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    DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formschaumstoffen,insbesondere von Polyurethanformschaumstoffen durch Eintragen von Polyurethansystemkomponenten,enhaltend eine Isocyanatkomponente (a) und eine Polyolkomponente(b) in eine geöffneteForm, wobei die Temperatur der einzutragenden Polyurethansystemkomponentenwährenddes Eintragevorgangs erhöhtwird, so dass die zu Beginn des Eintragevorgangs eingetragenen Polyurethansystemkomponenten eineniedrigere Temperatur aufweisen als die am Ende des Eintragevorgangseingetragenen Polyurethansystemkomponenten.
    公开号:DE102004022685A1
    申请号:DE200410022685
    申请日:2004-05-05
    公开日:2005-11-24
    发明作者:Georg Partusch
    申请人:BASF SE；
    IPC主号:B29C44-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formschaumstoffen,insbesondere von Polyurethanformschaumstoffen durch Eintragen von Polyurethansystemkomponenten,enthaltend eine Isocyanatkomponente (a) und eine Polyolkomponente(b) in eine geöffneteForm, wobei die Temperatur der einzutragenden Polyurethansystemkomponentenwährenddes Eintragevorgangs erhöhtwird, so dass die zu Beginn des Eintragevorgangs eingetragenen Polyurethansystemkomponenteneine niedrigere Temperatur aufweisen als die am Ende des Eintragevorgangseingetragenen Polyurethansystemkomponenten.
    [0002] Großflächige Formbauteileaus Polyurethanschaumstoffen sind allgemein bekannt, werden häufig inder Automobilindustrie eingesetzt, beispielsweise als Armaturentafelnoder Karosserieaußenteile, undsind unter anderem in EP-A-1 008 431 und EP-A-995 667 beschrieben.
    [0003] Beider Herstellung dieser großflächigen Formbauteilenaus Polyurethan tritt generell das Problem auf, dass durch den Zeitversatz,der durch den Eintrag des Reaktionsgemisches in das Formwerkzeughervorgerufen wird, Bereiche mit unterschiedlichen Reaktionsfortschrittendes Polymers entstehen. Dies führtin der Regel zu Inhomogenitätendes Polymers, die sich in sogenannten Fließzonen, Rückverdichtungslinien, Lunkemoder unerwünschtenUnterschieden in den mechanischen Eigenschaften darstellen. Beider Produktion dieser Formbauteile kommt es daher im allgemeinenzu zahlreichen Ausschussbauteilen, die nicht zur Verwendung in derAutomobilindustrie geeignet sind.
    [0004] ImZuge der Verfahrensökonomieist es wünschenswert,dass oben genannte Formbauteile auch in sogenannten "Mehrfachkavitäten" hergestellt werden,d.h. dass mit einem oder mehreren unterbrochenen Eintragvorgängen zweioder mehr Formwerkzeuge, z.B. Formwerkzeuge zur Herstellung vonArmaturentafeln, gefülltwerden. Jedoch kommt es insbesondere bei der Herstellung von obengenannten Formbauteilen in Mehrtachkavitäten zu besonders ausgeprägten Inhomogenitäten desPolymers, die sich in sogenannten Fließzonen, Rückverdichtungslinien, Lunkemoder unerwünschtenUnterschieden in den mechanischen Eigenschaften darstellen.
    [0005] Eswar daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung vonFormschaumstoffen, insbesondere zur Herstellung von Formbauteilen,welche in der Automobilindustrie beispielsweise als Armaturentafeln,Teppiche und/oder Karosserieaußenteileeinsetzbar sind, bereit zu stellen, wobei die resultierenden Formbauteilemöglichstwenig oder bevorzugt keine Fließzonen,Rückverdichtungslinien oderLunker aufweisen sollen.
    [0006] Weiterhinwar es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Formschaumstoffenin Mehrfachkavitätenoder ein Verfahren zur Herstellung von Formschaumstoffen unterschiedlicherGröße in einerAnlage bereit zu stellen, welches oben genannte Nachteile aus demStand der Technik überwindet.
