenannten „Punkttransfer" das Ansintern des verwendeten Copolyamid- oder Copolyesterklebers zu gewährleisten.
Damit scheiden niedrigerschmelzende Dokormaterialien wie z.B. Polypropylen aus.
In Verfahren zur Pastenbeschichtung („Handbuch der textilen Fixiereinlage", 3. Auflage, 1993, Seiten 108, 109, 120, 121 ) wird das Kleberpulver als viskose wässrige Dispersion oder Paste mit einer runden Schablone auf das Deko-Substrat aufgebracht. Danach muss die Paste getrocknet und der Schmelzkleber aufgeschmolzen werden, um eine Anbindung an das Substrat zu erreichen. Auch hierbei führen die erforderlichen Trockentemperaturen von mehr als 140°C für Schmelzkleber, welche Wärmestandfestigkeiten von 120°C garantieren, zu einer starken Schrumpfung im Dekormaterial.
So lassen sich mit Copolyamid-Schmelzklebern auf Polypropylenvliesen zwar Wärmestandfestigkeiten von ca. 120°C erreichen, die beim Aufschmelzen ausgelöste Schrumpfung im Dekorvlies liegt jedoch an der oberen Grenze. Ein zusätzlicher Nachteil ist das im Copolyamid vorhandene unumgesetzte Caprolactam, das langsam ausschwitzt und so zu dem unerwünschten „Fogging" führt.
Polyethylen-Schmelzkleber zeichnen sich durch eine schlechte spezifische Haftung aus, die teilweise nur durch erheblichen Mehrverbrauch an Kleber kompensiert werden kann. Außerdem sind die Wärmestandfestigkeiten auf maximal 100°C beschränkt.
Mit Copolyester-Schmelzklebern, die ein mindestens 10 °C höheres Schmelzpunktmaximum aufweisen, lassen sich zwar die gleichen Wärmestandfestigkeiten erreichen wie mit Copolyamiden. Die dadurch notwendigen mindestens 10°C höheren Sintertemperaturen führen jedoch zu den bereits erwähnten Schrumpfungsproblemen im Dekormaterial für Anwendungen, die eine Wärmestandfestigkeit von 120°C und mehr verlangen. Polypropylene sind somit auch hierfür ausgeschlossen.
Die DE 38 14 996 C2 beschreibt die Herstellung einer Fasermatte aus Fasern, die zwischen einem Walzenpaar durch Druck und erhöhte Temperatur mittels Bindemitteln aus wässriger Phase verdichtet wird. Die eintretende Schrumpfung lässt sich bei dieser Art von Herstellung nicht verhindern.
Die DE 31 50 906 C2 beschreibt Formteile aus Naturfasern mit inneren Hohlräumen und geringer Dichte durch Verpressen der Teile mit Polyesterharz und Treibmittelzusatz.
Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Formteilen für den Fahrzeug-Innenraum mit Wärmestandfestigkeiten von mindestens 120°C, deren Dekormaterialen bei der Anbindung des Schmelzklebers keine Schrumpfung erleiden und somit besonders formstabil sind, und eine Verwendung eines so hergestellten Formteils anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Schritten und durch eine Verwendung eines so hergestellten Formteils gemäß Anspruch 7 gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt das Anbinden des pulverförmigen Copolyester-Schmelzklebers an das Dekorvlies nach dem Pastenbeschichtungsverfahren mit Hilfe einer ein Polyviny-lacetat und wahlweise weitere Additive enthaltenden Dispersion. Der besondere Vorteil liegt darin, dass der Schmelzkleber dafür nicht aufgeschmolzen werden muss und die Trockentemperaturen für die aufgebrachte Kleber-Dispersion in einem Temperaturbereich liegen, bei dem jegliche Schrumpfung des Dekorvlieses vermieden werden kann. Sie liegen vorteilhaft um 110°C, maximal bei 120°C.
Das Verpressen erfolgt danach in an sich bekannter Weise, wobei bevorzugt das Dekorvlies und/oder die Trägerschicht zur Aktivierung des Schmelzklebers vorgewärmt werden, ohne dabei die obere Temperaturgrenze von 110 bis maximal 120°C zu überschreiten.
Die Formteile bleiben dadurch in besonders günstiger Weise formtreu, was auch für die Kombination mit bereits vorgeformten Trägerschichten von besonderem Vorteil ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
In einer speziellen Verfahrensvariante wird die Schmelzkleberdispersion im geschäumten Zustand auf das Dekorvlies aufgetragen. Dafür können dann die Trocknungszeiten reduziert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit besonderem Vorteil für hochschmelzende Schmelzkleber eingesetzt und eignet sich deshalb besonders auch für solche aus der Gruppe der Copolyester, die ein Schmelzpunktsmaximum von mindestens 120°C aufweisen.
Als Dekorvliese können praktisch alle textilen Materialien eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind dabei Vliese aus thermoplastischen Polymeren der Gruppe Polyamide, Polyester, Polyolefine oder Polyacrylnitrile, wovon Polypropylen, seine Copolymeren oder Blends besonders bevorzugt sind.
Als Material für die Trägerschicht werden bevorzugt Polypropylenfasem oder Naturfasern wie Jute, Hanf, Ramie, Flachs oder Baumwolle aus Recyclingprozessen oder aber zerfaserte Holzfasern eingesetzt, die mit Phenolharzen oder Polypropylenfasern verfestigt werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind somit insbesondere

