DE2915474A1

DE2915474A1 - Verbundschichtgebilde, insbesondere in form eines fertighimmels fuer automobile, und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2915474A1
Application number: DE19792915474
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Ring
Original assignee: RING
Current assignee: RING
Priority date: 1979-04-17
Filing date: 1979-04-17
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE2915474C2

Description

Verbundschichtgebilde, insbesondere in Form eines Fertig-
himmels für Automobile, und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein Verbundschichtgebilde aus Polyurethanschichten, vorzugsweise zusätzlich mit einer dekorativen Deckschicht, und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Verwendung findet dieses Verbundschichtgebilde vorzugsweise als Fertighimmel für Automobile.
Seit Jahrzehnten wird in nahezu allen Automobilen der Welt der Dachhimmel mittels in eine Folie eingenähter Spriegel im Karosseriedach gespannt und an den Rändern verklebt. Der Materialeinsatz bei dieser Dachhimmelauskleidung ist äußerst niedrig; die Einbaukosten dagegen sehr hoch, da mindestens 4 Mann gleichzeitig in die lackierte Karosserie einsteigen, den Himmel mittels der Spriegel spannen und mit Spritzklebern die Verklebung vorbereiten müssen. Diese Operationen sind durch gestiegene Lohnkosten und verschärfte Sicherheitsvorschriften über den Gebrauch von Spritzklebern (gesundheitsgefährliche, teilweise sogar brennbare Lösungsmittel) immer aufwendiger geworden. Der Ruf nach einem fertig vormontierten Himmel, der der nur noch durch Front- oder Heckscheibe in den Earosserie-Innenraum eingeschoben und mit einfachen Mitteln durch Clipse, doppelseitige Klebebänder etc. befestigt wird, wurde in den letzten Jahren immer stärker.
Neuere Entwicklungen betreffen zwar sogenannte Fertighimmel für Automobile, die im fertig vormontierten Zustand durch Front- oder Heckscheibe in den Karosserieinnenraum eingeschoben und mit einfachen Mitteln durch Klipse, doppelseitige Klebebänder etc. befestigt werden. Diese Fertighimmel erfüllen jedoch noch nicht die an sie gestellten Anforderungen, so daß sie bisher in der Automobilindustrie keinen Eingang gefunden haben.
Bedingt durch die Forderung der Automobilindustrie ist es daher insbesondere Aufgabe der Erfindung, einen Fertighimmel zu schaffen, der 1. nicht teurer als die bisherigen foliengespannten und verklebten PVC-Himmel ist, 2. im Gesamtgewicht nicht wesentlich schwerer als das Gewicht von Spriegeln und Folie ist, damit das Fa.rzeuggewicht durch den großflächigen, eingebauten Himmel nicht erhöht wird, 3. ausreichend eigenstabil ist und bei einer Fläche von ca. 2 m2 selbsttragend auf einfachste Weise befestigt werden kann, 4. im Frontbereich die Sonnenblenden sowie Mulden für Griffe, Lampen etc. aufweist, 5. es gestattet, wahlweise eine textile (Gewebe, Vlies) oder auch Kunststoffolienoberfläche, die dem sonstigen Innentrim des Fahrzeugs angepasst ist, zu verwenden, 6. auch bei den auftretenden, gemessenen Dachtemperaturen von ca. 1200 C noch ausreichend steif und formstabil ist, 7. in bezug auf Brennbarkeit den Forderungen der deutschen und ausländischen Vorschriften (MVSS) genügt, 8. durch seine Steifigkeit, wenn er direkt ganz oder teilflächig mit dem Dach verklebt ist, die Biegesteifigkeit des Daches und zusätzlich die Biegewellendämpfung erhöht und eine Geräuschminderung der Dröhngeräusche gewährleistet, 9. durch entsprechend ausgewählte Materialien von entsprechender Dicke die Luftschallabsorption im Innenraum des Automobils verbessert.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Verbundschichtgebilde mit gegebenenfalls zusätzlicher dekorativer Deckschicht, das gekennzeichnet ist durch eine Polyurethanschaumstoffschicht aus offenzelligem weichen Polyurethanschaumstoff und einer harten bis halbharten Polyurethanschaumstoffschicht oder einer solchen Schicht aus einem homogenen Polyurethanelastomeren, wobei das Polyurethan dieser Schicht, gleichgültig ob geschäumt oder nicht geschäumt, in die offenen Poren der Polyurethanweichschaumstoffschicht eingedrungen ist, ohne sie jedoch vollständig zu durchtränken, wodurch die getränkten Teile der Polyurethanweichschaumstoffschicht als Armierung in dieser aufgebrachten Schicht fungieren und gleichzeitig der Verbindung beider Schichten ohne zusätzlichen Klebstoff dienen, wobei die Deckschicht, wenn vorhanden, direkt mit der Polyurethanschicht aus Polyurethanhartschaumstoff oder Polyurethanelastomer ohne einen zusätzlichen Klebstoff verbunden ist.
