EP3436508A1 - Verfahren zur herstellung eines dachelements eines kraftfahrzeuges und dachelement mit formabschnitt - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines dachelements eines kraftfahrzeuges und dachelement mit formabschnitt

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EP3436508A1
EP3436508A1 EP17706421.9A EP17706421A EP3436508A1 EP 3436508 A1 EP3436508 A1 EP 3436508A1 EP 17706421 A EP17706421 A EP 17706421A EP 3436508 A1 EP3436508 A1 EP 3436508A1
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EP
European Patent Office
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roof element
organosiloxane compound
mold
polymer mixture
compound
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17706421.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Rauch
Martin Sacher
Jan Wokoeck
Alexander ISBACH
Karl-Heinz BARTL
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Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a roof element of a motor vehicle and a roof element having the features of the preamble of patent claim 6.
  • Roof elements of motor vehicles are often formed from a glass panel and constitute a cover element of a roof opening system, which is provided for connection to the vehicle body with a peripheral RandumCumung, which consists of a polyurethane material and can be embedded in the bracket.
  • the production of the peripheral RandumCumung takes place in a foaming tool, which is provided with a cavity into which a polyurethane material is introduced to form the RandumCumung.
  • the polyurethane material consists of a polymer mixture, in particular a polyol mixture, and an isocyanate
  • the finished workpiece that is, the glass panel with the edge foam can be removed from the foaming mold.
  • the mold cavity of the foaming tool or the mold cavity delimiting tool wall must be provided with a release agent.
  • a release agent applicator to be provided specifically on the foaming tool. which usually includes a so-called release agent gun and which is associated with a high cost.
  • the release agent builds a release film on the mold portion formed in the mold cavity, which prevents sticking of the mold portion to the foaming tool. Because the release agent by hand is applied, the thickness of the release film can vary greatly. Any residues on the mold section made in the foaming tool thus also vary greatly. However, the release agent residues can have a considerable influence on the adhesiveness of the mold section.
  • the release agent builds in the course of a production shift, ie at
  • Release agents are cleaned. Furthermore, when applied, a release agent mist develops, to which the respective worker is exposed and which can be detrimental to health.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a roof element of a motor vehicle, in which the above-mentioned, resulting from the release agent problems are eliminated. This object is achieved by the method with the features of claim 1.
  • a polyurethane material which has an internal release agent in the form of a high molecular weight, long-chain organosiloxane compound, which enriches the Sepatiumrind on the surface of the mold section, which is formed in the mold cavity of the foaming tool, and Such an Ent forms of the roof element, which has the mold section, from the
  • Foaming tool guaranteed.
  • the use of an external release agent with which the foaming tool has been sprayed in the region of the mold cavity or the cavity so far, can be dispensed with. Consequently, it is possible to dispense with a complicated release agent application device on the foaming tool.
  • the foaming tool can also be operated with shorter cycle times, since the release agent cycle is used to apply the external release agent.
  • the organosiloxane compound, which constitutes an internal release agent has a largely constant release agent layer on the surface of the molding section, since it is uniformly distributed in the respective surface-structure matrix of the polyurethane material.
  • the organosiloxane compound does not interfere with the physical properties of the mold portion over a mold portion without an organosiloxane compound as an internal release agent. Rather, the mold section has an unchanged polymer matrix, which is decisive for the physical properties, such as hardness, tensile strength and elongation at break. Also, no further reactivity balance additives are needed since the organosiloxane compound does not alter the chemistry of the mold section in its central regions. Namely, when the polymer mixture is reacted with the isocyanate compound, the organosiloxane compound is forced outwardly toward the mold wall. This is due to the reaction heat generated in the reaction, which leads to a phase separation.
  • the temperatures which arise in the reaction of the polymer mixture with the isocyanate compound may be greater than 00 ° C.
  • the organosiloxane compound does not affect the reactivity of the polyurethane system formed from the polymer blend and the isocyanate compound to perform a RIM (Reaction Injection Molding) process.
  • the long-chain molecules of the organosiloxane compound by migration, convection and exothermic energy to the surface of the poly- urethane material within the first few milliseconds. Due to the long-chain structure of the organosiloxane compound, they hold on the surface in the manner of a surfboard, that is to say in the area of the interface with the tool wall in the region of the mold cavity of the foaming tool. Towards the end of the reaction, the organosiloxane compound is partially incorporated into the polyurethane matrix. Here, a uniform, fine distribution of the organosiloxane compound is achieved on the surface of the mold section.
  • organosiloxane compound This behavior of the organosiloxane compound could be detected by gas chromatography and mass spectrometer studies.
  • the organosiloxane compound thus builds a release film between the reacted polyurethane material and the tool wall, which prevents adhesion of the polyurethane to the tool wall.
  • the organosiloxane compound namely a cohesive fracture between the foaming mold and the mold section is possible, so that the mold release is given.
  • An organosiloxane has the general structural formula:
  • n is an integer and Ri, R 2 .
  • R and R 4 represent organic compounds.
  • a paint, in particular KTL (cathodic dip coating) -coated metal are to be arranged in the polyurethane material, these bond well with the mold section despite the organosiloxane compound, since the cathodic electrocoating coating itself is a binder.
  • Pigment paste and water-miscible organic solvents are often epoxy resin amine adducts and blocked isocyanates.
  • the binders and pigment paste make up the majority of the solids contained in the dipping solution for making the cathodic dip coating.
