DE60033956T2

DE60033956T2 - Thermoplastischer schaumklebstoff

Info

Publication number: DE60033956T2
Application number: DE2000633956
Authority: DE
Inventors: Takahiro Tochioka; Kazuhisa Toh; Mitsuharu Kaneko
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: EP1228156A2; EP1228156B1; US6552095B1; WO2001023178A2; DE60033956D1; JP4552301B2; WO2001023178A3; JP2001162709A; KR20010103707A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermoplastischen Schaumkleber. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen thermoplastischen Schaumkleber, der bei der Herstellung eines Schichtstoffs verwendet wird, umfassend ein Paar von thermoplastischen Harzelementen mit Schwankungen des Abstands zwischen ihren Klebeflächen, die mit einer guten Haftkraft haften.
STAND DER TECHNIK
Als Innenraumelemente von Fahrzeugen, wie beispielsweise Automobilen, werden Schichtstoffelemente verwendet, die ein aus einem Vinylchloridharz bestehendes Außenhautmaterial umfassen, das mittels eines Polyurethanschaums auf einem Substrat laminiert ist. Das Substrat wird gewöhnlich aus einem ABS-Harz, aus einem modifizierten Polyphenylenetherharz oder aus Polypropylen (vgl. die Dokumente JP-B-5-1123 oder JP-A-8-48201) gebildet. Die Polyurethanschaumschicht verleiht den Schichtstoffelementen einen Eindruck von Polsterung, gleicht die Unebenheit der rückwärtigen Fläche des Außenhautmaterials aus und läßt das Außenhautmaterial und das Substrat fest aneinander haften. Wie in den Dokumenten JP-A-6-106682 und JP-A-7-214672 beschrieben, ist auch ein Schichtstoff mit einem ein Terpenharz umfassenden Kleber bekannt, der zwischen dem Außenhautmaterial und dem Substrat eingebracht wird, um die Haftkraft zwischen ihnen zu erhöhen.
Indessen ist es als Teil der Maßnahmen zum Schutz der Umwelt erforderlich, eine Wiederverwertungsrate von Materialien zum Bau von Automobilen zu erhöhen, und es besteht die Verpflichtung, Teile zu verwenden, von denen, ausgehend vom Gewicht des Automobils, zumindest 90 % wiederverwertet werden können.
Im Fall der herkömmlichen Schichtstoffelemente, die das Außenhautmaterial des Vinylchloridharzes, den Polyurethanschaum und das Substrat aus ABS-Harz umfassen, ist es jedoch sehr schwierig, die einmal laminierten Materialien zu trennen und sie wiederzuverwerten, da die Elemente die unterschiedlichen Materialien umfassen und außerdem das thermoplastische Harz und das aushärtende Harz zur gleichen Zeit verwenden und diese fest aneinander haften. Somit kann in Betracht gezogen werden, daß, wenn Harzmaterialien, die zur Herstellung von Innen- und Außenelementen verwendet werden, in ein und demselben Harz vereint werden, die Materialien einfach wiederverwertet werden können und somit die Wiederverwertungsrate erhöht werden kann.
Das Dokument JP-A-10-244885 offenbart ein Innenraumelement für ein Fahrzeug, das ein Außenhautmaterial, eine Schaumzwischenschicht und einen Kern umfaßt, von denen alle aus Polyolefinharzen bestehen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Elements. Das Außenhautmaterial, die Schaumzwischenschicht und der Kern werden jedoch alle mittels eines so genannten Powder-Slush-Molding-Verfahrens (ein Formgießverfahren unter Verwendung von pulverförmigem Harz) geformt, die Schaumschicht kann die Schwankung des Abstands zwischen dem Außenhautmaterial und dem Kern (Substrat), die sich aus der auf den Klebeflächen gebildeten Unebenheit ergibt, nicht ausgleichen.
Das Dokument JP-A-60-248749 offenbart einen Schaumkleber, der ein Styrol-Butadien-Copolymer als Hauptkomponente umfaßt. Das Dokument JP-A-2-199164 offenbart eine Harzzusammensetzung, die ein Terpenphenolharz zum Erhöhen der Haftung zwischen der Harzzusammensetzung für ein Außenhautmaterial und einem Polyurethanschaum umfaßt. In diesem Fall kann die Harzzusammensetzung jedoch eine schlechtere Qualität, wie beispielsweise Klebrigkeit, aufweisen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen thermoplastischen Schaumkleber bereitzustellen, der zum Herstellen eines solchen Schichtstoffs verwendet werden kann, das heißt eines thermoplastischen Harzschichtstoffs, bei dem alle Schichten aus thermoplastischen Harzen gebildet sind, der die Schwankung des Abstands zwischen den Schichtelementen ausgleichen kann und dessen Schichten fest haften, und/oder eines Harzschichtstoffs, der im wesentlichen zu 100 % wiederverwertet werden kann.
Erfindungsgemäß wird ein thermoplastischer Schaumkleber bereitgestellt, der einen Styrol-Butadien-Gummi, 3 bis 10 Gewichtsanteile Mikrokapseln, die einen Schaumbildner enthalten, und eine Hülle aus einem Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer pro 100 Gewichtsanteile des Klebers umfaßt, sowie ein gemischtes Lösungsmittel aus Toluol und Cyclohexan und einen Feststoffgehalt von 30 bis 60 Gewichtsprozenten aufweist.
Dieser thermoplastische Kleber wird bevorzugt als Material für die aus thermoplastischem Material bestehende Schaumschicht des Schichtstoffs verwendet, der mittels der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann, oder als ein im Verfahren zur Herstellung des Schichtstoff verwendetes thermoplastisches Klebematerial.
Im vorliegenden Dokument steht die "Schwankung des Abstands" für die von der Unebenheit auf den Klebeflächen verursachte Schwankung des Abstands zwischen den Klebeflächen eines Paars von thermoplastischen Harzelementen. Konkret beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der durch die Oberflächenrauhigkeit der Klebeflächen mit der maximalen Höhe Rt von zumindest 7,0 μm entstehende Schwankung des Abstands, wobei die maximale Höhe der Oberflächenrauhigkeit Rt mittels eines Abstands zwischen zwei Linien ermittelt wird, die parallel zur Mittellinie der Rauhigkeitskurve gezeichnet werden, wobei die Mittellinie der Rauhigkeitskurve im Bereich der Rauhigkeitskurve entlang der Regellänge für die mehrschichtige Darstellung des Bereichs herausgeschnitten wurde.
Für den mittels der vorliegenden Erfindung herstellbaren Schichtstoff ist es charakteristisch, daß seine Dicke im wesentlichen konstant ist, er kann wiederverwertet werden, und er weist eine hohe Haftkraft und außerdem gute Polsterungseigenschaften auf. Wenn der Schichtstoff eine thermoplastische Harzschaumschicht aufweist, sind die Polsterungseigenschaften weiter verbessert, oder die Freiheit bei der Auswahl des Materials für den aus thermoplastischem Material bestehenden Schaum wird größer, da die Polsterungseigenschaften von der thermoplastischen Harzschaumschicht erreicht werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des mittels der vorliegenden Erfindung herstellbaren Schichtstoffs wird die thermoplastische Harzschaumschicht auf der Klebefläche des thermoplastischen Harzelements auf der Außenhautseite bereitgestellt, und zumindest entweder ein Terpenharz oder ein modifiziertes Polyolefin mit niedriger Molmasse wird mit Bezug auf das thermoplastische Harzelement und die thermoplastische Harzschaumschicht nur der thermoplastischen Harzschaumschicht zugegeben. In diesem Fall kann die Haftkraft ohne die Verschlechterung der Qualität, wie beispielsweise Klebrigkeit des Außenhautmaterials, usw., erhöht werden.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des mittels der vorliegenden Erfindung herstellbaren Schichtstoffs werden das thermoplastische Harzelement auf der Außenhautseite und die thermoplastische Harzschaumschicht mittels eines Powder-Slush-Molding-Verfahrens geformt, und die Menge des Terpenharzes und/oder des modifizierten Polyolefins mit niedriger Molmasse, das zugegeben werden soll, beträgt, ausgehend von 100 Gewichtsanteilen des thermoplastischen Harzes in der thermoplastischen Harzschaumschicht, zwischen 3 und 20 Gewichtsanteile. In diesem Fall kann die Haftkraft ohne die Verschlechterung der Qualität, wie beispielsweise Klebrigkeit des Außenhautmaterials, erhöht werden, beispielsweise...