– die Realisierung von Wärmestandfestigkeiten von mindestens 120°C für die hergestellten Formteile durch
– die Verwendung von thermoplastischen hochschmelzenden Schmelzkleberpulvern,
– tiefe Trocknungstemperaturen für die PVAc-Dispersion, die in den bevorzugten Polyester- oder Polypropylen-Deko-Schichten zu keiner Schrumpfung führen,
– kürzere Trocknungszeiten durch Verwendung geschäumter Dispersionen,
– der Ersatz von hochschmelzenden Copolyamid-Schmelzklebern durch preisgünstigere Copolyester-Schmelzkleber, bei gleichzeitiger
– Reduktion des „Foggings" von unumgesetztem Lactam aus dem Schmelzkleber,
– Ersatz des verfestigenden „Acrylatstrichs" durch Einstellen der Eindringtiefe der PVAc-Dispersion über die Viskosität und damit Einsparung eines Arbeitsgangs.

Die Erfindung beinhaltet außerdem die Verwendung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteils zur Innenauskleidung von Personenkraftwagen, zum Beispiel für Hutablagen, Dachhimmel, Tür- und Kofferraumauskleidungen.
Eine allgemeine Rezeptur für die erfindungsgemäße PVAc-Dispersion liegt bei
10 bis 50 Gew.% PVAc mit 10 bis 70 % Feststoffanteil
15 bis 50 Gew.% Schmelzkleber-Pulver,
40 bis 70 Gew.% Wasser und
0.5 Gew.% anderen Additiven wie Entschäumer,
Netzmittel,
Schaummittel und Schaumstabilisierer
Ein bevorzugtes Polyvinylacetat, welches keinerlei störende Vernetzung oder Filmbildung zeigt, ist Appretan TE 169 der Fa. Hoechst, Perstorp:
Mit einem geeigneten Verdicker kann die Dispersion auf eine Viskosität im Haake-Viskosimeter zwischen 20 und 60 dPa*s eingestellt werden, mit der die Eindringtiefe in das Dekorvlies der Beschaffenheit des Dekorvlieses angepasst werden kann.
Beispiel: Dispersions-Rezeptur

6.175 kg Wasser
1.300 kg Appretan TE 169
3.250 kg Kleber Griltex D 1546E (EMS-CHEMIE AG, CH-7013 Domat/Ems)
0.016 kg Netzmittel
0.6 kg Entschäumer

Claims

Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Formteilen für den Fahrzeug-Innenraum mit Wärmestandfestigkeiten von mindestens 120°C durch Verpressen von mindestens einem Dekorvlies aus thermoplastischen Polymeren mit einer aus beliebigem Fasermaterial zusammengesetzten und verfestigten Trägerschicht in folgenden Schritten: i) Beaufschlagen des Dekorvlieses mit mindestens einem pulverförmigen Copolyester-Schmelzkleber in einer ein Polyvinylacetat und wahlweise weitere Additive aus der Gruppe Verdicker, Entschäumer und Netzmittel enthaltenden Dispersion, ii) nachfolgend schrumpfungsfreies Anbinden des Copolyester-Schmelzklebers an das Dekorvlies durch Trocknen der Dispersion bei Temperaturen von maximal 120°C, iii) Aktivieren des Copolyester-Schmelzklebers durch Vorwärmen des Dekorvlieses und/oder der Trägerschicht auf eine Temperatur in dem Bereich von 110 bis maximal 120°C und iv) Verpressen des Dekorvlieses mit der Trägerschicht zum dauerhaften Verbinden der beiden mit Hilfe des Copolyester-Schmelzklebers bei Temperaturen von mindestens 120°C.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion in geschäumtem Zustand beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungstemperatur der Dispersion bei 110°C liegt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzkleber aus der Gruppe der Copolyester mit einem Schmelzpunktsmaximum von mindestens 120°C ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastischen Polymere aus der Gruppe Polyamide, Polyester, Polyolefine oder Polyacrylnitril ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Dekorvlies aus Polypropylen, seinen Copolymerisaten oder Blends besteht.
Verwendung eines nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Formteils zur Innenauskleidung von Personenkraftwagen.