    [0007] Insbesonderesoll es die Erfindung auch ermöglichen,dass ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Formschaumstoffen,beispielsweise gemäß dem bekanntenLFI-Verfahren, bereit gestellt wird, welches oben genannte Nachteileaus dem Stand der Technik überwindet.
    [0008] DieAufgaben der Erfindung konnten unerwartet gelöst werden, indem die Temperaturder in das Formwerkzeug einzubringenden Reaktionskomponenten oderdes Reaktionsgemisches währendes Eintrags (der Schusszeit) entsprechend angepasst wird, so dassan allen Punkten des Formwerkzeugs der gleiche Reaktionsfortschrittherrscht und dadurch das Schließendes Werkzeugs in bereits aufgeschäumte Bereiche vermieden wird.Demzufolge muss die Temperatur des Reaktionsgemisches am Beginnder Schusszeit relativ niedrig und am Ende der Schusszeit entsprechendhöher sein.
    [0009] Gegenstandder Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Formschaumstoffen,insbesondere zur Herstellung von Polyurethanformschaumstoffen, umfassenddie Schritte 1) Eintragen von Polyurethansystemkomponenten,enthaltend a) eine Isocyanatkomponente und b) eine Polyolkomponente, Ineine geöffneteForm, wobei die Temperatur der einzutragenden Polyurethansystemkomponentenwährenddes Eintragevorgangs erhöhtwird, so dass die zu Beginn des Eintragevorgangs eingetragenen Polyurethansystemkomponenten eineniedrigere Temperatur aufweisen als die am Ende des Eintragevorgangseingetragenen Polyurethansystemkomponenten, und 2) Schließender Form und Aushärtenlassen der eingebrachten Polyurethansystemkomponenten.
    [0010] Daserfindungsgemäße Verfahrenwird in einem aus dem Stand der Technik bekannten Formwerkzeug,enthaltend ein Formunterteil und ein Formoberteil, durchgeführt. AlsFormunterteil und/oder Formoberteil werden im allgemeinen Werkzeughälften eingesetzt,deren Oberflächebeispielsweise aus Stahl, Aluminium, Emaille, Teflon, Epoxydharzoder einem anderen polymeren Werkstoff besteht, wobei die Oberfläche gegebenenfallsverchromt, beispielsweise hartverchromt sein kann. Bevorzugt solltendie Formwerkzeuge temperierbar sein, um die bevorzugten Temperatureneinstellen zu können.Zum Erreichen der nötigenSchließkraftist bevorzugt mindestens eine der Werkzeughälften druckbeaufschlagt.
    [0011] Ineiner bevorzugten Ausführungsformhandelt es sich bei der Form um eine sogenannte "Mehrfachkavität", d.h. um eine Form, die aus zwei oder mehrFormen fürdie resultierenden Formschaumstoffe besteht. Folglich können ineinem oder mehreren unterbrochenen Eintragvorgängen zwei oder mehr Kavitäten gefüllt werden,wobei am Ende des Verfahrens aus jeder Kavität das gewünschte Formbauteil, beispielsweiseeine Armaturentafel, entnommen werden kann.
    [0012] BeimSchließenvon Formunterteil und Formoberteil entsteht ein Hohlraum, der imerfindungsgemäßen Verfahrenden resultierenden Formschaumstoff enthält.