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine vertikale Querschnittsansicht eines bevorzugten Beispiels des mittels der vorliegenden Erfindung herstellbaren Schichtstoffs.
1B ist eine vertikale Querschnittsansicht eines weiteren bevorzugten Beispiels des Schichtstoffs.
2 ist ein Prozeßschaubild eines Verfahrens zur Herstellung des Schichtstoffs von 1A oder 1B.
3 zeigt eine Versuchseinrichtung im Wärmebeständigkeits-Kriechtest.
4 zeigt eine Vorrichtung zum Messen der Wiederherstellung nach Eindellung.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In der vorliegenden Erfindung kann als Material für die aus thermoplastischem Material bestehende Schaumschicht im Schichtstoff ein olefinischer thermoplastischer Schaumkleber, der einen Styrol-Butadien-Gummi umfaßt (Styrol-Butadien-Copolymer), oder ein thermoplastisches Klebematerial verwendet werden, das einen Schaumbildner enthält. Der thermoplastische Schaumkleber umfaßt 3 bis 10 Gewichtsanteile Mikrokapseln, die einen Schaumbildner enthalten und eine Hülle aus einem Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer pro 100 Gewichtsanteile des Klebers umfassen, enthält ein gemischtes Lösungsmittel aus Toluol und Cyclohexan und weist einen Feststoffgehalt von 30 bis 60 Gewichtsprozenten auf. Dieser Typ des thermoplastischen Schaumklebers übt eine starke Haftkraft aus, wird bei einer niedrigen Temperatur weich und weist gute Schaumbildungs- und Verarbeitungseigenschaften auf.
In einem bevorzugten Beispiel des in der vorliegenden Erfindung verwendeten thermoplastischen Schaumklebers weist der Styrol-Butadien-Gummi ein säuremodifiziertes Styrol-Butatdien-Styrol-Copolymer sowie ein Isocyanat auf, welches das Copolymer vernetzt. In diesem Beispiel werden die Wärmebeständigkeits-Steifigkeit und die Wärmebeständigkeits-Haftkraft des thermoplastischen Schaumklebers erhöht.
In einem weiteren bevorzugten Beispiel des thermoplastischen Schaumklebers liegt ein Gewichtsverhältnis von Vinylidenchlorid zu Acrylnitril im Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer im Bereich von 50:50 bis 60:40. In diesem Beispiel kann die Schaumbildungstemperatur gesenkt werden.
In der vorliegenden Erfindung ist der thermoplastische Schaumkleber dazu vorgesehen, in einem Schichtstoff (geformter Schichtharzgegenstand) mit einem Außenhautmaterial, das zumindest eine Schicht eines thermoplastischen Harzes umfaßt, einer Schaumklebeschicht, die ein Olefinharz umfaßt, und einem Substrat, die integriert sind, verwendet zu werden.
Die thermoplastischen Schaumkleber, die das Olefinharz umfassen, können ein Styrol-Butadien-Copolymer, einen säuremodifizierten Styrol-Butadien-Gummi (SBR) (beispielsweise ein Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymer (SEBS), einen Tackifier (beispielsweise α-Pinen-Terpenphenol), Alkylphenolharz, das freie Carboxylgruppen und Phenylester umfaßt (Hersteller: Hoechst), Cyclohexan/Toluol, einen Acrylnitril-Vinylidenchlorid-Schaumbildner und unverarbeitetes Methylendiphenylisocyanat (MDI) enthalten.
1. Struktur des Schichtstoffs
Zunächst wird das grundlegende Konzept des Aufbaus bzw. der Struktur des mittels der vorliegenden Erfindung herstellbaren Schichtstoffs erläutert.
Als thermoplastisches Harz, das die thermoplastischen Harzelemente und die optionale thermoplastische Harzschaumschicht bildet, kann ein beliebiges herkömmliches thermoplastisches Harz verwendet werden. Bevorzugte Beispiele des thermoplastischen Harzes umfassen Polyolefin (beispielsweise Polypropylen), thermoplastisches Polyurethan oder Polyvinylchlorid. Bevorzugt unter ihnen ist Polyolefin, insbesondere Polypropylen.
Wenn eines der thermoplastischen Harzelemente das Außenhautmaterial eines Innenraumteils oder einer Innenraumkomponente bildet, handelt es sich bei dem thermoplastischen Harz vorzugsweise um ein weiches thermoplastisches Harz.
Das thermoplastische Harz des thermoplastischen Harzelements und das der thermoplastischen Schaumschicht können identisch oder verschieden sein. Die typischen Kombinationen der Harzmaterialien sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Anmerkungen: 1) Polyphenylenoxid 2) Acrylnitril-Styrolacrylat.

Bei dem thermoplastischen Material, welches das thermoplastische Klebematerial bildet, das die thermoplastischen Harzelemente zusammenklebt, kann es sich um ein beliebiges herkömmliches klebfähiges thermoplastisches Harz handeln. Bevorzugte Beispiele des klebfähigen thermoplastischen Harzes umfassen Styrol-Olefin-Copolymere (beispielsweise Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymere oder Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere), Chloropren oder Acrylharze (für wasserhaltige Kleber).
Bei dem Schaumbildner, der im klebfähigen thermoplastischen Material und in der thermoplastischen Harzschicht enthalten ist, kann es sich um einen beliebigen herkömmlichen Schaumbildner handeln. Die Schaumbildner umfassen Schaumbildner des verdunstenden Typs, wie beispielsweise aliphatische Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Pentan oder Neopentan), Chlorkohlenwasserstoffe (beispielsweise Dichlormethan) und Fluorkohlenwasserstoffe (beispielsweise Freon^®); und Schaumbildner des sich zersetzenden Typs, wie beispielsweise Natriumhydrogencarbonat, Azidverbindungen und Azodicarbonamid.
Außerdem können Schaumperlen, die in Polymerkapseln verkapselte Schaumbildner umfassen, und Mikrokapseln für thermisches Schäumen als Schaumbildner verwendet werden.
Als nächstes wird ein spezifischer Aufbau bzw. eine spezifische Struktur des mittels der vorliegenden Erfindung herstellbaren Schichtstoffs (geformter Schichtharzgegenstand) erläutert. Ein derartiger Schichtstoff kann als Material für eine Instrumententafel eines Automobils verwendet werden.
Wie in 1A gezeigt, umfaßt der Schichtstoff S die Schicht der Außenhautoberfläche 1, die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 (die Schaumschicht), die ein Olefinharz umfassende Schaumklebeschicht 3 und das PP-Substrat (Polypropylensubstrat) 4, die in dieser Reihenfolge von der Außenhautseite bis zur Substratseite laminiert sind. Die Schicht der Außenhautoberfläche 1 und die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 bilden das Außenhautmaterial F1 (siehe 2). Hier ist die Schicht der Außenhautoberfläche 1 ein Beispiel für das "thermoplastische Harzelement" auf der Außenhautseite, die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 ist ein Beispiel für die "thermoplastische Harzschaumschicht", die Schaumklebeschicht 3 ist ein Beispiel für die "aus thermoplastischem Material bestehende Schaumschicht" und das PP-Substrat 4 ist ein Beispiel für das andere "thermoplastische Harzelement".
Die Schicht der Außenhautoberfläche 1 wird durch Formgießen eines TPO-Harzpulvers (thermoplastisches Olefin) ausgebildet, das als Ausgangsmaterial fungiert und bei dem es sich um eines der thermoplastischen Olefinharze handelt. Beispielsweise umfaßt das TPO-Harz Polypropylen und, ausgehend vom Gewicht des Polypropylens, zumindest 20 Gewichtsprozente einer Gummikomponente (vernetzter oder teilweise vernetzter Gummi).