  • the binder of the KTL coating, especially the isocyanate ensures that between the KTL coating Coating and the molding section of the polyurethane material sufficient bonding points arise.
  • the organosiloxane compound is the polymer mixture in an amount of 0.5 wt. % to 8 wt .-% mixed.
  • the organosiloxane compound used may have a molecular weight between 15,000 g / l and 50,000 g / l.
  • the organosiloxane compound used thus comprises long-chain organosiloxanes and represents an internal release agent, and indeed, in contrast to short-chain siloxanes, which may be cell stabilizers and do not serve as release agents.
  • the polymer blend provided in the process of the invention is preferably a polyol composition. This is added on the one hand, the organosiloxane compound. On the other hand, the isocyanate compound is added to the polyol composition in a mixing and dosing head and then introduced into the mold cavity.
  • the mold section is formed on a panel made of glass or a plastic material.
  • the mold section then forms in particular a peripheral edge foam around the panel.
  • the roof element is a cover element of a roof opening system
  • the peripheral edge foam serves to receive inserts, via which the panel can be connected to a kinematics of the roof opening system.
  • the peripheral RandumCumung serve to receive a seal or as a sealing device to close a corresponding roof opening of the relevant motor vehicle sufficiently tight in a Schi manbig too tight in a Schi manbig too tight in a Schi mandar sued the lid member can.
  • the organosiloxane compound enriched in the surface of the mold section also does not interfere with the bonding of the mold section to the glass panel this is provided with a primer.
  • the primer contains binding elements that are affine for isocyanate.
  • the process according to the invention finds application, for example, in high-pressure foaming processes, which are referred to as so-called RIM (Reaction Injection Molding) processes, or in low-expansion foam processes, in which the polyurethane material is introduced into a mold at ambient pressure and corresponding low-pressure metering devices for Inserting the material are used in the mold cavity.
  • RIM Reaction Injection Molding
  • WST Window Spray Technology
  • the invention also relates to a roof element of a motor vehicle, comprising a molding section which is made of a material comprising polyurethane according to a foaming process and which is enriched on its surface with an organosiloxane compound.
  • the organosiloxane compound is an integral part of the molding and is taken up by the structure of the polyurethane material in its ausreagierter form, wherein the consisting of high molecular weight, long-chain molecules organosiloxane compound in the production tool for the molding section forms a release film, the demolding of the Roof element without the use of an external release agent allows.
  • the organosiloxane compound forms a surface layer of the mold section, which has a thickness between 0.5 ⁇ and 20 ⁇ .
  • the molecular weight of the organosiloxane compound is preferably between 15,000 g / l and 50,000 g / l.
  • the roof element may be a cover element of a roof opening system.
  • the mold section then forms, for example, a peripheral edge foam of a panel which is made of glass or a plastic material.
  • Figure 1 is a plan view of a Deckenielement a roof opening system of a
  • FIG. 2 is a section through the cover element of Figure 1 along the line II-II in Figure 1;
  • FIG. 3 shows a device for processing a liquid polyol composition;
  • Figure 4 is a fragmentary sectional view of a tool for producing a mold portion of the lid member of Figure l in the closed position; and FIG. 5 shows a representation of the foaming tool corresponding to FIG. 4, but in its open position.
  • FIGS. 1 and 2 a cover element 1 of a roof opening system of a vehicle roof, which is not shown in detail, is shown.
  • a roof opening of the vehicle roof can optionally be closed or at least partially released.
  • the lid member 1 comprises a substantially rectangular glass panel 2 provided with a glass frit and a primer.
  • the glass panel 2 is provided along its peripheral edge with a RandumCumung 3, in the side relative to a vertical roof longitudinal center plane
  • Rims are each three retaining tabs 4 embedded as inserts.
  • the retaining tabs 4 are each made of a metal sheet, which is provided with a KTL coating.
  • the edge foam 3 consists of a polyurethane material which is mixed with an organosiloxane compound.
  • the organosiloxane compound is enriched within a surface layer 5 of the edge foam 3.
  • the surface layer 5 has a thickness of a few micrometers.
  • FIGS. 3 to 5 The production of the edge foam 3 of the cover element 1 is shown schematically in FIGS. 3 to 5.
  • a foaming tool 6 shown in Figures 4 and 5 is used, in which a mold cavity 7 is formed, which corresponds to the shape of the RandumMumung 3 and which is bounded by an upper tool 8 and a lower tool 9 of the foaming tool 6.
  • the glass panel 2 provided with the glass primer and the glass frit is placed on the lower tool 9 in the open position of the foaming tool 6 shown in FIG. 5, in which the upper tool 8 and the lower tool 9 have moved apart.
  • the retaining tabs 4 are fixed in a manner not shown.
  • the upper tool 8 is moved against the lower tool 9 to form the mold cavity 7.
  • the polymer can be introduced into the mold cavity 7 of the closed foaming tool 6 and react there.
  • the retaining tabs 4 are embedded in the polyurethane material.
  • the polyurethane material used is mixed with an organosiloxane compound having a molecular weight of 15,000 g / l and 50,000 g / l.
  • the organosiloxane compound When reacting the polyurethane material, the organosiloxane compound is pressed due to the resulting heat of reaction by means of a phase separation against the boundary surfaces of the cavity formed by the upper tool 8, the lower tool 9 and the glass panel 2, so that enriched with the organosiloxane compound surface layer 5 forms at the edge foam 3.
