DE102009025940A1

DE102009025940A1 - Mehrschichtiges Folienlaminat

Info

Publication number: DE102009025940A1
Application number: DE102009025940A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Marquardt; Jürgen Dr. Bühring
Original assignee: Benecke Kaliko AG
Current assignee: Benecke Kaliko AG
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-12-16

Abstract

Mehrschichtiges Folienlaminat, welches eine oben liegende kompakte Dekorfolie aus thermoplastischem Material und eine darunter angeordnete Schaumschicht aus mehreren Lagen unterschiedlicher Schäume aufweist und mindestens die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage weicher ausgebildet ist als die übrigen Schaumlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrschichtiges Folienlaminat, welches eine oben liegende kompakte Dekorfolie aus thermoplastischem Material und eine darunter angeordnete Schaumschicht aufweist.
Solche mehrschichtigen Folienlaminate, auch Schaumfolien genannt, mit einer äußeren Dekorfolie mit genarbter, gemusterter oder fein strukturierter Oberfläche, sind als Verkleidungen für die verschiedensten Gegenstände weithin bekannt und werden z. B. verwendet für die Innenverkleidung in Fahrzeugen, hier oft als relativ weiche unterschäumte Folien mit angenehmer Haptik, etwa für die Verkleidung von Armaturenbrettern oder die Innenschalen von Türen etc. In entsprechender Anpassung von Festigkeit und Design werden solche Folienlaminate natürlich auch für andere hochwertig beschichtete Waren genutzt.
In aller Regel werden solche Folienlaminate auf einer formstabilen Trägerstruktur aus hartem Kunststoff oder anderen Materialien aufgebracht, wobei die Schaumschichten eine weiche und angenehme Griffigkeit bzw. Haptik erzeugen. Da im Bereich des Automobilinterieurs ein starker Trend zur Verbesserung der Qualitätsanmutung zu beobachten ist, sind solche „fühlbaren” Eigenschaften in zunehmendem Maße als Qualitätsmerkmal für Hersteller und Käufer entscheidend.
Für die Herstellung solcher Bauteile wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Verarbeitungsverfahren angewendet. Von großem Interesse, insbesondere auch im Hinblick auf die Herstellkosten, ist das sogenannte ”Strangablageverfahren”. Dabei wird ein in einem ersten Verarbeitungsschritt ein Schaumlaminat, bestehend aus einer Oberfolie und widerstandsfähigen Polyolefinschaum, tiefgezogen und in einem zweiten Schritt wird der Tiefziehling auf eine auf der Innenseite eines Formwerkzeuges aufgetragenen flüssigen Polypropylenmasse gesetzt und durch Schließen der beiden Formwerkzeughälften, d. h. der Ober- und Unterform des Formwerkzeuges verpresst.
Ein weiteres uns ähnlich arbeitendes Verfahren ist das Quellflussverfahren oder Hinterspritzverfahren (bekannt auch mit seinem englischen Namen „LPM – Low Pressure Moulding”), bei dem die Schaumfolie zwischen den noch geöffneten Formwerkzeughälften gespannt wird und während des Schließens flüssige Polypropylenmasse eingespritzt wird, wobei ggf. nach dem Schließen noch „nachgedrückt” wird.
Aufgrund des Kontaktes zu der flüssigen Polypropylenmasse werden im Stand der Technik bei beiden Verfahren dickere und hinsichtlich der Temperatur und Scherbeanspruchung widerstandsfähige, härtere Schäume eingesetzt. Dies steht jedoch dem oben bereits erwähnten allgemeinen Trend nach einer ”weicheren” Haptik und einem verbesserten Eindruckverhalten entgegen. Zwar gibt es im Markt durchaus weiche Schäume, jedoch sind diese für die Verarbeitung im Hinterspritz- oder LPM Prozess nicht geeignet, da sie durch den Kontakt mit der rückseitig aufgebrachten heißen, den späteren Träger bildenden Polymermasse irreversibel geschädigt werden. Da also das Bestreben nach der verbesserten Haptik diese bisherigen ”robusten” Systeme mit ihren Unzulänglichkeiten nicht länger toleriert, könnten diese günstigen und prozesssicheren Verarbeitungsverfahren an Bedeutung verlieren.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, eine Schaumfolie, d. h. ein mehrschichtiges Folienlaminat vorzuschlagen, welches mit den bewährten Verfahren ohne Probleme hergestellt werden und nach der Herstellung am fertigen Produkt die Anforderungen im Hinblick auf eine weiche und angenehme Griffigkeit bzw. Haptik sicher erfüllen kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei weist die Schaumschicht mehrere Lagen unterschiedlicher Schäume auf. Mindestens die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage ist dabei weicher ausgebildet als die übrigen Schaumlagen.
Durch eine solche Ausbildung ist es möglich, eine härtere Schaumlage für den Kontakt mit der rückseitig aufgebrachten heißen, den späteren Träger bildenden Polymermasse vorzusehen sowie ebenfalls eine weiche Schaumlage bereitzustellen, welche dem allgemeinen Trend nach einer ”weicheren” Haptik und einem verbesserten Eindruckverhalten der äußeren Oberfläche genügt. Oft ist es dabei schon ausreichend, dass die Schaumschicht zweilagig ausgebildet ist, nämlich mit einer weichen, der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage und einer härteren, dem Träger zugewandten Schaumlage.