Die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 wird mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens einstückig auf der rückwärtigen Fläche der Schicht der Außenhautoberfläche 1 ausgebildet. Bei der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 handelt es sich um eine Weichschaumschicht, die mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens aus einem Harz-Ausgangsmaterial, welches das TPO-Harzpulver enthält, einem Schaumbildner und einem Terpenphenolharz, bei dem es sich um ein mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens hergestelltes Terpenharz handelt, gebildet wird. Hier kann das Terpenphenolharz in einer Menge von 3 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteile des TPO-Harzpulvers enthalten sein. Das Ausdehnungsverhältnis der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 kann etwa Faktor 4 sein. Bei dem TPO-Harz, das die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 bildet, kann es sich um das gleiche handeln wie das TPO, das die Schicht der Außenhautoberfläche 1 bildet.
Die Schaumklebeschicht 3 umfaßt ein Styrol-Butadien-Copolymer, ein Maleinsäureanhydrid-modifiziertes SEBS, α-Pinen-Terpenphenol, Cyclohexan/Toluol und einen Acrylnitril-Vinylidenchlorid-Schaumbildner als Hauptkomponenten. Außerdem wird unverarbeitetes MDI als Vernetzungsmittel in einer Menge von 5 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteile der Hauptkomponenten eingemischt.
Das PP-Substrat 4 wird durch Spritzgießen aus einem Polypropylenharz (PP-Harz) gebildet, bei dem es sich um ein Olefinharz handelt.
Im Schichtstoff S von 1A besteht das Außenhautmaterial, wie oben beschrieben, aus der Schicht der Außenhautoberfläche 1 und der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2.
Alternativ kann das Außenhautmaterial, wie in 1B gezeigt, aus der Schicht der Außenhautoberfläche 1' mit der gleichen Zusammensetzung wie bei der Schicht der Außenhautoberfläche 1 bestehen, ohne daß die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 vorgesehen wird. Der Schichtstoff S' kann im Vergleich zum Schichtstoff S von 1A auf sehr einfache Weise hergestellt werden, obwohl ersterer geringfügig verringerte Klebe- und Polsterungseigenschaften aufweist.
2. Herstellung des Schichtstoffs
Nun wird das grundlegende Konzept des Herstellungsverfahrens des Schichtstoffs erläutert.
Der Schichtstoff kann mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden. Nun wird ein bevorzugtes Herstellungsverfahren unter Bezugnahme auf einen Schichtstoff erläutert, der ein Außenhautmaterial, eine aus thermoplastischem Material bestehende Schaumschicht (eine Schaumzwischenschicht), eine aus thermoplastischem Material bestehende Schaumklebeschicht (eine Schaumklebeschicht) und ein Substrat umfaßt.
Ein thermoplastisches Klebematerial, das einen Schaumbildner enthält (ein Schaumklebematerial), wird auf die Klebefläche des thermoplastischen Harzsubstrats aufgebracht.
Getrennt davon wird ein thermoplastisches Harz, das einen Schaumbildner enthält (eine thermoplastische Schaumharzverbindung), auf eine Oberfläche der thermoplastischen Harzfolie, die das Außenhautmaterial bildet, mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens aufgebracht oder auf ihr laminiert. Dann wird die thermoplastische Schaumbildungsharzverbindung erwärmt und aufgeschäumt, um eine Schaumzwischenschicht zu bilden.
Der Schichtstoff des Außenhautmaterials und die thermoplastische Harzschaumschicht werden so auf der Werkzeugoberfläche eines unteren Formwerkzeugs eingesetzt, daß das Außenhautmaterial der Werkzeugoberfläche gegenüberliegt, während das mit dem Schaumklebematerial beschichtete thermoplastische Harzsubstrat so auf der Werkzeugoberfläche eines oberen Formwerkzeugs eingesetzt wird, daß das Substrat der Werkzeugoberfläche gegenüberliegt.
Während des Aufschäumens des Schaumklebematerials oder danach werden die Formwerkzeuge so weit geschlossen, bis der Abstand zwischen ihnen einen spezifischen Wert erreicht, der von der Dicke des endgültigen Schichtstoffs abhängt. In diesem Schritt kann das Beheizen mit einem Heißluftofen, ferner Infrarotstrahlung oder naher Infrarotstrahlung erfolgen. Die Erwärmungstemperatur wird gemäß der Art des verwendeten Schaumbildners in geeigneter Weise gewählt.
Anschließend wird der geformte Schichtstoff in den Formwerkzeugen abgekühlt, und die Formwerkzeuge werden geöffnet. Dann wird der geformte Schichtstoff aus den Formwerkzeugen entnommen.
In einem weiteren Verfahren werden der Schichtstoff des Außenhautmaterials und die thermoplastische Harzschaumschicht und das mit dem Schaumklebematerial beschichtete, thermoplastische Harzsubstrat jeweils in das untere bzw. obere Formwerkzeug eingesetzt, und dann werden die Formwerkzeuge so weit geschlossen, bis der Abstand der Formwerkzeuge einen bestimmten Wert erreicht. Anschließend werden die Formwerkzeuge beheizt, um die Schaumharzverbindung und das Schaumklebematerial aufzuschäumen. Bei diesem Verfahren können die Formwerkzeuge mit einem Heißluftofen, Dampf oder Hochfrequenzinduktionsheizung beheizt werden. Die Erwärmungstemperatur wird gemäß der Art des verwendeten Schaumbildners in geeigneter Weise gewählt.
Anschließend wird der geformte Schichtstoff in den Formwerkzeugen abgekühlt, und die Formwerkzeuge werden geöffnet. Dann wird der geformte Schichtstoff aus den Formwerkzeugen entnommen.
Gemäß diesen Verfahren werden die Schwankungen des Abstands zwischen den thermoplastischen Harzelementen, beispielsweise dem Außenhautmaterial und dem Substrat der Instrumententafel, ausgeglichen. Wenn also die Klebefläche des Außenhautmaterials oder des Substrats eine erhebliche Unebenheit aufweist, kann ein ausreichender Klebeflächenbereich gegenüber der unebenen Oberfläche beibehalten werden, da das Schaumklebematerial zwischen dem Außenhautmaterial und dem Substrat so aufgeschäumt wird, daß das aufgeschäumte Material mit Sicherheit in die vertieften Teile eindringt. Daher wird die Haftkraft zwischen den Elementen verbessert, und der hergestellte Schichtstoff weist gute Polsterungseigenschaften auf.
Das Verfahren ist insbesondere nützlich, um das thermoplastische Harzelement anzukleben, das mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens hergestellt wird und somit eine rückwärtige Fläche (eine am Substrat klebende Fläche) mit Unebenheit aufweist, welche die erheblichen Schwankungen des Abstands erzeugt, wenn sie mit dem eine ebene Oberfläche aufweisenden Substrat gepaart wird.
Wenn die thermoplastische Harzschaumschicht zwischen dem thermoplastischen Harzelement und der thermoplastischen Klebematerialschicht vorgesehen wird, ist die thermoplastische Harzschaumschicht Träger der Polsterungseigenschaften, während die thermoplastische Klebematerialschicht Träger der Klebeeigenschaften ist. Somit wird die Freiheit bei der Auswahl des Harzes größer.
Die Unebenheit der rückwärtigen Flächen der thermoplastischen Harzelemente haben keinen Einfluß auf die Eigenschaften der Oberflächen des Schichtstoffs, da die Schaumschicht des thermoplastischen Klebematerials und die optionale thermoplastische Harzschaumschicht die Schwankungen des Abstands zwischen den Elementen ausgleichen. Demgemäß kann der Schichtstoff mit der ebenen Oberfläche insofern erhalten werden, als die Oberfläche des Elements eben ist. Wenn die Oberfläche des Elements mit Einprägungen versehen ist, kann der Schichtstoff erhalten werden, der die Einprägungen wahrheitsgetreu wiedergibt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf den Schichtstoff S von 1A ein spezifisches Verfahren zur Herstellung eines Schichtstoffs (geformter Schichtharzgegenstand) erläutert.
