DE1704586A1

DE1704586A1 - Verfahren zur Herstellung von mit UEberzug versehenen Koerpern aus Schaumkunststoff und nach diesem Verfahren hergestellter Gegenstand

Info

Publication number: DE1704586A1
Application number: DE19671704586
Authority: DE
Inventors: Rhodes Jun Richard D; Torres Allan F; Feuer Seymour S
Original assignee: Davidson Rubber Co Inc
Current assignee: Davidson Rubber Co Inc
Priority date: 1966-08-29
Filing date: 1967-08-17
Publication date: 1972-01-13
Also published as: US3555130A; GB1197624A

Description

Patentanwalt Karl Α.. B r ο s e

Dip! -Ing.

D-8023 Mönchen - Pullach
WieBcrstr.2,lMdiP..793O57Q.79317l2

vln/Fo

München-Pullach, 24. Juli 1970

Aktenzeichen; P 1? 04 586.2-16
Anmelden DAVIDSON RUBBER COMPAHY.

NEUE UNTERLAGEN

Verfahren zur Herstellung von mit Überzug versehenen Körpern aus Schaumkunststoff und nach diesem Verfahren hergestellter Gegenstand

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Urethanschaum, und zwar insbesondere aus Mikrozellul&ruretbanschaum, welche einen fest damit verbundenen Überzug haben. Solche Körper werden "beim Automobilbau insbesondere zu Sicherheitsswecken als Armlehnen, Bedienungsgriffe und Sonnenblenden verwendet.

Solche mit Sicherheitspolstern versehene Bauteile an Automobilen weisen in einer bekannten Ausführung (siehe USA-Patentschrift 3 123 403) eine PVO-U»hüllung auf, die mit einem ausschäumenden Urethan gefüllt wurden, und in der Umhüllung ausschäumten, wodurch eine gute Verbindung zwischen Umhüllung und Schaumstoff entsteht. Auf diese Weise erhält man Bauteile, die unter anderem den Vorteil haben, daß ihre Farbgebung einfach ist.

Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Urethanschaum entwickelt worden, bei welchem die Bauteile in

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einem einzigen Verfahrensschritt hergestellt werden, in dem am Urethanschaum selbst eine durchgehende hautartige Oberfläche erzeugt wird, womit offensichtlich vermieden wird, daß man eigens eine PVC-Umhüllung herstellen muß. Bei diesem Verfahren ist die Zusammensetzung des ausschäumenden Urethane sowohl bei Verwendung eines vorpolymerisierten Materiales als auch bei einem in einem Verfahrensschritt aus polymerisierenden Material so gewählt und die beim Gießen beeinflußbaren Parameter werden so gewählt, daß die Formlinge außen eine ununterbrochene dichte Haut haben, die einen glatten Anblick bietet. Solche einstückig aus ausgeschäumtem Urethan hergestellten Gegenstände werden als "mikrozellulare Schäume" bezeichnet.

Ausgeschäum-tee Urethan hat aber den Nachteil, daß unter der Wirkung des Lichtes sich die Farbgebung verändert, insbesondere ein Bleichen eintritt. Wenn man für die entsprechenden Gegenstände ein dunkles Rot oder Schwarz wählt, dann ist die Abdeckung der entsprechenden Pigmente so stark, daß ein Ausbleiben nicht problematisch ist. Wenn aber hellere Farben, insbesondere mit verschiedenen Schattierungen und Metalleffekt gewünscht werden, dann kann man diese Gegenstände nicht in der oben beschriebenen Weise aus mikrozellularem Urethanschaum herstellen.