    [0013] Imerfindungsgemäßen Verfahrenerfolgt der Eintrag der Polyurethansystemkomponenten ins geöffnete Werkzeug.Der Begriff Polyurethan umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindungjegliche Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, wie beispielsweisePolyurethan und/oder Polyisocyanurat. Diese sind im allgemeinenerhältlichdurch Umsetzung von Polyisocyanaten (a) mit Polyolen(b), gegebenenfallsin Gegenwart von (c) Katalysatoren, (d) Treibmitteln, (e) Hilfs-und Zusatzstoffen. Als Polyurethansystemkomponenten werden im Rahmendieser Erfindung zwei Komponenten verstanden, wobei die erste imallgemeinen Polyisocyanate (a), gegebenenfalls in Form von Polyisocyanat-Prepolymeren,umfasst, und die zweite Komponente im allgemeinen Polyole (b) und (c)Katalysatoren, (d) Treibmittel, (e) Hilfs- und Zusatzstoffe (sogenanntePolyolkomponente). Diese beiden Polyurethankomponenten werden alsFlüssigkeitenin eine Form eingebracht, dort reagieren sie zu Polyurethanschaumstoffen.
    [0014] AlsPolyisocyanate (a) könnenallgemein bekannte (cyclo)aliphatische und/oder insbesondere aromatischePolyisocyanate eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formteileeignen sich besonders aromatische Diisocyanate, vorzugsweise Diphenylmethandiisocyanat(MDI) und Toluylendiisocyanat (TDI). Die Isocyanate können in Formder reinen Verbindung oder in modifizierter Form, beispielsweisein Form von Uretdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Biureten,vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltendenUmsetzungsprodukten, sogenannten Polyisocyanat-Prepolymeren, eingesetztwerden. Sofern Polyisocyanatprepolymere verwendet werden, weisendiese im allgemeinen eine NCO-Gehalt von 8 bis 28 %, bevorzugt von14 bis 22 % auf.
    [0015] Als(b) Polyole werden im Rahmen dieser Erfindung alle Verbindungenmit mindestens zwei gegenüberIsocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen verstanden, wobei diereaktiven Wasserstoffatome bevorzugt ausgewählt sind aus OH-Gruppen, SH-Gruppen, NH-Gruppen,NH2-Gruppen und CH-aciden Gruppen, wie z.B. β-Diketo-Gruppen. Beispielefür Verbindungen,die unter die Komponente (b) fallen sind Polycarbonatdiole, Polyetherpolyole und/oderPolyesterpolyole, im Folgenden werden Verbindungen der Komponente(b) als „Polyole" bezeichnet. Bevorzugtwerden Polyether ole oder Polyesterole verwendet. Diese sind demFachmann bekannt und beispielsweise beschrieben in "Kunststoffhandbuch,7, Polyurethane",Carl Hansel Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.1. Besonders bevorzugtwerden Polyetherpolyole sind aufgrund ihrer höheren Hydrolysestabilität verwendet.
    [0016] Bevorzugtsind Polyole mit einer Funktionalität von 2 bis 8, insbesonderevon 2 bis 4, einer Hydroxylzahl von 20 bis 1000 mg KOH/g, bevorzugtvon 25 bis 500 mg KOH/g, sowie 10 bis 100 % primären Hydroxylgruppen. Die Polyoleweisen im allgemeinen ein Molekulargewicht von 400 bis 10000 g/mol,bevorzugt von 600 bis 6000 g/mol auf.
    [0017] GeeignetePolyetherpolyole werden zumeist durch basisch katalysierte Anlagerungvon niederen Alkylenoxiden, insbesondere Ethylenoxid und/oder Propylenoxid,an 2 bis 8-funktionelle,insbesondere 2 bis 4-funktionelle Startsubstanzen, hergestellt.Der Gehalt an primärenHydroxylgruppen kann erreicht werden, indem man die Polyole zumAbschluss mit Ethylenoxid umsetzt.
    [0018] AlsPolyetherpolyole (b) könnenweiterhin sogenannte niedrig ungesättigte Polyetherole verwendetwerden. Unter niedrig ungesättigtenPolyolen werden im Rahmen dieser Erfindung insbesondere Polyetheralkoholemit einem Gehalt an ungesättigten Verbindungenvon kleiner als 0,02 meq/g, bevorzugt kleiner als 0,01 meq/g, verstanden.Derartige Polyetheralkohole werden zumeist durch Anlagerung von Alkylenoxiden,insbesondere Ethylenoxid, Propylenoxid und Mischungen daraus, anmindestens difunktionelle Alkohole in Gegenwart von sogenannten Doppelmetallcyanidkatalysatorenhergestellt.