Wie in 2 gezeigt, werden die Herstellungsschritte für den Schichtstoff S grob in die folgenden Schritte unterteilt: die Schritte (i) bis (iv) zur Ausbildung des Außenhautmaterials, um das aus der Schicht der Außenhautoberfläche 1 und der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 bestehende Außenhautmaterial F1 zu bilden; die Schritte (v) und (vi) zur Ausbildung des Substrats, um das aus der Schaumklebeschicht 3 und dem PP-Substrat 4 bestehende Substratelement F2 zu bilden; und die Schichtungsschritte (vii) und (viii), um den Schichtstoff S fertigzustellen, indem das Außenhautmaterial F1 und das Substratelement F2 aneinandergeklebt werden.
Im folgenden werden die Vorgehensweisen in den Schritten (i) bis (vii) erläutert.
In den Schritten zur Ausbildung des Außenhautmaterials wird zunächst in Schritt (i) (dem Pulverungsschritt für das Außenhautmaterial) das Pulver 6 für das Außenhautmaterial, das im ersten Behälter 5 enthalten ist, in den beheizten Formrahmen 7 eingebracht. In diesem Schritt wird das in der Nähe der Werkzeugoberfläche des Formrahmens 7 befindliche Pulver 6 für das Außenhautmaterial weich oder schmilzt und haftet an der Werkzeugoberfläche des Formrahmens 7, um das Außenhaut-Zwischenmaterial 8 zu bilden.
Im Schritt (ii) (dem Pulverwechselschritt) wird das überschüssige (nicht anhaftende) Pulver 6 für das Außenhautmaterial in den Behälter 5 zurückgeführt, und dann wird das Pulver 10 für den Schaum, das einen Schaumbildner enthält (das heißt, ein thermoplastisches Harz, das einen Schaumbildner enthält), das im zweiten Behälter 9 enthalten ist, bereitgestellt.
Im Schritt (iii) (dem Pulverungsschritt zum Laminieren einer Schaumschicht) wird das im zweiten Behälter 9 enthaltene Pulver 10 in den Formrahmen 7 eingebracht, an dem das Außenhaut-Zwischenmaterial 8 haftet. In diesem Schritt haftet das Pulver 10 für den Schaum, das in der Nähe des Außenhaut-Zwischenmaterials 8 vorhanden ist, an der Oberfläche des Außenhaut-Zwischenmaterials 8 an und bildet die Vorschaumschicht 11. Dann wird das überschüssige (nicht anhaftende) Pulver 10 in den zweiten Behälter 9 zurückgeführt.
Im Schritt (iv) (dem Schritt zum Bilden von PP-Schaum als rückwärtige Fläche des PP-Außenhautmaterials) wird der aus dem Außenhaut-Zwischenmaterial 8 und der Vorschaumschicht 11 bestehende Schichtstoff aus dem Formrahmen 7 entnommen. Dann wird der Schichtstoff erwärmt, und der in der Vorschaumschicht 11 enthaltene Schaumbildner wird aufgeschäumt, so daß die Vorschaumschicht 11 die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 (die Schaumschicht) des Außenhautmaterials bildet, während das Außenhaut-Zwischenmaterial 8 die Schicht der Außenhautoberfläche 1 bildet. Somit bilden die Schicht der Außenhautoberfläche 1 und die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 das Außenhautmaterial F1.
In den Schritten zur Ausbildung des Substrats wird zunächst das der Einspritzvorrichtung 12 zugeführte Ausgangsmaterialgranulat 13 (PP-Granulat) geschmolzen und dann im Schritt (v) (dem Spritzgießschritt) in den Formhohlraum der Spritzgießmaschine 14 eingespritzt. Auf diese Weise wird das Zwischensubstrat 15 ausgebildet.
Als nächstes wird im Schritt (vi) (dem Schritt zum Aufbringen des Klebers) der das Olefinharz (das thermoplastische Klebematerial, das den Schaumbildner enthält) umfassende Schaumkleber 17 mit der Auftragvorrichtung 16 auf eine Oberfläche des Zwischensubstrats 15 (an dem das Außenhautmaterial haftet) durch Aufsprühen aufgetragen, um die Klebeschicht 18 zu bilden. Das Zwischensubstrat 15 und die Klebeschicht bilden das Substrat F2.
In den Schichtbildungsschritten wird zunächst im Schritt (vii) (dem Erwärmungs- und Schaumbildungsschritt) das aus dem ersten Formwerkzeug 19a und dem zweiten Formwerkzeug 19b bestehende Formwerkzeug 19 bereitgestellt. Das erste Formwerkzeug 19a und das zweite Formwerkzeug 19b sind mittels des Scharniers 19c (das nicht im einzelnen veranschaulicht ist) so miteinander verbunden, daß sie ungehindert geöffnet und geschlossen werden können.
Im ersten Formwerkzeug 19a wird das aus der Schicht der Außenhautoberfläche 1 und der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 bestehende Außenhautmaterial F1, das in den vorgenannten Schritten zur Ausbildung des Außenhautmaterials ausgebildet wurde, eingesetzt. Das Außenhautmaterial F1 wird unter Verwendung eines Vakuum-Saugmittels (nicht gezeigt), mit dem das erste Formwerkzeug 19a ausgestattet ist, so in das erste Formwerkzeug 19a eingesetzt, daß die Schicht der Außenhautoberfläche 1 mit der Werkzeugoberfläche des ersten Formwerkzeugs 19a in Kontakt ist.
In das zweite Formwerkzeug 19b wird das aus dem Zwischensubstrat 15 und der Klebeschicht 18 bestehende Substrat F2, das in den vorgenannten Schritten zur Ausbildung des Substrats hergestellt worden ist, so eingelegt, daß das Zwischensubstrat 15 mit der Werkzeugoberfläche des zweiten Formwerkzeugs 19b in Kontakt ist.
Dann wird die Klebeschicht 18 des Substrats F2 mit den aus dem Generator für ferne Infrarotstrahlung 20 abgestrahlten fernen Infrarotstrahlen bestrahlt, so daß die Klebeschicht 18 erwärmt und aufgeschäumt wird. Während des Schäumens der Klebeschicht 18 oder danach werden das erste Formwerkzeug 19a und das zweite Formwerkzeug 19b geschlossen. Auf diese Weise haften das Außenhautmaterial F1 und das Substrat F2 im Formwerkzeug 19 an. Dadurch bildet das Zwischensubstrat 15 das PP-Substrat 4, während die Klebeschicht 18 die Schaumklebeschicht 3 bildet.
Im Schritt (vii) sollte die Erwärmung der Klebeschicht 18 zum Aufschäumen der Klebeschicht ausreichend sein, um das Lösungsmittel aus der Klebeschicht 18 zu entfernen und den Schaumbildner vollständig aufschäumen zu lassen.
Im vorgenannten Ausführungsbeispiel beträgt die Erwärmungstemperatur vorzugsweise etwa 110 °C und die Erwärmungszeit etwa 10 Minuten.
Anschließend wird der aus dem Außenhautmaterial F1 und dem Substrat F2 bestehende geformte Gegenstand (der beinahe fertiggestellte Schichtstoff) aus dem Formwerkzeug 19 entnommen.
Im Erwärmungsschritt (viii) wird der aus dem Außenhautmaterial F1 und dem Substrat F2 bestehende geformte Gegenstand auf dem Schwimmer 21 montiert und in die Heißluft-Heizvorrichtung (nicht gezeigt) transportiert, in welcher der gesamte geformte Gegenstand erwärmt wird. Die Erwärmung in diesem Schritt sollte ausreichend sein, um die Haftkraft zwischen der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 und der Schaumklebeschicht 3 zu verbessern, wobei in der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 das Terpenphenolharz enthalten ist. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Erwärmungstemperatur vorzugsweise etwa 115 °C und die Erwärmungszeit etwa 10 Minuten. Diese Erwärmung bewirkt die chemische Reaktion des in der Schaumklebeschicht 3 enthaltenen unverarbeiteten MDI mit dem in der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 enthaltenen Terpenphenolharz, um sie fest zu verbinden. Dadurch werden die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 und die Schaumklebeschicht 3 (oder das Außenhautmaterial F1 und die Schaumklebeschicht 3) fest aneinandergeklebt.
