WO1999058372A1 - Thermoverformbares flächengebilde und formteil hieraus - Google Patents

Thermoverformbares flächengebilde und formteil hieraus Download PDF

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Luis Fernández Benitez
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Ht Troplast Ag
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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/06—Interconnection of layers permitting easy separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • B60R13/0815—Acoustic or thermal insulation of passenger compartments

Definitions

  • thermoformable sheet made of polyolefin-based foam with two essentially parallel surfaces and a molded part formed therefrom.
  • Moldings made from thermoformable fabrics are widely used e.g. used in the automotive industry, where they are used as insulation and cushioning materials.
  • a typical example is the use of so-called "watershields” made of polyethylene foam as sound and moisture insulation in automobile doors.
  • the object of the present invention is therefore to provide a thermoformable flat structure according to the preamble of claim 1 - 2 - or to improve a molded part therefrom so that these disadvantages are overcome. Furthermore, rational and space-saving packaging of the molded parts should be ensured without additional effort by the supplier.
  • thermoformable sheet made of a polyolefin-based foam with the features of claim 1 or by a molded part formed therefrom according to claim 4, preferably in conjunction with one or more features of the subclaims, and a method according to claim 6.
  • the essence of the present invention is that in a first process step, a polyolefin-based foam is laminated over the entire surface with a film which has a coating on one side which acts as a release agent for the adhesive which is later to be applied to the other side of the foam.
  • This flat sheet laminated with the film can then - as usual so far - by thermoforming into the desired molded parts with i. a. three-dimensional curved surface can be processed.
  • an adhesive known per se is applied, in particular in the edge region, to that surface of the thermoformed sheet which has not been laminated with the film.
  • the molded parts thus provided with the adhesive on one side now have a release agent coating on their underside, which enables simple stacking of the molded parts without the adhesive sticking to the next molded part to a greater extent.
  • the stacked molded parts can be easily separated from each other before final assembly.
  • a largely closed-cell, crosslinked polyethylene foam is preferably used as the foam for the thermoformable fabrics.
  • the density of the foam is dependent on the intended use, in particular densities between 25 and 50 kg / m 3 are preferred, with higher ones being desired - 3 - Rigidity even bulk densities up to over 100 kg / m 3 .
  • the foam used is preferably cross-linked. Both physically and chemically cross-linked polyolefin foams can be used.
  • the thickness of the foam is preferably 2-10 mm.
  • a polyethylene film is preferably used, which is e.g. was siliconized. Such films are commercially available in a thickness of approximately 30-100 ⁇ m, and thicknesses of approximately 40 and 75 ⁇ m are particularly preferred. These foils can be easily bonded to the polyolefin-based foam, in particular polyethylene-based foam, by thermal lamination. In this way, a foam sheet is obtained which is provided on one side with a separating film, the foam and separating film being connected to one another over the entire surface and with high adhesive strength.
  • the thickness of the adhesive application being able to vary between a few 100 ⁇ m and 5 to 10 mm. Thicker adhesive applications are preferred if later application - e.g. in the automotive sector - larger tolerances have to be bridged, while thinner adhesive layers are naturally cheaper.
  • the release agent coating should be selected so that the adhesive has only a low tendency to stick to the release agent coating.
  • the two surfaces of the molded parts run largely parallel to one another, at least in the area in which the adhesive is applied.
  • the molded parts can be stacked very closely together and the transport volume can be minimized.
  • this ensures that when the molded parts are stacked, the surface of the one molded part provided with the adhesive comes into contact as completely as possible with the release agent coating. - 4 - the next fabric comes to rest and is covered by it and protected from dust etc.
  • the molded parts according to the invention can also have openings, punched-outs, etc. or also in some areas additional laminations and coatings.
  • thermoformed flat structures according to the invention is the automotive sector. It is particularly preferred to use it as an insulation, upholstery or connecting part for automobiles, in particular as a so-called “watershield" in the door area.
  • thermoformable flat structures First, a flat foam body made of e.g. Polyethylene foam laminated with a film provided on one side with the release agent coating.
  • both the polyethylene foam and the release agent film are unwound from rolls, briefly heated on one side in each case with an open gas flame or an IR radiator, and then brought into contact with one another using pressure, in particular in the roll gap.
  • the preferred surface temperature for lamination is approx. 110 - 125 ° C. Basically, these lamination processes are known in the prior art.
  • the shaping of the flat fabrics produced in this way to the desired shaped bodies takes place according to the prior art, for example by heating the fabrics to approx. 120-140 ° C., clamping them in a frame and deep-drawing by applying negative pressure in a corresponding shape (die).
  • the molded parts according to the invention can be stacked much more closely than one another in the conventional molded parts with a release paper cover for the adhesive - 5 - case. This enables considerable savings in transport costs.
  • FIG. 1 shows a symbolic cross section through a molded part according to the invention.
  • Fig. 2 shows a symbolic cross section through a stack of molded parts according to the invention.
  • a chemically cross-linked closed-cell foam 1 made of polyethylene with a thickness of 3.5 mm and a density of 30 kg / m 3 is first rolled off a larger roll.
  • One of the two surfaces is heated to approx. 110 ° C using an IR radiator.
  • a film is unwound from a second roll, which consists of a film 2 made of non-cross-linked polyethylene as a carrier and a silicone coating 3 connected to it.
  • the film has a total thickness of 50 ⁇ m.
  • This release agent-coated polyethylene film is also heated from the polyethylene side to approx. 100 to 110 ° C by means of an IR radiator.
  • the foam sheet is brought together with the release agent-coated polyethylene film in a nip and laminated with it under moderate pressure.
  • This thermoformable fabric can be wound up into larger rolls again after cooling.
  • this material is first roughly punched out in accordance with the desired shape of a door cutout, clamped in a mold after heating to approx. 135 ° C. and vacuum-formed to give the molded part 5 with the desired three-dimensionally curved surface. - 6 - before deformed.
  • the outer contour of the molded part 5 is then defined by punching or water jet cutting.
  • a butyl rubber adhesive is applied in a bead-like manner to the surface of the molded part 5, which has no release agent coating, the adhesive bead 4 having a width of approximately 5 mm and a height of approximately 3 mm having.

