DE3005712C2

DE3005712C2 - Verfahren zur Herstellung von mit Polyurethan beschichteten Produkten

Info

Publication number: DE3005712C2
Application number: DE3005712A
Authority: DE
Inventors: Toshiki Naka Okuyama; Toshihiko Yokohama Uchiyama; Eizo Chigasaki Yoshida
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-02-20
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1982-07-01
Also published as: AU536965B2; IT1147322B; FR2449527B1; GB2070458A; US4465710A; CA1159207A; JPS631166B2; DE3005712A1; IT8020048A0; GB2070458B; FR2449527A1; AU5575380A; JPS55111877A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Polyurethan beschichteten Produkten, in welchem ein mit einem Schmiermittel überzogenes Metallmaterir.l zu einem Kernelement mit einer gewünschten Gestalt preßgeformt und nachfolgend mit einem Polyu,ethanschaum überzogen wird. '

Das Verfahren dieses Typs, das heißt das Verfahren, bei dem ein Metallmaterial zu eiern Kernelement der gewünschten Gestalt preßgeformt und danach die gewünschten Abschnitte des Kernelements mit Polyurethanschaum beschichtet werden, wird sowohl für die Herstellung von Stoßfängern bzw. Stoßstangen und dgl. als auch für die Herstellung von Automobil-Innenverkleidungs teilen, wie Armaturentafelpolstem, Sitzen. Dachstrebenverkleidungen. Türenverkleidungen, Aimlehnen, Kniepoistern und dgl., angewendet.

Wenn beispielsweise das Instrumententafel- bzw. Armaturentafeipolster hergestellt wird durch Preßformen eines Metallmaterials zu einem Kernelement mit der gewünschten Gestalt und anschließendes Überziehen der Oberfläche des Kemelements mit einem Polyurethnnschaum, so war es bisher üblich, ein Metallmaterial (in der Regel eine Stahlplatte oder eine galvanisierte Stahlplatte), das mit einem Rostverhütungsöl überzogen ist, um die Bildung von Rost während des Transports oder während der Lagerung im Magazin zu verhindern, zuerst nach Plan auszustanzen, mit einem Preßform-Schmiermittel (einem hochviskosen Schmiermittel, das hauptsächlich aus einem Mineralöl besteht) zu überziehen und dann durch Preßformen in die gewünschte Gestalt zu bringen. Das auf diese Weise preßgeformte Metallmaterial wurde dann als Kernmaterial (in der Regel als »Einlegeelement« bezeichnet) an seinen erforderlichen Oberfiächenabschnitten mit einem Polyurethanscliaum beschichtet. Um eine zufriedenstellendc Haftung zwischen dem Kernclement und dem Polyurethanüberzug zu erzielen, wurde es bisher jedoch als wesentlich angesehen, daß vorher nri örr Stahloberfläche haftende Rostverhütiingsoi und das vor dem Preßformen aufgebrachte Prni.lfonn-i.Vhmieniiittel von der Oberfläche des Kernelementes vollständig zu entfernen, so daß eine Entfettung als erforderlich angesehen wurde. Die Reihenfolge der Herstellungsstufen für die Herstellung eines Instrumententafelpolsters (Armaturentafelpolsters) ist in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben. Diese Reihenfolge gemäß dem Stand der Technik hat die folgenden Nachteile:

1. Die Reihenfolge der Stufen wird kompiliert (es ist eine Reihe von Stufen erforderlich und viel Arbeit nötig);

2. um eine zufriedenstellende Haftung zwischen dem preßgeformten Kernmaterial und dem Polyurethanmaterial nach dor Verwendung des hauptsächlich aus einem Mineralöl bestehenden Preßform-Schmiermittels zu erzielen, muß eine Entfettungsund Reinigungsstufe durchgeführt werden, um das Rostverhütungsöl und das Preßform-Schmiermitte!, wie oben erwähnt, vollständig zu entfernen;

3. da das Preßform-Schmiermittel hauptsächlich aus dem Mineralöl besteht, hat es häufig eine hohe Viskosität, so daß zur ausreichenden Weiterentwicklung der Verbesserung des Ziehvorganges dadurch Störungen hervorgerufen werden können, wie z. B. eine partielle Entfettung oder eine ungenügende Entfettung und dgl. Die Folge davon ist, daß viel.Arbeit und viel Zeit erforderlich sind, um die Entfettungsstufe zu vervollständigen.

Die Entfettungsstufe wird von dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein als wesentlich angesehen, weil sie im allgemeinen erforderlich ist zur Durchführung einer Vorbehandlung für die Oberflächenentfettung und Reinigung vor dem Aufbringen des Überzugs, wie in zahlreichen Artikeln, z. B. in »Handbook of Adhesive Technology«, Nikkan Kogyo Shinbunsha, Juli 1963, S. 18 ff., und in »Polyurethane Resin«, Nikkan Kogyo Shinbunsha, 1969, S. 115 und 239, beschrieben. Das heißt, das Konzept, daß die Entfettung-stufe eine wesentliche Stufe zur Erzielung einer vollständigen Haftung ist, ist auf diesem Gebiet weit verbreitet und wird normalerweise angewendet. Infolge dessen wurden bisher überhaupt keine Gegenmaßnahmen zur Vermeidung der Entfettungsstufe untersucht.

