DE3335669C2 - Hinterspritzbares bahnförmiges Kunststoff-Verbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Hinterspritzbares bahnförmiges Kunststoff-Verbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

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Karl-Heinz Dipl.-Chem. Dr. 7119 Niedernhall Falk
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Abstract

Es wird ein direkt hinterspritzbares bahnförmiges Kunststoff-Verbundmaterial, ein Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung vorgeschlagen. Das Verbundmaterial besteht aus einer ersten Schicht aus einer Kunststoffolie oder einem Kunstleder mit dekorativer Oberfläche und einer zweiten, rückseitig mit der ersten verbundenen Schicht aus textilem Material, wobei die zweite Schicht aus einem Faservlies/Schaumstoff-Verbund besteht, welcher vorzugsweise durch Vernadeln einer Vlieslage mit einer Schaumstoffschicht hergestellt ist, und wobei der Verbund mit der Rückseite der Folie oder des Kunstleders durch Kaschieren oder Kleben fest verbunden ist und eine direkt hinterspritzbare Oberfläche bildet. Das Verbundmaterial wird zur Herstellung von Kunststofformteilen mit dekorativer Oberfläche, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Innenausstattung, durch direktes Hinterspritzen mit einer Kunststoffschmelze verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein hinterspritzbares bahnförmiges Kunststoff-Verbundmaterial mit einer ersten Schicht aus einer Kunststoffolie oder einem Kunstleder mit dekorativer Oberfläche und mit einer ius einer Vlieslage und einer Schaumstoffschicht gebildeten Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht, die mit der Rückseite der Folie oder des Kunstleders fest verbunden ist und eine direkt hinterspritzbare Oberfläche bildet, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Hinterspritzbare Kunststoffbahnen, beispielsweise in Form von Folien, die zum einseitigen Verbinden mit einem durch Spritzgießen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellten Formkörper bestimmt sind, sind aus der DE-PS 23 62 T74 bekannt Um zu verhindern, daß die auf die Rückseite der Kunststoffbahn aufgespritzte Kunststoffschmelze die im allgemeinen thermoplastische Bahn ebenfalls zum Schmelzen bringt, und um jede andere thermische Beschädigung der Kunststoffbahn zu verhindern, erfolgt das Hinterspritzen in besonderen, temperaturgeregelten Formen unter hoher Geschwindigkeit und hohem Druck, damit die Schmelzwärme möglichst schnell über möglichst große Flächen durch die Formhälften abgeführt und somit die Kunststoffbahn geschont wird. Zwar können auf diese Weise gewöhnliche Kunststoffolien of.ns komplizierten Schichtaufbau direkt hinterspritzt werden, indessen erfordert das Verfahren aufwendige Spritzgießformen und eine sehr genau kontrollierte Temperaturführung beim Hinterspritzen. Obwohl bei dem Verfahren mit hohen Geschwindigkeiten und hohem Druck gearbeitet wird, trifft die Schmelze, wenn auch nur kurz, mit ihrer ursprünglichen Schmelztemperatur direkt auf die zu hinterspritzende Kunststoffbahn, was zum einen eine relativ hohe Mindestdicke der Kunststoffbahn erfordert, zum anderen aber das quasi-kristalline Gefüge der Kunststoffbahn, insbesondere, wenn es sich um eine gereckte Folie handelt, nachteilig verändert, wodurch die Zug-, Dehn- und Reißfestigkeiten der dekorativen Oberschicht eines so hergestellten Formkörpers verschlechtert werden.