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Abstract

Die Erfindung betrifft thermoverformbare Flächengebilde aus Schaumstoff (1) sowie hieraus geformte Formteile (5), wie sie in großem Umfang z.B. in der Automobilindustrie als Isolations- und Polstermaterialien eingesetzt werden. Diese Formteile (5) weisen einseitig insbesondere im Randbereich einen Kleberauftrag (4) auf, der bislang zum Verpacken und Transportieren der Formteile mit Trennpapier-Streifen abgedeckt werden mußte. Zur Vermeidung dieser Trennpapier-Streifen wird vorgeschlagen, die Unterseite des thermoverformbaren Flächengebildes mit einer Folie (2) zu kaschieren, die auf ihrer dem Schaumstoff (1) abgewandten Seite eine Beschichtung aufweist, die als Trennmittel zu dem auf die andere Oberseite des Flächengebildes aufzubringenden Klebemittel (4) wirkt. Als Schaumstoff (1) wird insbesondere vernetzter Polyethylen-Schaumstoff, als beschichtete Folie (2) eine silikonisierte PE-Folie vorgeschlagen. Bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung ist ein sog. watershield in Automobiltüren.

Description

Thermoverformbares Fläc engebilde und Formteil hieraus Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein thermoverformbares Flächengebilde aus Schaumstoff auf Polyolefinbasis mit zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Oberflächen und ein hieraus geformtes Formteil . Aus thermoverformbaren Flächengebilden hergestellte Formteile werden in großem Umfang z.B. in der Automobilindustrie eingesetzt, wo sie als Isolations- und Polstermaterialien eingesetzt werden. Ein typisches Beispiel ist der Einsatz von sog. "watershields" aus Polyethylen-Schaumstoff als Schall- und Feuchtigkeitsisolierung in Automobiltüren.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Schaumstoff-Flächengebilde durch Thermoverfor- mung - insbesondere durch Tiefziehverfahren - dreidimensional zu den gewünschten Formteilen zu formen und diese beispielsweise im Randbereich mit einem Kleber zu versehen, mit dem diese dreidimensional verformten Flächengebilde anschließend z.B. in einem Automobil angebracht werden. Da diese Formteile möglichst weitgehend vorfabriziert werden, wird der Kleber nicht unmit- telbar vor dem Anbringen der Formteile im Automobil (Endmontage) aufgebracht, sondern bereits beim Zulieferer. Um ein Verkleben der einzelnen mit einem Kleber versehenen Formteile untereinander und ggf. ein Austrocknen oder Verschmutzen des Klebers und damit eine Verringerung der Klebefähigkeit zu ver- hindern, muß der Kleber beim Zulieferer mit beträchtlichem Aufwand sorgfältig mit speziellem Trennmaterial wie silikonisier- tem Papier abgedeckt werden. In der Praxis werden dabei häufig einzelne Stellen des Klebers nicht ausreichend abgedeckt, was bei engem Stapeln der Formteile zu deren Verkleben führt. Wei- terhin behindert das Trennpapier ein enges Stapeln der einzelnen Formteile, so daß das Transportvolumen unnötig erhöht wird. Schließlich muß bei der Endmontage das Trennpapier o. dgl . wieder entfernt und entsorgt werden.
Aufgabe Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein thermoverformbares Flächengebilde gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 - 2 - bzw. ein daraus geformtes Formteil dahingehend zu verbessern, daß diese Nachteile überwunden werden. Weiterhin soll ein rationelles und platzsparendes Verpacken der Formteile ohne zusätzlichen Aufwand beim Zulieferer sichergestellt werden.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein thermoverformbares Flächengebilde aus einem Schaumstoff auf Polyolefinbasis mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein daraus geformtes Formteil gemäß Anspruch 4, bevorzugt in Verbindung mit einem oder mehreren Merkmalen der Unteransprüche, sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 6.
Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß in einem ersten Verfahrensschritt ein Schaumstoff auf Polyolefinbasis vollflächig mit einer Folie kaschiert wird, die einseitig eine Beschichtung aufweist, die als Trennmittel für den später auf die andere Seite des Schaumstoffs aufzubringenden Kleber wirkt. Dieses mit der Folie kaschierte ebene Flächengebilde kann anschließend - wie bislang üblich - durch Thermoverformung zu den gewünschten Formteilen mit i. a. dreidimensional gekrümmter Oberfläche weiterverarbeitet werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird - insbesondere im Randbereich - auf diejenige Oberfläche des thermoverformten Flächengebildes, die nicht mit der Folie kaschiert wurde, ein an sich bekannter Kleber aufgebracht. Die so einseitig mit dem Kleber versehenen Formteile weisen auf ihrer Unterseite nunmehr eine Trennmittel-Beschichtung auf, die ein einfaches Stapeln der Formteile ermöglicht, ohne daß der Kleber mit dem jeweils nächsten Formteil in stärkerem Maße zusammenklebt. Die gestapelten Formteile können dadurch vor der Endmontage leicht wieder voneinander getrennt werden.
Als Schaumstoff für die thermoverformbaren Flächengebilde wird bevorzugt ein weitgehend geschlossenzelliger vernetzter Poly- ethylen-Schaumstoff verwendet. Die Dichte des Schaumstoffs ist abhängig vom gewünschten Einsatzzweck, insbesondere sind Dich- ten zwischen 25 und 50 kg/m3 bevorzugt, bei gewünschter höherer - 3 - Steifigkeit auch Rohdichten bis über 100 kg/m3. Der verwendete Schaumstoff ist bevorzugt vernetzt. Es sind sowohl physikalisch als auch chemisch vernetzte Polyolefin-Schaumstoffe verwendbar. Die Dicke des Schaumstoffs beträgt bevorzugt 2 - 10 mm.
Als Trennmittel -beschichtete Folie wird bevorzugt eine Poly- ethylen Folie eingesetzt, die einseitig z.B. silikonisiert wurde. Solche Folien sind handelsüblich in einer Dicke von ca. 30- 100 μm erhältlich, bevorzugt sind insbesondere Dicken von ca. 40 und 75 μm. Diese Folien lassen sich leicht durch Thermoka- schierung mit dem Schaumstoff auf Polyolefinbasis, insbesondere Schaumstoff auf Polyethylenbasis , verbinden. Auf diese Weise erhält man ein Schaumstoff-Flächengebilde, das einseitig mit einer Trennfolie versehen ist, wobei Schaumstoff und Trennfolie vollflächig und mit hoher Haftfestigkeit miteinander verbunden sind.
Als Kleber werden handelsübliche Schmelzkleber oder Butyl- kautschuk-Kleber bevorzugt, wobei die Dicke des Klebeauftrags zwischen einigen 100 μm und 5 bis 10 mm variieren kann. Dickere Kleberaufträge werden bevorzugt , wenn bei der späteren Anwen- düng - z.B. im Automobilbereich - größere Toleranzen zu überbrücken sind, während dünnere Kleberschichten naturgemäß preiswerter sind.
Die Trennmittel-Beschichtung sollte so ausgewählt werden, daß der Kleber nur eine geringe Klebneigung gegenüber der Trennmit- tel -Beschichtung aufweist.
Für die Verwendung der erfindungsgemäßen Formteile mit dreidimensional gekrümmter Oberfläche ist es von besonderem Vorteil, wenn die beiden Oberflächen der Formteile zumindest in dem Bereich, in dem der Kleber aufgebracht wird, weitgehend parallel zueinander verlaufen. So können die Formteile sehr eng aufeinander gestapelt und das Transportvolumen minimiert werden. Zugleich ist damit sichergestellt, daß beim Stapeln der Formteile die mit dem Kleber versehene Oberfläche des einen Formteils möglichst vollflächig in Kontakt mit der Trennmittel -Beschich- - 4 - tung des nächsten Flächengebildes zu liegen kommt und so von dieser abgedeckt und vor Staub etc. geschützt wird.
Die erfindungsgemäßen Formteile können auch Durchbrüche, Ausstanzungen etc. oder auch in Teilbereichen zusätzliche Kaschie- rungen und Beschichtungen aufweisen.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen thermo- verformten Flächengebilde ist der Automobilsektor. Besonders bevorzugt ist der Einsatz als Isolations-, Polster- oder Verbindungsteil für Automobile, insbesondere als sogenanntes "watershield" im Türbereich.