  • the finished cover element 1 can now be removed from the mold.
  • the polyurethane Material from a metering and mixing head 100 in the foaming mold 6 and the mold cavity 7 passed.
  • a polyol composition which has been mixed with the organosiloxane compound and prepared in a device 10, and an isocyanate compound held in a container 60 are mixed with each other, to then form the mold cavity 7 to be dosed.
  • the device 10 for the preparation of the polyol composition which is a reaction polymer for the polyurethane system, is shown in FIG.
  • the apparatus 10 comprises a reservoir 12 in which the polyol composition is storable and which is provided with a stirrer 14 to cancel any storage-related layering of the polyol composition.
  • the reservoir 12 is connected via a line 16, in which a feed pump 18 is arranged, with a degassing device 20, which is formed by a vacuum ventilator.
  • a degassing device 20 which is formed by a vacuum ventilator.
  • Connected to the vacuum ventilator is an outlet line 22, in which a further feed pump 24 and a mass flow meter 26 are arranged and which leads to a homogenizer 28, which is formed by a tooth colloid mill.
  • a metering valve 52 is arranged on the line 22, via which an additive gas can be added to the polyol composition and which is part of a gassing device.
  • Downstream of the metering valve 52 and upstream of the homogenizer opens into the conduit 16, a supply line 54 which is connected to a reservoir 56 for the Organosilo- xan connection,
  • the homogenizer 28 has a discharge line 30 which leads into a container 32 in which the treated polymer mixture can be stored and which is provided with a stirrer 34. In the container 32 there is an overpressure between 1 and 6 bar.
  • the discharge line 30 leads into the container 32 in such a way that the prepared polymer mixture under the mirror is supplied to the polymer mixture already present in the container 32.
  • the level or level of the polymer mixture in the container 32 is always held between two brands, of which a lower with a first sensor 36 and an upper with a second sensor 38 is provided.
  • the sensor 36 associated with the lower mark responds when the nominal filling level in the container 32 is undershot and further liquid polymer mixture has to be processed.
  • the second sensor 38 assigned to the upper mark responds when the desired fill level has been exceeded and the preparation of the liquid polymer mixture by means of the device 10 has to be stopped.
  • the container 32 is connected via a feed line 40 with the metering and mixing head 100, which is assigned to the foaming tool 6 for producing the edge foam 3 of the lid member 1 and in which the isocyanate compound is added to the polyol composition for the formation of the polyurethane system ,
  • a return line 42 which forms a ring line with the supply line 40 for supplying a plurality of processing stations.
  • the device 10 has a control device 44, which is connected via a line 46 to the mass flow meter 26 and is connected via a line 48 to a gas mass flow meter 50, which is likewise assigned to the gassing device, and to the metering valve 52.
  • an additive gas for example carbon dioxide or an inert gas
  • the control device is equipped with the valve 58 for metering in the organosiloxane compound connected to the reservoir 56 via line 54.
  • the polyol composition which is stirred up in the storage container 12, is conveyed by means of the feed pump 18 into the degassing device 20, where it is freed from undefined gas charges. Subsequently, the degassed, consisting of the polyol composition polymer mixture is conveyed by the feed pump 24 through the output line 22. In this case, first the amount of the polyol composition is determined by means of the mass flow meter 26 and then, as a function of this measurement, by means of the control device 44 via the gas mass flow rate. Flow meter 50 and the metering valve 52 additive gas and via the valve 58, the organosiloxane compound added.
  • the polyol composition now charged with additive gas and the organosiloxane compound is passed through the homogenizer 28 to finely disperse gas bubbles formed from the additive gas in the polyol composition. Then, the thus prepared polyol composition is passed via the discharge line 30 into the container 32, so that it can be further processed, in particular by addition of an isocyanate can be processed into a polyurethane system, which is used to produce the hard foam edge foam Cover element 1 or the like can be used.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Dachelements eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines Polymergemischs; - V ersetzen des Polymergemischs mit einer Organosiloxan-Verbindung: - Mischen des mit der Organosiloxan-Verbindung versetzten Polymergemischs mit einer Isocyanat-Verbindung zu einem Polyurethan-Werkstoff und Einbringen des Polyurethan- Werkstoffs in einen Formhohlraum eines Schäumwerkzeugs, so dass der Polyurethan- Werkstoff ausreagiert und in dem Formhohlraum ein Formabschnitt des Dachelements ausgeformt wird, der an seiner Oberfläche mit der Organosiloxan-Verbindung angereichert ist; und - Entformen des Dachelements aus dem Schäumwerkzeug.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Dachelements eines Kraftfahrzeuges
und Dachelement mit Formabschnitt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dachelements eines Kraftfahrzeuges und ein Dachelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 6.
Dachelemente von Kraftfahrzeugen sind vielfach aus einem Glaspaneel gebildet und stellen ein Deckelelement eines Dachöffnungssystems dar, das zur Anbindung an den Fahrzeugaufbau mit einer umlaufenden Randumschäumung versehen ist, die aus einem Polyurethan-Werkstoff besteht und in die Haltewinkel eingebettet werden können. Die Herstellung der umlaufenden Randumschäumung erfolgt in einem Schäumwerkzeug, das mit einer Kavität versehen ist, in die zur Ausbildung der Randumschäumung ein Polyurethan-Werkstoff eingebracht wird. Der Polyurethan- Werkstoff besteht aus einem Polymergemisch, insbesondere einem Polyol-Gemisch, und einer Isocyanat-
Verbindung. Bei dem Form- bzw. Schäumprozess werden das Polymergemisch und die Isocyanat-Verbindung in einen Mischkopf geleitet, dort gemischt und dann zum
Ausreagieren in die Kavität eingebracht. Nach dem Ausreagieren des Polyurethanwerkstoffs und dessen Aushärten kann das fertige Werkstück, das heißt das Glaspaneel mit der Randumschäumung aus dem Schäumwerkzeug entformt werden.
