DE7935750U1

DE7935750U1 - Automobildachteil

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Publication number: DE7935750U1
Application number: DE7935750U
Authority: DE
Original assignee: BP Corp North America Inc
Current assignee: BP Corp North America Inc
Priority date: 1978-11-27
Filing date: 1979-10-23
Publication date: 1980-04-17
Also published as: CA1106744A; DE7929987U1

Description

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Ausscheidung aus G 79 29 987.9

Die Mauerung bezieht sieh auf ein Aufcomobildaehteil, her» gestellt aus einem praktisch ebenen, flexiblen und wärme«· verformbaren bahnförmigen Söhiehtstoff aus Kunststoff, aus einer mittleren sehaumschicht und aus je einem Filmüberzug an beiden Seiten dieser Sehaumsehieht, bei dem da-s Hare in den einzelnen drei schichten wenigstens überwiegend ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Cöpolymer ist. Weiter wird auch ein Verfahren beschrieben, durch das sieh ein derartiger Schichtstoff herstellen lädt.

Zum Stand der Technik wird auf OS-PS 3 616 020 verwiesen, aus der ein entsprechender Schichtstoff zusammen mit einem Verfahren zu seiner Herstellung bekannt ist. Dieser Schichtstoff läßt bezüglich seiner Eigenschaften und seiner Verwendbarkeit in mancher Hinsicht jedoch noch zu wünschen übrig.

Aufgabe der Neuerung ist daher die Schaffung eines neuen Automobildachteils aus einem wärmeverfornibaren und mit einem entsprechenden überzug versehenen bahnförmigen Schichtstoff aus Schaum, der gegenüber den bekannten Schichtstoffen

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über verbesserte Eigenschaften verfügt. Es soll hierdurch weiter sin Automebildaehteil gaeehaffen werden, das nach seiner Formung dureh Erwärmen die hierdurch erhaltene form beibehält.

Der zur Herstellung des vorliegenden Automobildachteils verwendete bahnförmig^ schichtstoff läßt sich selbstverständlich auch anderweitig verwenden, beispielsweise als Sttitzmaterial von Aluminiumfolien, bei der Herstellung von Wegwarfpaletten oder als Werkstoffplatte.

Die Neuerung betrifft somit ein Automobildaehteil, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus einem praktisch flachen, flexiblen und wärmeverformbaren bahnförmigen Schichtstoff aus Kunststoff hergestellt worden ist, der aus einer mittleren Schaumschicht, die durch Extrudieren eines versehäumbaren Harzgemisches aus wenigstens 60 Gewichtsprozent eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copölymers, bis zu 20 Gewichtsprozent Abfallharz aus diesem Schichtstoff und bis zu 20 Gewichtsprozent kristallinen Polystyrolen gebildet worden ist, und aus je einem an beiden Seiten dieser mittleren Schaumschieht vorhandenen Filmüberzug aus einem Harz besteht, das wenigstens 90 Gewichtsprozent eines Styroi-Maleinsäureanhydrid-Copolymers enthält, wobei die mittlere Schicht eine Gesamtstärke von 0,7 bis 7 mm hat, jeder Filmüberzug eine Stärke von 0,03 bis 4 mm aufweist, der Schichtstoff 200 bis 1500 g/m wiegt, die mittlere Schaumschieht 150 bis 600 g/m wiegt, die Haftfestigkeit des Filmüberzugs auf der mittleren Schaumschicht im Mittel wenigstens 30 Newton/m beträgt und keine Werte unter 20 Newton/m aufweist, wenn man beide FilnßberzÜge in

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Laufrichtung sowie in Querriehtung unter einem Winkel von §u^ö bei einer Geschwindigkeit ven 300 mm/min untersucht, und der Sahisht§fcöf£ einen Fianfakfcsr (fflaehheifcsfaktor) von S din für eine Platte mit den Abmessungen 1,B a 3 m aufweist.