Im allgemeinen ist die Oberfläche des Metallmaterials, welches das Substrat darstellt, häufig mit einem dünnen Film aus einem Oxid oder Hydroxid bedeckt und kann verschiedene Substanzen adsorbieren. Außerdem ist die Oberfläche des Substrates in der Regel durch Öle für die Rostverhütung, durch öle, die zum Schneiden und Walzen verwendet werden, und dgl. verunreinigt. In diesem Falle v/erden diese Öle mit einem Lösungsmittel, einem Detergens, einer Säure oder einem Alkali entfernt, weil sie in großer Menge an dem Substrat haften und die Haftfestigkeit beträchtlich vermindern. Bei Verwendung eines Lösungsmittels kann jedoch das teilweise daran haftende öl über die gesamte Oberfläche des Substrats verteilt werden, so daß ein wiederholtes Waschen durchgeführt wird, um nacheinander das verwendete Detergens gegen neue Detergentien auszutauschen. Bei Verwendung eines Alkali oder eines Detergens bleiben ferner diese Substanzen an der Oberfläche des Substrats haften und sie können daher die Haftfestigkeit vermindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile der konventionellen Herstellungsstüfr;" "⁷H übcr.vinden. bei denen das Metallmate-

rial zu einem Kernelement mit der gewünschten Gestalt preßgeformt und dann die gewünschten Abschnitte des Kerndements mit einem Polyurethanmaterial in Form eines Schaums oder eines Überzugs beschichtet werden zur Herstellung Lines mit Polyurethan beschichteten Produkts durch Weglassen der Entfettungsstufe aus den Herstellungsstufen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren der eingangs genannten Gaming, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Schmiermittel eine Verbindung mit einer Sauerstoff-Wasserstoff-Bindung verwendet wird und nach der Preßformung diese Verbindung mit einem Isccyanat eines Polyurethanmaterials auf den erforderlichen Abschnitten des Kernelements umgesetzt wird, um ohne Entfettung des Schmiermittels das Kernelement mit dem dabei erhaltenen Polyurethanschaum oder -überzug zu beschichten.

Der hier verwendete Ausdruck »Sauerstoff-Wasserstoff-Bindung« umfaßt eine Hydroxylgruppe, eine Carboxylgruppe und dgl, die bei der Polyurethanbildung mit der Isocyanatgruppe reagieren kann. Besonders bevorzugt wird als Schmiermittel ein festes Schmiermittel mit einem hohen Molekulargewicht verwendet Ebenso wird ein Polyolöl als Schmiermittel bevorzugt Der Einfachheit halber wird die vorliegende Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Verbindung mit einer Hydroxylgruppe näher beschrieben.

Mit Hilfe des neuen Verfahrens werden nicht nur die Nachteile des Standes der Technik durch bloße Verkürzung bzw. Einschränkung der Stufen eliminiert, sondern es kann auch sichergestellt werden, daß die Qualität des erhaltenen Produkts gleich oder besser ist als diejenigen des konventionellen Produkts.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Herstellung von Armaturentafelpolstern näher beschrieben. In der nachfolgenden Tabelle I sind die Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammen mit denjenigen des bekannten Verfahrens angegeben.

Tabelle I

Vergleich der Verfahrensstufen bei der Herstellung eines Armaturentafelpolsters

Stand der Technik	erfindungsge	maß	Aufbringen eines OH-Gruppen enthalienden Schmiermittels Pur das Kernjiement
Vorbehand- Aufbringen des Rost- iung verhütungsöls für das Kernelement	Vorbehand lung	Aufbringen des Rost- Vorbehand- verhütungsöls für das lung Kernciemeni	Transport, Aufbewahrung
Transport, Aufbewahrung		Transport, Aufbewahrung	Zuschneiden
Zuschneiden		Zuschneiden	(nicht erforderlichi
Aufbringen des Preßform- Schmiermittels		Aufbringen eines OH-Gnippen enthaltenden Preßform-Schmiermittel- überzugs

1 Metallpreßformen

2 Entfettung zur Entfernung
d. Schmiermittels und d. Öle

3 Waschen und Spülen

4 Trocknen

5 Einsetzen des Kemetements
und d. Außenhaut in d. Form

6 Eingießen der Rohmaterialien zur Herstellung -on
Polyurethan

7 Entformen

8 Nachbehandlung mit einer
EntfbUui;;5Schemikalie und
waschen mit Wasser

Metallpreßformen
(nicht erforderlich)

(nichi erforderlich)
(nicht erforderlich)
Einsetzen des Kernelements und der Außenhaut in die Form

Eingießen der Rohmaterialien zur Herstellung von
Polyurethan

Entformen

(nicht erforderlich)

Erfindungs;gemäß wird ein hydroxylgruppenhaltiges Schmiermittel zuerst auf ein Metallmaterial aufgebracht, das dann zu einem Kernelement mit der gewünschten Gestalt preßgeformt wird. In diesem Falle handelt es sich bei dem verwendeten Schmiermittel um ein festes Schmiermittel und/oder ein Polyolöl.

Als festes Schmiermittel wird vorzugsweise ein Schmiermittel mit hohem Molekulargewicht verwendet, dessen Zusammensetzung in der japanischen Pateritpublikation 3 702/76 angegeben ist.