Damit das Werkstück beschädigungsfrei aus dem Schäumwerkzeug entformt werden kann, muss bisher der Formhohlraum des Schäumwerkzeugs bzw. die den Formhohlraum begrenzende Werkzeugwand mit einem Trennmittel versehen werden. Dies erfolgt per Hand mittels einer eigens an dem Schäumwerkzeug vorzuhaltenden Trennmittelauf- tragvorrichtung. die in der Regel eine sogenannte Trennmittelpistole umfasst und die mit einem hohen Kostenaufwand verbunden ist. Das Trennmittel baut a dem in dem Formhohlraum ausgeformten Formabschnitt einen Trennfilm auf, der ein Anhaften des Formabschnitts an dem Schäumwerkzeug verhindert. Da das Trennmittel per Hand aufgetragen wird, kann die Stärke des Trennfilms stark variieren. Etwaige Rückstände auf dem in dem Schäumwerkzeug gefertigten Formabschnitt fallen damit ebenfalls stark unterschiedlich aus. Die Trennmittelrückstände können aber einen erheblichen Einiluss auf die Verklebefähigkeit des Formabschnitts haben. Zudem baut das Trennmittel im Verlauf einer Produktionsschicht, das heißt beim
Fertigen einer Vielzahl von Formabschnitten in dem betreffenden Formwerkzeug einen Trennfilm mit zunehmender Dicke auf. Dieser Trennfilm muss am Ende der betreffenden Produktionsschicht entfernt werden, das heißt das Werkzeug muss von dem
Trennmittel gereinigt werden. Des Weiteren entwickelt sich beim Auftragen ein Trennmittelnebel, dem der jeweilige Werker exponiert ist und der gesundheitsschädigend sein kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Dachelementes eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei dem die oben genannten, durch das Trennmittel resultierenden Probleme beseitigt sind. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird also ein Verfahren zur Herstellung eines Dachelements eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines P o ly mer gern i sches ;
- Versetzen des Polymergemisches mit einer Organosiloxan-Verbindung;
- Mischen des mit der Organosiloxan-V erbindung versetzten Polymergemisches mit einer Isocyanat- Verbindung zu einem Polyurethan-Werkstoff und Einbringen des Polyurethan- Werkstoffs in einen Formhohlraum eines Schäumwerkzeugs, so dass der Polyurethan- Werkstoff ausreagiert und in dem Formhohlraum ein Formabschnitt des Dachelements ausgeformt wird, der an seiner Oberfläche mit der Organosiloxan- Verbindung angereichert ist; und
- Entformen des Dachelements aus dem Schäumwerkzeug. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird also ein Polyurethan-Werkstoff verwendet, der in Form einer hochmolaren, langkettigen Organosiloxan-Verbindung ein internes Trennmittel aufweist, das sich beim Sehäumprozess an der Oberfläche des Formabschnitts, der in dem Formhohlraum des Schäumwerkzeugs ausgebildet wird, anreichert und so ein Ent formen des Dachelements, das den Formabschnitt aufweist, aus dem
Schäumwerkzeug gewährleistet. Die Verwendung eines externen Trennmittels, mit dem das Schäumwerkzeug im Bereich des Formhohlraums bzw. der Kavität bisher besprüht wurde, kann damit entfallen. Folglich kann an dem Schäumwerkzeug auf eine aufwändige Trennmittelauftragvorrichtung verzichtet werden. Ohne Verwendung eines externen Trennmittels kann das Schäumwerkzeug auch mit kürzeren Taktzeiten betrieben werden, da der Trennmittelzyklus zum Auftragen des externen Trennmittels entlallt. Ferner kann gewährleistet werden, dass die ein internes Trennmittel darstellende Organosiloxan-Verbindung an der Oberfläche des Formabschnitts eine weitgehend konstante Trennmittelschicht aufweist, da es in der betreffenden Oberflächen-Struktur- Matrix des Polyurethan- Werkstoffs gleichverteilt vorliegt. Die Organosiloxan- Verbindung beeinträchtigt die physikalischen Eigenschaften des Formabschnitts gegenüber einem Formabschnitt ohne Organosiloxan-Verbindung als internes Trennmittel nicht. Der Formabschnitt hat vielmehr eine unveränderte Polymermatrix, die maßgeblich ist für die physikalischen Eigenschaften, wie Härte, Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Auch sind keine weiteren Additive zum Reaktivitätsausgleich nötig, da die Organosiloxan-Verbindung die Chemie des Formabschnitts in dessen zentralen Bereichen nicht verändert. Die Organosiloxan-Verbindung wird nämlich beim Reagieren des Polymergemisches mit der Isocyanat- Verbindung nach außen in Richtung Werkzeugwand gedrängt. Dies erfolgt aufgrund der bei der Reaktion entstehenden Reaktionswärme, die zu einer Phasentrennung führt. Die Temperaturen, die bei der Reaktion des Polymergemisches mit der Isocyanat-Verbindung entstehen, können größer als 00 °C sein. Die Organosiloxan-Verbindung hat keinen Einfluss auf die Reaktivität des Polyurethan-Systems, das aus dem Polymergemisch und der Isocyanat- Verbindung gebildet ist, um einen RIM (Reaction Injection Molding)-Prozess durchzu- führen.