Der Rest einer jeden Harzschicht kann kristallines Polystyrol sein. Das Styroi-Maleinsaureanhydrid-Copoiymer enthält 5 bie 20 Gewichtsprozent gebundenes Maleinsäureanhydrid. Der feste Harzüberzug enthält vorzugsweise 1,5 bis 10 Gewichtsprozent eines kautschukartigen Polymers, wie hohes cis-Polybutadien.

Die Neuerung wird im folgenden anhand der Zeichnung weiter erläutert. In ihr zeigen

Figur 1 einen Querschnitt durch ein neuerungsgemäßes Endprodukt;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer zur Herstellung einer mit einem Filmüberzug versehenen Schaumschicht geeigneten Anlage ;

Figur 3 eine Draufsicht auf das Schaumextrusionssystem und das Aufschneidesystem;

Figur 4 eine Seitenansicht des Systems von Figur

Im einzelnen geht aus Figur 1 ein Querschnitt durch ein neuerungsgemäßes Produkt hervor, wie es bei einem Automobildachteil vorhanden ist. Die Figur 1 zeigt demnach eine mittlere Schaumschicht 10 mit Filmüberzügen 11 und 12 aus festem

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Warz, die mit der mittlsaaeen Sehaumsehieht 10 verschmolzen ■ind. An den FilfflübeÄzug 12 aus festem Hara ist eine flchaum sshieht 13 aus Kautschuk gebunden, und an die aiehaumsohieht 13 ist eine Stoffsehicht 14 gebunden. Für seinem eigentlich beabsichtigen Einsatz wird die aus Figur 1 hervorgehende Verbundstruktur dureh Märmeverformung zu einem Automobildaehteil geformt.

Nach dem hierin ebenfalls beschriebenen Verfahren lassen sieh Verbundstrukturen herstellen, die die sehaumsehieht e&wie die Filmüberzüge 11 und 12 enthalten, für den Ein-6at2 als Automöblldaöhteil wird ein Schichtstoff bevoreugt, der ein Gewieht von etwa 640 g/m² hat und bei dem die Sehauraschieht etwa 210 g/m² wiegt. Die Pümüberzüge und 12 aus festem Harz sind dabei etwa 0,2 mm stark, während der Schichtstoff selbst eine Stärke von maximal etwa 3,8 mm aufweist.

Der vorliegende verwendete bahnförmige Schichtstoff aus der mittleren Schaumschicht 10 und den seitlichen Fiimtiberzügen 11 und 12 sollte einen Planfaktor von nicht über 5 cm haben. Der £»lanfaktor ist eine MaAzahl für die Durchbiegung einer Platte mit den Abmessungen 1,5 χ 3 m.

Die Sehaumsehieht 13 aus Kautschuk ist im allgemeinen wesentlich stärker als die filmüberzögene Sehaumsehieht des Schichtstoffes, was jedoch vom Ausmaß der beim Endprodukt gewünschten Dämpfung abhängt, Bei der Stoffßchicht 14 kann es sich um irgendein dekoratives Material handeln, wie es bei Automobildachteilen üblich ist.

Aus Figur 2 gehen im einzelnen die wesentlichen Stufen des Herstellungsverfahrens für einen neuerungsgemäßen Schichtstoff hervor. Dieses Verfahren besteht darin, daß man das jeweilige Harz mit einem Kernbildner vermischt und

