DE2429037A1 - Verfahren zum herstellen von im wesentlichen aus zellartigem, durch polymerisation erzeugtem kunststoff bestehenden gegenstaenden - Google Patents

Verfahren zum herstellen von im wesentlichen aus zellartigem, durch polymerisation erzeugtem kunststoff bestehenden gegenstaenden

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Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Cr.-lng. Fi. König · Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte · 4ooo Düsseldorf 3D · Cecilienallee 76 ■ Telefon
2A29037
14. Juni 1974 29 507 S
SAAB-SCANIA AB, S-151 87 Södertäl.ie, Schweden
"Verfahren zum Herstellen von im wesentlichen aus zellartigem, durch Polymerisation erzeugtem Kunststoff bestehenden Gegen-
ständen"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von im wesentlichen aus zellartigem, durch Polymerisation erzeugtem Kunststoff bestehenden Gegenständen, die mit einem Überzug versehen sind, wobei der zellartige Kunststoff Polyurethan oder Epoxy- oder einen ähnlichen zellartigen Kunststoff enthält, der durch Schäumen, Polymerisation und Gelierung in einer Form zu einem Gegenstand gebildet wird, und wobei der Überzug aus einem Film oder einem Belag eines thermoplastischen Materials oder Metalls oder eines Textilstoffs mit auf einer Seite vorgesehenem, thermoplastischem oder zellförmigem Kunststoff besteht und auf diese Weise der Überzug in der Form angebracht wird, und wobei das Ausgangsmaterial für den zellartigen Kunststoff eingebracht und dieses während des Einfüllens in die Form zum Schäumen gebracht wird, wobei durch den beim Schäumen entstehenden Druck mit oder ohne Unterstützung mechanischen Einflusses der Überzug entsprechend der inneren Begrenzungsfläche der Form gestaltet wird.
Die Herstellung von zellartigen Kunststoffgegenständen mit einem äußeren Überzug nach dem oben beschriebenen Verfahren ist begannt. Jedoch ist die Qualität dieser Gegenstände in mancher Hinsicht nicht zufriedenstellend. Der Grund ist darin
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zu sehen, daß der zellartige Kunststoff während des Schäumens an dem Film haftet und dadurch an einem freien Expandieren gehindert wird. Daher wird der Schaum gezwungen, an der Grenzschicht zum Film hin eine anisotrope Zellstruktur einzunehmen. Darüber hinaus bilden sich in der Grenzschicht zwischen dem zellartigen Kunststoff und dem Film Lufteinschlüsse und Gasblasen, was sich insbesondere bei Gegenständen bemerkbar macht, die dünne Bereiche aufweisen. Dieses frühzeitige Anhaften bzw. diese "Adhäsion" an dem Film bedeutet, daß die Endprodukte mit solchen geschwächten Grenzschichten niedrige Festigkeitseigenschaften, reduzierte Wärmestabilität und einen geringen Widerstand gegen Wasser und Chemikalien aufweisen. Um eine gute blasenfreie Befestigung zwischen dem Schaum und dem Film zu erreichen, insbesondere bei Oberflächen mit scharfen Abkantungen in verschiedenen Richtungen, hat man den Belag schon vorgespannt, wenn er in die Form eingebracht wird. Die Ergebnisse waren jedoch nicht ganz zufriedenstellend, da jährend des Gießens weitere Spannungen auftreten, insbesondere in jenen Teilen, die scharfen Umlenkungen ausgesetzt sind. Wenn der Film an diesen Stellen beschädigt ist, kann bereits eine sehr kleine Beschädigung ein Anlaß für einen Bruch ergeben, so daß der Film entlang einer größeren Strecke aufreißt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das die oben genannten Nachteile vermeidet und einfach sowie billig auszuführen ist und zu einem völlig zufriedenstellenden Produkt führt. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die dem zellartigen Kunststoff zugewandte Seite des Überzugs mit mindestens einer chemischen Substanz behandelt wird oder eine solche enthält, die durch Bildung einer vorübergehenden adhäsionsarmen Schicht eine Verzögerung oder Beschleunigung der chemischen Reaktion des zellartigen Kunststoffs bei seiner Verbindung mit dem Überzug erzeugt, wobei der Hauptteil des zellartigen Kunststoffmaterials in der Form frei expandieren kann, ohne in der dem Überzug benachbarten Grenz-
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schicht eine deformierte Zellstruktur im zellartigen Kunststoff zu erzeugen.
Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß während des Schäumens des zellartigen Kunststoffs in einer vorzugsweisw aus Aluminium bestehenden Form der Kunststoff in der Form mit vom Film geringstmöglich hervorgerufenem ■Widerstand expandieren kann. Bei einer Türverkleidung für Kraftfahrzeuge mit einem Kern aus hartem Polyurethan und einem Überzug aus elastischem Polyvinylchloridfilm wird gemäß der unten gegebenen Erläuterung der Film ohne Vorspannung in die Form eingebracht, so daß im Vergleich zu den vorbekannten Verfahren mit Vorspannen des Films nunmehr eine geringere Kraft zum Gießen des Films in der gewünschten Weise erforderlich ist. Der zellartige Kunststoff kann daher wesentlich ungehinderter expandieren.
Die Verwendung eines nicht vorgespannten Films erhöht jedoch die Gefahr des Auftretens von Falten und Brüchen in der Außenschicht des Endproduks. Dieses vergrößerte Risiko wird jedoch durch Erhitzen des Films verringert, zumindest durch Erwärmen jener Teile, die scharfen Abbiegungen ausgesetzt sind, und zwar auf eine Temperatur, bei der der Film entweder im ganzen oder teilweise plastisch verformbar wird. Hierdurch wird weiterhin die Kraft reduziert, die notwendig ist, um den Film zu gieren, und dadurch ergibt sich eine weitere vergrößerte Freiheit während des Schäumens des zellartigen Kunststoffes. Das Erwärmen kann mit geeigneten Mitteln durchgeführt werden, wobei in den verschiedenen Fällen die jeweiligen Zustände zu berücksichtigen sind. So kann beispielsweise das Erhitzen mit Infrarotwärme oder mit Hilfe eines elektrischen Heizelementes erfolgen, welches mit dem Film, in Berührung gebracht wird, oder aber auch durch Zuleiten warmer Luft zum Film. Die beste Wirkung wird erreicht, wenn die dem Schaum abgewandte Seite des Films erhitzt wird.
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Die Reaktion des Schaumes verläuft exotherm. Der Film wirkt als eine Isolierschicht, während die Form die Verteilung der
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Reaktionswärme erleichtern kann, wo sie in direktem Kontakt mit dem Schaumstoff gelangt. Die Art des Schaumes kann in verschiedenen Bereichen des Gegenstandes variieren. Die Unterschiede sind jedoch gering, wenn der Schaum die Möglichkeit hat, sich während der Expansion leichter über die Filmoberfläche zu bewegen.
Um die Expansion des zellartigen Kunststoffs zu erleichtern, wird der Film gemäß der Erfindung auf der dem zellartigen Kunststoff zugewandten Seite in einer solchen Weise behandelt, daß die Adhäsion zwischen dem zellartigen Kunststoff und dem behandelten Film sich während der Hauptph*se des Schäumens von der Adhäsion zwischen dem zellartigen Kunststoff und dem unbehandelten Film unterscheidet. Zweck der Behandlung ist es, in der Grenzschicht zwischen dem Film und dem zellartigen Kunststoff Lufteinflüsse und Gasblasen zu vermeiden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß der zellartige Kunststoff an einem unbehandelten Film anhaftet, sogar bevor das Schäumen beendet ist. Dies führt leicht zur Bildung von Lufteinschlüssen, insbesondere in dünnen Bereichen. Durch die Adhäsion werden ferner in der Grenzschicht zwischen dem Film und dem zellartigen Kunststoff die Zellen deformiert, so daß diese eine anisotrope Struktur erhalten, wenn sich das Schäumen fortsetzt. Das bedeutet, daß sich die Zellen in der Richtung erstrecken, in der der Schaum anwächst, mit dem Ergebnis, daß sich ihre Festigkeit in der Richtung verringert, die vertikal zur Wachsrichtung verläuft. Die Gefahr, daß die Zellen aufbrechen und sich Gasblasen bilden, ist daher sehr groß.
Die oben erwähnte Behandlung des Films kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die dem zellartigen Kunststoff zugewandte Seite des Films zu überziehen, beispielsweise mit einem Isozyanatoder Polyol oder
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einer damit vergleichbaren Verbindung, welche den Grad der Adhäsion zwischen dem zellartigen Kunststoffmaterial und dem Film während der Expansion des Kunststoffs geringer hält als dies der Fall wäre, wenn der Film unbehandelt ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß durch die Behandlung eine adhäsionsarme Schicht erzeugt wird, welche dem Schaum die Möglichkeit gibt, vollständig zu expandieren, bevor er mit der Schicht reagiert und mit dem Film verbunden ist. Bei einem bevorzugten Verfahren wird eine Seite des Films mit einem Mittel behandelt, welches einen elastischen Polyurethanlack mit einem Überschuß an Polyol enthält. Dieses Behandlungsmittel besitzt eine geringe Reibung gegenüber dem flüssigen- zellförmigen Kunststoff und bewirkt dadurch eine Gleitschicht, welche die chemische Reaktion des zellartigen Kunststoffs zum Zwecke der Adhäsion an dem Film verzögert, bis das Anwachsen in der Form beendet ist. Diese Verzögerung führt dazu, daß die Zellen in dem zellartigen Kunststoff eine im wesentlichen isotrope Struktur erreichen.