Beim crfindungsgemäßen Verfahren können verschiedene Substanzen, wie z. B. sogenannte Polyole einschließlich eines polyfunktionellen Alkohols, den; festen Schmiermittel zugesetzt werden.

Es können verw.'jiedene Arten von Polvolölen verwendet werden.

Bei einer konkreten Ausführungsform der Erfindung können im Handel erhältliche Stahlplatten, die jeweils mit dem festen Schmiermittel überzogen sind, das sowohl als Rostverhütungsmaterial beim Transport al:, auch als Schmiermittel beim Preßformen nach der der Herstellung d«^r Stahlplatte fungiert, so, wie sie sind, einer Preßverforrnung unterworfen werden. Wenn nur dr.; P.Giivcfhütungsöl dünn auf das Metailmaterial aufgetragen ist, wird das erfindungsgcmaß verwendete Schmiermittel vordem Preßverformen aufgebracht.

Nachdem ein Außenhautmaterial in eine Form gelegt worden ist, wiru das beim, vorstehend beschriebenen Preßformen erhaltene Kernelement in einer bestimmten Position in der Form angeordnet und danach wird

ein Mittel zur Bildung eines Polyuiethanschaums in die Form eingegossen, wobei für eine gegebene Zeitspanne eine Verschäumungsreaktion durchgeführt wird, so daß man eine Schaumstruktur erhält, die aus der Außenhaut und dem Kernelement. das mit Poiyurethanmaterial überzogen ist, besteht.

Bei der Herstellung des Armaturentafelpolsters wird die Stahlplatte als Kernelement, wie oben erwähnt, verwendet, weil das Polster, das nur aus der Außenhaut und verschäumtem Polyurethan besteht, eine geringe Steifheit aufweist und dessen Befestigung sehr schwierig ist. Als Außenhautmateriai wird in der Regel ein solches verwendet, das durch Vakuumverformung einer halbstarren A BS-Folie, gemischt mit Vinylchlorid, oder durch Gießformen von Vinylchlorid erhalten wird. Auch kann eine durch Aufbringen von Vinykhloridsol erzeugte Außenhaut oder eine aus dem geschäumten Polyurethan selbst hergestellte Außenhaut (eine sogenannte integrale Außenhaut) verwendet werden.

Der Pnlyuretharischaiim wird durch Umsetzung /•wischen einem Polyol. einem Isocyanat und einem Treibmittel, die entsprechend dem Verwendungszweck in geeigneter Weise ausgewählt werden, hergestellt. Bekannte Verfahren zum Einspritzen und Verschäumen der Masse in der Form, wie oben angegeben, sind folgende:

!. Das Verfahren zum Verschäumen an Ort und Stelle inter einem verhältnismäßig niedrigen Druck, d. h. ri.is heiße Aushärten der ausgewählten Zusammensetzung durch F.rhitzen beim Verschäumen oder da'· -a'te Aushärten der Zusammensetzung bei Ra im'emperatur; und

2. das Verfahren zum schnellen Verschäumen unter [>uck. d.h. das RIM Verfahren (Reaktionsinjek-■ionsiormverfahren). Dieses Verfahren wird im Faiie eier Herstellung eines Armaturentafelpolsters ni'.ht angewendet

Beim Verfahren gemäß der Erfindung können die ^n'fett'jngsstufe und verschiedene Stufen, die diese bereiten, die gemäß dem Stand der Technik erforderte; waren, weggelassen werden durch Verwendung •Tines Kernelements, das geformt wird durch Preßformen des mn den-. Schmiermittel einschließlich einer Verbindung mit einer Hydroxylgruppe überzogenen Metallrnätenals. wenn die gewünschten Oberflächen.^- ^cchnitte des Kernrr.aterials mit einem Polyurethanmatena! beschichtet werden. Auch ist es möglich, ein Polyurethanelastomeres nrt einer zufriedenstellende¹·! Haftung zwischen dem Kernelement und dem Polyurethan und mit einer Qualität, die gleich oder besser ist a s diejenige gemäß dem Stand der Technik. herzusteKen. In diesem Faüe gut für den Haftungsmechanismus zwischen dem Kernelement und dem Polyurethanmaterial folgendes:

Obgleich die Haftungstheorie in verschiedenen Artikeln abgehandelt ist. wird nicht notwendigerweise ;n jedem Falle eine zufriedenstellende Haftung erzielt, wenn die Entfettungsstufe weggelassen wird. Bezüglich der Haftfestigkeit zwischen dem Polyurethanmaieriai und dem erfindunisgemäßen Metalimater.ai hat sich gezeigt, daß das isocvanat selbst, das einer. Reaktanter: für die Bildung von Poivurethan darstellt, an einem Metall, einem Silikat. Kautschuk oder de!, haftet, und :r,

