DE2915474C2 - Biegesteifer Verbundschichtstoff, Verfahren zu seiner Herstellung, sowie Verwendung als Fertighimmel für Automobile - Google Patents

Biegesteifer Verbundschichtstoff, Verfahren zu seiner Herstellung, sowie Verwendung als Fertighimmel für Automobile

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DE2915474C2 DE2915474A DE2915474A DE2915474C2 DE 2915474 C2 DE2915474 C2 DE 2915474C2 DE 2915474 A DE2915474 A DE 2915474A DE 2915474 A DE2915474 A DE 2915474A DE 2915474 C2 DE2915474 C2 DE 2915474C2
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Description

kannt, bei dem auf eine offenzellige Polyurethanschaumstoffschicht ein Film aus einem geschmolzenen Olefinpolymeren direkt aufextrudiert wird. Durch Ausüben von Druck wird eine innige Verbindung zwischen den Schichten hergestellt. Der Druck wird so gewählt, daß die Schaumstruktur nicht beschädigt wird. Der Film verbleibt dabei an der Oberfläche. Sein Material soll nicht in und durch die Zellstruktur des Schaumstoffs fließen. Erreicht wird dies durch einen entsprechend schwachen Anpreßdruck und durch die hohe Viskosität des geschmolzenen Olefinpolymeren.
Gemäß dem in der CH-PS 4 34 712 beschriebenen Verfahren wird ein Polyurethanweichschaumstoff mit einer selbsttragenden thermoplastischen Folie durch Heißversiegeln vereinigt Zu diesem Zweck wird zunächst die selbsttragende Folie, die eine Dicke von vorzugsweise 0,05 bis 0,25 mm aufweist, mit einem dünnen Film eines hochviskosen Plastisols als »Klebstoff« beschichtet, dann mit einer Bahn aus Polyurethanschaumstoff so vereinigt daß das Plastisol sich zwischen den benachbarten Oberflächen der thermoplastischen Folie und des Polyurethanschaumstoffes befindet und durch den zwischen einer beheizten und einer Druck ausübenden Walze befindlichen Walzenspalt geführt Wie dieser Patentschrift zu entnehmen ist bedeckt das Plastisol die Oberfläche und wird in die Poren der Oberfläche des Schaumstoffs eingedrückt wo es dann unter dem Einfluß der beheizten Walze gehärtet wird. Das in die Poren der Oberfläche eingedrungene Harz dient zur Verankerung des aus dem Plastisol durch Aufschmelzen des Kunststoffes gebildeten Films.
Aus der DE-OS 15 04 385 ist ein Schichtstoff der eingangs an zweiter Stelle beschriebenen Art bekannt Bei dessen Herstellung wird eine Glasfasermatte, die wenigstens in einigen Teilen 7 bis 30 Gew.-% eines ungehärteten, wärmehärtbaren Klebemittels enthält zusammen mit einer daraufgelegien thermoplastischen Folie in einem Prägewerkzeug unter Druck und Wärme zu dem gewünschten Schichtkörper zusammengepreßt
In der britischen Patentschrift 9 58 233 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem man ein textiles Gewebe mit einer elastischen Unterlage, z. B. einem Schaumstoff, mittels eines aufschäumbaren Polyurethansystems elastisch verklebt wobei man zunächst das Polyurethangemisch auf das Gewebe aufträgt und dann noch vor dem Aufschäumen des Polyurethangemisches den Schaumstoff aufliegt. Während des Aufschäumens dringt dann das Polyurethangemisch in die Hohlräume des Gewebes und der Unterlage ein, wodurch eine feste Verbindung beider Schichten erreicht wird.
Aus der US-PS 32 69 887 ist schließlich ein mit einem gehärteten Harz versteifter im wesentlichen offenzelliger Schaumstoff bekannt, den man dadurch erhält, daß man einen offenzelligen flexiblen Schaumstoff mit einem härtbaren Harz imprägniert wobei lediglich die Zellwände mit einem Film aus dem härtbaren Harz überzogen werden.