das erhaltene Gemisch dann in einen Extruder 20 einspeist, in dem es mit einem Treibmittel versetzt wird. Als Mittel zur Kernbildung und als Treibmittel kommen dabei die verschiedensten, dem Fachmann geläufigen Mittel in Frage. Bezogen auf die gewichtsprozentuale Menge an vorhandenem Harz verwendet man zu diesem Zweck vorliegend vorzugsweise 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Natriumbicarbonat, 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Citronensäure und 2 bis 8 Gewichtsprozent Isopentan. Dieses Gemisch wird durch ein kreisförmiges Mundstück 21 extrudiert, wobei der hierdurch entstehende Schlauch über einem nichtgezeigten Formkern aufschäumt und sich expandiert, so daß ein Schaumschlauch 22 entsteht. Der Schaumschlauch 22 wird nach Passieren einer Führungswalze 27 durch S-förmige Führung in FührungswaIzen 23, 24 und 26 unter Spannung gehalten. Aus der Figur 3 bzw. aus der Figur 4 geht eine entsprechende Draufsicht bzw. eine entsprechende Seitenansicht des Anfangsteils der soeben beschriebenen Anlage hervor. Der in obiger Weise erhaltene Schaumschlauch wird dann nach Verlassen der Kühlwalze an seiner Ooerseite mittels eines Messers 25 aufgeschnitten. Im Anschluß daran läuft die erhaltene Bahn über die Walzen 28 und 29, bevor sie in einen Polierwalzenstuhl aus den Walzen 30, 31 und 32 eintritt. In den zwischen den Walzen 30 und 31 befindlichen Spalt wird aus dem Extruder 39 eine Bahn aus nicht- verschäumtem Harz 33 extrudiert/ die unter dem im Spalt herrschenden Druck mit der Bahn 31 verschmolzen wird. Die auf diese Weise nun an einer Seite mit einem FiImübsrzug versehene Schaumbahn gelangt dann über die Walzen 42, 43, 44 und 46 in einen zweiten Polierwalzenstuhl aus den Walzen 47, 48 und 49. über das Werkzeug 50 wird in den ζ v/i sehen den Walzen 47 und 48 befindlichen Spalt eine Bahn 51 aus nichtverechüumtem Harz extrudiert, wodurch auf der Sohauiniohioht ein zweiter Pilmüberzug aus festem

Harz entsteht. Die hierdurch erhaltene Schaumschicht, welche an ihren beiden Seiten einen Filmüberzug aus festem Harz aufweist und die Bezeichnung 52 trägt, wird dann über eine Führungswalze 55 in ein Zugsteuersystem aus den V/alzen 53 und 54 geführt. Die Zugspannung wird dabei so eingestellt, daß hierdurch eine plane knitterfreie Bahn gebildet wird, ohne daß diese abreißt. Im Anschluß daran schneidet man die erhaltene Bahn im Schneidwerkzeug auf die jeweils gewünschte Plattenlänge auf und führt die erhaltenen Platten zum Fertigstapel

Als Harze werden zur Herstellung des bevorzugten nearungsgemäßen Schichtstoffes Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere verwendet, die etwa 10 Gewichtsprozent gebundenes Maleinsäureanhydrid enthalten. Zur Schaumherstellung wird vorliegend vorzugsweise ein Harz mit folgenden Eigenschaften eingesetzt:

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Tabelle

Eigenschaften	ASTM Methode	Phys ikali sehe Daten
Zugfestigkeit, N/mm² (psi)	D-638	5,4 (7800)
Zugdehnung, %	D-638	2,0
Zugmodul 10³ N/mm² (10⁵ psi)	D-638	3,1 (4,5)
Biegefestigkeit N/mm² (psi)	D-790	93 (13 500)
Biegemodul, 10 N/mm² (10 psi)	D-790	3,2 (4,7)
Izod-Kerbschlagzähigkeit J/m (ft. Ib/in)	D-255	21,3 (0,4)

Durchbiegetemperatur D-618

unter einer Belastung von

180 N/mm² (264 psi) nach WärmenachbeLandlung bei 90 ⁰C
(Probestab 1,25 χ 1,25 χ 12,5 cm) Erweichungspunkt nach Vicat,°C Spezifisches Gewicht, 23°/23⁰C Wasserabsorption, Gew.-% Formschrumpfwert, cm/cm Härte nach Rockwell, Skala L