Ein anderes Verfahren zur Behandlung des Films besteht darin, die dem Kunststoff zugewandte Seite des Films mit einem Verzögerer zu behandeln, d.hfj einem Produkt, welches eine Verzögerung der Polymerisation des Schaummaterials bewirkt, so daß die Adhäsion vorübergehend verzögert wird. Die Erhöhung der Viskosität, die durch die Polymerisation erreicht wird, sollte hierbei in dem Material langsamer vor sich gehen, welches sich in der der Filmoberfläche nächsten Schicht befindet. Auf diese Weise wirkt das Schaummaterial selbst als vorübergehend adhäsionsarme Schicht, welche erlaubt, daß das restliche Schaummaterial ohne Adhäsion an der Filmoberfläche frei expandieren kann. Somit erfolgt die Reaktion in der Grenz- · schicht langsamer als in dem Rest des Schaums, jedoch wird sie trotzdem vollständig eintreten und eine zufriedenstellende Adhäsion zwischen dem zellartigenKunststoff und dem Film erzeugen. Die Zellen werden auf diese Weise in der Grenzschicht die Möglichkeit haben, sich gleichmäßiger zu bilden. Dieser
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Verzögerer kann sogar während der Herstellung des Films letzterem beigegeben werden. Er kann jedoch auch angewendet werden in Verbindung mit der Herstellung des zellartigen Kunststoffgegenstandes. Geeignete Verzögerer in dem beschriebenen Verfahren können azyklisches Chlorid enthalten, wie z.B. Benzotrichlorid, Adipoylchlorid oder eine ähnliche Reaktion besitzende Verbindung.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, innerhalb des Schaummaterials eine vorübergehende adhäsionsarme Schicht zu erzeugen, indem die dem zellartigen Kunststoff zugewandte Seite mit einem Mittel überzogen wird, welches die Adhäsion zwischen dem zellartigen Kunststoff und dem Film beschleunigt. Ein Behandlungsmittel, welches als Beschleuniger wirkt, kann beispielsweise ein tertiäres Amin und/oder metallische Salze organischer Säuren enthalten.
Die Erfindung ist somit weder auf spezielle Ausführungen noch auf die oben erwähnten Beispiele beschränkt. Abänderungen und Modifikationen können - ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen - durchgeführt werden. Somit kann der Film selbst chemische Substanzen enthalten, welche die chemische Reaktion des zellartigen Kunststoffs zur Adhäsion mit dem Film gemäß der einen der oben genannten drei Hauptmöglichkeiten beeinflussen.
Im Rahmen der Erfindung kann der Überzug auch ein Gewebe enthalten, welches auf der der zellarti'gen Kunststoffmasse zugewandten Seite mit einem abdichtenden thermoplastischen oder zellartigen Kunststoff versehen ist, der Eigenschaften aufweist, die denen des Behandlungsmittels gemäß den drei obengenannten Hauptmöglichkeiten ähnlich .ist.
Im beispielhaft beschriebenen Verfahren enthält der zellartige Kunststoff Polyurethan und der Überzug ist aus einem
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Polyvinylchloridfilm hergestellt. Im Rahmen der Erfindung kann der zellartige Kunststoff auch andere polymere zellartige Kunststoffmaterialien aufweisen, z.B. Epoxy. In diesem Fall muß das Behandlungsmittel und/oder der Film modifiziert werden, um gemäß mindestens einem der oben genannten Möglichkeiten eine Adhäsion zu bewirken, d.h. eine Gleitschicht zu erzeugen, einen Verzögerungseffekt oder einen Beschleunigungseffekt zwischen dem zellförmigen Kunststoffmaterial und dem Überzug während der Expansionsperiode des zellartigen Kunststoffs in der Form zu erreichen.
