DE2307590A1 - Verfahren zur herstellung von sphaerisch verformbaren, tragfaehigen flaechigen gebilden aus organischen werkstoffen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von sphaerisch verformbaren, tragfaehigen flaechigen gebilden aus organischen werkstoffen

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Description

Bayer Aktiengesellschaft
Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen
509 Leverkusen. Bayerwerk
Mr/Bre
15. Feb. 1973
Verfahren zur Herstellung von sphärisch verformbaren, tragfähigen flächigen Gebilden aus organischen Werkstoffen
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung von sphärisch verformbaren, tragfähigen flächigen Gebilden aus organischen Werkstoffen von Verkleidungen und Abdeckungen, welche selbsttragend sind, in beliebiger Größe herstellbar sind und die für den Gebrauchsbereich notwendige Wärmeformbeständigkeit aufweisen.
Im Gegensatz zu anderen Verkleidungselementen sind diese nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Teile bei Deformation in der Lage, Energie zu absorbieren, ohne daß sie zerstört werden:
Bei einer Deformation zersplittern diese Teile nicht und sie werden nicht bleibend verformt.
In besonderem Maße finden solche Verkleidungen Einsatz auf den verschiedenen Gebieten des Verkehrswesens: Als Tür-, Seiten- und Himmelverkleidungen von Pkw und Omnibussen, als Verkleidungselemente im Boots- und Schiffsbau sowie im Waggonbau; auch im Bausektor finden solche Verkleidungen im Innenausbau Anwendung, insbesondere für die Herstellung von schallabsorbierenden Wand- und Deckenverkleidungen.
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Für ähnliche Anwendungen werden heute in großem Maße Kunststoff-Folien eigesetzt. Solche Folien werden durch Stahlspriegel beispielsweise fixiert und erfordern zur faltenfreien Befestigung eine sehr aufwendige Montage. Solche gespannten Folien können selbstverständlich bei der Deformation keine Energie aufnehmen. Sie sind empfindlich gegen äußere Verletzungen und vermitteln keinen Komfort.
In gleicher Weise werden oftmals textile Flächengebilde gespannt bzw. mittels Spriegeln befestigt. Hierfür gelten die gleichen vorgenannten Nachteile.
Komfortablere Verkleidungen bestehen heute aus einer Kunststoff-Folie oder einem textlien Flächengebilde, welches rückseitig mit einer weichen Schaumstoff-Folie abgepolstert ist; diese Kombination ist naturgemäß nicht selbsttragend und wird daher oftmals auf eine Pappe oder Hartfaserplatte appliziert. Die Steifigkeit des gesamten Gebildes wird in einem solchen Falle von der tragenden Pappe oder Hartfaserplatte gegeben.
Es ist auch bekannt geworden, Verkleidungselemente aus thermoplastischen Kunststoffen wie z.B. ABS-Polymerisaten oder Polystyrol oder Polypropylen im Spritzguß zu erzeugen. Solche Elemente besitzen eine genügende Steifigkeit bei kleineren Dimensionen, bei Formteilen oberhalb einem halben Quadratmeter wird jedoch das Verhältnis Steifigkeit zu Gewicht und damit Steifigkeit zu Gestehpreis zu ungünstig. Weiterhin sind solche Konstruktionen aufgrund des thermoplastischen Charakters der Werkstoffe gegen die Einwirkung höherer Temperaturen sehr empfindlich; sie verlieren mit zunehmender Temperatur ihre Steifigkeit. Schließlich genügen diese Konstruktionen nicht der Forderung, bei einer mechanischen Deformation Energie aufzunehmen:
Bis zur Streckgrenze verformen sich solche Materialien elastisch, darüberhinaus reißen sie.
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Es sind auch solche flächigen Verkleidungen bekannt geworden, die auf der Sichtfläche eine Dekor-Folie oder ein textiles flächiges Gebilde aufweisen und als tragendes Element eine Glasfaser/Kunstharz-Konstruktion besitzen, bei der im Gegensatz zu den üblichen glasfaserverstärkten Kunststoffen die Fasern nicht zu einem homogenen Werkstoff verpreßt sind, sondern weiterhin ein lockeres aber festes Gebilde darstellen. Solche Konstruktionen besitzen eine beachtliche Steifigkeit. Im Falle einer mechanischen Deformation sind sie in der Lage, Energie aufzunehmen; jedoch werden sie durch die Deformation bleibend zerstört. Insbesondere für die Anwendung solcher Verkleidungen in dynamisch beanspruchten Verkehrsträgern ist als nachteilig zu verzeichnen, daß durch die dynamische Beanspruchung in geringem Maße Fasern zerrieben werden, die mit den Passagieren durch die Luftzirkulation in Kontakt gebracht werden und dabei Juckreiz erzeugen.