Für die Herstellung der thermoverformbaren Flächengebilde wird bevorzugt folgendes Verfahren angewandt: zunächst wird ein ebener Schaumstoffkörper aus z.B. Polyethylenschaumstoff mit einer einseitig mit der Trennmittel -Beschichtung versehenen Folie kaschiert. Bevorzugt wird hierzu sowohl der Polyethylenschaumstoff als auch die Trennmittel -Folie von Rollen abgewickelt, jeweils einseitig mit einer offenen Gasflamme oder einem IR- Strahler kurzzeitig erwärmt, und anschließend unter Anwendung von Druck, insbesondere im Rollenspalt, miteinander in Kontakt gebracht. Soweit sowohl für den Schaumstoff als auch für die Trennmittel -Folie Polyethylen als Hauptwerkstoff verwendet wird, liegt die bevorzugte Oberflächentemperatur beim Kaschieren bei ca. 110 - 125 °C. Grundsätzlich sind diese Kaschierverfahren im Stand der Technik bekannt .
Die Verformung der so hergestellten ebenen Flächengebilde zu den gewünschten Formkörpern erfolgt gemäß dem Stand der Technik beispielsweise durch Erwärmen der Flächengebilde auf ca. 120 - 140 °C, Einspannen in einen Rahmen und Tiefziehen durch Anlegung von Unterdruck in einer entsprechenden Form (Matrize) .
Die erfindungsgemäßen Formteile lassen sich in der Praxis wesentlich enger übereinander stapeln, als dieses bei den herkömmlichen Formteilen mit Trennpapier-Abdeckung des Klebers der - 5 - Fall ist. So ist eine erhebliche Einsparung an Transportkosten möglich.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels sowie der Zeichnung näher beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen dabei
Fig. 1 einen symbolischen Querschnitt durch ein erfindungs- gemäßes Formteil .
Fig. 2 einen symbolischen Querschnitt durch einen Stapel erfindungsgemäßer Formteile.
Zur Herstellung eines sogenannten "watershields" für eine Automobiltür wird zunächst von einer größeren Rolle ein chemisch vernetzter geschlossenzelliger Schaumstoff 1 aus Polyethylen einer Dicke von 3,5 mm und einer Dichte von 30 kg/m3 abgerollt. Eine der beiden Oberflächen wird mittels eines IR-Strahlers auf ca. 110 °C erwärmt. Parallel hierzu wird von einer zweiten Rolle eine Folie abgerollt, die aus einer Folie 2 aus unvernetztem Polyethylen als Träger und einer damit verbundenen Silikon- Beschichtung 3 besteht . Die Folie hat eine Gesamtdicke von 50 μm. Diese Trennmittel-beschichtete Polyethylen-Folie wird von der Polyethylen-Seite mittels eines IR-Strahlers ebenfalls auf ca. 100 bis 110 °C erwärmt. Unmittelbar anschließend wird die Schaumstoff-Bahn mit der Trennmittel -beschichteten Poly- ethylen-Folie in einem Walzenspalt zusammengebracht und bei mäßigem Druck mit dieser kaschiert. Dieses thermoverfombare Flächengebilde kann nach Abkühlung wieder zu größeren Rollen aufgewickelt werden. Im nächsten Verarbeitungsschritt wird dieses Material entsprechend der gewünschten Form eines Türausschnitts zunächst grob ausgestanzt, nach Erwärmung auf ca. 135 °C in eine Form gespannt und im Vakuum-Tiefziehverfahren zu dem Formteil 5 mit der gewünschten dreidimensional gekrümmten Oberflä- - 6 - ehe verformt. Durch Stanzen oder Wasserstrahlschneiden wird anschließend die äußere Kontur des Formteils 5 festgelegt.
Im nächsten Verfahrensschritt wird auf die Oberfläche des Formteils 5, die keine Trennmittel -Beschichtung aufweist, im Rand- bereich ein Butylkautschuk-Kleber wulstartig aufgebracht, wobei die Klebemittel-Wulst 4 eine Breite von ca. 5 mm und eine Höhe von ca. 3 mm aufweist.
In Fig. 2 ist symbolisch dargestellt, wie die fertigen Formteile 5, 5', 5", 5'" nach dem Kleberauftrag aufeinander gestapelt werden, wobei jeweils eine Trennmittel-Beschichtung 3", 3'" eines Formteils 5", 5"' die Klebwulst 4', 4" des nächsten Formteils 5', 5" abdeckt. Lediglich das erste bzw. das letzte Formteil 5"' muß in herkömmlicher Weise mit Trennpapierstreifen o. dgl . abgedeckt werden.
Legende
1 Schaumstoff
2 Folie
3, 3", 3'" Trennmittel -Beschichtung, Silikon-Beschichtung
4, 4', 4" Klebemittel, Klebewulst 5, 5', 5", 5'" Formteil

