DE2323883B2 - Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Kunststoffkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffkörpers, bei dem auf die Innenober- jo fläche einer Hohlform eine flexible poröse Einlage aufgebracht und dann in den Formhohlraum ein verschäumbares steifes Kunstharz in flüssiger Form eingeleitet wird, weiches die Einlage imprägniert, wonach das Kunstharz unter Druck aufgeschäumt wird.

Steifes, geschäumtes Kunstharz weist einen weiten Anwendungsbereich auf. Zum Beispiel hat steifes, geschäumtes Polyurethan extrem überlegene Eigenschaften als stoßabsorbierendes Material zur wirksamen Verminderung oder Absorbierung von starken Schlagkräften. Es wird daher als Innenauskleidungsmaterial für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Das Innenauskleidungsmaterial aus steifem, geschäumtem Kunststoff weist im allgemeinen eine irreversible Deformationseigenschaft auf. Es kann deshalb eine große Stoßkraft, die beim Zusammenstoß von Kraftfahrzeugen auftriti, dadurch mäßigen, daß es deformiert wird und zerbricht. Wird andererseits jedoch ein steifer, geschäumter Körper einem leichten Stoß durch unbeabsichtigte Berührung mit einem Gegenstand oder durch einen Körperteil ausgesetzt, so wird leicht eine Ausbuchtung oder Auskerbung verursacht, und die ursprüngliche Form kann nicht wieder hergestellt werden, was als Nachteil anzusehen ist.

Es gibt Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffkörpern mit beanspruchbaren Oberflächen. So ist es z. B. aus der DT-OS 17 04 642 bekannt, einen Schaumstoffkörper herzustellen, dessen Außenhaut auf der Innenseite mit einer Randzonenverstärkungseinlage versehen ist, die aus mindestens einer Armierungsmatte und einem Fasergebilde besteht. Dabei ist die Armierungsmatte mit dem Fasergebilde über deren Fasern fest verbunden, wobei die Fasern durch diese Verbindung unmittelbar zur Kräfteübertragung herangezogen werden. Auf der anderen Seite reicht das Fasergebilde mit seiner. Faserenden weit in den Schaumstoffkern hinein, um so das gesamte Armierungssystem im Schaumstoffkern zu verankern. Durch Ausschäumen wird die Kernzone des zu bildenden Körpers mit einem Reaktionsgemisch gefüllt, welches zwischen die Fasern des Fasergebildes eindringt. Dabei wird innerhalb des Fasergebildes, durch Unterdrückung der Aufschäumung, eine größere Dichte erzeugt. Als Armierungsmatten kommen verschiedene durchschäumbarc Flächengebilde in Frage.

Mit diesem Verfahren lassen sich Körper mit weitgehend nach Wunsch einstellbaren mechanischen Festigkeiten herstellen. Eine reversible Deformicrbarkeit der Oberfläche bei Einwirkung relativ geringer Stoßkräfte wird jedoch nicht erreicht.

Es gibt ein Verfahren zur Bildung eines Sitzpolsters für Autos, 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 gehärtet wird. Ziel ist es, die äußere Oberfläche des weichen Polsterkörpers gegen Verschleiß und Ermüdung durch wiederholte Defo-mation zu schützen. Einwirkende Kräfte werden bei diesem Schaumstoffkörper durch den elastischen Kern aufgenommen. Die Eigenschaften des steifen, geschäumten Kunstharzes, welches Stoßenergien durch Deformation und Bruch aufzufangen vermag, sind hier jedoch nicht gegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, demgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffkörpers vorzusehen, der bei Einwirkung kleiner, insbesondere lokal auftretender Stoßkräfte diese an der Oberfläche elastisch aufnimmt, größere Kräfte jedoch durch Bruch und irreversibler Deformation wirkungsvoll auffängt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine Einlage aus offenzelligem Kunstharzschaum mit 2 bis 10 mm Dicke vor dem Einleiten des schäumbaren Kunstharzes an der Innenwand der Form anordnet.

Auf diese Weise wird durch Formen unter Druck ein steifer, geschäumter Kunstharzkörper hergestellt, der an der Oberfläche mit einer gehärteten, elastischen Folienschicht versehen ist und im Inneren eine verhältnismäßig niedrigere Dichte hat.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nun im folgenden erklärt werden.