JItSGnI rsiic ISi crs Ljc<üi:i:i. uäu ua5 iSOCvänät -i;:c chemische primäre Bindung bildet durch direkte Bindung &- ein Hydroxid, das durch Hydrolyse eines in der Oberfläche des Metallniaterials vorhandenen Oxidfilms entsteht. Es wird ferner angenommen, daß das Isocyanat mit dem an der Oberfläche des Metallmaterials elektrisch adsorbierten Wasser reagiert unter Erzielung einer Haftung als Folge einer elektrischen Adsorption. Das erfindungsgemäß verwendete Preßform-Schmiermittel enthält eine Verbindung mit einer Hydroxylgruppe, die mit den Ausgangsmaterialien für die Herstellung des Polyurethans reagieren kann oder eine Affinität gegenüber den Ausgangsmaterialien für die Herstellung des Polyurethans, wie oben erwähnt, hat. so daß angenommen wird, daß selbst dann, wenn die Preßform-Schmiermittelschicht in der Oberfläche des Metallmaterials vorliegt, nicht nur eine Bindung zwischen dem Polyurethanmaterial und der Metalloberfläche erzielt wird, sondern auch das Schmiermittel selbst eine Urethanbindung gegenüber dem Isocyanat bildet, um so die Haftung zwischen dem Polyurethan und der Metalloberfläche aufrechtzuerhalten. Wenn dagegen ein Preßform-Schmiermittel, das aus Mineralöl besteht, wie beim Stand der Technik aufgebracht wird. weist das Mineralöl nur einige wenige oder keine endständigen reaktionsfähigen Gruppen (Carboxyl-, Hydroxylgruppen) auf. so daß es mit dem Isocyanat nicht reagiert und umgekehrt die Annäherung des Isocyanats an die Oberfläche des Metallmaterials bei der B'ldung der sogenannten Urethanbindung bei der Umsetzung des Isocyanats mit dem in der Metalloberfläche vorhandenen Hydroxid oder mit dem elektrisch an die Metalloberfläche adsorbierten Wasser verhindert, so daß keine zufriedenstellende Bindung zwischen dem gebildeten Polvurethanmaterial und dem Metallmaterial erzielt wird. Außerdem weist das konventionelle Preßform-Schmiermittel in der Regel eine höhere Viskosität auf und es wird in einer größeren Dicke aufgetragen, so daß es sehr schwierig ist. das Isocyanat oder Polyol in dieses Schmiermittel einzuarbeiten und infolgedessen wird die Bindung zwischen dem Polyurethan und dem Metallmaterial noch stärker behindert. Deshalb wurde bisher die Entfettungsstufe als wesentlich angesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf die Herstellung von anderen Automobilteilen, wie Armlehnen. Prallpolstern. Sonnenblenden, Lenkrädern und dgl.. anwendbar, sondern auch auf die Herstellung von Poiyurethanschäumen rriit einer integralen Haut. d. h. solchen, die durch Verschäumen des Kernmaterials im Innern einer Haut aus der Verschäumungsharzlösung hergestellt werden. Auch in diesem Falle bietet die vorliegende Erfindung zahlreiche technische Vorteile.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezuf-ahme auf die Figuren näher erläutert Dabei zeigt

Fig.i eine Schnittansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Armaturentafelpolsters und

F i g. 2 eine Schnittansicht, die den Formungszustand des erfindungsgemäßen Armaturentafelpolsters erläutert.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele, Vergleichsbeispiele und Versuche näher erläutert

Die darin angegebenen Teile und Prozentsätze beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben ist. auf das Gewicht

Beispiel 1

Dieses 3eispiel zeigt die Herstellung eines Instrumententafel- bzw. Armaturentafelpolsters 1. wie es in der

Schnittiinsicht in F i g. I dargestellt ist.

Das Armaturentafelpolster I ist an einer oberen Oberfläche einer Armatureninfel 3 für Automobile mittels einer Schraube 4 und einer Mutter 5 befestigt und es dient als Stoßabsorptionselement für den menschlichen Körper. In dieser Zeichnung bezeichnet die Ziffer 6 einen Handschuhkasten und die Ziffer 7 bezeichnet einen Deckel dafür. Das Polster I hat eine Striikfitr, bei der ein geschäumtes Polyurethan 9 zwischen ein gepreßtes Kernelement 2 und ein Hautmaterial 8 eingefüllt ist.

Dci der Herstellung des Armaturentafelpolsters I wurde zuerst auf eine Stahlplatte ein handelsübliches festes Schmiermittel, bestehend aus 20 Teilen handeis üblicher Acrylsäure aus 80% Polyacrylsäure und 2O⁰O Methacrylsäure. 3 Teilen eines Styrol/Maleinsäureanhvdrid-C"opnlymeren. 0.5 Teilen Calciumstearat, 0.5 Teilen Zinkstearat und genügend Methylenchlorid zum Auffüllen .!'if 100 Teile, in einer Menge von } bis 5 g/nv (gleichmäßig 4 g/nv} aufgebracht. iJie auf diese Weise behandelte Stahlplatte wurde zugeschnitten und zu dem Kernelement 2 preßgeformt In diesem Kalk· wurde eine Stahlplatte mit einer Ziehbarkeit erhalten, die gleich oder besser war als diejenige, die bei Verwendung des konventionellen Preßöls (beispielsweise eines üblicherweise verwendeten hochviskosen Schmieröls aus Mineralöl) erzielt wurde.