Claims

- 7 - Patentansprüche
1. Thermoverformbares Flächengebilde aus einem Schaumstoff (1) auf Polyolefinbasis mit zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Oberflächen, dadurch ge- kennzeichnet, daß eine der beiden Oberflächen des Flächengebildes vollflächig mit einer Folie (2) kaschiert ist, die auf ihrer dem Schaumstoff (1) abgewandten Seite eine Beschichtung (3) aufweist, die als Trennmittel zu einem auf die andere Oberfläche des Flächengebildes aufzubrin- genden Klebemittel (4) wirkt.
2. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaumstoff (1) auf Polyolefinbasis ein weitgehend geschlossenzelliger vernetzter Polyethylen-Schaumstoff verwendet wird.
3. Flächengebilde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennmittel -beschichtete Folie (2) eine silikonisierte Polyethylenfolie verwendet wird.
4. Aus einem Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 3 geformtes Formteil (5) , dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Formteils (5) , die nicht mit der Trennmittel-Beschichtung (3) versehen ist, in Teilbereichen mit einem Klebemittel (4) versehen ist, wobei das Klebemittel (4) und die Trennmittel -Beschichtung (3) nur eine geringe Klebneigung zueinander aufweisen.
5. Formteil (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebemittel (4) ein Schmelzkleber oder ein Butylkautschuk-Kleber verwendet wird.
6. Verfahren zum Verpacken und zum Transport von Formteilen (5'-5'") nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß eine Mehrzahl dieser Formteile (5'-5"') so übereinander bzw. nebeneinander gestapelt wird, daß das Klebemittel (4', 4") eines dieser Formteile (5', 5") jeweils wenigstens in Teilbereichen unmittelbar in Kontakt - 8 - mit der Trennmittel-Beschichtung (3", 3"') des nächsten Formteiles (5", 5'") zu liegen kommt.
7. Formteil (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Isolations-, Polster- oder Verbindungsteil für Au- tomobile ausgebildet ist.
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