Für die Anwendung der genannten Verkleidungen sich auch sogenannte Leichtbau-Sandwich-Elemente unter Verwendung harter Deckschichten und harter Schaumstoffe vorgeschlagen worden. Solche Konstruktionen genügen vollauf den Anforderungen an Stabilität und Energieabsorbtion, sie werden jedoch bei einer Deformation zerstört, sind also für einen Dauergebrauch beispielsweise im Fahrzeugbau nicht geeignet. Besonders wird als abträglich angesehen, daß diese recht starren Konstruktionen keine Luftschall-Absorption aufweisen und dadurch den Geräuschpegel besonders in kleineren Räumen sehr hoch erscheinen lassen.
Die vorgenannten Ausführungen bezüglich sogenannter Sandwich-Formteile gelten in gleichem Maße für sogenannte harte Integralschaumstoffe. Als zusätzlicher Nachteil dieser harten Integralschaumstoffe ist das recht hohe spezifische Gewicht anzuführen:
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Bei den intensiven Untersuchungen zur Erzielung der optimalen Verkleidungskonstruktion für die vorher angegebenen Werkstoffe, bei denen recht großflächige und steife Elemente mit möglichst geringer Wandstärke erzeugt werden müssen, mußte festgestellt werden, daß der Formschäumprozeß es nicht gestattet, extrem niedrige spezifische Gewichte zu erzielen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von sphärisch verformbaren, tragfähigen flächigen Gebilden aus organischen Werkstoffen beseitigt die vorgenannten Nachteile. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß man zäh-elastische Schaumstoffe zwischen gegebenenfalls mit Klebstoffen imprägnierten und/ oder versiegelten gegebenenfalls faseraufweisende geschäumte oder homogene flächige Gebilde fügt und unter Druckanwendung und gegebenenfalls Wärmeeinwirkung verformt.
Die auf diese Weise erzeugten flächigen Gebilde sind sehr leicht und gleichzeitig sehr steif. Bei einer Deformation nehmen sie Energie auf und sind in der Lage, sich wieder zu erholen. Sie splittern und brechen nicht. Die Oberfläche ist einreißfest und nachgiebig, so daß solche Elemente auch für die Luftschall-Absorption sehr geeignet sind. Dank des Prägeprozesses ist es möglich, nahezu beliebige Konturierungen zu verwirklichen. Bei der Prägung ist es möglich, das flächige Gebilde örtlich stärker zu verdichten, sofern dies aus konstruktiven Gründen erforderlich erscheint.
Die Herstellung der Gebilde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sei an Hand der Zeichnung erläutert:
Die Schaumstoff-Folie 1, welche endlos oder als Plattenware vorliegt, wird mit den Bahnen 2 und 3 beidseitig belegt. Diese gegebenenfalls endlosen Bahnen sind auf der dem Schaumstoff zugekehrten Seite mit einem Haftvermittler versehen bzw. mit dem Haftvermittler vollständig getränkt. In einer Variante des Verfahrens sind die Bahnen 2 und 3 ohne Haftvermit-
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tier, die Schaumstoff-Folie 1 jedoch beidseitig mit einem Haftvermittler beschichtet. Nach Belegung der mindestens 3 Komponenten werden diese entsprechend den Fordernissen abgelängt und in der Prägevorrichtung 4 gegebenenfalls unter Anwendung von Wärme in die endgültige Form gebracht. Diese Prägevorrichtung 4 ist entweder entsprechend den Erfordernissen beheizbar oder das Paket aus den flächigen Gebilden 1, 2 und 3 wird vor dem Eintritt in die Prägeeinrichtung 4 noch durch eine gegebenenfalls beidseitige Heizvorrichtung 5 auf die notwendige Prägetemperatur gebracht.
Für die Erzielung besonderer Oberflächen-Effekte kann es notwendig sein, daß an Stelle einer Deckfolie 3 eine Kombination aus einer verstärkenden Schicht entsprechend Folie 2 und aus einem Dekor auf Basis einer bedruckten Kunststoff-Folie oder aus einem textlien Flächengebilde besteht.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Schaumstoffe sind solche zäh-elastischen Produkte, welche eine Stauchhärte von mehr als 100 p/cm bei 50'% Verformung aufweisen und eine Bruchdehnung oberhalb 20 % besitzen. Die Druckfestigkeit dieser Schaumstoffe nach DIN 53421 sollte auf jeden Fall kleiner als 10 kg/cm betragen. Geeignete Schaumstoffe sind spezielle auf Basis von Polyurethanen, Polyäthylen, Polypropylen, modifiziertem Polystyrol.