115

D-1525	120
D-792	1,08
D-570	0,11
D-955	0,005
D-785	108

Zur Herstellung der Filmüberzüge wird ebenfalls vorzugsweise ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer eingesetzt, daü etwa 10 Gewichtsprozent gebundenes Maleinsäureanhydrid enthält, ferner jedoch noch etwa 3 Gewichtsprozent eines Kautschukmodifiziermittels aufweist, nämlich vorzugsweise cij3-Polybutadien. Dieses Material verfügt über folgende Eigenschaften:

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eia.eneehaf.ten	ASTM Methode	Phyeikaiisohe Daten
Zugfestigkeit, ff/mm* (psi)	D-638	34,5 (SOOO)
Zugdehnüng, %	D-638	25
Zugmodul 10* N/mm^a (10⁵ psi)	D-638	2,2 (3,2)
Biegefestigkeit N/mm¹ (psi)	D-790	61 (8900)
Biegeinodul, 10^s N/mm^a (10⁵ psi)	D-790	2,3 (3,4)
izod-Kerbschlagzähigkeit J/m (ft. Ib/in)	D-256	185 (3,4)

Durchbiegetemperatur D-618

unter einer Belastung von

180 N/mm* (264 psi)

nach Wärmebehandlung

bei 9O ⁰C

(Probestab 1,25 χ 1,25 χ 12,5 cm)

Erweichungspunkt nach Vicat, ⁰C D-1526

Spezifisches Gewicht, 23°/23°G D-792

Wasserabsorption, Gew.-% D-570

Formschrumpfwert, cm/cm D-955

Härte nach Rockwell, Skala L D-785

115

121 1,O6 0,12

0,006 - 0,007 80

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Dia Neuerung wird im folgenden anhand eine§ Beispiels weitet erläutert.

Beispiel

unter Verwendung eines 15 cm-Extruders, dessen Mundstück eine öffnung von 9,5 em Durchmesser aufweist, extrudiert man ein Gemisch aus dem obengenannten Styrol-Maleinsäureanhydrid-Gopolymer, das 0,5 Gewiehtspro2ent Citronensäure und 0,5 Gewichtsprozent Natriumcarbonat als Kernbildungsmittel sowie 4 Gewichtsprozent Isopentan als Treibmittel enthält. Ger Umfang des hierdurch entstehenden Schläuche aus aufgeschäumtem Material erweitert sich auf 132 cm. Sodann wird dieser Schlauch aufgeschnitten und geöffnet. Er hat ein Gewicht von 210 g/m*. Die mittlere Porengröße im Schaum beträgt etwa 0,2 mm Durchmesser, und dieser Porendurehmesser sorgt dafür, daß sich für den anschließend aufzubringenden überzugsfilm eine maximale Bindefestigkeit ergibt, ohne daß das Material hierdurch zu brüchig wird, was bei einer größeren Porengröße der Fall wäre. Die gebildete Schaumbahn wird dann zwischen den Walzen 30, 31 und 32 hindurchgeführt, die mit Kühlwasser versehen sind, weiches von oben nach unten eine Temperatur von 46 ⁰C, 79 ⁰C und 79 ⁰G aufweist. Im Anschluß daran bringt man in den zwischen den Walzen 30 und 31 bestehenden Spalt mit einer Breite von 2,5 mm unter den Arbeitsbedingungen den Filmüberzug 38 auf. Sodann wird die erhaltene Schaumschicht, welche an einer Seite mit einem Filüberzug versehen ist, zu einem Walzenstuhl aus den Walzen 47, 48 und 49 geführt, die von oben nach unten mit einem Kühlmittel gekühlt sind, welches eine Temperatur von 96 ⁰C, 6O ⁰C und 96 ⁰C hat* Der Spalt zwischen den Walzen 47 und 48 ist 0,15 mm breit. Die beiden Spaltbreiten werden anhand entsprechender Untersuchungen derart festgelegt, daß sich hierdurch ein Material mit maximaler Bindefestigkeit ergibt, ohne daß darunter die Stärke des Materials