Diese Konstruktion ist zum Einen für alle LPM-Verfahren (analog für Strangablageverfahren und Hinterspritzverfahren) geeignet und weist zum Anderen eine Haptik auf, welche mindestens der einer Tiefziehfolie ebenbürtig ist. Darüber hinaus bietet diese Konstruktion die Möglichkeit, durch die geeignete Auswahl der Komponenten, die Haptik gezielt auf das genutzte Verfahren, das jeweilige Budget und das herzustellende Bauteil abzustimmen. Bisher wurden in den oben genannten LPM und Hinterspritzverfahren nämlich durchweg dicke (vorzugsweise 2,5 mm) und sehr feste Schäume (vorzugsweise Polypropylen) eingesetzt. Diese wurden im Stand der Technik als notwendig erachtet, um die gewünschte Ober-/Dekorfolie gegen die flüssige Polypropylenmasse zu schützen.
Die Erfindung beruht also auf der Kombination von Schaumtypen unterschiedlicher Dichte und/oder unterschiedlicher Haptik (= Schaumlaminat). Überraschender Weise lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Folienlaminat auch dünnen Schäume, d. h. Schäume die dünner als 2,5 mm, vorzugsweise dünner 1,5 mm, vorzugsweise jedoch mindestens 1,0 mm dick sind, in den unterschiedlichen LPM Verfahren verwenden, da sie sich als widerstandsfähig gegenüber der flüssigen Polypropylenmasse erwiesen. Somit ist es möglich, die zwingenderweise innerhalb der unterschiedlichen Arbeitsschritte auftretende Kompression des Schaums größtenteils auf den zur flüssigen Polypropylenmasse gewandten Schaum zu verlagern, während der zur Dekorfolie liegende Schaum, welcher für die Haptik hauptsächlich maßgeblich ist, ein signifikant geringere Kompression aufweist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die der kompakten Dekorfolie zugewandten Schaumlage mindestens um 5 Härte-Einheiten nach „Shore 00” weicher eingestellt wird als die übrige oder die übrigen Schaumlagen (Shore 00 Härtemessung gemäß entsprechender Normung/DIN für weiche Schäume)
Je nach Schichtaufbau und Schichtdicke sowie nach Materialkombinationen bevorzugte Bereiche bei der Härteabstufung sind dabei solche, bei denen die der kompakten Dekorfolie zugewandten Schaumlage mindestens um 8 Härte-Einheiten nach „Shore 00” oder auch mindestens 10 Härte-Einheiten weicher eingestellt wird.
Auch lässt sich auf vorteilhafte Weise eine Härteabstufung dadurch erreichen, dass die Dichte der der kompakten Dekorfolie benachbarten Schaumlage niedriger ist als die Dichte der übrigen Schaumlagen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage zu mindestens 40% aus Polyethylen besteht. Mit einem solchen Material lassen sich besonders weiche und gleichzeitig belastbare Schäume herstellen. Gleiche gilt für eine weitere vorteilhafte Weiterbildung, die darin besteht, dass die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage ein Ethylen-Copolymer enthält.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die unteren und von der kompakten Dekorfolie entfernt angeordneten Schaumlagen im Wesentlichen aus Polypropylen und Polyethylen bestehen. Mit einem solchen Material lassen sich besonders gut relativ harte und gleichzeitig zur flüssigen Polypropylenmasse affine Schäume herstellen die beim Herstellverfahren wenig geschädigt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass alle Schäume der Schaumlagen zumindest jeweils ein Polyethylen enthalten, dass einen Schmelzflussindex bei 190°C von weniger als 2 g/10 Minuten aufweist. Dies erleichtert einen kompatiblen Schichtaufbau.
Es hat sich bei den genannten Herstellverfahren (LPM-Verfahren, Strangablageverfahren und Hinterspritzverfahren) als vorteilhaft erwiesen, dass die aus mehreren Lagen bestehende Schaumschicht eine Dicke von maximal 7,5 mm, vorzugsweise von maximal 3,5 mm aufweist. Dabei sollte, ebenfalls vorteilhafterweise, die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage eine Dicke von maximal 3 mm, vorzugsweise maximal 2,5 mm aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Schaumschicht lediglich über Teilbereiche der gesamten Folienfläche aus mehreren Lagen unterschiedlicher Schäume und in den Restbereichen aus einer Schaumlage besteht. Dabei weist das Folienlaminat vorzugsweise Schäume unterschiedlicher Dichte und/oder unterschiedlicher Haptik auf, welche zumindest teilweise überdeckend sind. Es sind jedoch, je nach Bauteil und dessen Geometrie, auch vollständig überlappende Systeme möglich, ebenso Kombinationen unterschiedlicher Schäume nebeneinander, welche die ggf. auch bereichsweise unterschiedliche Haptik des Bauteils je nach Kundenforderung bestimmen. Durch die Kombination von Schaumtypen unterschiedlicher Dichte und/oder unterschiedlicher Haptik sind innerhalb eines Bauteils unterschiedliche „Härten” einstellbar. Darüber hinaus ist diese Konstruktion für alle gängigen Herstellverfahren anwendbar und schließt die Nutzung aller Polyolefintypen mit ein. Hier ist beispielsweise bei einer Türverkleidung eine relativ „harte” Griffigkeit im Bereich des Türgriffs und eine relativ „weiche” Auflage an der Armlehne vorstellbar.