Wie in der F i g. 2 dargestellt, wurde das Hautmaterial 8 (bestehend aus einer Mischung aus Vinylchlorid und einem Acrylnitril/ButadienZ-Styrol-Terpolymerharz) in einen Bodenabschnitt 11 einer Form 10 gelegt, während das Kernelement 12 von Magneten 13, 13' angezogen wurde, die in gegebenen Positionen in einem ( beren Abschnitt 12 angeordnet waren, ohne daß es einer Entfettung unterworfen wurde.

Dann wurde eine Zubereitung bzw. Zusammensetzung für die Bildung des Polyurethanschaums 9 mit einer Mischungsrezeptur, wie sie in der folgenden Tabelle Il angegeben ist. in einen durch das Hautmaterial 8 und das Kernelement 2 begrenzten Hohlraum eingespritzt und danach unter den Bedingungen, wie sie in der weiter unten folgenden. Tabelle II! angegeben sind, reagieren gelassen zur Herstellung eines mit einer Außenhaut (Außenschicht) versehenen Armaturentafelpolsters.

Tabelle Il

IaIvIIe III

Methanische Produktionsbedingungen

Bestandteile	zugegebene
	Menge (Teüei
Polyol vom Molekulargewicht
3000. OH-Wert 56	85
Polyätherpoiyo!	15
N.N.N'.N'-Tetramethylen-l.
3-butandiamin als Katalysator	2
Katalysator	0.05
Verschäumungs- Beschleuniger	2
Zellöffhungsmittel	0.2
Dimethvlmethandiisocvanat
(NOC: 31.5 bis 32.0%. '
Viskosität 200 ± 50 mas bei 25³C.
Acidität: S 0.2%. Dampfdruck
bei 25°C: S 0.133a	95
Wasser	4

I irmlemperatur 43-49°C

Aiishiirtungszcit 5-10 min

Ver.Nchiiumungsvorrichtung Modell

Rührer

Mischen

Riihrgcvh windigkeit

Mischergiöüe

Mischcrkapazitiit

llarztempenitur

IsoiVitnaltempi/ralur

Stift-Typ

mil geringer Scherwirkung

5000 min '

Länge 100 mm, Φ 50 mm

etwa 200 cm'

Beispiel 2

Eine Stahlplatte wurde zuerst mit demselben testen Schmiermittel wie in Beispiel 1 in einer Menge von j bis 5 g/m-' beschichtet und dann gestanzt. Dann wurde ein Aktivator für das feste Schmiermittel, bestehend aus 90 Teilen Butvlceüosolve. der als zweite Überzugsschicht empfohlen wird, mittels Walzen aufgebracht und dann mit einer Rakel abgestreift, so daß die Beschichtungsmenge nicht mehr als 0,5 g/m- betrug. Die auf diese Weise behandelte Stahlplatte wurde zu einem Kernelement 2 preßgeformt und in diesem Falle wurde eine zufriedenstellende Ziehbarkeit erhalten.

Dann wurden das Kernelement 2. das keiner Entfettung unterzogen wurde, und das Hautmatenal 8 in die Form 10 eingeführt und um das Kernelement 2 herum wurde auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 1 angegeben, der Polyurethansehaum 9 zur Herstellung eines Armaturentafelpolsters 1, wie es in F i g. 1 angegeben ist. gebildet.

Beispiel 3

Auf die mit dem festen Schmiermittel überzogene Stahlplatte wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 angegeben ein Öl-Agens, das hauptsächlich aus Polyolen bestand, in einer Menge von 0,5 g/m² mittels Rollen aufgebracht. Danach wurde die Stahlplatte gestanzt und zu dem Kernelement 2 preßgeformt. Dieses Kernelement 2 wurde ohne Entfettung in die Form 10 eingesetzt und auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit dem Polyurethanschaum 9 beschichtet zur Herstellung eines Armaturentafelpolsters 1.

Beispiel 4

Eine mit einer festen Schmiermittelmasse beschichtete handelsübliche Stahlplatte einer Dicke von 0.2 μπι wurde gestanzt und zu dem Kernelement 2 preßgeformt. Diese feste Schmiermittelmasse enthielt 55% festes Paraffin. 20% eines dilangkettigen Aikylketons, 5% Fettsäure, 5% Glycerinfettsäuremonoester und 15% Additionsprodukt von Alkylphenol mit 7 Mol Äthylenoxid, wie in der japanischen Offenlegungsschrift 60 340/78 beschrieben. Das auf diese Weise erhaltene Kerneiement 2 wurde in die Form eingesetzt, ohne entfettet zu werden, wobei es Eigenschaften hatte, wie sie vom Hersteller für eine solche Stahlplatte empfohlen werden, und dann wurde auf die deiche Weise wie in

Beispiel 1 ein Armaturentafelpolster 1 mit dem Kernelement 2, dem Polyurethanschaum 9 und dem Hautmaterial 8 aus Vinylchlorid hergestellt.

Beispiel 5

Auf eine übliche Stahlplatte (beschichtet mit einem sehr dünne») Film aus einem paraffinischen Rostverhütungsöl) wurde ein Polyolöl, das hauptsächlich aus Polyol bestand, in einer Menge von 4 g/m² zur Erzielung einer Preß-Schmierwirkung aufgebracht. Die auf diese Weise behandelte Stahlplatte wurde zugeschnitten und zu dem Kernelement 2 preßgeformt, aus dem dann auf die gleiche Weise wie in Beispiel I ohne Entfettung ein Arrnaturentafelpolster 1 hergestellt wurde.