Fertighimmel, die z. B. aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen oder solche Kunststoffe enthalten, genügen in vielen Fällen nicht den Temperaturen von 100—120°Q die sowohl während der Nachlaekierung als auch an heißen Sommertagen auftreten können. Fertighimmel aus gepreßten Naturfasern sind oft anfällig in bezug auf Feucht- und Wärmealterung.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verbundschichtstoffe der eingangs beschriebenen Art, die biegesteif und temperaturbeständig, durch eine relativ einfache Verfahrensweise herstellbar und verformbar sind und eine ausreichende Biegesteifigkeit aufweisen, wie sie beispielsweise für die Anwendung als Fertighimmel für Automobile verlangt wird, zu schaffen, die vereinfacht unter Verwendung von Polyurethan-Hartschaum herstellbar sind und im Hinblick auf eine Anwendung als Fertighimmel für Automobile noch weiter verbesserte Eigenschaften aufweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung bei der eingangs zunächst beschriebenen Ausführungsform
ίο dadurch, daß der Schaumstoff der ersten Schaumschicht der weiche und offenzellig und der der zweiten ein PU-Hartschaumstoff ist daß die offenen Zellen der ersten Schaumschicht über einen Teil ihrer Dicke beim Anschäumen mit dem Hartschaumstoff der zweiten
is Schaumschicht ausgeschäumt sind und daß bei einer Deckschicht die Verbindung zwischen ihr und der zweiten Schaumschicht direkt mit dem Schäumen dieser hergestellt ist und bei der eingangs beschriebenen anderen Ausführungsform dadurch, daß die zweite Schicht aus einem an die aus einem Faservlies bestehende erste Schicht angeschäumten Polyurethan-Hartschaumstoff besteht, daß die Hohlräume im Faservlies der ersten Schicht über einen Teil ihrer Dicke beim Anschäumen mit dem Hartschaumstoff der zweiten Schicht ausgeschäumt sind und daß bei einer Deckschicht die Verbindung zwischen ihr und der zweiten Schicht direkt mit dem Schäumen dieser hergestellt ist.
Der erfindungsgemäße Verbundschichtstoff zeichnet sich somit dadurch aus, daß der Polyurethan-Hartschaumstoff der zweiten Schicht nicht nur in die an der Oberfläche befindlichen Poren oder Zwischenräume der ersten Schicht eindringt sondern die erste Schicht beispielsweise bis zur Hälfte durchtränkt und dann diese Poren bzw. Zwischenräume ausschäumt. Das Zellgerüst des Weichschaums oder das Faservlies wird dabei über einen Teil der Dicke von dem an sich spröden Polyureihan-Harischaurn voll ausgefüllt, wodurch ein besonders biegesteifer »Kombinationsw-Schichtstoff entsteht, bei dem der Hartschaumstoff für die Steifigkeit sorgt und der von ihm gefüllte Bereich des Weichschaums oder des Faservlieses Brüche oder dergleichen verhindert die aufgrund der Sprödigkeit des Hartschaums auftreten könnten.
Die Erfindung betrifft sodann ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Verbundschichtstoffs, bei dem man auf die erste vorgefertigte Schicht aus offenporigem Weichschaum oder Faservlies das Ausgangsmaterial der zweiten Schaumschicht aufbringt und zu der zweiten Schaumschicht unter Verbinden der Schichten schäumt
Ein Verfahren dieser Art ist bekannt. Zur Herstellung des vorgeschlagenen Verbundschichtstoffs ist dieses Verfahren in der im kennzeichnenden Teil des Ansprud.i 3'angegebenen Weise ausgestaltet.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des vorgeschlagenen Verbundschichtstoffs als Fertighimmel für Automobile, wozu dieser Verbundschichtstoff besonders geeignet ist. Die Weichschaumschicht kommt dabei an dem Blechdach zum Aufliegen, d. h. die Schicht aus dem Weichschaumstoff ist nicht dem Wageninneren zugewandt, sondern dem Dach des Automobils,
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei der Aufdoublierung der dekorativen Deckschicht, die aus Gewebe oder Textilvlies oder einer Kunststoff-Folie bestehen und zusätzlich mit Schaum oder Textil kaschiert sein kann, kein besonderer Klebstoffauftrag notwendig ist, da die Verklebung durch das aufgerakelte oder aufgesprühte noch nicht gehärtete Polyurethangemisch er-
folgt.
Bei der vorgeschlagenen Verwendung wird der entsprechend dem jeweiligen Wagentyp geformte Fertighimmel beispielsweise durch die Frontscheibenaussparung in den Wagen eingebracht und dort mittels Klammern oder dergleichen befestigt. Die Montagezeit liegt bei weniger als 2 Minuten.
Der Fertighimmel nach der Erfindung ist nicht teurer als die bisher bekannten Himmel, im Gesamtgewicht nicht wesentlich schwerer als das Gewicht herkömmlicher Autohimmel; das Fahrzeuggewicht wird durch den großflächigen eingebauten Himmel somit nicht erhöht.
In forrngepreßter Gestalt ist der Schichtstoff eigenstabil und ist noch bei einer Fläche von ca. 2 m2 selbsttragend. Die Befestigung läßt sich aufgrund der Eigenstabilität in einfachster Weise durchführen. Im Frontbereich lassen sich die Sonnenblenden sowie Mulden für Griffe, Lampen etc. mitintegrieren.
