DE2922769A1

DE2922769A1 - Formteil aus polyurethan-integralschaum fuer aussenteile von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2922769A1
Application number: DE19792922769
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Chem Dr Schaper
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Phoenix AG
Priority date: 1979-06-05
Filing date: 1979-06-05
Publication date: 1980-12-11
Also published as: DE2922769C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formteil aus Poly-
urethan-Integralschaum für ein außen angeordnetes Kraftfahrzeug-Bauteil mit räumlich gestalteter, variierender Wand stärke.
Für den Kraftfahrzeugbau sind an der Außenseite des Fahrzeuges verschiedene Bauteile aus Polyurethan-Integralschaum üblich. Zu diesen Teilen gehören das sogenannte Frontend und Heckend, ferner der Frontspoiler, eine Türschutzverkleidung, der Kotflügel und eine Stoßstangenverkleidung. Diese Teile sind harten Außenbedingungen ausgesetzt. Sie unterliegen den wechselnden Witterungsbedingungen und Krafteinwirkungen aller Art.
Die Teile müssen daher mechanisch und chemisch sehr widerstandsfähig sein. Hierfür hat sich Polyurethan-Integralschaum bewährt. Aufbau und Herstellung derartiger Integralschaumkörper ist in der Literatur vielfach beschrieben. Die Anforderungen an diese Formteile hatten zur Folge, daß eine bestimmte Wandstärke, eine bestimmte Dichte und eine Strukturfestigkeit beachtlicher Höhe nicht unterschritten werden konnte.
Mit Rücksicht auf die mit Nachdruck erhobene Forderung der Gewichtsersparnis im Kraftfahrzeugbau, trat diese Forderung auch an die eingangs genannten Fonmteile heran. Bisher konnte eine Gewichtsverminderung nicht erreicht werden, ohne gleichzeitig bei anderen Eigenschaften Nachteile hinnehmen zu müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Formteile der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine geringe Wandstärke und ein niedriges spezi-fisces Gewicht bei gleicher Strukturfestigkeit und gleicher Wärmestandfestigkeit ermöglicht.
Außerdem soll eine einwandfreie, porenfreie Oberfläche sichergestellt sein, damit ein für die Lackierung geeigneter, einwandfreier, porenfreier Untergrund geschaffen wird.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Formteil aus einem Polyurethan-Umsetzungsprodukt mit folgenden Hauptbestandteilen für die Polyolkomponente besteht: a) mit Styrol und/oder Axrylnitril gepfropftes Polyätherpolyol : 15 - 96 Gewichtsteile, b) trifunktionelles Polyäthypolyol : 2 - 75 Gewichtst teile und c) difunktionelles Polyätherpolyol : 2 - 60 Gewichtsteile außerdem ein Treibmittelzusatz von 10 - 25 Gewichtsprozent.
Das Wesentliche an dem Erfindungsgedanken liegt also darin, daß anstelle der üblichen Polyole verschiedener Struktur ganz oder teilweise ein Polyätherpolyol tritt, das mit Styrol und/oder Acrylnitril gepfropft ist. Weiterhin ist die Treibmittelmenge gegenüber den üblichen Zusätzen erhöht. Die Mischung für das Uisetzungsprodukt enthält darüber hinaus wie üblich ein niedriges Diol, ferner ein Katalysatorgemisch und ein Di- oder Polyisocyanat. Diese Zusätze bewegen sich ir Rahmen des üblichen.
Die Mol-Gewichte und OH-Zahlen der unter a), b) und c) genannten Polymere sind wie folgt: a) : Mol-Gewicht ca. 5.000 OH-Zahl ca 28 b) : " " " 4.000 - 7.000 " " ' 23 - 35 c) : " " 3.000 - 6.ovo " " " 23 - 28 Die genannten Werte stellen keine kritischen Grenzen dar, sondern grenzen im wesentlichen den praktischen Rahmen für die Anwendung in der Produktion ab.
Weiterhin ist zu bemerken, daß das gepfropfte Polyätherpolyol auch als eine Dispersion von Polystyrol oder dergleichen in einem Polyätherpolyol zum Einsatz gelangen kann. Diese als Äquivalente anzusehende Möglichkeit kann jedoch unter Grenzbedinungen mit etwas abfallenden physikalischen Eigenschaften in fertigen Formteil verbunden sein.
Ein anderer Gesichtspunkt liegt darin, daß das gepfropfte Polyätherpolyol zu 100 , die üblichen Polyole ersetzen kann. Allerdings ist dies zur Zeit noch mit gesteigertem Kostenaufwand und einer Herabsetzung der Kälteflexibilität verbunden. Die leicht erhöhte Härte kann bei manchen Einsatzfällen unerwünscht sein. Von den Polyätherpolyolen nach b) und c) können beide Polymere einzelne oder alternativ dem Polymer a) zugesetzt werden. Als optimale Lösung kann es für ein hohes Eigenschaftsniveau auf breiter Ebene angesehen werden, wenn das Verhältnis von a : b : c - 3 : 1 : 1 ist.