Beispiel 6

Eine Beschichtungslösung, bestehend aus dem gleichen festen Schmiermittel wie in Beispiel I, das 5% Polyol enthielt, wurde in einer Menge von 3 bis 5 g/m² auf eine Stahlplatte aufgebracht. Die so behandelte Stahlplatte wurde zugeschnitten und es wurde darauf eine Beschichtungslösung aus Äthylenglykol in einer Menge von 2 bis 3 g/m² zur Herstellung einer mit Harz aktivierten Überzugsschicht aufgebracht. Danach wurde die Stahlplatte zu dem Kernelement 2 preßgeformt. Das Kernelement 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ohne Entfettung zur Herstellung eines Armaturentafelpolsters 1 verwendet.

Beispiel 7

Mineralöl, in der minimal erforderlichen Menge beschichtet und dann zu einem Kernelement 2 preßgeformt.

Das auf diese Weise erhaltene Kernelement 2 wurde in die Form 10 eingeführt, ohne daß die üblicherweise erforderliche Enlfettungsbehandlung durchgeführt wurde, dann wurde ein Polyurethanschaum 9 zusammen mit einem Hautmaterial 8, bestehend aus einer Mischung aus Vinylchlorid und ABS-Harz, auf die in Beispiel I

hi beschriebene Weise gebildet zur Herstellung eines Armaturentafelpolsters I.

Vtigleichsbcispiel 2

F'ine mit dem gleichen festen Schmiermittel, wie es in Beispiel 1 verwendet worden war, beschichtete Stahlplatte wurde zu einem Kerndoment 2 preßgcform; und dann unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen

LIIILI I.IIUL ItUI Ig.^U»- I

fen:

Entfettungsbedingungen:

1,5% Entfettungsmittel. pH-Wert 10.2, Badtemperatur 55 —65⁰C, Sprühdruck 2 bar, Zeit 2 Minuten.

Nachdem die Entfettungslösung gründlich abgewaschen worden war, wurde die Benetzbarkeit der Stahloberfläche durch das Vorhandensein einer Wasserabstoßung visuell bestätigt. Danach wurde durch iu Trocknen eine ausreichend saubere Oberfläche der Stahlplatte erhalten. Das sich daran anschließende Verfahren wurde auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 angegeben durchgeführt, wobei man ein Armaturentafelpolster 1 erhielt.

Die mit dem gleichen festen Schmiermittel wie in Beispiel 1 angegeben beschichtete Stahlplatte wurde zu dem Kernelement 2 mit der gewünschten Gestalt, ohne Aufbringen des üblichen Preßformöls, das aus einem -to hochviskosen Mineralöl besteht, preßgeformt. Das auf diese Weise erhaltene Kernelement 2 wurde unter Verwendung der nachfolgend angegebenen Anstrichfarbe ohne Entfettung mit einem Oberflächen-Farbanstrich versehen und dann in die Form 10 eingesetzt. 4-, Danach wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ein Armaturentafelpolster 1 mit dem Polyurethanschaum 9 darauf hergestellt. Der vorstehend beschriebe ne Oberflächen-Farbanstrich diente dazu, dem lokal mit dem Schaum überzogenen Produkt ein schönes Aussehen zu verleihen.

Als Anstrichfarbe wurde eine 2-Komponenten-Polyurethan-Anstrichfarbe verwendet, die nicht erhitzt werden muß, bei der es sich um eine äquivalente Mischung aus 130 Teilen eines Produkts und 100 Teilen eines anderen Produkts handelt Als Färbemittel können ein anorganisches Pigment, ein Farbstoff und dgl. verwendet werden; die Art des Färbemittels in diesem Beispiel steht jedoch kaum in einer direkten Beziehung zu dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Stahlplatte wurde mit einem Rostverhütungsöl, bestehend aus einem Spindelöl, überzogen und zügeschnitten. Die auf diese Weise behandelte Stahlplatte wurde mit einem üblicherweise Verwendern Preßform-SchmiermitteL bestehend aus einem hochviskosen Vergleichsbeispiel 3

Die mit dem gleichen festen Schmiermittel wie in Beispiel 1 beschichtete Stahlplatte wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 zu einem Kernelement 2 preßgeformt. Das dabei erhaltene Keri«;lement wurde unter den gleichen Bedingungen, wie in dem Vergleichsbeispiel 2 angegeben, einer Entfettungsbehandlung unterzogen, bevor ein Oberflächen-Farbanstrich aufgebracht wurde. Nachdem die Oberfläche des Kernelements durch gründliches Abwaschen der Entfettungslösung mit Wasser gereinigt worden war, wurde das Kernelement mit der gleichen 2-Komponenten-Polyurethan-Anstrichfarbe wie in Beispiel 7 überzogen. Das mit einem solchen Farbanstrich versehene Kernelement 2 wurde in die Form 10 eingebracht und um dieses herum wurde ein Polyurethanschaum 9 gebildet zur Herstellung eines Armaturentafelpolsters 1.