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leidet. Sin Arbeiten mit einem zu großen Spalt führt zu einer Verringerung der Bindefestigkeit/ während eine Herabsetzung der Spaltbreite eine Erhöhung der Bindefestigkeit bis su einem Punkt ergibt/ der durch die Zellenstruktur begrenzt ist, obgleich hierbei immer mehr Schaum durch die heiße Schmelze zerstört wird« Die Temperatur der Walzenstühle ist so ausgelegt/ daß sich bei der Bildung des ersten Filmüberzugs eine gute Bindung und eine sauber flexib· Ie Bahn ergibt/ und daß im zweiten Walzenstuhl die herrschen· ^- den Temperaturen die Besehiehtungstemperatur auf beiden Seiten entsprechend steuern/ während die beschichtete Schaumschicht den Walzenstuhl verläßt/ wodurch wiederum der Plangrad der Bahn beeinflußt wird.

Im Zusammenhang mit der Schaumschieht ist oben angeführt worden/ daß zu ihrer Bildung spezielle Styrol-Maleinsäureanhydrid-Cöpölymere bevorzugt werden. Man kann hierzu jedoch auch mit einem Copolymeren arbeiten/ das bis zu 20 Gewichtsprozent kristallines Polystyrol und bis zu 20 Gewichtsprozent rückgeführtes Material/ bezogen auf das Gewichts des Schaums, enthält/ ohne daß hierdurch die Eigen- f schäften des Endprodukts beeinträchtigt werden. Weiter kann zusammen mit frischem Harz auch rückgeführtes Bahnmaterial in einer Menge bis zu 20 Gewichtsprozent eingesetzt werden.

Claims

■ ■ Γ · * ' Schutzansprüche

1. Automobildachteil,dadurch gekennzeichnet , daß es aus einem praktisch flachen, flexiblen und wärmeverformbaren, bahnförmigen !schichtstoff aus Kunststoff hergestellt worden ist, der aus einer mittleren Schaumschicht, die durch Extrudieren eines verschäumbaren Harzgemisches aus wenigstens 60 Gewichtsprozent eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymers, bis zu 20 Gewichtsprozent Abfallharz aus diesem Schichtstoff und bis zu 20 Gewichtsprozent kristallinen Polystyrolen gebildet worden ist, und aus je einem an beiden Seiten dieser mittleren Schaumschicht vorhandenen Filmüberzug aus einem Harz besteht, das wenigstens 90 Gjswichtsprozent eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymers enthält, wobei die mittlere Schicht eine Gesamtstärke von 0,7 biö 7 mm hat, jeder Filmüberzug eine Stärke von 0,03 bis 4 mm aufweist, der Schichts'- '-f 200 bis 1500 g/m wiegt, die mittlere Schaumschicht 150 bis 600 g/m wiegt, die Haftfestigkeit des Filmüberzugs auf der mittleren Schaumschicht im Mittel wenigstens 30 Newton/m beträgt und keine Werte unter 20 Newton/m aufweist, wenn man beide Filmüberzüge in Laufrichtung sowie in Querrichtung unter einem Winkel von 90° bei einer Geschwindigkeit von 300 mm/min untersucht, und der Schichtstoff einen Planfaktor (Flachheitsfaktor) von 5 cm für eine Platte mit den Abmessungen 1,5 χ 3 in aufweist.

2. Automobildachteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das zur Herstellung des bahnförmigen Schichtstoffs verwendete verschäumbar Harzgemisch 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Natriumbicarbonat, 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Citronensäure und 2 bis 8 Gewichteprozent Isopentan enthält.

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3. Automobildachteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf den zu seiner Herstellung verwendeten bahnförmigen Schichtstoff noch eine Schaumschicht aus Kautschuk, die der Stärke des Schichtstoffes nach Anspruch 1 entspricht oder über dieser Stärke liegt, gebunden ist, und daß auf diese Schaum-Schicht aus Kautschuk weiter noch eine Tuchschicht gebunden ist.

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