    [0019] Zuder Poyolkomponente (b) könnenauch Kettenverlängerungs-und/oder Vernetzungsmitteln gehören.Bei den Kettenverlängerungsmittelnhandelt es sich überwiegendum zwei- oder drei funktionelle Alkohole mit Molekulargewichtenvon 60 bis 399, beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol-1,4,Pentandiol-1,5. Bei den Vernetzungsmitteln handelt es sich um Verbindungenmit den Molekulargewichten von 60 bis 499 und 3 oder mehr aktivenH-Atomen, vorzugsweise Aminen und besonders bevorzugt Alkoholen,beispielsweise Glyzerin, Trimethylolpropan und/oder Pentaerythrit.
    [0020] AlsKatalysatoren (c) können übliche Verbindungeneingesetzt werden, welche die Reaktion der Komponente (a) mit derKomponente (b) stark beschleunigen. In Frage kommen beispielsweisetertiäreAmine und/oder organische Metallverbindungen, insbesondere Zinnverbindungen.Bevorzugt werden als Katalysatoren solche eingesetzt, die zu einem möglichstgeringen Fogging, d. h. zu einer möglichst geringen Abgabe vonflüchtigenVerbindungen aus dem Polyisocyanat-Polyadditionsprodukt führen, beispielsweisetertiäreAmine mit reaktiven Endgruppen und/oder höher siedende Aminka talysen.Katalysatoren werden im allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (b), eingesetzt.
    [0021] AlsTreibmittel (d) könnenallgemein bekannte chemisch oder physikalisch wirkende Verbindungeneingesetzt werden. Als chemisch wirkendes Treibmittel kann bevorzugtWasser eingesetzt werden. Beispiele für physikalische Treibmittesind beispielsweise (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweisesolche mit 4 bis 8, besonders bevorzugt 4 bis 6 und insbesondere5 Kohlenstoffatomen, teilhalogenierte Kohlenwasserstoffe oder Ether,Ketone oder Acetate. Die unterschiedlichen Treibmittel können einzelnoder in beliebigen Mischungen untereinander zum Einsatz kommen.Besonders bevorzugt wird nur Wasser als Treibmittel eingesetzt.Sofern physikalische Treibmittel verwendet werden, ist es bevorzugt,dass diese in einer Menge von < 0,5 Gew.-%,bezogen auf das Gewicht der Komponente (b), eingesetzt werden.
    [0022] DieMenge der eingesetzten Treibmittel richtet sich nach der angestrebtenDichte der Schaumstoffe.
    [0023] DieUmsetzung erfolgt gegebenenfalls in Anwesenheit von (e) Hilfs- und/oderZusatzstoffen, wie z. B. Füllstoffen,Zellreglern, Formtrennmittel, Pigmenten, oberflächenaktiven Verbindungen und/oder Stabilisatorengegen oxidativen, thermischen oder mikrobiellen Abbau oder Alterung.
    [0024] ZurHerstellung der Polyurethane werden im allgemeinen die Polyurethansystemkomponenten, d.h.die Polyisocyanate (a) und die Polyole (b) in solchen Mengen zurUmsetzung gebracht, dass das Äquivalenzverhältnis vonNCO-Gruppen von (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome von(b) bevorzugt 0,7 bis 1,5:1, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,2:1 undinsbesondere 1 bis 1,15:1, beträgt.Die Vermischung kann beim Einbringen in die Formen durch im Standder Technik bekannte Hoch- oder Niederdruckmischköpfe erfolgen.