Versuch

Die Haftung zwischen dem Kernelement 2 und dem Polyurethanschaum 9 und der Bindungszustand des Farbanstrich-Oberzugs in Beispiel 2 und in Vergleichsbeispiel 3 wurden bei den Armaturentafeipolstem der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 untersucht, wobei die in der folgenden Tabelle FV angegebenen Ergebnisse erhalten wurden. In der Tabelle IV bedeuten

O ausgezeichnet

O gut

χ schwach

Τ« Del le IV

Beispiel Nr
I 2

Vcrgleichsbeispiel Nr. I 2 3

Haftung eines Klebestreifens beim
Einsetzen des gepreßten Metallmatcriiils
in die Form
Wärmebeständigkeitstest

10⁰C X 4 h X 2 Zyklen
Wärmezyklustest

104⁰C X 4 ►

Raumtemperatur X 0.5 h

··-30⁰C X 1.5 h ►

Raumtemperatur X 2 Zyklen
Feuchtigkeitsbeständigkeit

75°C 95":, relative Feuchtigkeit 8 h
liestäligung der Haftung

ArI rlos !{mehr« (V'rr<üippns)

O O O O

O O

keine Abschälung (Ablösung) oder dgl.

O	O
O	O
	O

Demütigung der Schaumhaftung
(Durchschnitt)'¹

Knhiisions-Mnu-h'¹ Kreuz- inter- Knhii- Kreuz

schnitt"¹ laminarer sions- schnitt 95/100 Bruch an bruch 95/100 d. Metalloberfläche

bis zu einer Schaumdichtc von 0.16 g/cm')
0.43 N/mm-' (bis zu einer Schaumdichte von
(O2g/enr) 1.01 N/mm²

^:i Die Bruchstelle ist nicht ein Hnich /wischen dem Metall und der Schaumschicht. sondern ein Kohäsionshmch der Schaumschicht. deshalb hält die Adhäsion genügend fest.

¹¹ Die Schaumhal'mng hängt ab Dn der Schaumdichte; die gemessenen Werte für die Schäume in den Beispielen 1 bis 5 entsprechen denjenigen, wie sie i:; den Artikeln angegeben sind, so daß keine Abnahme der Schaumfestigkcit durch das Weglassen der Hntfcttungsstule festgestellt wurde

⁴¹ In dem Polyurethanschaum wurde eine etwa 10 mm dicke (-lormige Kerbe geformt, d;.¹ an der 1.6 mm dicken Stahlplatte haftete, so dal! die Oberfläche der Stahlplatte erreichte, getrennt davon wurde eine /.-lorpiige Stahlplatte hergestellt. Diese /.-fcirmige Stahlplatte wurde in die C -lurinige Kerbe eingeführt, bis der kurze Vitenabsclinitt der /.-förmigrn Stahlplatte die Oberfläche der Stahlplatte erreichte. Danach wurde die Haltung zwischen der Stahlplatte und dem Schaum durch Abziehen des Schaums in einer Richtung senkrecht zu der Stahlplatte hestimmt Bei der Messung kjnn zweckmäßig eine Federwaage verw endet werden. In diesem Falle ist die Bruchstelle ein sogenannter Kohäsionsb'iich der Schaumschicht, was zeigt, daß die Klebefestigkeit zwischen der Stahlplatte und dem Schaum größer war als die Festig.' 'it des Scliaums.

^?l Haftungstest des Farbanstrich-Überzugs gemäß JlS K-54OO

Aus den Daten der Tabelle IV ist zu ersehen, daß die Haftung zwischen dem Kernelement und dem Polyure thanschaum in den Produkten der Beispiele 1 bis 7 für die praktische Verwendung ausreichte, obgleich die Entfettungsstufe weggelassen wurde. Der Grund dafür, warum in jedem Beispiel dieses zufriedenstellende Ergebnis erzielt wurde, ist, wie angenommen wird, folgender:

Es wird angenommen, daß in den Beispielen 1 und 7 das hauptsächlich aus Acrylsäure bestehende feste Schmiennittel, das auf die Stahlplatte aufgebracht wird, eine für die Praxis ausreichende Klebefestigkeit an dem Polyurethan-beschichteten Produkt ergeben kann, weil Acrylsäure als Träger für eine Anstrichfarbe verwendbar ist und tatsächlich als Klebstoff zwischen der Polyurethanschaumschicht und der Metallschicht wirkt. Das heißt, die endständigen Carboxylgruppen (—COOH) der Acrylsäure tragen nicht nur zur Bildung einer Wasserstoffbindung gegenüber dem Metall, sondern auch zur Bildung einer Vernetzung mit einer Isocyanatgruppe (—NCO) bei. Außerdem ist die Acrylsäure in dem Polyol leicht löslich, sie dringt leicht ein und diffundiert leicht hinein, so daß sie teilweise über das Polyol als Medium durch die Umsetzung mit dem Isocyanat in den gebildeten Polyurethanschaum eingearbeitet wird und als Folge davon kann angenommen werden, daß die Haftfestigkeit in ausreichendem Maße sichergestellt wird durch die direkte Haftung zwischen dem Schaum und dem Metall. Daneben wird angenommen, daß verschiedene intermolekulare K'äfte zusätz-

4-, lieh zur Erzielung einer ausreichenden Falzfestigkeit beitragen.