Erfingungsgemäß werden diese Verbundschichtgebilde nach einem Verfahren hergestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf ein, vorzugsweise 5 bis 10 mm dickes plattenförmiges Flächengebilde aus einem offenzelligen, weichen Polyurethanschaumstoff eine, vorzugsweise 1 bis 3 mm dicke Schicht eines Polyurethanhartschaum- oder Polyurethanelastomersystems kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels Sprühköpfe oder Rakel oder sonstige bekannte Beschishtungseinrlchtungen aufstreicht und bis zu einer gewissen Tiefe in den offenzelligen Polyurethanweichschaumstoff eindringen läßt, wobei man die Eindringtiefe durch den variablen Anpressdruck von Rakel oder Rolle einstellt und ausreagieren läßt.
Soll das erfindungsgemäße Verbundschichtgebilde zusätzlich mit einer Deckschicht versehen werden, so doubliert man sofort im Anschluß an die Beschichtung des offenzelligen, weichen Polyurethanschaumstoffes mit dem Polyurethanhartechaum- oder Polyurethanelastomersystem auf die Beschichtung eine Deckschicht auf, die vorzugsweise aus einem Textilvlies oder einer gegebenenfalls geprägten Kunststoff-Folie, die zusätzlich mit einem Schaumstoff oder einem Textilmaterial kaschiert sein kann, besteht.
Für den Fall, daß dem erfindungsgemäßen Verbundschichtgebilde eine besondere Form verliehen werden soll, bringt man das Verbundschichtgebilde noch bevor die Beschichtung aus dem Polyurethanhartschaumstoff- oder Polyurethanelastomersystem, die gegebenenfalls mit der Deckschicht versehen ist, ausreagiert hat in die gewünschte Form, gegebenenfalls unter Verwendung einer nur etwas temperierten Preßform.
Durch die nur partielle Tränkung der Weichsohaumplatte erhält man nach der Aushärtung eine je nach Dicke der Schaumplatte mehr oder weniger stark durchtränkte Struktur, die entsprechend der Einstellung des verwendeten Polyurethanschaum-oder Elastomersystems in Bezug auf Biegefestigkeit, Wärmestandfestigkeit, Flammfestigkeit, Dicke und Gewicht in erheblichen Bereichen variiert werden kann. Außerdem lassen sich die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verbundschichtgebildes durch die Größe der Zellen des Weichschaumstoffs variieren.
Durch die nur partielle Tränkung der weichelastischen Polyurethan-Schaum-Platte erhält man zudem auf der Unterseite eine offenzellige Struktur, durch die die Luftdurchlässigkeit und somit die Luftschallabsorption verbessert wird.
Das gemäß der Erfindung kontinuierlich hergestellte, planebene Flächengebilde wird auf Länge geschnitten und vorzugsweise anschließend in einer Preßform verformt. Erforderlichenfalls wird die Preßform etwas erwärmt. Wichtig ist, daß die Verformung zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, in welchem die Polyurethanschicht noch nicht voll ausreagiert hat, d.h. noch nicht voll ausgehärtet bzw. vernetzt ist. Dieser Zeitpunkt kann in bekannter Weise durch Einstellung der Reaktionsparameter (Topfzeit, Steigzeit, Vernetzungszeit) der Polyurethanbeschichtung exakt eingestellt werden. Aufgrund der bekannten Reaktionsparameter derartiger Polyurethansysteme kann die Produktionsgeschwindigkeit einer entsprechenden Beschichtungsanlage überaus wirtschaftlich geregelt werden.