Bei der Reaktion werden also die langkettigen Moleküle der Organosiloxan-Verbindung durch Migration, Konvektion und exotherme Energie an die Oberfläche des Poly- urethan- Werkstoffs gedrängt, und zwar innerhalb der ersten Reaktionsmillisekunden. Durch die langkettige Struktur der Organosiloxan- Verbindung halten sich diese nach Art eines Surfbretts an der Oberfläche, das heißt im Bereich der Grenzfläche zu der Werkzeugwand im Bereich des Formhohlraums des Schäumwerkzeugs. Gegen Ende der Reaktion wird die Organosiloxan- Verbindung teilweise in die Polyurethan-Matrix eingebunden. Hierbei wird eine einheitliche, feine Verteilung der Organosiloxan- Verbindung an der Oberfläche des Formabschnitts erreicht. Dieses Verhalten der Organo- siloxan-Verbindung konnte mittels Gaschromatographie- und Massenspektrometer- Untersuchungen nachgewiesen werden. Die Organosilo an-Verbindung baut damit zwischen dem ausreagierten Polyurethan- Werkstoff und der Werkzeugwand einen Trennfilm auf, der Anhaftungen des Polyurethans an der Werkzeugwand verhindert. Durch die Organosiloxan-Verbindung ist nämlich ein kohäsiver Bruch zwischen dem Schäumwerkzeug und dem Formabschnitt möglich, so dass die Entformbarkeit gegeben ist. Ein Organosiloxan hat die allgemeine Strukturformel:
wobei n eine ganze Zahl ist und Ri, R2. R und R4 organische Verbindungen darstellen.
Wenn in dem Polyurethan- Werkstoff Einlegeteile aus einem Lack, insbesondere KTL (Kathodische Tauchlackierung)-beschichteten Metall angeordnet werden sollen, verbinden sich diese trotz der Organosiloxan-Verbindung gut mit dem Formabschnitt, da die KTL-Beschichtung selbst Bindemittel. Pigmentpaste und wassermischbare organische Lösungsmittel enthält. Die wesentlichen Bestandteile des Bindemittels und der Pigmentpaste sind häufig Epoxidharz- Aminaddukte und blockierte Isocyanate. Die Bindemittel und die Pigmentpaste bilden den Hauptanteil der in der Tauchlösung zur Herstellung der KTL-Beschichtung enthaltenen Feststoffe. Das Bindemittel der KTL- Beschichtung, vor allem das Isocyanat, gewährleistet, dass zwischen der KTL- Beschichtung und dem Formabschnitt aus dem Polyurethan-Werkstoff genügend Verknüpfungspunkte entstehen.
Bei einer speziellen Ausfuhrungsform des Verfahrens nach der Erfindung, bei der eine gute Entformbarkeit des Dachelements aus dem Schäumwerkzeug gewährleistet ist, ohne dass die physikalischen Eigenschaften des Formabschnitts beeinträchtigt werden, wird die Organosiloxan- Verbindung dem Polymergemisch in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 8 Gew.-% zugemischt.
Die verwendete Organosiloxan-Verbindung kann eine Molmasse zwischen 15.000 g/1 und 50.000 g/1 haben. Die verwendete Organsiloxan-Verbindung umfasst also langkettige Organsiloxane und stellt ein internes Trennmittel dar und zwar, im Gegensatz zu kurzkettigen Siloxanen, die Zellstabilisatoren sein können und nicht als Trennmittel dienen.
Das Polymergemisch, das bei dem Verfahren nach der Erfindimg bereitgestellt wird, ist vorzugsweise eine Polyol-Zusammensetzung. Dieser wird einerseits die Organosiloxan- Verbindung zugegeben. Andererseits wird die Polyol-Zusammensetzung in einem Misch- und Dosierkopf mit der Isocyanat-Verbindung versetzt und dann in den Formhohlraum eingebracht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird der Formabschnitt an ein Paneel ausgeformt, das aus Glas oder einem Kunststoffwerkstoff besteht. Der Formabschnitt bildet dann insbesondere eine umlaufende Randumschäu- mung des Paneels. Wenn das Dachelement ein Deckelelement eines Dachöffnungssystems ist, dient die umlaufende Randumschäumung zur Aufnahme von Einlegeteilen, über die das Paneel an eine Kinematik des Dachöffnungssystems angebunden werden kann. Zudem kann die umlaufende Randumschäumung zur Aufnahme einer Dichtung oder auch als Dichtungseinrichtung dienen, um in einer Schiießstellung des Deckelelements eine korrespondierende Dachöffnung des betreffenden Kraftfahrzeuges hinreichend dicht verschließen zu können.
Die Organosiloxan-Verbindung, die an der Oberfläche des Formabschnitts angereichert ist, beeinträchtigt auch nicht die Anbindung des Formabschnitts an das Glaspaneel, da dieses mit einem Primer versehen ist. Der Primer enthält Bindungselemente, die für Isocyanat affin sind. An der Oberfläche, die mit der Organosiloxan- Verbindung angereichert ist, liegen aber trotz der Organosiloxan-Verbindung noch genügend freie Isocyanate der Isocyanat- Verbindung des Polyurethan- Werkstoffs vor, die an den Bindungselementen des Primers anknüpfen können.