    [0025] Imerfindungsgemäßen Verfahrenist es wesentlich, dass die Temperatur der einzutragenden Polyurethansystemkomponentenwährenddes Eintragevorgangs erhöhtwird, so dass die zu Beginn des Eintragevorgangs eingetragenen Polyurethansystemkomponenteneine niedrigere Temperatur aufweisen, als die am Ende des Eintragevorgangseingetragenen Polyurethansystemkomponenten. Somit wird die Temperaturder Polyurethansystemkomponenten, welche diese unmittelbar beimEintrag in die Form aufweisen, währendder gesamten Eintragezeit (= währendder gesamten "Schusszeit") erhöht.
    [0026] Esist vorteilhaft, wenn die Erhöhungder Temperatur im wesentlichen stufenlos und linear erfolgt. DieTemperatur kann jedoch auch schrittweise erhöht werden.
    [0027] Ineiner bevorzugten Ausführungsformweisen die am Ende des Eintragevorgangs eingetragenen Polyurethansystemkomponenteneine Temperatur auf, die gegenüberder Temperatur der Polyurethansystemkomponenten zu Beginn des Eintragevorgangsum 10°Cbis 40°C(Grad Celsius), bevorzugt um 15 bis 35°C, besonders bevorzugt um 20bis 30°C erhöht ist.
    [0028] Eshat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Polyurethansystemkomponentenzu Beginn des Eintragevorgangs eine Temperatur von 5 bis 40°C, bevorzugtvon 10 bis 35°C,mehr bevorzugt von 15 bis 30°C,und insbesondere von 20 bis 25°Caufweisen.
    [0029] AmEnde des Eintragevorgangs weisen die Polyurethansystemkomponentenim allgemeinen eine Temperatur von 15 bis 80°C, bevorzugt von 25 bis 60°C, mehr bevorzugtvon 30 bis 55°C,und insbesondere von 35 bis 50°Cauf.
    [0030] DieTemperaturerhöhungder Polyurethansystemkomponenten kann grundsätzlich durch beliebige, geeigneteMethoden erfolgen. In bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Erhöhung derTemperatur von Isocyanatkomponente (a) und die Polyolkomponente(b) währenddes Einbringvorgangs durch einen Niederdruckwärmetauscher, durch einen Hochdruckwärmetauscherund/oder durch das Vermischen der Stoffströme aus zwei Vorlagen mit unterschiedlichemTemperaturniveau erfolgt.
    [0031] BeiVerwendung eines Niederdruckwärmetauscherswird dieser bevorzugt zwischen Materialbehälter und Dosiereinheit derPolyurethansystemkomponenten geschaltet.
    [0032] BeiVerwendung eines Hochdruckwärmetauscherswird dieser bevorzugt zwischen Dosiereinheit und Hochdruckmischkopfder Polyurethansystemkomponenten geschaltet.
    [0033] DieTemperaturerhöhungder Polyurethansystemkomponenten kann auch durch Vermischen derStoffströmeaus zwei Vorlagen mit unterschiedlichem Temperaturniveau erfolgen.Dazu werden sowohl die Isocyanatkomponente als auch die Polyolkomponentein jeweils zwei Vorlagen mit unterschiedlicher Temperatur gelagertund, bevorzugt computergesteuert, vor dem Einbringen entsprechendvermischt. Bevorzugt weist von beiden Komponenten jeweils eine Vorlageeine Temperatur von 10 bis 20°Cauf und die zweite Vorlage jeweils eine Temperatur von 30 bis 50°C auf.
    [0034] Nachdem Einbringen der Polyurethansystemkomponenten schließt man dieForm und lässt denFormschaumstoff aushärten.Die Aushärtezeiten betragenim allgemeinen von 0,5 bis 10 Minuten, bevorzugt von 1 bis 3 Minuten.Anschließendkann die Form geöffnetund der Formschaumstoff entnommen werden. Für das erfindungsgemäße Verfahrenergeben sich im allgemeinen Zykluszeiten von 1 bis 15 Minuten, bevorzugtvon 2 bis 5 Minuten. Unter Zykluszeit wird hierbei ein kompletterDurchlauf, d.h. die Zeit vom Einlegen der Außenschicht bis zur Entnahmedes fertigen Bauteils verstanden.