Auch aus der DE-OS 25 48 318 ist es bekannt, Kunststoffolien mit einer Kunststoffschmelze direkt zu hinterspritzen und so Formteile mit dekorativer Oberfläche herzustellen. Das Problem, die auf Schmelztemperatur erhitzte Beschichtungsmasse ohne Zerstörung des bahnförmigen Folienmaterials aufzubringen, wird hierbei durch kombiniertes Spritzen und Pressen zu lösen versucht, wobei der größte Teil der Schmelzwärme vor dem Kontakt der geschmolzenen Masse mit der Kunststoffolie über die Teile der Spritzgießform abgeführt und die Schmelzmasse besonders langsam auf der Rückseite des Folienmaterials verteilt wird. Auch hierbei sind komplizierte und teure Spritzgießformen sowie besonders druckbeständige Folien erforderlich, wenn eine Verletzung oder Beschädigung der zu hinterspritzenden
Folie sowie nachteilige Gefügeänderungen in der Folie vermieden werden sollen.
Aus der DE-OS 21 14 181 ist ein Verbundmaterial der eingangs genannten Gattung in Form eines integralen Bestandteils eines mit einer Polster- bzw. Dekorationsschicht versehenen Kunststoff-Formteils bekannt, bei dem eine mit einer Schaumstoffeinlage kaschierte Folie oder eine Kunstledereinlage auf der dem eingespritzten Kunststoff zugewandten Seite mit einem Vlies versehen wird, die einzelnen Schichten bzw. Flächengebilde lose in den Spannrahmen einsr Spritzgußform eingelegt und dann von der Rückseite des Vlieses her unter Bildung eines Formteils mit Kunststoff hinterspritzt werden. Hierbei wird die direkt hinterspritzbare Oberfläche allein von der Vliesschicht gebildet. Die heiße Kunststoffschmelze dringfnun zu einem nicht zu vernachlässigenden Teil durch die Vliesschicht hindurch und kommt mit der Schaumstoffschicht in Berührung, welche dadurch zumindest stellenweise zerstört wird. Dies wiederum führt zu unerwünschten Defekter, in der dekorativen Oberfläche der Folie, weil die Schaumstoffcnlage an den Stellen, an denen der Schaumstoff durch Berührung mit der hinterspritzten Schmelze zerstört worden ist, im allgemeinen eine geringere Dicke aufweist als in den unversehrten Bereichen. Die dekorative Oberfläche wird dadurch unruhig; sie wirft Falten und/oder Blasen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hinterspritzbare Kunststoffbahn der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die ohne Verwendung teurer, temperaturgeführter Spritzgießformen, ohne nachteilige Veränderung ihres quasi-kristallinen Gefüges, ohne zwingende Anwendung hoher Drücke sowie ohne thermische Beeinträchtigung bzw. Zerstörung der Folien- und Schaumstoffschichten direkt hinterspritzbar ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht aus der Schaumstoffschicht, einer ersten Vliesschicht auf deren Vorderseite und einer zweiten Vliesschicht auf deren Rückseite btJteht und durch Vernadeln der Vliesiage mit der Schaumstoffschicht derart gebildet ist, daß ein Teil der Fasern der Vlieslage die Schaumstoffschicht durchdringt und die zweite Vliesschicht bildet, während der restliche, auf der Vorderseite verbliebene Anteil der Fasern die erste Vliesschicht bildet.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial ist ohne jede Gefährdung der die dekorative Oberfläche bildenden Kunststoffolie oder des die dekorative Oberfläche bildenden Kunstleders direkt hinterspritzbar, und zwar unabhängig von der Aufspritzgeschwindigkeit, unabhängig vom Aufspritzdruck, unabhängig von der Temperatür der Kunütstoffschmelze und unabhängig von der Art der Spritzgießformen. Das in der Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht enthaltene Luftpolster stellt eine Wärmeisolationsschicht dar, die die vorzugsweise thermoplastische und/oder elastomere Kunststoffbahn mit dekorativer Oberfläche vor Zerstörung, Beschädigung oder Beeinträchtigung durch die heiße, rückseitig aufgebrachte Schmelze schützt, gleichzeitig aber eine feste und elastische Verbindung zwischen der dekorativen Oberschicht einerseits und dem hinterspritzten Formteil andererseits gewährleistet.