Als Deckschichtmaterialien sind erfindungsgemäß folgene Werkstoffe geeignet:
Saugfähige Papiere, Filzvliese auf Basis natürlicher und/oder synthetischer Fasern, dehnfähige textile Flächengebilde auf Basis natürlicher und synthetischer Fasern, Kunststoff-Folien auf Basis von ABS-Polymerisäten, von ABS/PVC-Abmischungen, auf Basis von Polycarbonaten und CAB-Massen, auf Basis von Polypropylen und Niederdruck-Polyäthylen. Als tragendes Deckschichtmaterial sind weiterhin geeignet Stahl- und Aluminium-
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drahtgeflechte, flächige Glasfasermatten in Form sogenannter vorimprägnierter Harzmatten sowie Kunststoffnetze unter Verwendung von Polycarbonaten und Polyamiden.
Für die Haftvermittlung bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen Heißsiegelklebstoffe, Kontaktklebstoffe und insbesondere solche auf Basis von Reaktionsharzen infrage. Als sogenannte Heißsiegelklebstoffe sind geeignet solche auf Basis von Polyamid, Polyäthylen und Äthylenvinylacetat-Copolymeren. Als sogenannte Kontaktklebstoffe sind diejenigen geeignet auf Basis von Polychloropren und Polyurethan.
Als sogenannte Reaktionsharze und Reaktionsklebstoffe werden verwendet diejenigen auf Basis von ungesättigten Polyesterharzen, Epoxidharzen, Polyurethan-Harzen und auf Basis von Phenol-Formaldehydharzen und Melaminharzen. In speziellen Fällen ist auch die Anwendung von Methylmethacrylatharzen vorteilhaft.
In Abwandlung des Verfahrens ist es möglich, an Stelle der einen oder beider Deckschichten aus faserigen oder flächigen Gebilden alleine nur ein Reaktionsharz als Trägermaterial zu verwenden.
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Beispiel 1 r
Der Schaumstoff ist ein PE-Schaum mit dem Raumgewicht 30 kg/nr in der Dicke von 11 mm. Die Deckschicht (2) besteht aus einem saugfähigen Papier vom Flächengewicht 100 g/m . Es wird mit einem handelsüblichen UP-Harz im Gewicht von 230 g/m imprägniert.
Die Deckschicht (3) ist gleichermaßen wie die Deckschicht (2) aufgebaut und ist zur Sichtseite hin mit einer weichgemachten PVC-Folie belegt, die zur Papier-Deckschicht hin einen PUR-Haftvermittler aufweist.'
Diese Kombination wird in einem auf 1200C beheizten Werkzeug unter einem Druck von 2,1 atü 3T geprägt. Das Teil wird besäumt und ist nach der Entformung einsatzbereit.
Beispiel 2
Der Schaumstoff ist ein halbharter PUR-Schaumstoff eines Raumgewichts von 28 kg/m . Seine Stauchhärte bei 40 % Verformung beträgt 480 g/cm .
Die Deckschicht (2) besteht aus einem Faservlies eines Ge-
2
wichts von 165 g/m auf Basis Polyacrylnitril. Als Haftver-
2
mittler sind 320 g/m handelsübliche UP-Harze appliziert.
Die Deckschicht (3) besteht aus einem dehnfähigen Gewirke auf Basis von Polyamid vom Flächengewicht 310 g/nr . Die Haftvermittlung zum PUR-Schaum geschieht über den einseitigen, gleichmäßigen Auftrag von 105 g/m5 eines handelsüblichen FUR-Harzes, Topfzeit 201.
Diese Kombination wird 41 bei 120°C in einer beheizten Form geprägt. Das fertige Teil wird entformt und gegebenenfalls besäumt.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche · V *
    π. 'Verfahren zur Herstellung von sphärisch verformbaren, tragfähigen flächigen Gebilden aus organischen Werstoffen dadurch gekennzeichnet, daß man einen zäh-elastischen Schaum-• stoff zwischen gegebenenfalls mit Klebstoffen imprägnierte und/oder versiegelte, gegebenenfalls faseraufweisende geschäumte oder homogene flächige Gebilde fügt und unter Druckanwendung und gegebenenfalls Wärmeeinwirkung verformt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Komponenten der genannten Kombination in getrennten Fertigungsschritten vorbereitet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung des Schaumstoffes zwischen den Deckschichten 2 und 3 in einem kontinuierlichen Schäumprozeß erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination der flächigen Gebilde vor dem Prägevorgang in einem gesonderten Arbeitsschritt vorgewärmt wird, und daß die Presse selbst nicht beheizt ist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkern vorgewärmt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination in eine beheizte Presse eingebracht wird.
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