Abschließend wird der aus dem Außenhautmaterial F1 und dem Substrat F2 bestehende geformte Gegenstand aus der Heißluft-Heizvorrichtung entnommen und kühlt von selbst ab, um den Schichtstoff S (beispielsweise eine Instrumententafel) zu erhalten.
Bei der Herstellung des das Außenhautmaterial umfassenden Schichtstoffs S' von 1B, der aus der Schicht der Außenhautoberfläche 1' ohne die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 besteht, werden die Schritte (iii) und (vi) ausgelassen, und das im Schritt (ii) ausgebildete Außenhaut-Zwischenmaterial 8 wird dem Schritt (vii) zugeführt.
Das vorgenannte Herstellungsverfahren und der hergestellte Schichtstoff S können die folgenden Wirkungen erzielen.
Da die Schaumklebeschicht 3 aus im wesentlichen dem gleichen Olefinharz wie die Harzmaterialien des Außenhautmaterials F1 und des PP-Substrats 4 gebildet wird, können fast 100 % des Schichtstoffs S (beispielsweise die Instrumententafel) im laminierten Zustand ohne Trennung der Materialien wiederverwertet werden (Materialwiederverwertung).
Die Haftung der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 und der Schaumklebeschicht 3 wird deutlich verstärkt, da die Kompatibilität der Materialien der Schichten 2 und 3 durch das in der Schicht 2 enthaltene Terpenphenolharz und das in der Schicht 3 enthaltene SBR (Styrol-Butadien-Gummi) verbessert wird. Wenn die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 aus einem Material gebildet wird, das mit dieser Schaumklebeschicht 3 weniger kompatibel ist, beispielsweise TPO-Harz, kann die Haftung der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 und der Schaumklebeschicht 3 in ausreichender Weise aufrechterhalten werden, da das in der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 enthaltene Terpenphenolharz im Erwärmungsschritt (viii), wie oben beschrieben, mit in der Schaumklebeschicht 3 enthaltenem, unverarbeitetem MDI chemisch reagiert.
Außerdem hat das Terpenphenolharz, das dem TPO-Harz als Hauptkomponente der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 zugegeben wird, keinen ungünstigen Einfluß auf die Arbeitsumgebung, da es sich hierbei um ein festes Harz (Pulver) handelt, das ohne die Verwendung von organischen Lösungsmitteln in das TPO-Harz eingemischt werden kann.
Das Außenhautmaterial F1 und das Substrat F2 können fest aneinandergeklebt werden, indem im Schritt (viii) der aus dem Außenhautmaterial F1 und dem Substrat F2 bestehende geformte Gegenstand, der aus dem Formwerkzeug entnommen worden ist, einfach erwärmt wird. Auf diese Weise ist die Fertigungsumgebung billiger als diejenige, die in den herkömmlichen Verfahren verwendet wird, bei denen das Außenhautmaterial und das Substrat aneinandergeklebt werden, indem der Kleber durch Aufsprühen oder Kalandrieren aufgetragen wird. Außerdem ist das Verfahren vereinfacht und erhöht die Produktivität beim Herstellen des Schichtstoffs, da ein Abdeckschritt oder ein Trocknungsschritt nach dem Auftragen wegfällt.
Im allgemeinen kann die Beigabe des Terpenphenolharzes, zur Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 die Formbarkeit der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 verringern. Jedoch ist im vorgenannten Ausführungsbeispiel des Schichtstoffs S die Verringerung der Formbarkeit unbedeutend, da die Menge des Terpenphenolharzes 3 Gewichtsanteile pro 100 Gewichtsanteile des TPO-Harzpulvers in der Schicht 2 beträgt. Im Zusammenhang mit der Verwendung des Terpenphenolharzes wird das äußere Erscheinungsbild bzw. das Aussehen der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 nicht verschlechtert. Demgemäß kann die Haftkraft der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 und der Schaumklebeschicht 3 in zufriedenstellender Weise erhöht werden, ohne daß zufällige negative Auswirkungen verursacht werden.
Tabelle 2 zeigt den Ablösewiderstand der beiden mittels des in 2 gezeigten Verfahrens hergestellten Schichtstoffe S1 und S2 und den eines herkömmlichen Schichtstoffs (vergleichshalber), der eine Urethanschaumschicht zwischen dem Außenhautmaterial und dem Substrat aufweist, wobei der Ablösewiderstand direkt nach dem Anhaften, nach einer Alterung von 24 Stunden und nach einer Wärmebehandlung gemessen wurde.
"Versagen" in Tabelle 2 bedeutet, daß entweder die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 oder die Urethanschicht zerstört wurde.
Hier bedeutet der "Ablösewiderstand" eine in der Richtung rechtwinklig zur Schichtstoffoberfläche vereinigte Kraft, die notwendig ist, um das Außenhautmaterial von dem Schichtstoff mit einer bestimmten Breite, beispielsweise 25 mm, abzulösen. Je größer der Ablösewiderstand, um so größer die Haftkraft. Die Einheit "N/25 mm" in Tabelle 2 steht für die Kraft in Newton (N), die notwendig ist, um das Oberflächenmaterial von dem Schichtstoff mit einer Breite von 25 mm abzulösen.
Tabelle 2
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, weisen die Schichtstoffe S1 und S2 einen erhöhten Ablösewiderstand auf, nämlich die Haftkraft im Vergleich mit dem herkömmlichen Schichtstoff unter Verwendung der Urethanschaumschicht. Die Haftkraft ist nach der Wärmebehandlung beträchtlich erhöht.
Im folgenden werden die verschiedenen Modifizierungen oder Variationen des in 1A gezeigten Schichtstoffs S (im folgenden als grundlegender Schichtstoff S bezeichnet) und des in 2 gezeigten Herstellungsverfahrens (im folgenden als grundlegendes Herstellungsverfahren bezeichnet) erläutert.
Beim grundlegenden Schichtstoff S und dem Herstellungsverfahren desselben weist das Außenhautmaterial die zweilagige Struktur auf, die aus der Schicht der Außenhautoberfläche 1 und der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 besteht, die mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens ausgebildet werden, obwohl das Außenhautmaterial auch eine mehrlagige Struktur mit drei oder mehr Schichten aufweisen kann.
Bei der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 kann es sich anstelle der Schaumschicht um eine feste Schicht handeln.
Die Schaumklebeschicht 3 kann aus einem Kleber des Einkomponententyps gebildet sein, der nicht vernetzt ist.
Die Hauptkomponente der Schicht der Außenhautoberfläche 1 oder der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 ist nicht auf das TPO-Harz beschränkt, und es kann sich dabei um ein thermoplastisches Harz mit einer niedrigen Kompatibilität zur Schaumklebeschicht 3, beispielsweise Polyolefin (zum Beispiel Polyethylen) oder Polyester handeln.
Beim grundlegenden Schichtstoff S und dem Herstellungsverfahren desselben wird das Terpenphenolharz dem thermoplastischen Harz als Hauptkomponente der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 zugegeben. Anstelle des Terpenphenolharzes kann ein anderes Terpenharz oder ein modifiziertes Polyolefin mit niedriger Molmasse zugegeben werden. Beispiele für das andere Terpenharz umfassen maleinierte Terpenharze oder Maleinsäure-modifizierte Terpenharze. Beispiele für das modifizierte Polyolefin mit niedriger Molmasse umfassen Maleinsäure-modifiziertes Polyethylen mit niedriger Molmasse, Maleinsäuremodifiziertes Polypropylen mit niedriger Molmasse, Carbonsäure-modifiziertes Polyethylen mit niedriger Molmasse oder Hydroxygruppe-modifiziertes Polypropylen. Diese Harze können als Gemisch von zweien oder mehreren davon verwendet werden. Die Menge eines solchen Harzes kann als Hauptkomponente der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 zwischen 3 und 20 Gewichtsanteile pro 100 Gewichtsanteile des thermoplastischen Harzpulvers, wie beispielsweise des TPO-Harzpulvers, betragen.
