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Verfahren zur Herstellung von geschäumtem Kunststoff Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes, das eine harte
Deckschicht auf einem steifen, geschäumten Kunstharz von verhältnismäßig niederer
Dichte hat.
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Das steife, geschäumte Kunstharz weist einen weiten Anwendungsbereich
auf, z.B. hat steifes, geschäumtes Polyurethan extrem überlegene Eigenschaften als
Stoß absorbierendes Material zur wirksamen Verminderung oder Absorbierung von starken
Schlagkräften. Es wird
daher als Innenauskleidungsmaterial für Kraftfahrzeuge
eingesetzt.
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Das Innenauskleidungsmaterial aus steifem, geschäumtem Kunststoff
weist im allgemeinen eine irreversible Deformationseigenschaft auf. Es kann deshalb
eine große Stoßkraft, die beim Zusammenstoß von Kraftfahrzeugen auftritt, dadurch
mäßigen, daß es deformiert wird und zerbricht. Wird andererseits der steife, geschäumte
Körper einem leichten Stoß durch unbeabsichtigte Berührung mit einem Gegenstand
oder durch einen Körperteil ausgesetzt, so wird gern eine Ausbuchtung oder Auskerbung
hervorgerufen, und die ursprüngliche Form kann nicht wieder hergestellt werden.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines steifen,
geschäumten Kunstharzes, das durch eine verhältnismäßig kleine äußere Kraft keine
derartige Ausbuchtung erhält.
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Bei der Herstellung des steifen, geschäumten Kunstharzes durch Preßformen
wird zuerst auf die Innenwand einer Hohlform eine flexible, geschäumte Kunststoffolie
mit 2-10 mm Stärke und mit offenzelliger Struktur aufgebracht und in diese Hohlform
eine verschäumbare, steife Kunstharzflüssigkeit für die Imprägnierung dieser geschäumten
Folie eingeleitet, wobei ein steifes, geschäumtes Kunstharz hergestellt wird, das
mit einer gehärteten harten Folienschicht auf der äußeren Oberfläche versehen ist.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nun im folgenden
erklärt werden.
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Wird zum Beispiel ein großstückiger, geschäumter Körper in einer halbelliptischen
Form mit einer maximalen Stärke von 10 cm, mit einer Hauptachse von 40 cm und einer
Nebenachse von 20 cm hergestellt,
so wird eine 4 mm starke, flexible,
geschäumte Folie aus Pow lyurethan (0, 025 spezifisches Gewicht), die nach einem
herkdmmlichen Verfahren hergestellt wird, zuerst auf die Innenwand einer Form angebracht.
In diese Form wird dann im Überschuß die Flüssigkeit eines verschäumbaren, steifen
Polyurethans eingebracht, das so hergestellt wird, daß es, wenn es frei verschäumt
wird, zu einem geschäumten Körper von 0, 023 g/cm3 spezifischem Gewicht aufquillt.
Danach wird die Form mit einem Deckel verschlossen und der Inhalt verschäumt und
gehärtet. Auf diese Weise erhält man den gewünschten geschäumten Gegenstand. Der
resultierende geschäumte Körper ist auf der Außenseite mit einer gehärteten, steifen
Schicht bedeckt, was das Ergebnis der Imprägnierung mit der ungehärteten, steifen
Polyurethanschaumflüssigkeit ist, deren Verschäumen durch die flexible, geschäumte
Polyurethanfolie unterdrückt wird, wobei die die ursprüngliche Dichte von 0, 025g/cm3
auf 12 g/cm erhöht wird. Andererseits wird das spezifische Gewicht des Kernteils,
der nur aus einem steifen, geschäumten Körper besteht, auf 0, 019 g/cm3 vermindert.
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Wird ein steifes, geschäumtes Polyurethan als Stoß absorbierendes
Material für die Stoßenergie verwendet, die erzeugt wird, wenn ein Kraftfahrzeug
bei einer Geschwindigkeit von 48,2 km/h mit einem feststehenden Gegenstand zusammenstößt,
so soU ein verschäumter 3 Körper mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0, 018
g/cm die beste stoßabsorbierende Kapazität aufweisen.