Die zur Beschichtung des Weichschaumes dienenden Polyurethanhartschaum- und Polyurethanelastomersysteme sind dem Fachmann bekannt. Es können Ein- oder Zwei-Komponenten-Systeme sein.
Polyurethanhartschaumstoffsysteme werden gemäß der Erfindung bevorzugt eingesetzt.
Anstelle der Polyurethanweichschaumschicht kann man aber auch einen anderen Weichschaum oder ein Faservlies einsetzen. Vorzugsweise besteht die Weichschaumschicht aus einem Polyurethan.
Ein weiterer Vorteil ist gemäß der Erfindung auch darin zu sehen, daß bei der Aufdoublierung der dekorativen Deckschicht, die nicht nur aus dem erwähnten Textilvlies oder einer Kunststoff-Folie bestehen kann, sondern zusätzlich auch mit Schaum oder Textil kaschiert sein kann, kein besonderer Klebstoffauftrag notwendig ist, da die Verklebung durch das aufgerakelte oder aufgesprühte noch nicht gehärtete Polyurethangemisch erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 weiterhin erläutert, ohne sie jedoch auf diese besonderen Ausführungsformen zu beschränken. Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung; Fig. 2 den Aufbau einer Verbundschichtfolie nach der Erfindung; Fig. 3 die Verbundschichtfolie im Werkzeug vor der Weiterverarbeitung; Fig. 4 die Verbundschichtfolie im Formwerkzeug nach der Weiterverarbeitung.
Auf einem Tisch oder Band 6 wird eine plattenförmige Polyurethanschaumstoff-Folie 1 aus offenzelligem, weichen Polyurethanschaum zugeführt. Die beiden Komponenten eines Polyurethanhartschaumstoffsystems werdem im Mischkopf 3 vermischt auf den offenzelligen PU-Weichschaumstoff aufgetragen. Der Druck im Sprüh-bzw. Mischkopf ist einstellbar.
Die mit Polyurethanhartschaum 1 besprühte Weichschaumstoffschicht 2 läuft dann unter einer Druckwalze 4 durch, deren Anpreßdruck ebenfalls einstellbar ist. Um die Druckwalze 4 läuft bei dieser Ausführungsform die dekorative Deckschicht 5 und wird so in einem Arbeitsgang mit dem noch nicht ausgehärteten Polyurethanhartschaumstoff verklebt. Das Polyurethanhartschaumstoffsystem dringt, wie die Darstellung zeigt, einerseits in die Weichschaumstoffschicht 2 ein und wirkt andererseits als Klebstoff für die Deckschicht.
In einer schematischen Darstellung zeigt Fig. 2 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Verbundschichtgebildes. Unten erkennt man bei 2 die unbeeinflußten Teile der offenzelligen Weichschaumsa offschicht. Im Bereich 1 + 2 erkennt man, wie der Polyurethanhartschaumstoff 2 in erheblicher Tiefe in die Weichschaumfolie eingedrungen und sich in dieser verfestigt hat.
Die aufdoublierte Deckschicht ist bei 5 zu erkennen. Nach Ablängung wird das abgelängte Verbundschichtgebilde, in dem der Polyurethanhartschaum noch nicht völlig ausgehärtet bzw. vernetzt ist, zwischen Preßformoberteil 7 und Preßformunterteil 8 gebracht. Es handelt sich um eine an sich bekannte Kaltpreßform.
Fig. 4 zeigt den aus dem Verbundschichtgebilde gepressten nicht bezeichneten Fertighimmel bzw, ein ähnliches Produkt.
Der entsprechend dem jeweiligen Wagentyp geformte Fertighimmel wird beispielsweise durch die Frontscheibenaussparung in den Wagen eingebracht und dort mittels Klammern oder dergleichen befestigt. Die Montagezeit liegt bei weniger als 2 Minuten; der Preis liegt wesentlich niedriger als wenn der Himmel wie bisher in situ durch Bespannen hergestellt wird.
Der Fertighimmel nach der Erfindung ist nicht teurer als die bisher bekannten foliengespannten und verklebten PVC-Himmel.
Er ist im Gesamtgewicht nicht wesentlich schwerer als das Gewicht von Spriegeln und Folie; das Fahrzeuggewicht wird durch den großflächigen eingebauten Himmel somit nicht erhöht.