Das Verfahren nach der Erfindung findet beispielsweise bei Hochdruckschäumprozessen, die als sogenannte RIM(Reaction Injection Molding)-Prozesse bezeichnet werden, oder bei Niederdrackschäumprozessen Anwendung, bei denen der Polyurethan- Werkstoff bei Umgebungsdruck in eine Werkzeugform eingebracht wird und entspre- chende Niederdruck-Dosiereinrichtungen zum Einbringen des Werkstoffs in den Formhohlraum eingesetzt werden. In letzterem Fall sind insbesondere so genannte WST(Window Spray Technology)-Prozesse zu nennen.
Die Erfindung hat auch ein Dachelement eines Kraftfahrzeuges zum Gegenstand, umfassend einen Formabschnitt, der aus einem Polyurethan umfassenden Werkstoff nach einem Schäumverfahren gefertigt ist und der an seiner Oberfläche mit einer Organosiloxan-Verbindung angereichert ist.
Die Organosiloxan-Verbindung ist integrierter Bestandteil des Formabschnitts und von der Struktur des Polyurethan-Werkstoffs in dessen ausreagierter Form aufgenommen, wobei die aus hochmolaren, langkettigen Molekülen bestehende Organosiloxan- Ver- bindung in dem Fertigungswerkzeug für den Formabschnitt einen Trennfilm bildet, der die Entformung des Dachelements ohne die Verwendung eines externen Trennmittels ermöglicht.
Insbesondere bildet die Organosiloxan-Verbindung eine Oberflächenschicht des Formabschnitts, die eine Dicke zwischen 0,5 μηι und 20 μτη hat. Die Molmasse der Organosiloxan-Verbindung liegt vorzugsweise zwischen 15.000 g/1 und 50.000 g/1.
Wie bereits oben in Verbindung mit dem Verfahren nach der Erfindung erläutert, kann das Dachelement ein Deckelelement eines Dachöffnungssystems sein. Der Formabschnitt bildet dann beispielsweise eine umlaufende Randumschäumung eines Paneels, das aus Glas oder einem Kunststoffwerkstoff gefertigt ist. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel eines Dachelements nach der Erfindung und eines Verfahrens zur Herstellung des Dachelements sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine Draufsicht auf ein Deckeielement eines Dachöffnungssystems eines
Kraftfahrzeuges;
Figur 2 einen Schnitt durch das Deckelelement nach Figur 1 entlang der Linie II- II in Figur 1 ; Figur 3 eine Vorrichtung zur Aufbereitung einer flüssigen Polyol-Zusammen- setzung;
Figur 4 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Werkzeugs zur Herstellung eines Formabschnitts des Deckelelements nach Figur l in Schließstellung; und Figur 5 eine Figur 4 entsprechende Darstellung des Schäumwerkzeugs, jedoch in dessen Öffnungsstellung.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Deckelelement 1 eines ansonsten nicht näher dargestellten Dachöffnungssystems eines Fahrzeugdaches gezeigt. Mittels des Deckelelements 1 kann eine Dachöffnung des Fahrzeugdachs wahlweise verschlossen oder zumindest teilweise freigegeben werden.
Das Deckelelement 1 umfasst ein im Wesentlichen rechteckiges Glaspaneel 2, das mit einer Glasfritte und einem Primer versehen ist.
Um das Deckel element 1 an eine Dachöffnungskinematik anbinden zu können, ist das Glaspaneel 2 entlang seines umlaufenden Rands mit einer Randumschäumung 3 versehen, in die an den bezogen auf eine vertikale Dachlängsmittelebene seitlichen
Rändern jeweils drei Haltelaschen 4 als Einlegeteile eingebettet sind. Die Haltelaschen 4 sind jeweils aus einem Metallblech gefertigt, das mit einer KTL-Beschichtung versehen ist.
Die Randumschäumung 3 besteht aus einem Polyurethan-Werkstoff, der mit einer Organosiloxan- Verbindung versetzt ist. Die Organosiloxan-Verbindung ist innerhalb einer Oberflächenschicht 5 der Randumschäumung 3 angereichert. Die Oberflächenschicht 5 hat eine Dicke von einigen Mikrometern.
Anhand der Figuren 3 bis 5 ist in schematischer Weise die Herstellung der Randumschäumung 3 des Deckelelements 1 dargestellt. Für die Herstellung wird ein in den Figuren 4 und 5 dargestelltes Schäumwerkzeug 6 genutzt, in dem ein Formhohlraum 7 ausgebildet ist, der mit der Form der Randumschäumung 3 korrespondiert und der von einem Oberwerkzeug 8 und einem Unterwerkzeug 9 des Schäum Werkzeugs 6 begrenzt ist.
Bei der Herstellung der Randumschäumung 3 wird das mit dem Glasprimer und der Glasfritte versehene Glaspaneel 2 in der in Figur 5 dargestellten Öffnungsstellung des Schäumwerkzeugs 6, in der das Oberwerkzeug 8 und das Unterwerkzeug 9 auseinandergefahren sind, auf das Unterwerkzeug 9 aufgelegt. Zudem werden die Haltelaschen 4 in nicht dargestellter Weise fixiert. Anschließend wird das Oberwerkzeug 8 gegen das Unterwerkzeug 9 zur Ausbildung des Formhohlraums 7 gefahren. Nun kann der P o 1 y u ret h an - W e rk s to ff in den Formhohlraum 7 des geschlossenen Schäumwerkzeugs 6 eingebracht werden und dort ausreagieren. Hierbei werden auch die Haltelaschen 4 in den Polyurethan-Werkstoff eingebettet.