In den Beispielen 2 und 6 wird das Specköl oder Äthylenglykol auf das feste Schmiermittel des Beispiels 1 aufgebracht, die Haftung wird jedoch durch das

Specköl oder Äthylenglykol kaum beeinflußt. Da das Specköl Carboxylgruppen (—COOH) enthält, währen^ das Äthylenglykol Hydroxylgruppen (-OH) enthält, und diese Gruppen in natürlicher Weise mit Isocyanatgruppen Urethanbindungen bilden, stellt das Specköl

oder Äthylenglykol einen Teil des Polyurethanschaums nach der Schaumbildung dar.

In Beispiel 3 wird das Polyolöl auf die Oberfläche des Metalls aufgebracht, es enthält jedoch ein Polyol, das mit einer Isocyanatgruppe eine Urethanbindung bilden

kann, so daß das Polyolöl die Haftung zwischen dem Metall und dem Schaum nicht verhindert

In Beispiel 4 enthalten alle von festem Paraffin verschiedenen zusätzlichen Komponenten, d. h. das langkettige Alkylketon, die Fettsäure, der Fettsäure-

glycerinmonoester und Alkylphenol Carboxyl- oder Hydroxylgruppen, die mit einer Isocyanatgruppe reagieren können, so daß diese Komponenten natürlich einen Teil des resultierenden Polvureihanscnaürns

darstellen. Deshalb werden die Zusatzkomponenten-Mengenanteile des festen Schmiermittels, das mit der Metalloberfläche in Kontakt kommt, mit dem Schaum gefüllt und das Metall haftet daher direkt an dem Schaum. Wenn dieses feste Schmiermittel dünn auf das Metall aufgetragen wird, schmilzt das Paraffin durch die Anwendung von Wärme bei der Bildung von Urethanbindungen und wird in den Schaum eingearbeitet, so daß die Fläche des Schaums, die mit der Metalloberfläche in Kontakt kommt, vergrößert wird und dadurch die Haftung verbessert wird.

In Beispiel 5 wird das paraffinische Rostverhütungsöl dünn auf die Stahlplatte aufgetragen, dieses öl schmilzt jedoch unter dem Einfluß der Wärme bei der Bildung von Urethanbindungen und wird wie oben angegeben in den Schaum eingearbeitet, so daß angenommen wird, daß die Haftung durch das Rostverhütungsöl nicht beeinflußt wird.

Bei dem Produkt des Vergleichsbeispiels 1 sind nicht nur die Eigenschaften schlechter als diejenigen des Produkts des Beispiels 1, wie aus der vorstehenden Tabelle IV hervorgeht, sondern auch das Abschälen der Schaumschicht von dem Metall kann rrwt dem Fingernagel leicht bewirkt werden. Daraus ergibt sich, daß das Weglassen der Entfettungsstufe sehr schwierig ist, wenn das in dem Vergleichsbeispiel 1 angegebene Schmiermittel verwendet wird. Daraus ist auch zu ersehen, daß dann, wenn der Überzug aus dem :iochviskosen Preßformöl unter Verwendung einer genügend warmen alkalischen Entfettungslösung unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen entfernt und dann das Metall mit Wasser gewaschen und getrocknet wird, die Haftfestigkeit bis zu einem Grade, der im wesentlichen gleich dem in Beispiel 2 erzielten ist, verbessert werden kann.

Entfettungsbedingungen:

ein anderes Entfettungsmittel als in Vergleichsbeispiel 2, Aufsprühdruck 1 bar, Temperatur 65-70⁰C.

Wie aus der Tabelle IV hervorgeht, weist das Produkt des Vergleichsbeispiels 2 eine gute Haftung auf während das Produkt des Vergleichsbeispiels 3 nach Beendigung der Aushärtung eine Haftung des Farbanstrich-Oberzugs aufweist, die bei dem Kreuzschnitt-Tesi gleich derjenigen des Beispiels? ist, so daß diese Produkte für die praktische Verwendung unbedeutend sind. In vielen Fällen führt jedoch die Entfettungsstufe zu vielen Problemen, wie z. B. bezüglich der Entfettungsvorrichtung und der damit verbundenen Zusatzgeräte, des Entfettungsmittels, der Aufrechterhaltung dei Entfettungsbadtemperatur, des Aufsprühens untei Druck oder des Eintauchens, der Spülbehandlung, dei Beseitigung der abgespülten Abfallflüssigkeit und dgl Aus diesem Gesichtspunkt heraus ergibt sich, daß da; erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Entfettungsstufe weggelassen wird, dem bekannten Verfahren, be dem die Entfettungsstufe erforderlich ist, Industrie) überlegen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von mit Polyurethan beschichteten Produkten, in welchem ein mit einem Schmiermittel überzogenes Metallmaterial zu einem Kernelement mit einer gewünschten Gestalt preßgeformt und nachfolgend mit einem Polyurethanschaum überzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel eine Verbindung mit einer Sauerstoff-Wasserstoff-Bindung verwen- ι ο det wird und nach der Preßformung diese Verbindung mit einem Isocyanat eines Polyurethanmaterials auf den erforderlichen Abschnitten des Kernelements umgesetzt wird, um ohne Entfettung des Schmiermittels das Kernelement mit dem dabei erhaltenen Polyurethanschaum oder -überzug zu beschichten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel ein festes Schmiermitte! mit einem hohen Molekulargewicht verwendet wird

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel ein Polyolöl verwendet wird.