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung in der Einstellung/Herstellung unterschiedlicher Härten besteht darin, dass die unteren Schaumlagen einen höheren Vernetzungsgrad aufweisen als die der Dekorfolie benachbarte Schaumlage. Solche Vernetzungen können mit den im Stand der Technik bekannten Mitteln (Elektronenstrahlen- oder chemische Vernetzung) besonders einfach durchgeführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht dabei darin, dass die unteren Schaumlagen einen maximalen Gelgehalt von 65% und die der Dekorfolie benachbarte Schaumlage einen maximalen Vernetzungsgrad von 58% aufweisen.
Natürlich kann die Herstellung einer Kombination aus verschieden „harten” Schäumen sowohl als unvernetzte Schaumfolie als auch als vernetzte Schaumfolie und auch durch Verfahren wie thermische Kaschierung, Kleberkaschierung als auch Verschweißen erfolgen.
Aufgrund ihrer Materialeigenschaften in der Herstellung besonders gut geeignet für die Laminier-, Präge-, und Formschritte und in ihren Anwendungseigenschaften besonders haltbar, kratzfest und optisch ansprechend sind solche Folienlaminate dann, wenn die kompakte Dekorfolie aus im Wesentlichen Polyurethan, aus im Wesentlichen PVC oder auch aus im Wesentlichen polyolefinischen Materialien besteht.
Vorteilhaft kann es auch sein, dass die Dekorfolie nach dem Laminier- und Prägeschritt vernetzt wird.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die Dekorfolie einen Gelgehalt zwischen 20% und 45%, bevorzugt zwischen 20% und 30% auf.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Folienlaminat, wie bereits dargestellt, zur Nutzung als Formteil zur Innenverkleidung eines Fahrzeuges, wobei das Folienlaminat dann mit einem Träger verbundenen ist.
In einer vorteilhaften Ausführung besteht ein solches Formteil zur Innenverkleidung eines Fahrzeuges aus einer im Vergleich zum Folienlaminat wesentlichen härteren und formgebenden Unterschale (Unterkonstruktion), wobei die Schaumschicht durch den Verbund mit dem Träger dauerhaft in Dickenrichtung komprimiert ist. Dabei kann die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage weniger komprimiert sein als die übrigen Schaumlagen, so dass auch durch das Herstellverfahren die Bereitstellung unterschiedlicher Härte in den Schaumlagen in vorteilhafter Weise unterstützt wird. Bei einer zweilagig ausgebildeten Schaumschicht kann dies z. B. dadurch geschehen, dass die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage maximal eine Kompression auf eine Restdicke von 50% bis 70% der Ursprungsdicke erfahrt und die von der kompakten Dekorfolie entfernt angeordneten Schaumlage bis auf eine Restdicke von maximal 20% bis 30% der Ursprungsdicke komprimiert ist.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines solchen Formteiles besteht, wie oben mit der Beschreibung des „Strangablegeverfahrens” bereits dargestellt, darin, dass ein in einem ersten Verarbeitungsschritt das Folienlaminat mit seiner Dekorfolie über eine Form tiefgezogen wird und in einem zweiten Schritt das tiefgezogene Folienlaminat auf eine in einer Gegenform aufgetragenen flüssige Polypropylenmasse gesetzt und durch Schließen der Formen zu einem Formteil verpresst wird.
Ebenfalls ist das bereits genannte „Hinterspritzverfahren” besonders gut geeignet, bei dem das Folienlaminat mit seiner Dekorfolie in eine Form gegeben und letztere verschlossen wird und wobei während des Schließvorganges oder nach dem Schließen der Form das Folienlaminat mit einer flüssigen Polypropylenmasse hinterspritzt wird und damit in die dreidimensionale Form hineingepresst wird. Nach dem Erkalten der Polymermasse erhält man so das Formteil.
Auch kann in bekannter Weise das Folienlaminat mit seiner Dekorfolie über eine Form tiefgezogen wird und bei diesem Tiefziehvorgang eine Kaschierung mit einem in einem separaten Prozessschritt erzeugten Trägermaterial kaschiert werden oder ein an seiner Oberfläche mit einer dreidimensionalen Prägung versehenes Folienlaminat über eine Form tiefgezogen werden.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt ein mehrschichtiges Folienlaminat 1, welches eine oben liegende kompakte Dekorfolie 2 aus thermoplastischem Material und eine darunter angeordnete Schaumschicht aufweist. Die Schaumschicht weist mehrere, nämlich zwei Lagen 3 und 4 unterschiedlicher Schäume auf. Die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage ist weicher ausgebildet ist als die dem Träger 5 benachbarte Schaumlage.
Die der kompakten Dekorfolie benachbarten Schaumlage 3 besteht zu 50% aus Polyethylen, die von der kompakten Dekorfolie entfernt angeordnete Schaumlage 4 besteht im Wesentlichen aus Polypropylen und Polyethylen.
Die Schäume beider Schaumlagen 3 und 4 enthalten jeweils ein Polyethylen, dass einen Schmelzflussindex bei 190°C von weniger als 2 g/10 Minuten aufweist.