Die Erfindung befasst sich mit diesem Problemkreis und sie löst dieses Problem dadurch, daß an Ort und Stelle ein Überzug über die Oberfläche des mikrozellularen Urethanschaum-Gegenstandes aufgebracht wird, welcher Überzug nicht durch liehteinwirkung verfärbt werden kann·

Ein Merkmal von Urethanschaumen besteht darin, daß sie besonders gut an jeglicher Oberfläche haften, mit welcher sie während der Schaumbildung in Berührung sind, so daß also be-

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sondere Formen, z.B. aus Silikongummi erforderlich sind oder man die Formen mit besonderen TrennmitteIn belegen muß. Andererseits ist nach Bildung der mikrozellularen Schaum-Struktur die Oberfläche außerordentlich inert und resitent gegen das Eindringen von lösungsmitteln, so daß also herkömmliche Verfahren zum Anbringen von Überzügen nicht verwendet werden können, die darin bestehen, daß z.B. der Überzug aufgesprüht wird, weil solche Überzüge nicht haften und daher leicht brechen und sich abschälen.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Eigenschaft von Urethanschaum, sich während der Schaumbildung besonders fest mit verschiedenen Materialien zu verbinden, verwendet, um einen besonders gut haftenden Überzug zu erhalten, der normalerweise nicht aus einem urethanartigen Material besteht.

Im wesentlichen besteht die Erfindung aus einem Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit einem mikrozellularen Ürethanschaumkörper mit an der Oberfläche ausgebildeter Haut aus dem selben chemischen Material wie der Schaum, wobei diese Haut fest mit einem Film überzogen ist, welcher Film aus einem Kunststoff material besteht, das eine andere chemische Zusammensetzung hat wie der Schaum. Bei dem Verfahren wird zunächst dafür gesorgt, daß eine Form mit entsprechender Innengestaltung an den Innenoberflächen von eine !Trennung gestattender Zusammensetzung ist oder ein entsprechendes Trennmittel aufweist, daß dann an dünner Film aus dem den Überzug bildenden Kunststoffmaterial aufgebracht wird, woraufhin man den den Überzug bildenden Film z.B. durch Verdampfung des Aufbringungslösungsmittels verfestigt und dann das den mikrozellularen Urethanschaumstoffkörper bildende Material einspritzt, die Form schließt, dann die Ausschäumung in solcher Weise vorsieh gehen läßt, daß unter Berücksichtigung der chemischen Zusammensetzung des schäumenden

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Materials sich eine dünne Haut um den Schaumstoffkörper selbst bildet, welche nicht porös ist, wobei gleichzeitig eine innige, einer Klebung ähnliche Verbindung zwischen dieser Haut und dem den Überzug bildenden Film ent- « steht. Danach wird der fertiggestellte Gegenstand aus der Form herausgenommen.

Der Überzug, der fest an der ürethanhaut anhaftet, kann so gefärbt werden, daß der aus der Form herausgenommene

h Gegenstand dann bereits fertig ist, oder dieser Überzug kann praktisch eine Zwischenschicht sein, auf welcher dann wiederum durch die bekannten Verfahren, wie z.B. Sprühen oder Tauchen eine weitere Farbschicht oder eine Farbe tragende Schicht aufgebracht werden kann. Außerdem können in der bekannten Weise Metall- oder Kunststoffeinlagen oder -befestigungsteile vor dem Ausschäumen in der Form angebracht werden. Das in die Form eingebrachte Material für den Überzug ist normalerweise ein thermoplastisches Material, wie z.B. ein Acryl-Harzkunststoff. Dabei hat dieser Überzug etwa eine Dicke von 0.00025 bis 0.00125 mm (0.1 bis 0.5 tausendstel Zoll). Eine mehr oder minder abgeschlossene Verfestigung des Überzuges vor dem Ausschäumen ist er-

f wünscht, um ein Durchschlagen zu vermeiden.

Bekanntlich werden mirkozellulare Schäume dadurch erhalten, daß man die Urethanschaum bildenden Bestandteile, die entweder Polyäther oder Polyester sein können, derart, wählt, daß sie stark exotherm reagieren. Die Temperatur der Gießformwände wird derart gesteuert, daß die gewünschte Dicke der Haut entsteht und daß die Wirkung des Blähmittels im Bereich der Wand so verringert wird, daß das Ausschäumen im Bereich der Oberfläche der Form nur geringfügig stattfindet. (Siehex "New Method for Producing Microcellular Polyether Urethane Rubber, Rubber Age, Mai 1966, Seite 76 ff.).