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Beträgt die Dicke einer flexiblen, geschäumten Folie auf der äußeren
Oberfläche weniger als 2 mm, so ist deren Effekt als Schutzschicht zu gering. Beträgt
sie andererseits mehr als 10 mm, so kann sie durch die verschäumbare Flüssigkeit
eines steifen Kunststoffes nicht
durchgehend imprägniert werden.
Die Stärke, -die kleiner ist als die zuletzt angeführte, ist für den zu schützenden
Gegenstand ausreichend. Bleibt jedoch ein Teil auf der äußeren Oberfläche der flexiblen,
geschäumten Folie, der nicht mit der Flüssigkeit des verschäumbaren, steifen Harzes
imprägniert ist, so kann vorteilhafterweise ein Produkt mit einem weichen Berührungseffekt
erhalten werden.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung kann auch dann erreicht werden,
wenn anstelle der Flüssigkeit des verschäumbaren, steifen Polyurethans eine Flüssigkeit
von verschäumbarem Phenol-, Epoxy-oder Harnstoffharz eingesetzt wird und anstelle
der geschäumten Folie aus Polyurethan eine geschäumte Folie aus flexiblem PVC verwendet
wird. Wird jedoch anstelle der flexiblen, geschäumten Folie eine Glasfaserfolie
verwendet, so kann die Wirkung einer Schutzschicht gegen bestimmte, kleine, äußere
Kräfte nicht erhalten werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Porenraumverhältnisse
oder Porositäten der beiden Materialien voneinander zu sehr verschieden sind, d.
h. das Glasfasermaterial hat ein großes Porenvolumen, das von der Flüssigkeit aus
verschäumbarem, steifem Kunstharz nahezu ohne Unterdrückung des Verschäumens imprägniert
werden kann. Die Dichtezunahme ist daher im Vergleich zur fle -xiblen, geschäumten
Folie gering.
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Ein weiterer Unterschied zwischen der flexiblen, geschäumten Folie
und dem Glasfasermaterial soll noch nachfolgend aufgezeigt werden.
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Die Eigenschaft, die für den die Stoßkraft absorbierenden Körper
erforderlich ist, ist ideal, um die Stoßkraft durch die möglicherweise größere Fläche
des stoßabsorbierenden Körpers aufzunehmen, d. h.
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um die äußere Kraft als eine dispergierte Belastung aufzunehmen, und
um dann eine Deformation durch Ändern einer sogenannten konl zentrierten Belastung
zu zeigen, gefolgt durch den Bruch des stoßabsorbierenden Körpers in einer früheren
Periode. Im Spannungs-Dehnungs-Diagramm ist es wünschenswert, wenn sich im Anfangsstadium
ein rascher Anstieg zeigt und bald danach eine Änderung in einen nahezu horizontalen
Zustand erfolgt. Aus dem Gesagten geht hervor, daß die obige steife Schicht, die
durch Imprägnieren der flexiblen, geschäumten Folie mit der Flüssigkeit aus verschäumbarem,
steifem Kunstharz erhalten wird, zufriedenstellend ist. Andererseits hat die steife,
geschäumte Schicht, die die Glasfaser enthält, eine sehr große Zähigkeit, wie es
sich in den herkommlichen glasfaserverstärkten Kunststoffmaterialien zeigt und unterdrückt
vielmehr den oben erwähnten frühen Bruch. Deshalb ist es für den Zweck der vorliegenden
Erfindung nicht geeignet.
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Es gibt ein herkömmliches Verfahren, bei dem eine flexible, geschäumte
Folie auf die Innenwand einer Form aufgebracht wird, dann eine verschäumbare Flüssigkeit
eines flexiblen Polyurethans in die Form eingeleitet und unter Bildung eines Sitzpolsters
für Autos gehärtet wird. In diesem Fall ist es jedoch Ziel, die äußere Oberfläche
des weichen Polsterkörpers gegen Verschleiß und Ermüdung durch wiederholte Deformation
zu schützen. Dementsprechend sind die Art und die Wirkung der äußeren Schicht völlig
von der der vorliegenden Erfindung verschieden.
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Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß das spezifische Verfahren,
wie es oben gezeigt wurde, die Erfindung nur erläutern und in# keiner Weise einschränken
soll.