Wird z. B. ein voluminöser, geschäumter Körper in halbelliptisrher Form mit einer maximalen Dicke von 10 cm, einer Hauptachse von 40 cm und einer Nebenachse von 20 cm hergestellt, so wird eine 4 mm starke, flexible, geschäumte Folie aus Polyurethan (mit spezifischem Gewicht von 0,025), die nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt ist, zuerst auf die Innenwand einer Form angebracht. In diese Form wird dann im Überschuß die Flüssigkeit eines verschäumbaren, steifen Polyurethans eingebracht, das so beschaffen ist, daß es bei freier Verschäumung zu einem geschäumten Körper von 0,023g/cm^J Dichte 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 Polyurethanschaumflüssigkeit ist, deren Verschäumen durch die flexible, geschäumte Polyurethanfolie unterdrückt wird, wobei die ursprüngliche Dichte von 0,025g/cm^J auf O,12g/cm³ erhöht wird. Andererseits wird die Dichte des Kernteils, der nur aus einem steifen, geschäumten Körper besteht, auf 0,019 g/cm³ vermindert.

Bei Verwendung von steifem, geschäumtem Polyurethan zur Absorbierung der Stoßenergie, die entsteht, wenn ein Kraftfahrzeug bei einer Geschwindigkeit von 48,2 km/h mit einem feststehenden Gegenstand zusammenstößt, weist ein Schaumstoffkörper mit einer Dichte von etwa O.Oieg/cm' die beste stoßabsorbierende Kapazität auf.

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 ver-

schäumbare Flüssigkeit eines steifen Kunststoffs nicht durchgehend imprägniert werden. Eine Dicke, die kleiner ist ais die zuletzt angeführte, ist für den zu schützenden Gegenstand ausreichend. Verbleibt jedoch auf der äußeren Oberfläche der flexiblen, geschäumten Folie ein Teil, der nicht mit der Flüssigkeit des verschäumbaren, steifen Harzes imprägniert ist, so wird vorteilhafterweise ein Produkt erhalten, welches bei Berührung weich wirkt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung kann auch dann erreicht werden, wenn an Stelle der Flüssigkeit des verschäumbaren, steifen Polyurethans eine Flüssigkeit von verschäumbarem Phenol-, Epoxy- oder H^rnstoffharz eingesetzt und an Stelle der geschäumten Folie aus Polyurethan eine geschäumte Folie aus flexiblem PVC verwendet wird. Wird jedoch an Stelle der flexiblen, geschäumten Folie eine Glasfaserfolie verwendet, so läßt sich die Wirkung einer Schutzschicht gegen bestimmte k'eine, äußere Kräfte nicht erhalten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Porenraumverhältnisse oder Porositäten der beiden Materialien voneinander zu sehr verschieden sind, d. h. das Glasfasermaieria! 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 flexbilen, geschäumten Folie gering.

Ein weiterer Unterschied zwischen der flexiblen, geschäumten Folie und dem Glasfasermaterial soll noch nachfolgend aufgezeigt werden.

Die Eigenschaft, die für den stoßkraftabsorbierenden Körper erforderlich ist, besteht idealerweise darin, die Stoßkraft auf eine möglichst große Fläche des stoßabsorbierenden Körpers aufzunehmen, d. h. die äußere Kraft als eine verteilte Belastung aufzunehmen, um

ίο dann eine Deformation aufzuweisen, die frühzeitig vom Bruch des sloßabsorbierenden Körpers gefolgt wird. Im Spannungs-Dehnungs-Diagramm ist es wünschenswert, wenn sich im Anfangsstadium ein rascher Anstieg zeigt und bald danach der Verlauf nahezu horizontal erfolgt. Aus dem Gesagten geht hervor, daß sich die steife Schicht, die durch Imprägnieren der flexiblen, geschäumten Folie mit der Flüssigkeit aus verschäumbarem, steifem Kunstharz erhalten wird, als zufriedenstellend erweist. Andererseits hat eine steife, geschäumte Schicht, die Giasfasermaterial enthält, eine sehr große Zähigkeit, wie sich dies bei den herkömmlichen glasfaserverstärkten Kunststoffmaterialien zeigt, wodurch ein frühzeitiger Bruch, wie oben beschrieben, verhindert wird. Deshalb ist dieses Material für den Zweck der vorliegenden Erfindung nicht geeignet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffkörpers, bei dem auf die Innenoberfläche einer Hohlform eine flexible poröse Einlage aufgebracht und dann in den Formhohlraum ein verschäumbares. steifes Kunstharz in flüssiger Form eingeleitet wird, welches die Einlage imprägniert, wonach der Kunstharz unter Druck aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Einlage aus offenzelligem Kunstharzschaum mit 2 bis 10 mm Dicke vor dem Einleiten des schäumbaren Kunstharzes an der Innenwand der Form anordnet.

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