Tabelle 3 zeigt den Ablösewiderstand und das äußere Erscheinungsbild (Unebenheit) der mittels des grundlegenden Herstellungsverfahrens unter Verwendung des Terpenphenolharzes in unterschiedlichen Mengen hergestellten Schichtstoffe S.
Tabelle 3

Anmerkungen: 1) Ablösewiderstand von der Schaumklebeschicht 2) Äußeres Erscheinungsbild der Außenhautoberflächenschicht

Der in Tabelle 3 ausgewiesene Ablösewiderstand wurde mit dem Schichtstoff S mit einer Breite von 25 mm gemessen, und die Einheit des Ablösewiderstands war N (Newton). Das "Materialversagen" in Tabelle 3 bedeutet, daß die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 zerstört wurde.
Wie aus Tabelle hervorgeht, ist der Ablösewiderstand zwischen der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 und der Schaumklebeschicht 3 bei einer Menge des Terpenphenolharzes von weniger als 3 Gewichtsanteilen gering, und daher ist der Schichtstoff in der Praxis nicht brauchbar. Wenn die Menge des Terpenphenolharzes 20 Gewichtsanteile überschreitet, verschlechtert sich das äußere Erscheinungsbild der Schicht der Außenhautoberfläche 1. Die Ursache für die Verschlechterung des äußeren Erscheinungsbilds bzw. des Aussehens der Schicht der Außenhautoberfläche kann in folgendem liegen:
Wenn die Menge des Terpenphenolharzes oder des modifizierten Polyolefins mit geringer Molmasse, das dem Harzpulver, das die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 bildet, zugegeben wird, 20 Gewichtsanteile überschreitet, kann die Fließfähigkeit (Formbarkeit) des Harzpulvers während des Powder-Slush-Molding-Verfahrens abnehmen. Somit kann es sein, daß ein Teil des Harzpulvers der Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2 in Form von Partikeln geformt wird, so daß die Oberfläche der Schicht der Außenhautoberfläche 1 dazu neigt, Unebenheiten aufzuweisen, und dadurch verschlechtert sich das äußere Erscheinungsbild bzw. das Aussehen der Schicht der Außenhautoberfläche.
Im Schritt (vii) (dem Erwärmungs- und Schaumbildungsschritt) wird die Erwärmungstemperatur und -zeit zum Aufschäumen der Klebeschicht möglicherweise nicht auf diejenigen des grundlegenden Herstellungsverfahrens begrenzt, und sie können in geeigneter Weise gemäß der Größe und Beschaffenheit des geformten Gegenstands (oder des Substrat F2), usw. gewählt werden.
Außerdem ist im Schritt (viii) (Wärmebehandlung) die Erwärmungstemperatur und -zeit zum Erwärmen des geformten Gegenstands (das Außenhautmaterial F1 und das Substrat F2) möglicherweise nicht auf diejenigen des grundlegenden Herstellungsverfahrens begrenzt, und sie können in geeigneter Weise gemäß der Größe und Beschaffenheit des geformten Gegenstands, usw. gewählt werden.
Außer auf die Instrumententafel kann der Schichtstoff S auf eine Türverkleidung, einen Handschuhfachdeckel und einen Ablagefachdeckel eines Automobils angewendet werden.
Die Form des Schichtstoffs S ist möglicherweise nicht auf eine konvexe oder konkave Form, wie in 2 gezeigt, begrenzt, sondern es kann auch eine flache Form sein.
Im Schritt (vii) des Verfahrens zur Herstellung des grundlegenden Schichtstoffs S werden das Außenhautmaterial F1 und das Substrat F2 in die Formwerkzeuge 19a bzw. 19b eingesetzt, und die in das zweite Formwerkzeug 19b eingesetzte Klebeschicht 18 des Substrats F2 wird mit ferner Infrarotstrahlung bestrahlt, um die Klebeschicht 18 zu erwärmen und aufzuschäumen, während die Formwerkzeuge 19a und 19b geöffnet sind. Alternativ werden die Formwerkzeuge 19a und 19b nach dem Einsetzen des Außenhautmaterials F1 und des Substrats F2 in das erste Formwerkzeug 19a bzw. in das zweite Formwerkzeug 19b geschlossen, und dann wird der geformte Gegenstand erwärmt, um die Klebeschicht 18 zu erwärmen und aufzuschäumen, während das Formwerkzeug 19 geschlossen ist (Schaumbildung bei geschlossenem Formwerkzeug).
Im letztgenannten Verfahren kann die Schaumklebeschicht 3 die Vertiefungen der Unebenheit auf der rückwärtigen Fläche (die Schicht der Außenhautoberflächenrückseite 2) des Außenhautmaterials F1 gründlich durchdringen, da die Klebeschicht 18 nach dem Schließen des Formwerkzeugs 19 aufgeschäumt wird. Daher erhöht sich der Ablösewiderstand zwischen dem Außenhautmaterial F1 und dem Substrat F2 weiter. Wenn die Klebeschicht 18 zur selben Zeit aufgeschäumt wird, in der das Formwerkzeug geschlossen wird, erhöht sich die Fließfähigkeit der Klebeschicht 18. Zusätzlich wird der Formgebungszyklus verkürzt, die Herstellungsschritte werden vereinfacht, und somit steigt die Produktivität.
3. Thermoplastischer Schaumkleber
Nun wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel des als Material der Schaumklebeschicht 3 verwendeten thermoplastischen Schaumklebers (aus thermoplastischem Material bestehende Schaumschicht) des Schichtstoffs S, das heißt der Schaumkleber 17, der im Schritt (vi) auf das Zwischensubstrat 15 aufgebracht wird, erläutert.
Bei dem Schaumkleber 17 kann es sich um einen olefinischen thermoplastischen Schaumkleber handeln, der ein Styrol-Butadien-Copolymer (Styrol-Butadien-Gummi) umfaßt. Der Schaumkleber 17 enthält 3 bis 10 Gewichtsanteile der einen Schaumbildner enthaltenden und eine Hülle aus einem Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer pro 100 Gewichtsanteile des Klebers umfassenden Mikrokapseln und außerdem das gemischte Lösungsmittel aus Toluol und Cyclohexan. Der Schaumkleber 17 weist einen Feststoffgehalt von 30 bis 60 Gewichtsprozenten auf.
Das Styrol-Butadien-Copolymer umfaßt vorzugsweise ein säuremodifiziertes Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer und ein Isocyanat, um das Copolymer zu vernetzen.
Das Gewichtsverhältnis von Vinylidenchlorid zu Acrylnitril im Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer liegt gewöhnlich im Bereich von 50:50 bis 60:40.
Der Grund, warum vorzugsweise das Styrol-Butadien-Copolymer als Hauptkomponente des Schaumklebers 17 verwendet wird, ist wie folgt:
Die Ablösewiderstände der drei unter Verwendung des Schaumklebers 17 hergestellten Schichtstoffe, die das Styrol-Butadien-Copolymer, ein Acrylpolymer oder Chloropren enthalten, sind wie folgt:

1) Styrol-Butadien-Copolymer: 90 N/25 mm

2) Acrylpolymer: 47 N/25 mm

3) Chloropren: 49 N/25 mm
Wie aus diesen Ergebnissen hervorgeht, ist vorzugsweise das thermoplastische Olefinharz, insbesondere das Styrol-Butadien-Copolymer, als Hauptkomponente des Schaumklebers 17 zu verwenden.