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Während die Schaumkörper, deren Herstellung in der USA-Patentschrift 3 123 ^/K)3 beschrieben ist, etwa ein Kubikmetergewicht von 25 kg haben,ist die Dichte von mikrozellularen Schäumen normalerweise erheblich höher, und zwar etwa 50 bis 200 kg/obm, damit eine gute Haut an der Oberfläche gebildet wird, und diese Haut eine relativ feine Struktur hat.

Im folgenden wird zur Erläuterung weiterer Merkmale und Vorteile die Erfindung an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt: f

Fig. 1 schematisch Verfahren zur Durchführung der Erfindung; und

Fig. 2 scbematisch eine Ausführung des er-

findungsgemäßen Verfahrens bei wel- [ ehern eine Zwischenverbindungsschicht am Urethanschaumgegenstand in der Form angebracht wird.

BEISiPIEIiS

In geeigneter Weise gefärbte Stoffe zur Herstellung bis auf Gußnabtentfernung, Produktkontrolle u. dgl.-fertigen Gegenstandes sind Mikrozellulose, Alkyle und Verbindungen auf Akrylbasis vorzugsweise sind die Stoffe derart zusammengesetzt, daß sie ziemlich flexibel und dehnbar sind. Folgende, von der Firma "Bee Chemicals", Chicago, 111·, USA, vertriebene Vinylacryle haben sich bewährt« Medium Turquoise Metallic, Nr. 26537» Medium Blue Metallic Nr. 26 526; und Medium Red Metallic, Nr. 2654Ό. Als Zwischen-Bindeschicht kann das von der gleichen Firma beziehbare "Clear XR-464-25" verwendet werden.

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Das folgende quasi prepolymere, nach Gewichtsteilen zusammengesetzte Urethan-System kann angewendet werden:

Prepolymer-Teil:

Toluendiisozyanat (80 % vom 2-4 Isomer,

20 % vom 2-6 Isomer) 93.0

Roh-Methylendiisozyanat ("Mondur-MK"

der Firma "Mobay Chemical") 93.0

Primäres Triol (primary capped triol)

z.B. "CP-3001" bezogen von "Dow Chemical"

mit Mol.-Gew. 3000 92.5

Aktivator;

Primäres Triol (primary capped triol) 450.0

Aliphatisches Diol (1-4-Butandiol)

mit Mol.-Gew. 90 40.0

Aliphatisches Diol ("P-2010 bzw. von

"Wyandotte Chemical¹·) mit Mol.-Gew. 2000 25.0

Freon 11 (von "du Pont") 27-5

Amin-Katalysator (33 %-iges Triäthylen-

diamin in Dimethyol-Propan); z.B. "Dabco

LÜ-33 " von "Jefferson Chemical" 10.0

Eine geeignete einstufige Formulierung setzt sich nach Gewichtsteilen wie folgt zusammen:

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Ausgangsharz:

Primäres Triol (primary capped triol) 450.0

Aliphatisches Diol mit Mol.-Gew. 90 40.0

Aliphatisches Diol mit Mol.-Gew. 2000 25.0

Freon-11 27.5

Amin-Eatalysator 10.0

Aktivator:

Toluendiisozyanat (80 % vom 2-4 Isomer,

20 % vom 2-6 Isomer) 87.5

Roh-Methylendiisozyanat 87·5

Die Überzüge werden normalerweise durch Aufsprühen hergestellt, wenn auch andere Verfahren, z.B. Aufstreichen möglich sind. Die Urethanmischung kann z.B. unter anderem mit einer Einrichtung eingespritzt werden, die aus der USA-Patentschrift 2 974 830 bekannt ist.

Der überzug aus Akrylmaterial mit der Farbbezeichnung "Medium Turquoise Metallic" wurde auf die Innenoberflächen einer Form aus verstärktem Silikongummi aufgetragen, welche die Gestalt einer vorderen Armstütze eines Automobils hatte. Das Lösungsmittel wurde durch Wärmebestrahlung evaporiert und dann wurde die oben beschriebene quasi-prepolymere Formulierung in solcher Menge eingespritzt, daß sich unter Berücksichtigung des 'inhaltes der Form eine Dichte des ausgeschäumten Urethanmaterials von etwa 100 kg pro cbm ergab. Die Wandtemperatur der

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Form war am Anfang etwa 35° C (95° F). Die Form wurde sofort geschlc3sen und nach fünf Minuten wurde die Form geöffnet, um der* fertigen Gegenstand herauszunehmen.