Der verwendete Polyurethan-Werkstoff ist mit einer Organosiloxan-Verbindung versetzt, die eine Molmasse von 15.000 g/1 und 50.000 g/1 hat. Beim Ausreagieren des Polyurethan-Werkstoffs wird die Organosiloxan-Verbindung aufgrund der entstehenden Reaktionswärme im Wege einer Phasentrennung gegen die von dem Oberwerkzeug 8, dem Unterwerkzeug 9 und dem Glaspaneel 2 gebildeten Begrenzungsflächen der Kavität gedrückt, so dass sich die mit der Organosiloxan-Verbindung angereicherte Oberflächenschicht 5 an der Randumschäumung 3 ausbildet. Das fertige Deckelelement 1 kann nun entformt werden. Wie Figur 3 zu entnehmen ist, wird der Polyurethan- Werkstoff aus einem Dosier- und Mischkopf 100 in das Schäumwerkzeug 6 bzw. den Formhohlraum 7 geleitet.
In dem Mischkopf 100 werden eine Polyol-Zusammensetzung, die mit der Organosilo- xan- Verbindung versetzt ist und in einer Vorrichtung 10 aufbereitet wurde, und eine Isocyanat- Verbindung, die in einem Behälter 60 vorgehalten wird, miteinander gemischt, um dann dem Formhohlraum 7 zudosiert zu werden.
Die Vorrichtung 10 zur Aufbereitung der Polyol-Zusammensetzung, die ein Reaktionspolymer für das Polyurethan-System darstellt, ist Figur 3 zu entnehmen.
Die Vorrichtung 10 umfasst einen Vorratsbehälter 12, in dem die Polyol-Zusammen- setzung lagerbar ist und die mit einem Rührer 14 versehen ist, um eine etwaige lagerbedingte Schichtung der Polyol-Zusammensetzung aufzuheben. Der Vorratsbehälter 12 ist über eine Leitung 16, in der eine Förderpumpe 18 angeordnet ist, mit einer Entgasungseinrichtung 20 verbunden, die von einem Vakuumentlüfter gebildet ist. An den Vakuumentlüfter ist eine Ausgangsleitung 22 angeschlossen, in der eine weitere Förderpum- pe 24 und ein Massendurchflussmesser 26 angeordnet sind und die zu einer Homogenisiereinrichtung 28 führt, welche von einer Zahnkolloidmühle gebildet ist. Stromauf der Homogenisiereinrichtung 28 ist an der Leitung 22 ein Dosierventil 52 angeordnet, über das der Polyol-Zusammensetzung ein Additivgas zugesetzt werden kann und das Bestandteil einer Begasungseinrichtung ist. Stromab des Dosierventils 52 und stromauf der Homogenisiereinrichtung mündet in die Leitung 16 eine Zufuhrleitung 54, die mit einem Vorratsbehälter 56 für die Organosilo- xan-Verbindung verbunden ist, sowie mit einem Ventil 58 versehen ist.
Die Homogenisiereinrichtung 28 weist eine Abgabeleitung 30 auf, die in einen Behälter 32 führt, in dem das aufbereitete Polymergemisch zwischengelagert werden kann und der mit einem Rührwerk 34 versehen ist. In dem Behälter 32 herrscht ein Überdruck zwischen 1 und 6 bar. Die Abgabeleitung 30 führt derart in den Behälter 32, dass das aufbereitete Polymergemisch unter Spiegel dem bereits in dem Behälter 32 vorhandenen Polymergemisch zugeführt wird. Der Spiegel bzw. Füllstand des Polymergemischs in dem Behälter 32 wird stets zwischen zwei Marken gehalten, von denen eine untere mit einem ersten Sensor 36 und eine obere mit einem zweiten Sensor 38 versehen ist. Der der unteren Marke zugeordnete Sensor 36 spricht an, wenn der Sollfüllstand in dem Behälter 32 unterschritten wird und weiteres flüssiges Polymergemisch aufbereitet werden muss. Der der oberen Marke zugeordnete zweite Sensor 38 spricht an, wenn der Sollfiillstand überschritten ist und die Aufbereitung des flüssigen Polymergemischs mittels der Vorrichtung 10 gestoppt werden muss.
Der Behälter 32 ist über eine Vorlaufleitung 40 mit dem Dosier- und Mischkopf 100 verbunden, der dem Schäumwerkzeug 6 zur Herstellung der Randumschäumung 3 des Deckelelements 1 zugeordnet ist und in denen der Polyol-Zusammensetzung zur Ausbildung des Polyurethan-Systems die Isocyanat- Verbindung zugegeben wird.
Zudem fuhrt in den Behälter 32 eine Rücklaufleitung 42, die mit der Vorlaufleitung 40 eine Ringleitung zur Versorgung mehrerer Verarbeitungsstationen bildet.