Der Grund, warum die einen Schaumbildner enthaltenden und eine Hülle aus einem Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer umfassenden Mikrokapseln als Schaumbildner verwendet werden, der in dem Schaumkleber 17 enthalten sein soll, ist wie folgt:
Die schaumbildenden Mikrokapsel enthalten gewöhnlich den verkapselten Schaumbildner vom sich thermisch zersetzenden Typ in den Harzhüllen. Somit kann der Schaumbildner nicht in ausreichender Weise schäumen, es sei denn, die Harzkapseln werden im Erwärmungs- und Schaumbildungsschritt aufgeweicht. Das Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer weist eine relativ niedrige Erweichungstemperatur (90 bis 150 °C) in Vergleich zu PP (mit einer Erweichungstemperatur von 120 bis 180 °C) auf, und daher ist es als Material für die schaumbildenden Mikrokapseln geeignet.
Der Grund, warum das Gewichtsverhältnis von Vinylidenchlorid zu Acrylnitril (im folgenden als VdF/AN-Verhältnis bezeichnet) im Vinylidenchlorid-Acrylnitril- Copolymer bevorzugt im Bereich zwischen 50:50 und 60:40 eingestellt wird, wird im folgenden erläutert.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Beobachtung der Schaumbildungsbedingungen der mehreren Schaumkleber 17 mit unterschiedlichen VdF/AN-Verhältnissen.
Tabelle 4
In Tabelle 4 gibt "O" an, daß die schaumbildenden Mikrokapseln alle aufgeschäumt werden, "Δ" gibt an, daß ein Teil der schaumbildenden Mikrokapseln aufgeschäumt werden, und "X" gibt an, daß keine schaumbildenden Mikrokapseln aufgeschäumt werden.
Obwohl die Ergebnisse nicht in Tabelle 4 gezeigt sind, setzten sich die schaumbildenden Mikrokapseln bei einem VdF/AN-Verhältnis von 70:30 ab und lösten sich ungehindert im Lösungsmittel auf.
Gemäß den Ergebnissen in Tabelle 4 weisen die Vinylidenfluorid-Acrylnitril-Copolymere bei einem VdF/AN-Verhältnis im Bereich zwischen 50:50 und 60:40 relativ niedrige Erweichungspunkte auf, und somit können alle schaumbildenden Mikrokapseln bei einer relativ niedrigen Temperatur (100 °C) aufgeschäumt werden.
Der Grund, warum die Menge der Mikrokapseln im Bereich zwischen 3 und 10 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteile des Klebers eingestellt wird, wird nachfolgend erläutert.
Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Beobachtung der Schaumbildungsbedingungen mehrerer Schaumkleber 17, die unterschiedliche Mengen der schaumbildenden Mikrokapseln enthalten, und die Messung des Ablösewiderstands der unter Verwendung solcher Schaumkleber 17 hergestellten Schichtstoffe S.
Tabelle 5
In Tabelle 5 soll "mit instabiler Grenzfläche" bedeuten, daß die Zwischenschichtstruktur des Schichtstoffs S zwischen den mit dem Schaumkleber 17 geklebten Schichten instabil ist.
Gemäß den in Tabelle 5 gezeigten Ergebnissen werden die Mikrokapseln nicht aufgeschäumt, wenn das Gewichtsverhältnis der Mikrokapseln zum Schaumkleber weniger als 3/100 beträgt, während der Ablösewiderstand des Schaumklebers 17 abnimmt, wenn die Mikrokapseln in einem Verhältnis von über 10/100 vorhanden sind.
Der Grund, warum vorzugsweise das gemischte Lösungsmittel aus Toluol und Cyclohexan im Schaumkleber 17 Verwendung findet und der Feststoffgehalt des Schaumklebers 17 im Bereich zwischen 30 und 60 Gewichtsprozenten eingestellt wird, ist wie folgt:
Wenn kein Toluol verwendet wird, verschlechtert sich die Sprühbarkeit des Klebers, wenn der Kleber im Schritt (vi) aufgebracht wird, so daß die Klebeschicht 18 weniger gleichmäßig wird. Wenn kein Cyclohexan verwendet wird, lösen sich die schaumbildenden Mikrokapseln im Lösungsmittel auf, so daß die schaumbildenden Kapseln die Schaumbildungsfähigkeit verlieren.
Die Tabellen 6-1 und 6-2 zeigen die Ergebnisse der Beobachtungen hinsichtlich der Sprühbarkeit, der Zustände nach dem Auftragen und der Schaumbildungsbedingungen sowie die Messungen der Dicke der aufgeschäumten Schicht der das gemischte Lösungsmittel aus Toluol und Cyclohexan enthaltenden Schaumkleber 17, die unterschiedliche Gewichtsverhältnisse und den festen Feststoffgehalt von 45,60 % (Tabelle 6-1) aufweisen, oder die das gemischte Lösungsmittel aus Toluol und Cyclohexan im Gewichtsverhältnis von 30:70 enthaltenden Schaumkleber 17 mit den verschiedenen Feststoffgehalten (Tabelle 6-2). Tabelle 6-1 Feststoffgehalt = 45,60

Anmerkung: 1) Die aufgeschäumte Menge ausgehend von der anfänglichen Dicke

Anhand der in den Tabellen 6-1 und 6-2 gezeigten Ergebnisse ist ersichtlich, daß die Sprühbarkeit nicht gut ist, wenn der Feststoffgehalt weniger als 30 Gewichtsprozente beträgt oder 60 Gewichtsprozente überschreitet. Wenn der Feststoffgehalt niedriger als 30 Gewichtsprozente ist, gibt außerdem die Klebeschicht 18 (aufgetragener Kleber) nach, so daß die Schaumschicht mit der ausreichenden Dicke nicht erhalten werden kann. Wenn der Feststoffgehalt 60 Gewichtsprozente überschreitet, ist die Dicke des Schaumklebers 17 ungleichmäßiger.
Der Grund, warum das im Styrol-Butadien-Copolymer und Isocyanat eingemischte säuremodifizierte Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer zum Vernetzen der Copolymere zugegeben wird, ist, daß die Wärmebeständigkeits-Steifigkeit und die Wärmebeständigkeits-Haftkraft der Schaumklebeschicht 3 verbessert werden.
Bevorzugt werden dem Schaumkleber 17 zwischen 3 und 10 Gewichtsprozente des Terpenharzes zugegeben, um die Haftungseigenschaften des Klebers 17 zu verbessern. Wenn die Menge des zugegebenen Terpenharzes niedriger als 3 Gewichtsprozente ist, werden die Haftungseigenschaften nicht wesentlich verbessert. Wenn die Menge des zugegebenen Terpenharzes 10 Gewichtsprozente überschreitet, verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften der Schaumklebeschicht 3.
Die vorliegende Erfindung wird mittels der folgenden Beispiele veranschaulicht, die den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise begrenzen.
Referenzbeispiel 1
In diesem Beispiel wurde ein Schichtstoff hergestellt, in dem ein Polypropylensubstrat, eine Schaumklebeschicht, eine Schaumschicht aus thermoplastischem Olefinharz und ein Außenhautmaterial aus einem thermoplastischen Olefinharz in dieser Reihenfolge laminiert wurden.
Das Polypropylensubstrat wurde durch Spritzgießen hergestellt und wies eine Dicke von 3 mm auf.
Der Schaumkleber wurde durch Mischen von 3 Gewichtsanteilen Schaumperlen mit Hüllen aus Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer und 3 Gewichtsanteilen Terpenphenol mit 100 Gewichtsanteilen eines Basisklebers bereitet, der aus einem Stryol-Butadien-Copolymer bestand, das Cyclohexan zugegeben wurde.
Ein thermoplastisches Polyolefin-Elastomer wurde als Harzmaterial verwendet, um die Schaumschicht aus thermoplastischem Olefinharz zu bilden, und mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens auf das Außenhautmaterial des thermoplastischen Olefinharzes laminiert, wonach eine Schaumbildung durch Erwärmen folgte.