In formgepresster Gestalt ist der Fertighimmel eigenstabil und ist noch bei einer Fläche von ca. 2 m2 selbsttragend. Die Befestigung läßt sich aufgrund der Eigenstabilität in einfachster Weise durchführen.
Im Frontbereich lassen sich die Sonnenblenden sowie Mulden für Griffe, Lampen etc. mitintegrieren.
Durch die konstruktive völlige Unabhängigkeit von der Art der Deckschicht wird es möglich, eine textile Deckschicht, beispielsweise aus Gewebe oder Vlies oder auch die an sich bekannte Kunststoff-Folienoberfläche, die dem Innendesign des Fahrzeugs angepasst sein kann, zu verwenden.
Ein solcher Fertighimmel ist auch bei den auftretenden gemessenen Dachtemperaturen von ca. 1200 noch ausreichend steif und formstabil.
Deutsche und internationale Vorschriften hinsichtlich der Brennbarkeit der in Automobilen zu verwendenden Materialien werden erfüllt.
Einer der wesentlichsten Vorteile der Maßnahme nach der Erfindung ist aber die Möglichkeit, die Verbundschichtfolie zum Fertighimmel kalt zu verformen. Die Einwirkung von Wärme ist nicht erforderlich, kann aber für Sonderzwecke in geringem Maße eingesetzt werden.
Durch die neue und überraschende Maßnahme des Einschäumens des Hart schaums in die weiche Folie kann die Steifigkeit und Biegesteifigkeit sowie die Verformbarkeit gesteuert werden.
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Claims

Patentansprüche .

1. Verbundschichtgebilde aus Polyurethanschichten, gegebenenfalls mit einer zusätzlichen dekorativen Deckschicht, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Polyurethanschaumstoffschicht (1) aus offenzelligem weichen Polyurethanschaumstoff und einer harten bis halbharten Polyurethanschaumstoffschicht (2) oder einer solchen Schicht aus einem homogenen Polyurethanelastomeren, wobei das Polyurethan der Schicht (2), gleichgültig ob geschäumt oder nicht geschäumt, zumindest teilweise in die offenen Poren der Polyurethanweichschaumstoffschicht (1) eingedrungen ist, ohne sie jedoch vollständig zu durchtränken, wodurch die getränkten Teile der Polyurethanweiohschaumstoffschioht (i) als Armierung in der Schicht (2) fungieren und gleichzeitig der Verbindung beider Schichten ohne zusätzlichen Klebstoff dienen, wobei die Deckschicht, wenn vorhanden, direkt mit der Polyurethanschicht (2) ohne einen zusätzlichen Klebstoff verbunden ist.

2. Verbundechichtgebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Flächengebilde oder ein Formteil, vorzugsweise ein Fertighimmel für Automobile, ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Verbundschichtgebildes gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf ein, vorzugsweise 5 bis 10 mm dickes plattenförmiges Flächengebilde aus einem offenzelligen, weichen Polyurethanschaumstoff eine, vorzugsweise 1 bis 3 mm dicke Schicht eines Polyurethanhartschaum- oder Polyurethanelastomersystems kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels Sprübköpfe.o#er Rakel oder sonstige bekannte Beschichtungseinrichtungen aufbringt und bis zu einer gew#issen Tiefe in den offenzelligen Polytirethanweich schaumstoff eindringen läßt, wobei man die Eindringtiefe durch den variablen Anpressdruck von Rakel oder Rolle einstellt, und ausreagieren läßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man sofort im Anschluß an die Beschichtung des offenzelligen, weichen Polyurethanschaumstoffs mit dem Polyurethanhartschaum- oder Polyurethanelastomersystem auf die Beschichtung eine Deckschicht, bestehend vorzugsweise aus einem Textilvlies oder einer, gegebenenfalls geprägten Kunststoff-Folie, die zusätzlich mit einem Schaumstoff oder einem Textilmaterial kaschiert sein kann, aufdoubliert.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verbundschichtgebilde noch bevor die Beschichtung aus dem Polyurethanhartschaumstoff- oder Polyurethanelastomersystem, die gegebenenfalls mit einer Deckschicht versehen ist, ausreagiert hat in die gewünschte Form bringt, vorzugsweise mit Hilfe einer Preßform, die gegebenenfalls etwas temperiert ist.