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Verfahren zur Herstellung von Farmkörpern aus Polyurethanschaum Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Polyurethan-Schaum,
die während des Schäumens und Härtens unter Formgebung gleichzeitig auch eine lackierte
Oberfläche erhalten.
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Es ist bekannt, Kunststoff-Formteile nachträglich mit einem Lacküberzug
zu versehen. Jedoch ist die Haftung dieser Lacke in der Regel auf vielen Kunststoffen
ungenügend. Ganz besondere Schwierigkeiten bereiten der nachträglichen Lackierung
die geschäumten Kunststoffkörper.
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Bekanntlich werden vor dem Ausschäumen und Härten der Kunststoffschäume
die Formen mit einem Trennmittel ausgestrichen, damit der Kunststoff von der Form
gelöst werden kann. Es hat sich nun herausgestellt, daß die Trennmittel sich auch
mit der porösen Oberfläche des Kunststoff-Formteiles verbinden. Das bedeutet, daß
sich die Trennmittel nicht vollständig von der Formkörperoberfläche entfernen lassen,
sodaß die Haftung von Lacküberzügen auf Kunststoffschäumen noch wesentlich schlechter
ist, als die Haftung der Lacküberzüge auf kompakten Kunststoff-Formteilen. Bei den
bisher bekannten Verfahren der
nachträglichen Lackierung der fertigen
Kunststoff-Schäume ist in vielen Fällen wegen der schlechten Haftung der Lacke noch
ein spezieller IIaftgrund erforderlich oder die Formteile müssen einer besonderen
Oberflächenvorbehandlung, beispielsweise einem Schleifprozess, unterworfen werden.
Dies erfordert zusätzliche und Kosten erhöhende Arbeitsgänge, was einen beträchtlicnen
Nachteile darstellt. Die-Lackierung der fertigen, geschäumten Formteile kann auch
nicht sofort im Anschlu3 an die Herstellung der Formteile erfolgen. So mu ein Polytirethanschaum-Formteil
zunächst mindestens 10 Stunden altern, bis es nachträglich überlackiert werden kann.
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Zum nachträglichen Lackieren sind außerdem nur ganz spezielle Lacksysteme
möglich. So können Polyurethanschaumkörper nur mit einem Polyurethanlack überzogen
werden.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man Formkörper aus
verschäumten Polyurethanen mit einem haftfesten, mit dem Formkörper untrennbar verbundenen
bberzug herstellen kann nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
man in eine mit Trennmitteln ausgespritzte Form zunächst einen pigmentierten oder
nicht pigmentierten Lack gleichmäßig aufbringt und nach dem Trocknen des Lackfilmes
in bekannter Weise das Polyurethan ausschzust und unter Formgebung erhärtet.
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Nach der Entnahme des geschäumten Polyurethan-Formkörpers aus der
Form besitzt dieser einen geschlossenen, glatten, gut aussehenden Überzug, der untrennbar
mit dem Polyurethanschaum-Formteil verbunden ist. Es war überraschend und nicht
vorherzusehen, daß in einem einzigen Arbeit gang gleichzeitig lackiert und geschäumt
werden kann.
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Dadurch entstehen beträchtliche Einsparungen an Arbeitszeit
und
Arbeitsgängen, was einen echten technischen Fortschritt bedeutet.
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Der fertige Formkörper braucht nur in der bisher üblichen weise von
dem Trennmittel befreit zu werden. Als Trennmittel können die üblichen verwendet
werden. Bevorzugt werden jeaoch solche, die wasserlöslich sind und mit wasser von
dem lackierten Formteil abgewaschen werden können. Im Gegensatz zu den bekannten
Verfahren dringt das Trennmittel nicht mehr in die Poren des geschäumten Formteiles
ein und läßt sich in einfacher Weise bis auf den letzten Rest entfernen. Damit ist
die Möglichkeit gegeben, auf dem erhaltenen lackähnlichen Überzug mit beliebigen
Lacken und Lackfarben weiterzulackieren.
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Die Filmoberfläche der nach dem erfindtngsgemäßen Verfahren erhaltenen
Pol#'urethanschaum-Formkörper ist matt bis hochglanzend, weich bis hart und entspricht
in jedem Falle den Eigenschaften des verwendeten Lackmaterials.
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j?&itunter kann es #zwecknäßig sein, den Oberflächenfilm noch
etwas nac#Iärten zu lassen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
geschäunten Polyurethan-Formteile können mit jeden beliebigen Lacknaterial, das
zu dem auf der Oberfläche befindlichen Lackäberzug paßt, weiterlackiert werden.
Auf diese Weise kann ein Lackieraufbau in üblicher Weise hergestellt werden.
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Das Schäumen von Kunststoffen ist bekannt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet sind Pol mrethane bildende Zwei-Xomponenten-Materialien aus
Polyhydroxylverbindungen als der einen Komponente und Di- oder #olyisocyanaten als
der anderen Komponente. Das Schäumen mit gleichzeitiger Aushärtung unter Formgebung
erfolgt nach bekannten Methoden, die z.B. in Ullmanns Enzyklopädie der
technischen
Chemie (Verlag Urban und Schwarzenberg, München - Berlin, Band 14, 1963, Seiten
352 bis 362 und Band 15, 1964, Seiten 184 bis 192) ausführlich beschrieben. Das
erfindungsgemäße Verfahren führt zur Herstellung von mit lackähnlichen Überzügen
untrennbar verbundenen Polyurethanschaum-Formteilen, insbesondere und vorzugsweise
von Hart schäumen und Integralhartschäumen und von Integralweichschäumen.