1: Folienlaminat
2: Dekorfolie
3: Schaumlage
4: Schaumlage
5: Träger

Claims

Mehrschichtiges Folienlaminat (1), welches eine oben liegende kompakte Dekorfolie (2) aus thermoplastischem Material und eine darunter angeordnete Schaumschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumschicht mehrere Lagen (3, 4) unterschiedlicher Schäume aufweist und mindestens die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage (3) weicher ausgebildet ist als die übrigen Schaumlagen.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach Anspruch 1, bei dem die Dichte der der kompakten Dekorfolie zugewandten Schaumlage geringer ist als die Dichte der übrigen Schaumlagen.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die der kompakten Dekorfolie zugewandten Schaumlage (3) mindestens um 5 Shore 00 Einheiten weicher eingestellt wird als die übrigen Schaumlagen.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage (3) zu mindestens 40% aus Polyethylen besteht.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach Anspruch 4, bei dem die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage (3) ein Ethylen-Copolymer enthält.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die unteren und von der kompakten Dekorfolie entfernt angeordneten Schaumlagen (4) im Wesentlichen aus Polypropylen und Polyethylen bestehen.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem alle Schäume der Schaumlagen (3, 4) zumindest jeweils ein Polyethylen enthalten, dass einen Schmelzflussindex bei 190°C von weniger als 2 g/10 Minuten aufweist.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die aus mehreren Lagen (3, 4) bestehende Schaumschicht eine Dicke von maximal 7,5 mm aufweist.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die der kompakten Dekorfolie benachbarte Schaumlage (3) eine Dicke von maximal 3 mm aufweist.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Schaumschicht lediglich über Teilbereiche der gesamten Folienfläche aus mehreren Lagen unterschiedlicher Schäume und in den Restbereichen aus einer Schaumlage besteht.
Mehrschichtiges Folienlaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die unteren Schaumlagen (4) einen höheren Vernetzungsgrad aufweisen als die der Dekorfolie benachbarte Schaumlage (3).
Mehrschichtiges Folienlaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die unteren Schaumlagen (4) einen maximalen Gelgehalt von 65% und die der Dekorfolie benachbarte Schaumlage (3) einen maximalen Vernetzungsgrad von 58% aufweisen.
Formteil zur Innenverkleidung eines Fahrzeuges, bestehend aus einem mit einem Träger (5) verbundenen Folienlaminat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12.
Formteil zur Innenverkleidung eines Fahrzeuges nach Anspruch 13, bei dem der Träger (5) aus einer im Vergleich zum Folienlaminat (1) wesentlichen härteren und formgebenden Unterschale besteht und wobei die Schaumschicht (3, 4) durch den Verbund mit dem Träger dauerhaft in Dickenrichtung komprimiert ist.