Durch die Veränderung im Aufbau der Polyätherpolyol komponente hat es sich als möglich erwiesen, bei gleicher Dichte die Wandstärke um etwa die Hälfte herabzusetzen, so daß die Wandstärke von 4 mm erreicht werden kann.
Auch komplizierte Fermen und Hinterschnitte mit variierten Wandstärken lassen sich unter Anwendung des Erfindungsgedankens herstellen. Trotz der erhöhten Treibmittelmenge im Integralschaum-Formköprer wird die Strukturfestigkeit und die Wärmestandfestigkeit im Rahmen der üblichen Anforderungen gehalten. Trotz des geringen spezifischen Gewichts von etwa 0,4 - 0,6 gr/cm³ wird eine einwandfreie poren- und blasenfreie Oberfläche erhalten. Die Qualität der Oberfläche läßt es ohne weiteres zu, eine hervorragende Beschichtung mit Lack vorzusehen und anschließend einen Einbrennvorgang vorzunehmen.
Gemäß der Rezeptur des Erfindungsgedankens ist es auch möglich, anstelle der monomeren Diole monomere Diamine einzusetzen. Ein anderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß es ohne weiteres möglich ist, dem noch flüssigen Gemisch Glasfasern und/oder anderes Fasermaterial als Verstärkung zuzusetzen. Dies kann besonders dann von Bedeutung sein, wenn eine besonders hohe Wärmestandfestigkeit erreicht werden soll. Der Sandwich-Aufbau der erfindungsgemäß erzeugten leichten Integralschäume ermöglicht die Herstellung besonders biegesteifer Konstruktionsteile. Der thermische Ausdehnungskoeffizient wird bei dem mit Fasen gefüllten Formteil in erwünschter Weise niedrig gehalten. Die Formmasse kann auch leicht zum Umgießen von Metallteilen verwendet werden, die in manchen Fällen zur Versteifung und zur Befestigung erwünscht sind.
Das in hohen Anteilen vorgesehene Treibmittel kann üblicherweise durch Luftbeladung der Mischung ersetzt werden. Hierfür sind bis zu ca. 25 % Luftbeladung möglich.
Beispiel 1: A. Rezeptur Gew.Teile Trifunktionelle 5 Polyätherpolyol (OH-Zahl 28) Nol-Gew. 4.000 - 7.000 50,0 Mit Styrol/Acrylnitril gepfropftes Polyätherpolyol (OH-Zahl 28) Mol-Gew. 5.000 25,0 Difunktionelles Polyätherpolyol (OH-Zahl 28) Mol-Gew. 5.000 25,0 Äthandiol 20,0 Dibutylzinndilaurat 0,10 20-%ige Rußdispersion in Polyätherpolyol 5,0 Trichloraonofluormethan 18,0 Mit Triäthylenglykol modifiziertes 4,4'-Diphenylnethxndiisocyanat (Isocyanatzahl 23) 133,6 B. Verfahren Sämtliche Bestandteile außer Isocyanat werden in das vorgelegte Polyol intensiv eingerührt. Dieses Gemisch stellt die sogenannte A-Konponente dar. Nach 24-stündiger Ablagerung wird das Genisch in den Maschinenbehälter eines Hochdruck-2 K-Dosier- und Nischaggregates überführt und gegen das obengenannte Isocyanat verschäunt.
Unter Verwendung eines selbstreinigenden Mischkopfes erfolgt die Vernischung durch Verdüsen beider Komponenten in die Niscbkanner.
Von dort wird über einen Nachmischer in die geschlossene Form dosiert. Nach 1 min. Formstandzeit kann entformt werden. Die Startzeit dieses Systems liegt bei 2 - 3 sec., die Steigzeit bei 7 - 9 sec., die Abbindezeit bei 10 sec..
Nach Putzen, Ablagerung und Entfetten können die auf diese Weise gefertigten Artikel in üblicher Weise lackiert werden. Die Lackspezifikation der Automobilhersteller wird damit - wie bei den konventionellen RIM-Systemen -voll erfüllt.
Bei einer Wandstärke von 4 mm werden beispielsweise die folgenden mechanisch-technologischen Daten erzielt: Eigenschaft Maßeinheit Prüfmethode RG 400 RG 500 Raumgewicht (kg/m3) DIN 53 420 440 500 Zugfestigkeit MPa DIN 53 571 7 8 Bruchdehnung % DIN 53 571 130 123 Shore A Shore-Einheiten DIN 53 505 93 95 Shore D " II DIN 53 505 33 38 Weiterreißfe stigkeit n. Graves (mit Einschnitt) N/me2 DIN 53 575 21 25 Beispiel 2 Rezeptur: Gew. Teile Trifunktioneller Polyätherpolyol (OH-Zahl 28) 50,0 Dispersion von Polystyrol in Polyätherpolyol(sittl. OH-Zahl 28) 50,0 Äthandiol 20,0 Rezeptur: Gew.Teile Trimethylolpropan 2,5 Triäthylendiamin 0,6 Dibutylzinndilaurat 0,04 20-ige Rußdispersion in Polyätherpolyol 0,5 Trichlormonofluormethan 17,0 mit Triäthylenglykol modifiziertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat 144,5 Die Verarbeitung erfolgt entsprechend Beispiel 1.