Ein aus dem Schichtstoff gebildeter Fertighimmel ist auch bei Dachtemperaturen von ca. 1200C noch ausreichend steif und formstabü.
Der Verbundschichtstoff kann zum Fertighimmel kalt verformt werden. Die Einwirkung von Wärme ist nicht erforderlich, kann aber in Sonderfällen in geringem Maße eingesetzt werden.
Durch das Ausmaß des Einschäumens des Hartschaums in den Weichschaum kann die Steifigkeit und Biegesteifigkeit sowie die Verformbarkeit gesteuert werden.
Gemäß der einen Ausführungsform werden die vorgeschlagenen Verbundschichtstoffe dadurch hergestellt, daß man auf ein, vorzugsweise 5 bis 10 mm dickes plattenförmiges Flächengebilde aus einem offenzelligen, weichen Polyurethanschaumstoff eine, vorzugsweise 1 bis 3 mm dicke Schicht eines Polyurethanhartschaumstoff-Systems kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels Sprühköpfe oder Rakel oder sonstige bekannte Bescnicniungseinrichiungen aufsireichl und bis zu einer gewissen Tiefe in den offenzelligen Polyurethanweichschaumstoff eindringen läßt, wobei man die Eindringtiefe durch den variablen Anpreßdruck von Rakel oder Rolle einstellt und ausreagieren läßt.
Soll der erfindungsgemäße Verbundschichtstoff zusätzlich mit einer Deckschicht versehen werden, so doubliert man sofort im Anschluß an die Beschichtung des offenzelligen, weichen Polyurethanschaumstoffes mit dem Polyurethanhartschaumstoff-System auf die Beschichtung eine Deckschicht auf, die vorzugsweise aus einem Textilvlies oder einer gegebenenfalls geprägten Kunststoff-Folie, die zusätzlich mit einem Schaumstoff oder einem Textilmaterial kaschiert sein kann, besteht.
Für den Fall, daß dem erfindungsgemäßen Verbundschichtstoff eine besondere Form verliehen werden soll, bringt man den Verbundschichtstoff, noch bevor die Beschichtung aus dem Polyurethanhartschaumstoff-System, die gegebenenfalls mit der Deckschicht versehen ist, ausreagiert hat in die gewünschte Form, gegebenenfalls unter Verwendung einer nur etwas temperierten Preßform.
Durch die nur partielle Tränkung der Weichschaumpiatte erhält man nach der Aushärtung eine je nach Dicke der Schaumplatte mehr oder weniger stark durchtränkte Struktur, die entsprechend der Einstellung des verwendeten Polyurethanhartschaumstoff-Systems in bezug auf Biegefestigkeit, Wärmestandfestigkeit Flammfestigkeit Dicke und Gewicht in erheblichen Bereichen variiert werden kann. Außerdem lassen sich die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verbundschichtstoffes durch die Größe der Zellen des Weichschaumstoffs variieren.
Durch die nur partielle Tränkung der wcichelastisehen Polyurethan-Schaum-Platte erhält man zudem auf der Unterseite eine offenzellige Struktur, durch die die Luftdurchlässigkeit und somit die Luftschallabsorption verbessert wird.
Das im allgemeinen kontinuierlich hergestellte, planebene Flächengebilde wird auf Länge geschnitten und anschließend in einer Preßform verformt. Erforderlichenfalls wird die Preßform etwas erwärmt. Wichtig ist, daß die Verformung zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, in welchem die Polyurethanhartschaum-Schicht noch nicht voll ausreagiert hat, d. h. noch nicht voll ausgehärtet bzw. vernetzt ist. Dieser Zeitpunkt kann in bekannter Weise durch Einstellung der Reaktionsparameter (Topfzeit, Steigzeit, Vernetzungszeit) der Polyurethanbeschichtung exakt eingestellt werden. Aufgrund der bekannten Reaktionsparameter derartiger Poiyurethansysteme kann die Produktionsgeschwindigkeit einer entsprechenden Beschichtungsanlage überaus wirtschaftlich geregelt werden.
Die zur Beschichtung des Weichschaumes dienenden Polyurethanhartschaumstoff-Systeme sind dem Fachmann bekannt. Es können Ein- oder Zwei-Komponenten-Systemesein.