Das Hindurchnadeln der ursprünglichen Vlieslage durch die Schaumstoffschicht kann in der Weise erfolgen, daß etwa die Hälfte des ursprünglichen Fasergesamtgewichts auf der Rückseite der Schaumstoffschicht 6:. eine weitere Vliesschichi bildet und die ursprüngliche Vlieslage auf der Vorderseite der Schaumstoffschicht nur noch etwa die Hälfte ihres ursprünglichen Fasergewichts aufweist Die nach dem Vernadeln beiderseits der Schaumstoffschicht befindlichen Vliesschichten können aber auch unterschiedlich dick oder unterschiedlich dicht sein, so daß das Gewichtsverhältnis zwischen den Faseranteilen des Verbunds, die die rückseitige Vliesschicht bilden, und den Faseranteilen des Verbunds, die die vorderseitige Vliesschicht bilden, weiche den Rest der ursprünglichen Vlieslage darstellt, zwischen 1 :3 und 1 :1 liegt und vorzugsweise 1 :2 beträgt
Die Vlieslage, welche Bestandteil der Faservlies/ Schaumstoff-Verbundschicht ist, kann auf jede an sich bekannte Weise verfestigt sein, kann also bindemittelfrei oder unter Verwendung von Bindemitteln verfestigt sein und/oder ein- oder beidseitig vernadelt sein. Als besonders vorteilhaft für die erfindungsgemäßen Zwekke haben sich Vliese aus Polyester-, Polypropylen-, Baumwoll- und/oder Zellwollfasern erwiesen. Auch kann es sich um Krempelvliese oder um aerodynamisch gelegte Wirrfaservliese handeln; bevorzugt werden jedoch geuadeke Krempeiviiese. Bei e:aer vorteilhaften Ausführungsform ist die Vliesiage der Faservlies/ Schaumstoff-Verbundschicht zusätzlich auf ein Gewirk aufgenadelt, wobei das Gewirk auf der Seite, welche die direkte hinterspritzbare Oberfläche bildet, aufgenadelt, aber auch in die Mitte der Vliesschicht eingenadelt sein kann. Das Vlies kann auch auf ein Gewebe anstelle eines Gewirks aufgenadelt sein, doch ist die Elastizität und Dehnbarkeit der ganzen Bahn bei Verwendung eines Gewirks größer.
Die Schaumstoffschicht der Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht besteht vorzugsweise aus geschäumtem, nicht-thermoplastischem Kunststoff, wobei sich geschäumtes Polyurethan als besonders vorteilhaft herausgestellt hat Die Schaumstoffschicht kann in Form einer Schaumfolie vorliegen.
Obwohl die Stärke der die dekorative Oberfläche bildenden Folie bzw. des hierfür verwendeten Kunstleders innerhalb weiter Grenzen unkritisch ist, werden doch vorzugsweise mindestens 0,3 mm starke ungeschäumte FoIi-Ji oder aber mindestens 0,8 mm starke Schaumfolien, die auch Integralschaumfolien sein können, verwendet. Die Folie bzw. das Kunstleder können aus Polyvinylchlorid (PVC), insbesondere Weich-PVC, oder einem anderen bekannten thermoplastischen und/oder elastomeren Kunststoff bestehen.