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Claims (10)

SMB-SCANIA AB, S-151 87 Södertäl.ie, Schweden Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von im wesentlichen aus zellartigem, durch Polymerisation erzeugtem Kunststoff bestehenden Gegenständen, die mit einem Überzug versehen sind, wobei der zellartige Kunststoff Polyurethan oder ein Epoxy oder ein ähnliches zellförmiges Kunststoffmaterial enthält, aus welchem durch Schäumen, Polymerisation und Gelierung in einer Form ein Gegenstand gebildet wird, und wobei der Überzug aus einem Film oder einem Belag eines thermoplastischen Materials oder Metalls oder eines Gewebes mit auf einer Seite vorgesehenem thermoplastischem oder zellförmigem Kunststoff besteht und auf diese Weise der Überzug in der Form angebracht wird und wobei das Ausgangsmaterial für den zellartigen Kunststoff eingebracht und dieser während des Einfüllens in die Form zum Schäumen gebracht wird, wobei durch den beim Schäumen entstehenden Druck mit oder ohne Unterstützung mechanischen Einflusses der Überzug entsprechend der inneren Begrenzungsfläche der Form gestaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem zellartigen Kunststoff zugewandte Seite des Überzugs mitmindestens einer chemischen Substanz behandelt wird oder eine solche enthält, die durch Bildung einer vorübergehenden adhäsionsarmen Schicht eine Verzögerung oder Beschleunigung der chemischen Reaktion des zellartigen Kunststoffs beiseiner Verbindung mit dem Überzug erzeugt, wobei der Hauptteil des zellartigen Kunststoffmaterials in der Form frei expandieren kann, ohne in der dem Überzug benachbarten Grenzschicht eine deformierte Zellstruktur im zellartigen Kunststoff zu erzeugen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymere zellartige Kunststoffmaterial· Polyurethan und der Überzug einen thermoplastischen Film aufweisen, z.B. einen elastischen Polyv£nyl-
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chloridfilm, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug mit einem einen Überschuß an Polyol enthaltenden Polyurethanfirnis behandelt wird, der eine Vej2Pgerung der chemischen Reaktion des zellartigen Kunststoffmaterials erzeugt, um bei der Verbindung mit dem Überzug an der Grenzschicht eine Gleitschicht zu bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymere zellartige Kunststoffmaterial Epoxy und der Überzug ein Gewebe mit einem thermoplastischen und/oder einem zellartigen Kunststoff enthält, der mit der dem zellartigen Kunststoff zugewandten Seite des Gewebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Gewebe verbundene Kunststoff eine chemische Substanz enthält oder damit behandelt ist, die in der chemischen Reaktion des zellartigen Kunststoffmaterials für seine Verbindung mit dem Überzug durch Bildung einer an der Grenzschicht des Überzugs liegenden Gleitschicht eine Verzögerung erzeugt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zellartige Kunststoffmaterial als Polymer Polyurethan und der Überzug einen thermoplastischen Film aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug mit einem Acylchlorid, z.B. Benzoylchlorid oder Adipoylchlorid oder einer ähnlichen Substanz, behandelt wird, die in dem der Grenzschicht des Überzugs angrenzenden zellartigen Kunststoffmaterial eine Verzögerung in der chemischen Reaktion erzeugt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zellartige Kunststoffmaterial als Polymer Epoxy und der Überzug ein Gewebe mit einem thermoplastischen und/oder einem zellförmigen Kunststoff aufweist, der mit der dem zellartigen Kunststoff zugewandten Seite verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Gewebe verbundene Kunst-
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stoff Acylchlorid oder eine ähnliche Substanz enthält oder damit behandelt ist, wodurch in dem an die Grenzschicht des Überzugs angrenzenden zellartigen Kunststoffmaterial eine Verzögerung in der chemischen Reaktion erreicht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zellartige Kunststoffmaterial als Polymer Polyurethan und der Überzug einen thermoplastischen Film aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug mit einem tertiären Amin oder einer ähnlichen Substanz behandelt wird, die in dem an die Grenzschicht des Überzugs angrenzenden zellartigen Kunststoff material eine Beschleunigung in der chemischen Reaktion erzeugt, wodurch eine tiefer in den geschäumten zellartigen Kunststoffmaterial reichende, vorübergehend adhäsionsarme Schicht erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zellartige Kunststoffmaterial als Polymer Epoxy und der Überzug ein Gewebe mit einem thermoplastischen und/oder einem zellartigen Kunststoff aufweist, der mit der dem zellartigen Kunststoffmaterial zugewandten Seite verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Gewebe verbundene Kunststoff ein tertiäres Amin oder eine ähnliche Substanz enthält oder damit behandelt ist, die in dem an die Grenzschicht des Überzugs angrenzenden zellartigen Kunststoffmaterial eine Beschleunigung in der chemischen Reaktion erzeugt, wodurch eine tiefer in das geschäumte zellartige Kunststoffmaterial reichende, vorübergehend adhäsionsarme Schicht erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zellartige Kunststoffmaterial als Polymer Polyurethan und der Überzug einen thermoplastischen Film, beispielsweise einen elastischen Polyvinylchloridfilm aufweisen, dadurch gekennzeich-
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net, daß der Überzug zur Erzeugung einer an der Grenzschicht des Überzugs anliegenden Gleitschicht mit einem Isoz3Hiat behandelt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Überzugs in Verbindung mit seiner Herstellung durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Überzugs in Verbindung mit der Herstellung des zellartigen Kunststoffgegenstandes erfolgt.
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DE2429037A 1973-06-18 1974-06-18 Verfahren zum Herstellen von geformten, im wesentlichen aus einem Schaumkunststoff bestehenden Gegenständen Expired DE2429037C2 (de)

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