Anstelle der Polyurethanweichschaumschicht kann man aber auch einen anderen Weichschaum oder ein Faservlies einsetzen. Vorzugsweise besteht die Weichschaumschicht aus einem Polyurethan.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der F i g. 1 bis 4 erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung;
Fig.2 den Aufbau eines Verbundschichtstoffes nach der Erfindung;
F i g. 3 den Verbundschichtstoff im Werkzeug vor der Weiterverarbeitung;
Fig.4 den Verbundschichtstoff im Formwerkzeug nach der Weiterverarbeitung.
Auf einem Tisch oder Band 6 wird eine plattenförmige Polyurethanschaumstoff-Folie 1 aus offenzelligem, weichem Polyurethanschaum zugeführt. Die beiden Komponenten eines Polyurethanhartschaumstoff-Systems werden im Mischkopf 3 vermischt und auf den offenzelligen PU-Weichschaumstoff aufgetragen. Der Druck im Sprüh- bzw. Mischkopf ist einstellbar.
Die mit Polyurethanhartschaum 1 besprühte Weich-Schaumstoffschicht 2 läuft dann unter einer Druckwalze 4 durch, deren Anpreßdruck ebenfalls einstellbar :"t. Um die Druckwalze 4 läuft bei dieser Ausführungsform die dekorative Deckschicht 5 und wird so in einem Arbeitsgang mit dem noch nicht ausgehärteten Polyurethanhartschaumstoff verklebt Das Polyurethanhartschaumstoff-System dringt, wie die Darstellung zeigt, einerseits in die Weichschaumstoffschicht 2 ein und wirkt andererseits als Klebstoff für die Deckschicht.
In einer schematischen Darstellung zeigt F i g. 2 den Aufbau eines Verbundschichtstoffs. Unten erkennt man bei 2 die unbeeinflußten Teile der offenzelligen Weichschaumstoffschicht. Im Bereich 1+2 erkennt man, wie der Polyurethanhartschaumstoff 2 in erheblicher Tiefe in die Weichschaumfolie eingedrungen ist und sich in dieser verfestigt hat Die aufdoublierte Deckschicht ist bei 5 zu erkennen. Nach Ablängung wird der abgelängte Verbundschichtstoff. in dem der Polyurethanhartschaum noch nicht völlig ausgehärtet bzw. vernetzt ist.
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zwischen Preßformoberteil 7 und Preßformunterteil 8
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Claims (6)

Patentansprüche:
1. Biegesteifer Verbundschichtstoff, der räumliche Form, ε. B. die eines Fertighimmels für Automobile, aufweisen kann, aus einer ersten Kunststoff-Schaumschicht, einer unmittelbar an die erste angeschäumten zweiten Kunststoff-Schaumschicht und gegebenenfalls einer dekorativen Deckschicht an der zweiten Schaumschicht, bei dem eine der Schaumschichten aus weichem Schaumstoff und die andere aus Hartschaumstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff der ersten Schaumschicht der weiche und offenzellig und der der zweiten ein PU-Hartschaumstoff ist, daß die offenen Zellen der ersten Schaumschicht über einen Teil ihrer Dicke beim Anschäumen mit dem Hartschaumstoff der zweiten Schaumschicht ausgeschäumt sind und daß bei einer Deckschicht die Verbindung zwischen ihr und der zweiten Schaumschicht dk-fckt mit dem Schäumen dieser hergestellt ist.
2. Biegesteifer Verbundschichtstoff, der räumliche Form, z. B. die eines Fertighimmels für Automobile, aufweisen kann, aus einer ersten aus einem Faservlies bestehenden Schicht, einer zweiten unmittelbar damit verbundenen harten Schicht und gegebenenfalls einer dekorativen Deckschicht an der zweiten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht aus einem an die erste Schicht angeschäumten Polyurethan-Hartschaumstoff besteht, daß die Hoh'räume im Faservlies der ersten Schicht über einen Teil ihrer Dicke beim Anschäumen mit dem Hartschaumstoff der zweiten Schicht ausgeschäumt sind und daß bei einer Deckschicht die Verbindung zwischen ihr und der zweiten Schicht direkt mit dem Schäumen dieser hergestellt ist
3. Verfahren zur Herstellung eines Verbundschichtstoffs nach Anspruch 1 oder 2, bei dem man auf die erste vorgefertigte Schicht aus offenporigem Weichschaum oder aus Faservlies das Ausgangsmaterial der zweiten Schaumschicht aufbringt und zu der zweiten Schaumschicht unter Verbindung der Schichten schäumt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen Druck auf das Material der zweiten Schaumschicht ausgeübt wird, so daß die offenen Zellen bzw. die Hohlräume eines Teils der Dicke der ersten Schicht mit dem Schaum der zweiten Schicht ausgeschäumt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3 zur Herstellung eines Verbundschichtstoffs mit einer Deckschicht, bei dem die Deckschicht auf die zweite Schaumschicht aufgebracht und mit dieser verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Deckschicht vor dem Schäumen der zweiten Schaumschicht vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4 zur Herstellung eines Verbundschichtstoffs, der räumliche Form aufweist, unter Anwendung einer Form, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen der Schichten gemeinsam durch Anwendung von Druck vorgenommen wird, bevor das Material der zweiten Schicht ausreagiert hat.