Die Verbindung zwischen der Folie oder dem Kunstleder und der Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht kann nicht nur unter Einwirkung von Wärme und/oder Druck, z. B. durch Kaschieren, hergestellt werden, sondern auch durch Kleben mittels geeigneter Kleber. Wenn als Oberflächenschicht ein Kunstleder anstelle einer Kunststoffolie verwendet wird, so kann es sich hierbei um jede bekannte Art von Kunstleder handeln, also auch um kosgdationsverfestigte Kunstleder und um solche mit einem textlien Träger, beispielsweise auf Basis eines Gewebes, Gewirkes oder Vlieses.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung des hinterspritzbaren bahnförmigem Verbundmaterials mit den vorstehend geschilderten Merkmalen und Eigenschaften gelöst, bei dem eine Vlieslage mii einer Schaumstoffschicht zu einer Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht verarbeitet und mit der Rückseite einer Kunststoffolie bzw. eines Kunstleders mit dekorativer Oberfläche so kaschiert oder verklebt wird, daß die direkt hinterspritzbare Oberfläche des Verbunds eine Vliesschicht aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vliesiage derart mit der Schaumstoffschicht verna-
delt wird, daß ein Teil der Fasern der Vlieslage die Schaumstoffschicht durchdringt und auf deren Rückseite die zweite Vliesschicht bildet, während der restliche Anteil der Fasern als erste Vliesschicht auf der Vorderseite der Schaumstoffschicht verbleibt. 5
Als Schaumstoffschicht wird bevorzugt eine Schaumfolie verwendet. Vorteilhaft wird die Faservlies/ Schaumstoff-Verbundschicht zusätzlich mit einem Gewirk vernadelt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des er- 10 findungsgemäßen hinterspritzbaren bahnförmigen Kunststoff-Verbundmaterials im Schnitt (zum Zwecke der Flrläuterung vergrößert und nicht maßstabsgerecht) dargestellt:
Das hinterspritzbare bahnförmige Verbundmaterial 1 besteht aus einer auf die Rückseite 4 einer mindestens 03 mm starken ungeschäumten PVC-Folie 3 mit dekorativer Oberfläche 6 aufkaschierten Faservlies/Schaumstoff- Verbundschicht 2. Der Verbund 2 besteht aus einer mit einer Polyurethan-Schaumfolie 7, die vorzugsweise eine Dichte von 40 bis 50 g/ccm aufweist, vernadelten Polyester-Krempelvlieslage. Die Vlieslage ist derart mit der Schaumfolie 7 vernadelt, daß ein Teil der Fasern 10 die Schaumstoffschicht 7 durchdringt und auf deren Rückseite eine Viiesschicht 8 bildet, während sich der restliche Anteil der Fasern in Form einer Viiesschicht 9 auf der Vorderseite der Schaumstoffschicht 7 befindet. Die Vliesschicht 9 bildet somit die direkt hinterspritzbare Oberfläche 5 des Verbundmaterials, während die Vliesschicht 8 mit der Rückseite 4 der PVC-Folie 3 durch Aufkaschieren des Verbunds 2 fest verbunden ist Das Gewichtsverhältnis zwischen den Faseranteilen des Verbunds 2, die die Viiesschicht 8 bilden, und den Faseranteilen, die die Vliesschicht 9 bilden, liegt zwischen 0,4 und 0,6.
Das erfindungsgemäße hinterspritzbare Verbundmaieriäi wird vorzugsweise zur Herstellung von Kunststof form teilen mit dekorativer Oberfläche, insbesondere für die Kraftfahrzeug-Innenausstattung, verwendet, und zwar durch direktes Hinterspritzen mit einer Kunststoffschmelze, beispielsweise aus Polypropylen oder aus einem anderen Polyolefin oder aber aus Polystyrol, Polyester, Polyurethan o. dgl. Bei solchen Kunststofformteilen für die Kraftfahrzeug-Innenausstattung handelt es sich beispielsweise um Armaturenbretter, Türseitenteile. Konsolen, Kardantunnelabdeckungen, Himmel o. dgl. Formteile mit dekorativ bedruckter und/ oder geprägter Oberfläche werden aber auch als Wandverkleidungen in Hoch- und Tiefbauten, in Flugzeugen und Schiffen, als Teile von Freizeitmobeln u. dgl. unter Verwendung errindungsgemäßer Kunststoffbahnen hergestellt. Die verwendeten Materialien können je nach dem Verwendungszweck in nahezu beliebiger Weise modifiziert werden; so können z. B. Flammschutzmittel, 'einteilige Metallpulver, bakterizide und fungizide Mittel, antistatisch wirkende Mittel u. dgl. in die Kunststoff massen eingearbeitet werden.