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Für die Herstellung des zusammen mit dem Formteil entstehenden, auf
diesem festhaftenden Ueberzug sind alle pigmentierten oder nicht pigmentierten Lackmaterialien
geeignet, die an der Luft trocknen oder bei Temperaturen aushärten, die in der Form
während des Ausschäumens des Formkörpers aufrechterhalten werden. Das sind in der
Regel Temperaturen unter 1500C.
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Als Lackinaterjalien geeignet sind beispielsweise alle Spachtel, Füller,
Grundierungen, Vorlacke und Decklacke von lufttrocknenden Alkydharzlacken, wobei
diese auch in Kombination mit anderen Bindemitteln vorliegen können, um eine beschleunigte
Härtung bei höheren Temperaturen zu erreichen. Geeignet sind ferner Nitrocelluloselacke,
Nitrokombinationslacke, Nitrocellulose-Acrylharzkombinationsiacke, Chlorkautschuklacke
und andere Kunstkautschuklacke, säurehärtende Lacke, kalthärtende Epoxidharzlacke,
Lacke auf Basis ungesättigter Polyester, die durch Peroxide gehärtet werden, Uberzugsmaterialien
auf Basis von Polyvinylchiorid-Nischpolymerisaten, Zwei-Komponenten-Lackmaterialien,
die durch Isocyanate gehärtet werden und zu Polynrethanen führen, Anstnchmittel
auf Dispersionsbasis. Auch Einbrennlacke, die bis zu 130°C trocknen, können verwendet
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist ganz allgemein anwendbar und nicht
auf spezielle Lacktypen beschränkt.
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Es wird dabei so gearbeitet, daß die Form, die auf Temperaturen bis
zu 100°C temperiert sein kann, zunächst mit dem Trennmittel, vorzugsweise einem
wasserlöslichen Trennmittel, überzogen wird. Danach läßt man einige Minuten an der
Luft trocknen. In der Regel genügen 3 bis 3 1/2 Minuten; diese Zeit ist abhängig
von der Temperatur, die die Form aufweist und von der Art und Gestalt der Form.
Nach dem Trocknen des Trennmittels wird die Form mit dem Lack dünn aber deckend
und gleichmäßig ausgespritzt. Der Lackauftrag soll gleichmäßig sein und darf auch
in den Ecken nicht zu stark extrem aufgetragen werden. Danach läßt man den Lackfilm
trocknen und aushärten, was in der Regel bis zu 60 Minuten, je nach Art des Bindemittels
und der Trocknungstemperatur, dauert. Vorzugsweise genügt eine Härtungszeit bis
zu 5 Minuten. Die Trocknungszeit hängt von der Art des eingespritzten Lackes ab.
Nach dem Trocknen des Lackfilmes wird die Form in bekannter Weise mit den zu schäumenden
Komponenten gefüllt und gegebenenfalls noch Treibmittel zusätzlich zugesetzt und
in bekannter Weise zum fertigen Formkörper geschäumt und gehärtet. Das dauert in
der Regel nur wenige Minuten.
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Nach dem Öffnen der Form kann das fertige, geschäumte Formteil entnommen
und das Treimmittel mit Wa#sser abgewaschen werden. In dem nachfolgenden Beispiel
wird die Herstellung eines solchen geschäumten Formteiles ausführlich beschrieben.
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Beispiel In ein gut gereinigtes zylindrisches Formteil bestehend aus
Mantel und Kern, das auf eine Temperatur von 700C temperiert wurde, wurde ein handelsübliches
wasserlösliches Formtrennmittel mit der Becherpistole eingespritzt. Nach
einer
Trockenzeit von 3 Minuten wurde die Form mit einem handelsüblichen Nitrokombinationslack,
der mit farbgebenden Pigmenten pigmentiert war und der eine Auslaufzeit im DIN-Becher
nach 53 211 von 20 Sekunden hatte, mit einer Spritzpistole mit einer Düsenweite
von 1,2 mm Durchmesser gleichmäßig ausgespritzt. Der Lackfilm war in der bei 7000
temperierten Form nach 3 Kiinuten trocken.
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Danach wurde die Form mit einem Gemisch aus flüssiger Grundkomponente
und flüssiger Vernetzerkomponente gefüllt und bei einer Temperatur von 7000 innerhalb
von 10 Minuten ausgeschäumt und gehärtet. Nach dieser Zeit konnte das Fertigteil
der Form entnommen werden. Die Oberfläche des geschäumten Formteiles wurde mit Wasser
abgewaschen. Es war ein zylindrischer Formkörper entstanden, der keine Poren aufwies
und eine mit dem Formteil untrennbar verbundene rote Überzugs schicht aus dem eingespritzten
Nitrokombinationslack besaß.
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Die flüssige Grund- und Vernetzerkomponente für den zu verschäumenden
Kunststoff sind bekannt. Die Grundkomponente enthielt 100 Gewichtsteile eines handelsüblichen
Polyestergemisches aus Adipinsäure mit Diäthylenglykol, mit einer OH-Zahl von 35
bis 45. Die Vernetzerkomponente enthielt 120 Gewichtsteile Diphenylmethan-4,4' -diisocyanat.
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Als Treibmittel wurden 40 Gewichtsteile Trichlorfluarmethan benutzt.