In Figur 1 ist die oben beschriebene Folge von Verfahrensscfcritten dargestellt. Dabei ist mit 10 schematisch die Form angedeutet, die z.B. aus Aluminium bestehen kann; es kann sich auch um eine elektrisch gestaltete Kupferform handeln, die innen mit den bekannten Trennmitteln behandelt ist. Die Form wird mit dem gefärbten Überzugsmaterial überzogen; dann wird beim Verfahrensschritt 12 die Urethanformulierung eingespritzt. Anschließend wird die Form im Verfahrensschritt

13 für fünf Minuten geschlossen und der Verfahrensschritt

14 besteht aus der Herausnahme des fertigen Gegenstandes. Mit dem Bezugszeichen 11a ist ein gegebenenfalls einzuschiebender Verfahrensschritt bezeichnet, dessen Bedeutung ohne weiteres aus Figur 1 ersichtlich ist.

In Figur 2 ist eine andere Möglichkeit des Vorgehens nach der Erfindung dargestellt, bei welcher nur eine Zwischenverbindungsschicht in situ am ausgeschäumten Gegenstand angebracht ist. Das Material für die Zwischenverbindungsschicht wird beim Verfahrensschritt 20 auf die Oberflächen der Form aufgebracht, welche mit einem Trennmittel belegt ist oder aus einem ohnehin eine leichte Trennung gestattenden Material besteht. Beim Verfahrensschritt 21 wird die Urethanformulierung eingespritzt; beim Verfahrensschritt 22 wird die Form geschlossen und die Ausschäumreaktion wird durchgeführt. Der Verfahrensschritt 23 entspricht der Herausnahme des Gegenstandes aus der dann zu öffnenden Form und nach entsprechender Überprüfung wird im Verfahrensschritt 24 in bekannter Weise, z.B. durch Sprühen oder Spritzen der oberste Überzug aufgebracht, der eine Zusammensetzung hat, die normalerweise ähnlich der der Zwischenverbindungsschicht ist.

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Wenn der in der ϊΌηη anzubringende Überzug zur Aushärtung einen Aktivator oder Katalysator benötigt, dann kann eine bekannte doppelte elektrostatische Sprühdose verwendet werden, die z.B. von der Firma Eclipse Air Brush Company geliefert wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

I.Verfahren zur Herstellung eines aus ausgeschäumten Urethan bestehenden Gegenstandes, dessen Oberfläche mit einer Haut aus einem dem ausgeschäumten Urethan nicht ähnlichem Kunststoffmaterial überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Fläche einer zum Ausschäumen verwendeten Form eine dünne Schicht aus dem Kunststoffmaterial, das in einem flüssigen org-anischen Träger enthalten ist, aufgesprüht wird, dann diese Schicht durch Verdampfen des flüssigen Trägermaterials getrocknet wird und daß dann eine mikrozellular ausschäumbare Urethanformulierung in die Form eingegeben wird, die Form geschlossen wird und dann das Ausschäumen unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß aus dem Material der Urethanformulierung sich eine dünne Außenhaut von nicht poröser Struktur bildet, die innig mit der Schicht aus dem Kunststoffmaterial verbunden ist, woraufhin der fertige Gegenstand aus der Form genommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dn3 das den Überzug bildende Kunststoff material zur Erzielung einer farbigen Oberfläche des Gegenstandes gefärbt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Kunststoff bestehende Überzug anschließend mit einem weiteren die endgültige Oberfläche darstellenden Überzug belegt wird,
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Einlegen von einzugießenden Armaturen bzw. Verstärkungen in den Formhohlraian vor der Einführung der Urethanformulierung.

5» Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Herstellung eines Urethanschaumes mit einem Kubikmefcergewicht von 50 bis ?00 kg. 10 9883/03 U

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