6. Verwendung eines Verbundschichtstoffs nach Anspruch 1 oder 2 als Fertighimmel für Automobile in der Weise, daß die erste Schaumschicht aus dem weichen Schaumstoff dem Autodach zugewandt ist.
Die Erfindung betrifft zunächst einen biegesteifen Verbundschichtstoff, der räumliche Form, z. B. die eines Fertighimmels für Automobile, aufweisen kann, der entweder besteht aus einer ersten Kunststoff-Schaumschicht, einer unmittelbar an die erste angeschäumten zweiten Kunststoff-Schaumschicht und gegebenenfalls einer dekorativen Deckschicht an der zweiten Schaumschicht, bei dem eine der Schaumschichten aus weichem Schaumstoff und die andere
ίο aus Hartschaumstoff besteht, oder der besteht aus einer ersten aus einem Faservlies bestehenden Schicht, einer zweiten unmittelbar damit verbundenen harten Schicht und gegebenenfalls einer dekorativen Deckschicht an der zweiten Schicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher biegesteifer Verbundschichtstoffe, sowie deren Verwendung als Fertighimmel für Automobile.
Im Automobilbau wird der seit Jahrzehnten zur Verkleidung der Dachinnenfläche verwendete Spannhimmel mehr und mehr durch Fertighimmel ersetzt. In diese Fertighimmel können Sonnenblenden, Beleuchtung, Handgriffe, Uhren, Kleincomputer etc. mitintegriert werden. Voraussetzung für derartige Fertighimmel sind geringes Gewicht, große Biegesteifigkeit gute Luftschallabsorption und hohe Beständigkeit bei Feucht-/ Wärmealterung.
In der GB-PS 15 03 213 ist ein Autohimmel der eingangs an erster SteKä angegebenen Art beschrieben, bei dem es sich um ein formgeschäumtes Gebilde aus geschlossenzelligem Kunststcffschaum handelt, der zum Zwecke der besseren Luftschalltabsorption mit Weichschaum beschichtet ist, wobei diese Weichschaumschicht in Form einer geschnittenen Platte aufdoubliert oder angeschäumt wurde. Dieses Gebilde kann zusätzlieh mit PVC-Folien oder anderen Deckschichten für eine ansprechende Oberfläche beschichtet sein. Bei der Herstellung dieses bekannten Schichtstoffs geht man also von einer formgeschäumten biegesteifen, geschlossenzelligen Kunststoffplatte, insbesondere einer PoIystyrolplatte aus, bei der weicher Po'yirethanschaum als Beschichtungsmaterial zum Erzielen spezifischer Eigenschaften — z. B. der Verbesserung der Luftschallabsorption — eingesetzt wird. Weicher Polyurethanschaum ist im allgemeinen offenzellig.
In der DE-OS 22 59 862 sind biegesteife Verbundschichtstoffe beschrieben, die auch zur Herstellung von Autohimmeln dienen können, und die hergestellt werden, indem man Bahnen aus vernetztem oder unvernetztem geschlossenzelligem Polyäthylen-Schaum mit thermoplastischen oder duroplastischen nicht geschäumten Kunststoffen, besonders Platten aus Polyäthylen, Polypropylen, Äthylen-Propylen-Mischpolymersaten, auch Vulkanfiberplatten, die als Versteifungsschichten dienen, beschichtet. Die Platten können perfo- riert oder mit Noppen, Raster oder Stegen versehene Oberflächen haben. Um eine bessere Versteifung bzw. Gewichtsersparnis zu erzielen, ist in dieser DE-OS auch beschrieben, daß der Polyäthylen-Schaum direkt auf diese homogenen steifen Platten aufgeschäumt werden kann. Bei dem Gegenstand dieser Offenlegungsschrift handelt es sich somit ausschließlich um die Konfektionierung von biegesteifen, nichtgeschäumten Platten mit geschlossenzelligem Polyäthylen-Schaum. Ein ähnliches Verfahren findet man in der US-PS 39 36 565, bei dem ein geschlossenzelliger Polyäthylen-Schaum ein- oder beidseitig mit nichtaufgeschäumtem homogenen Polyäthylen beschichtet wird.
Aus der US-PS 37 41 844 ist ferner ein Verfahren be-
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