Das erfindungsgemäße hinterspritzbare Verbundmaterial ist flexibel und dehnfähig und kann aufgrund seiner geringen Gesamtstärke problemlos in Spritzgießformen eingespannt werden; es weist keine wesentlichen Verformungsrückstellkräfte auf und sorgt durch seinen besonderen Aufbau für eine gleichmäßige Verteilung der zu hinterspritzenden Polymeren, ohne daß die dekorative Oberfläche der Folie bzw. des Kunstieders beeinträchtigt oder gar zerstört wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Paten tansprüche:
1. Hinterspritzbares bahnförmiges Kunststoff-Verbundmaterial mit einer ersten Schicht aus einer Kunststoffolie oder einem Kunstleder mit dekorativer Oberfläche und mit einer aus einer Vlieslage und einer Schaumstoffschicht gebildeten Faservlies/ Schaumstoff-Verbundschicht, die mit der Rückseite der Folie oder des Kunstleders fest verbunden ist und eine direkt hinterspritzbare Oberfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht (2) aus der Schaumstoffschicht (7), einer ersten Vliesschicht (9) auf deren Vorderseite und einer zweiten Vliesschicht
(8) auf deren Rückseite besteht und durch Vernadeln der Vlieslage mit der Schaumstoffschicht (7) derart gebildet ist, daß ein Teil der Fasern (10) der Vlieslage die Schauöütoffschicht (7) durchdringt und die zweite Vliesschicht (8) bildet, während der restliche, auf der Vorderseite verbliebene Anteil der Fasern die erste Vliesschicht (9) bildet
2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht (2) zusätzlich mit einem Gewirk vernadelt ist
3. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen den Faseranteilen der Verbundschicht (2), die die zwei ά Vliesschicht (8) bilden, und den Faseranteilen des Verbunds (2), die die erste Vliesschicht
(9) bilden, 1 :3 bis 1 :1, vorzugsweise 1 :2, beträgt
4. Verbundmaterial nadi einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, uaß die Schaumstoffschicht (7) eine Schaumfolie ist.
5. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff aus geschäumtem nicht-thermoplastischem Kunststoff besteht.
6. Verbundmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff aus Polyurethan besteht.
7. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffolie bzw. das Kunstleder (3) mit dekorativer Oberfläche (6) aus thermoplastischem und/oder elastomerem Kunststoff besteht.
8. Verbundmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie bzw. das Kunstleder (3) aus Polyvinylchlorid, insbesondere Weich-PVC, besteht.
9. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Faservlies/Schaumstoff-Verbundschicht (2) aus Pofyester, Polypropylen, Baumwolle oder Zellwolle oder deren Mischungen bestehen.
10. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) mit dekorativer Oberfläche (6) eine mindestens 03 mm starke ungeschäumte Folie oder eine mindestens 0,8 mm starke Schaum- oder Integralschaumfolie ist.
11. Verfahren zur Herstellung des hinterspritzbaren bahnförmigen Verbundmaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Vlieslage mit einer Schaumstoffschicht zu einer Faservlies/ Schaumstoff-Verbundschicht verarbeitet und mit der Rückseite einer Kunststoffolie bzw. eines Kunstleders mit dekorativer Oberfläche so kaschiert oder verklebt wird, daß die direkt hinterspritzbare Oberfläche des Verbunds eine Vliesschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vlieslage derart mit der Schiiumstoffschicht vernadelt wird, daß ein Teil der Fasern der Vlieslage die Schaumstoffschicht durchdringt und auf deren Rückseite die zweite Vliesschicht bildet, während der restliche Anteil der Fasern als erste Vliesschicht auf der Vorderseite der Schaumstoffschicht verbleibt
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