Das Außenhautmaterial des thermoplastischen Olefinharzes wurde mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens aus thermoplastischem Polyolefin hergestellt, und es wies eine Dicke von 1,2 mm auf. Die Gesamtdicke der mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens hergestellten Schaumschichten betrug 2,0 mm.
Die vorgenannte schaumbildende Zusammensetzung des thermoplastischen Polyolefin-Elastomers wurde mittels des Powder-Slush-Molding-Verfahrens auf die rückwärtige Fläche des Außenhautmaterials laminiert und durch Erwärmen aufgeschäumt, um die Schaumschicht aus thermoplastischem Olefinharz zu bilden. Dann wurden der zweilagige Schichtstoff des Außenhautmaterials und die Schaumschicht aus thermoplastischem Olefinharz so in das untere Formwerkzeug eingesetzt, daß das Außenhautmaterial der Werkzeugoberfläche des Formwerkzeugs gegenüberlag.
Getrennt davon wurde ein Schaumkleber auf die Oberfläche des Polyproplyensubstrats aufgetragen und auf 60 °C vorgeheizt, und dann wurde das Substrat so in das obere Formwerkzeug eingesetzt, daß die unbeschichtete Oberfläche des Substrats der Werkzeugoberfläche des Formwerkzeugs gegenüberlag.
Als nächstes wurde der Schaumkleber mit einem Heißluftofen auf 110 °C erwärmt und 5 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten, um den Kleber aufzuschäumen, und die Formwerkzeuge wurden so weit geschlossen, bis der Spaltabstand der Formwerkzeuge 1,4 mm betrug, danach folgte eine Alterung. Anschließend wurden die Formwerkzeuge auf Raumtemperatur abgekühlt und geöffnet, und der geformte Schichtstoff wurde aus den Formwerkzeugen entnommen.
Das Außenhautmaterial und das Substrat hafteten fest aneinander. Der anfängliche Ablösewiderstand (direkt nach dem Kleben) betrug 9,8 N/25 mm, und die Einprägungen auf dem Außenhautmaterial waren nicht beeinträchtigt. Die Polsterungseigenschaften des gesamten Schichtstoffs waren gut.
Referenzbeispiel 2
Ein Schichtstoff wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Zusammensetzung aus 100 Gewichtsanteilen eines Styrol-Butadien-Copolymers, 10 Gewichtsanteilen Dinitrosopentamethylentetramin (Schaumbildner), 10 Gewichtsanteilen einer eine Säuregruppe enthaltenden Verbindung (Salizylsäure) und 3 Gewichtsanteilen Terpenphenol in Cyclohexan als Schaumkleber verwendet wurde und der Schaumkleber bei 150 °C mittels Erwärmens mit ferner Infrarotstrahlung aufgeschäumt wurde.
Das Außenhautmaterial und das Substrat hafteten fest aneinander, und die Einprägungen waren nicht beeinträchtigt. Die Polsterungseigenschaften des gesamten Schichtstoffs waren gut.
Beispiel 3
Die Tabellen 7 bis 10 zeigen die Eigenschaften bzw. Beschaffenheiten der Schichtstoffe, die unter Verwendung verschiedener Schaumkleber gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, sowie die des Schichtstoffs, der unter Verwendung des herkömmlichen Polyurethan-Schaumklebers hergestellt wurde.
Als Eigenschaften der Schichtstoffe wurden der oben beschriebene Ablösewiderstand (Haftkraft), die mittels Wärmebeständigkeits-Kriechtests gemessene Wärmebeständigkeit, die Kurzzeit-Wärmebeständigkeit und die Wiederherstellung nach Eindellung verwendet.
In den Tabellen 7 bis 10 steht die "anfängliche Haftkraft" für den Ablösewiderstand, direkt nachdem das Außenhautmaterial und das Substrat mit dem Schaumkleber laminiert wurden. "Nach 24 Stunden Alterung" steht für den Ablösewiderstand nach 24 Stunden Alterung, gerechnet ab dem Laminieren.
Im folgenden wird der Wärmebeständigkeits-Kriechtest kurz erläutert.
Wie in 3 gezeigt, wird mittels Laminierens des Außenhautmaterials F1 und des PP-Substrats F2 mit dem Schaumkleber (der Schaumkleber 18 und die Schaumklebeschicht 3) ein Schichtstoff S hergestellt. Der Schichtstoff S wird 3 Tage oder 7 Tage lang bei Raumtemperatur einer Alterung unterzogen. Dann wird der Schichtstoff S mit dem Außenhautmaterial F1 nach unten weisend eingespannt, und an einem Ende des Außenhautmaterials F1 wird das Gewicht 25 (50 Gramm) aufgehängt. Dann wird der Schichtstoff 1 Stunde lang bei 95 °C gehalten. Anschließend wird die Länge L des Außenhautmaterials F1, die vom Substrat in Längsrichtung abgelöst wurde, gemessen. Die abgelöste Länge ist ein Maß für die Wärmebeständigkeit des Schichtstoffs S. Je länger die abgelöste Länge ist, um so geringer ist die Wärmebeständigkeit.
Im vorgenannten Test war die haftende Fläche ein Rechteck von 25 mm × 50 mm Größe.
Die Kurzzeit-Wärmebeständigkeit wird durch zweimalige Anwendung der Wärmelast und Beobachtung der Änderung des äußeren Erscheinungsbilds des Außenhautmaterials ermittelt. Die Wärmelast besteht daraus, daß das Außenhautmaterial auf 120 °C erwärmt und dann bei 80 °C gehalten wird. Im Zusammenhang mit den Ergebnissen der in den Tabellen 7 bis 10 ausgewiesenen Kurzzeit-Wärmebeständigkeit bedeutet "O", daß sich das äußere Erscheinungsbild überhaupt nicht verändert hat.
Die Wiederherstellung nach Eindellung wird folgendermaßen gemessen:
Wie in 4 gezeigt, wird ein Schichtstoff S mit einer Größe von 30 mm × 30 mm als Prüfstück zur Verfügung gestellt, und seine Dicke wird gemessen. Der Schichtstoff wird auf 90 °C erwärmt und 30 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten. Dann wird in einem Ofen mittels einer Haltevorrichtung 26 ein Gewicht 27 von 2 kg auf den Schichtstoff S aufgelegt. Hier ist die entsprechende, auf dem Schichtstoff S aufliegende Fläche 26a der Haltevorrichtung 26 ein Kreis mit einem Durchmesser von 20 mm. Anschließend werden die Haltevorrichtung 26 und das Gewicht 27 abgenommen, und der Schichtstoff wird 30 Minuten bei Raumtemperatur gehalten. Danach wird die Dicke des Schichtstoffs gemessen, und die Differenz zur anfänglichen Dicke (die Eindrücktiefe) wird berechnet. Diese Eindrücktiefe ist ein Maß für die Wiederherstellung nach Eindellung.
Aus den in den Tabellen 7 bis 10 ausgewiesenen Ergebnissen ist zu erkennen, daß der mittels der vorliegenden Erfindung herstellbare Schichtstoff eine viel bessere Haftkraft, Wärmebeständigkeit und Wiederherstellung nach Eindellung aufweist als der die herkömmliche Polyurethan-Schaumkleberschicht umfassende Schichtstoff.

Claims

Thermoplastischer Schaumkleber, umfassend einen Styrol-Butadien-Gummi, 3 bis 10 Gewichtsanteile Mikrokapseln, die einen Schaumbildner enthalten und eine Hülle aus einem Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer pro 100 Gewichtsanteile des Klebers umfassen, und ein gemischtes Lösungsmittel aus Toluol und Cyclohexan, wobei der Klebstoff einen Feststoffgehalt von 30 bis 60 Gewichtsprozenten aufweist.
Thermoplastischer Schaumkleber nach Anspruch 1, wobei der Styrol-Butadien-Gummi ein säuremodifiziertes Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer sowie ein Isocyanat aufweist, welches das Copolymer vernetzt.
Thermoplastischer Schaumkleber nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis von Vinylidenchlorid zu Acrylnitryl in dem Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer in dem Bereich von 50:50 bis 60:40 liegt.