Zur Steuerung der Aufbereitung der Polyol-Zusammensetzung weist die Vorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 44 auf, die über eine Leitung 46 mit dem Massendurchflussmes- ser 26 verbunden ist und über eine Leitung 48 mit einem ebenfalls der Begasungseinrichtung zugeordneten Gasmassendurchflussmesser 50 und dem Dosierventil 52 verbunden ist, mittels dessen ein Additivgas, beispielsweise Kohlendioxid oder ein Inertgas, in die flüssige Polyol-Zusammensetzung eingebracht werden kann, und zwar stromauf der Homogenisiereinrichtung 28 und stromab des Massendurchflussmessers 26. Zudem ist die Steuereinrichtung mit dem Ventil 58 zum Zudosieren der Organosilo- xan-Verbindung aus dem Vorratsbehälter 56 über die Leitung 54 verbunden.
Die mittels der Vorrichtung 10 durchführbare Aufbereitung der Polyol-Zusammensetzung erfolgt in nachfolgend beschriebener Weise.
Die Polyol-Zusammensetzung, die in dem Vorratsbehälter 12 aufgerührt wird, wird mittels der Förderpumpe 18 in die Entgasungseinrichtung 20 gefördert und dort von Undefinierten Gasbeladungen befreit. Anschließend wird das entgaste, aus der Polyol- Zusammensetzung bestehende Polymergemisch mittels der Förderpumpe 24 durch die Ausgangsleitung 22 gefördert. Hierbei wird zunächst die Menge der Polyol-Zusammensetzung mittels des Massendurchflussmessers 26 ermittelt und anschließend in Abhän- gigkeit von dieser Messung mittels der Steuereinrichtung 44 über den Gasmassendurch- flussmesser 50 und das Dosierventil 52 Additivgas und über das Ventil 58 die Organo- siloxan- Verbindung beigemengt. Stromab des Ventils 58 wird die nun mit Additivgas und der Organosiloxan- Verbindung beaufschlagte Polyol-Zusammensetzung durch die Homogenisiereinrichtung 28 geführt, um Gasbläschen, die aus dem Additivgas gebildet sind, in der Polyol-Zusammensetzung fein zu dispergieren. Dann wird die so aufbereitete Polyol-Zusammensetzung über die Abgabeleitung 30 in den Behälter 32 geleitet, so dass sie weiter verarbeitet werden kann, insbesondere durch Zugabe eines Isocyanats zu einem Polyurethan-System verarbeitet werden kann, das zur Herstellung der Hart- schaum-Randumschäumung des Deckelelements 1 oder dergleichen einsetzbar ist.
Bezugszeichenliste
1 Deckelelement
2 Glaspaneel
3 Randumschäumung
4 Haltelaschen
5 Oberfiäehenschicht
6 Schäum Werkzeug
7 Formhohlraum
8 Oberwerkzeug
9 Unterwerkzeug
10 Vorrichtung
12 Vorratsbehälter
14 Rührer
16 Leitung
18 Förderpumpe
20 Entgasungseinrichtung
22 Ausgangsleitung
24 Förderpumpe
26 Massendiirchflussmesser
28 Homogenisiereinrichtung
30 Abgabeleitung
32 Behälter
34 Rührwerk
36 Sensor
38 Sensor
40 Vorlaufleitung
42 Rücklaufleitung
44 Steuereinrichtung
46 Leitung
48 Leitung
50 Gasmassendurchflussmesser
52 Dosierventil
54 Zufuhrleitung
56 Vorratsbehälter
58 Ventil
100 Dosier- und Mischkopf

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Dachelements eines Kraftfahrzeuges, umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen eines Polymergemischs;
- Versetzen des Polymergemischs mit einer Organosiloxan- Verbindung;
- Mischen des mit der Organosiloxan-Verbindung versetzten Polymergemischs mit einer Isocyanat-Verbindung zu einem Polyurethan-Werkstoff und Einbringen des Polyurethan- Werkstoffs in einen Formhohlraum eines Schäumwerkzeugs, so dass der Po ly urethan- Werk sto ff ausreagiert und in dem Formhohlraum ein Formabschnitt des Dachelements ausgeformt wird, der an seiner Oberfläche mit der Organosiloxan-Verbindung angereichert ist: und
- Entformen des Dachelements aus dem Schäumwerkzeug.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Organosiloxan- Verbindung in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 8 Gew.-% dem Polymergemisch zugemischt wird.
3. V erfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Organosiloxan-Verbindung eine Molmasse zwischen 15.000 g/1 und 50.000 g/1 hat.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymergemisch eine Polyol-Zusammensetzung ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formabschnitt an einem Paneel ausgeformt wird, das Glas oder einen Kunststoffwerkstoff umfasst.
6. Dachelement eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Formabschnitt (3), der aus einem Polyurethan umfassenden Werkstoff nach einem Schäumverfahren gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Formabschnitt (3) an seiner Oberfläche mit einer Organosiloxan-Verbindung angereichert ist.
7. Dachelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Organosiloxan- Verbindung in einer Oberflächenschicht (5) des Formabschnitts (3) angereichert ist, die eine Dicke zwischen 0,5 μηι und 20 μηι hat.
8. Dachelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Organosiloxan-Verbindung eine Molmasse zwischen 15.000 g/l und 50.000 g/1 hat.
9. Dachelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8. dadurch gekennzeichnet, dass das Dachelement ein Deckel dement (1) eines Dachöffnungssystems ist.
10. Dachelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Formabschnitt (3) eine umlaufende Randumschäumung eines Paneels (2) ist. das Glas oder einen Kunststo ffwerkstoff umfasst.
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