Folgende mechanisch-technologische Daten ergeben sich für das Endprodukt in verschiedenen Raumgewichten.
Eigenschaft Maßeinheit Prüfmethode RG 500 RG 600 Raumgewicht kg/m3 DIN 53 420 490 580 Shorehärte A Shorehärteeinheiten DIN 53 505 97 98 Shorehärte D Shorehärteeinheiten DIN 53 505 39 45 Zugfestigkeit MPa DIN 53 571 7,5 8,9 Bruchdehnung 5' DIN 53 571 100 105 Weiterreißfestigkeit n. Graves (mit Einschnitt) N/mm DIN 53 575 20 23 Beispiel 3 Rezeptur: Gew.-Teile Trifunktionelle 8 Polyätherpolyol (OH-Zahl 35) 10,0 Lineares Polyätherpolyol (OH-Zahl 28) 45,0 Mit Styrol/Acrylnitril gepfropfter Polyätherpolyol (OH-Zahl 28) Äthandiol 22,0 Trimethylolpropan 2,0 Triäthylendiasin 0,75 Dibutylzinndilaurat 0,04 20%-ige Rußdispersion in Polyätherpolyol 5,0 Tri chloraonofluorie than 19,0 Mit Triäthylenglykol modifiziertes 4,4'-Diphenylrethandiisocyanat 148,0 Die Verarbeitung erfolgt entsprechend Beispiel 1: Folgende nechanisch-technologischen Daten ergeben sich für das Endprodukt: Eigenschaft Maßeinheit Prüfmethode RG 600 Raumgewicht kg/m3 DIN 53 420 590 Shorehärte A Shorehärteeinheiten DIN 53 505 98 Shorehärte D Shorehärteeinheiten DIN 53 505 49 Zugfestigkeit MPa DIN 53 571 10,2 Bruchdehnung % DIN 53 571 115 WeiterreißfeSigkeit n. Graves (mit Einschnitt) N/~ DIN 53 575 28 Beispiel 4 Rezeptur Gew.-Teile Mit Acrylnitril gepfropftes Polyätherpolyol 100,0 20 % Rußdispersion in Polyätherpolyol 5,0 Äthandiol 20,0 Dibutylzinndilaurat 0,1 Trichlormonofluormethan 18,0 Silikonstabilisator 0,15 Mit Triäthylenglykol modifiziertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (Isocyanatzahl 23) 134,0 Die Verarbeitung erfolgt analog Beispiel 1. Folgende mechanisch-technologischen Daten ergeben sich für das Endprodukt: Eigenschaft Maßeinheit Prüfmethode RG 600 Raumgewicht kg/g3 DIN 53 420 600 Shore A Shorehärteeinheiten DIN 53 505 96 Shore D Shorehärteeinheiten DIN 53 505 40 Zugfestigkeit MPa DIN 53 571 9,5 Bruchdehnung 5' DIN 53 571 120 Weiterreißfestigkeit n. Graves (mit Einschnitt) N/-i DIN 53 575 29 Die Erfindung wird durch eine Abbildung beispielsweise verdeutlicht. Diese zeigt einen Querschnittt durch einen Spoiler. Er ist gemäß Beispiel 1 aufgebaut.

Claims

Formteil6 aus Polyurethan-Integralschaum für Außenteile von Kraftfahrzeugen Ansprüche 1.) Formteil aus Polyurethan-Integralschaum für ein außen angeordnetes Kraftfahrzeug-Bauteil mit räumlich gestalteter, variierender Wandstärke, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil aus einem Polyurethan-Umsetzungsprodukt mit folgenden Hauptbestandteilen für die Polyolkomponente besteht a) mit Styrol und/oder Acrylnitril gepfropftes Polyätherpolyol : 15 - 96 Gewichtsteile, b) trifunktionelles Polyätherpolyol : 2 - 75 Gewichtsteile, Mol-Gewicht 4.000 - 7.000, OH-Zahl 23 - 35 und c) difunktionelles Polyätherpolyol 2 - 60 Gewichtsteile, OH-Zahl 23 - 28, Mol-Gewicht 3.000 - 6.000 und einem Treibmittelzusatz von 10 - 25 Gewichtsprozent.
2.) Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper Fasermaterial enthält.
3.) Formteil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel teilweise durch Luft ersetzt ist.