    [0035] Ineiner möglichenAusführungsformdient das erfindungsgemäße Verfahrenzur Herstellung Verbundelementen, insbesondere zur Verwendung imKfz-Bereich, umfassend i) eine Deckschichtungund daran haften ii) einen Polyurethanformschaumstoff.
    [0036] Hierbeiwird bevorzugt zunächstdie Deckschicht in die Form eingelegt, gegebenenfalls fixiert, beispielsweisemittels Unterdruck, und anschließend werden auf die Deckschichterfindungsgemäß die Polyurethansystemkomponentenaufgebracht.
    [0037] Für die obengenannten Verbundelelemente gibt es zwei bevorzugte Ausführungsformen (α und β): α)Zum einen handelt es sich bei den Verbundelemente um Karosserieaußenteilefür Transportmittel,beispielsweise Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe und/oder Züge, bevorzugtPKWs oder LKWs. Beispiele fürderartige Karosserieaußenteilesind Dächer,Seitenteile, Kotflügel,Motorhauben, Koffenaumdeckel, Endkantenklappen und dergleichen. β) Zumanderen handelt es sich bei den Verbundelemente um Kfz-Innenteile,wie Armaturentafeln, Dachhimmel, Seiteninnnenverkleidungen und dergleichen.
    [0038] Für die Karosserieaußenteile α gilt imallgemeinen: Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichenVerbundelemente finden bevorzugt als KarosserieaußenteileVerwendung, insbesondere als Dachmodule für Automobile und weisen vorzugsweiseeine flächigeStruktur auf. Die Dicke des Verbundelements, insbesondere Dachmoduls,beträgtvorzugsweise 2 bis 100 mm, weiter bevorzugt 5 bis 30 mm und besondersbevorzugt 8 bis 20 mm. Die Flächengröße der flächigen Verbundelementeist im allgemeinen nicht begrenzt, bevorzugt weisen die flächigen Verbundelementeein Flächengröße von 0,1 bis10 m2, bevorzugt von 1 bis 5 m2 auf,besonders bevorzugt von 1,2 bis 3 m2 auf.
    [0039] AlsDeckschicht (i) wird im allgemeinen eine Folie (i), bevorzugt einethermoplastische Folie oder eine Metallfolie verwendet.
    [0040] Alsthermoplastische Folie (i) könnenallgemein bekannte Folien eingesetzt werden, beispielsweise übliche Folienauf der Basis von Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat(PMMA), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat (PC),thermoplastischem Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, und/oderPolyvinylchlorid (PVC). Bevorzugt wird als thermoplastische Folie(i) eine Zweischichtfolie, wobei die erste Schicht auf PMMA und diezweite Schicht auf ASA und/oder PC basiert, verwendet. Setzt manZweischichtfolie ein, so haftet das Polyisocyanat-Polyadditionsproduktebevorzugt an ASA und/oder ASA/PC.
    [0041] AlsMetallfolie (i) kommen alle üblichenMetallfolien in Betracht, bevorzugt verwendet man eine Aluminiumfolieoder eine Stahlfolie, insbesondere ein sogenanntes Aluminium-Coil-Coating.
    [0042] DerartigeFolien sind kommerziell erhältlich undihre Herstellung ist allgemein bekannt. Die Folien weisen im allgemeineneine Dicke von 0,1 bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 bis 2 mm, besondersbevorzugt von 0,6 bis 1,0 mm auf.
    [0043] DasEinbringen der Polyurethansystemkomponenten erfolgt im allgemeinenin direktem Kontakt mit der Folie (i). Dies kann dadurch erreichtwerden, dass man die Folie (i) vor der Umsetzung – bevorzugt freivon Falten – inder Form platziert und anschließendwie bereits beschrieben die Reaktionsmischung auf die Folie (i)füllt undanschließendbevorzugt die Form verschließt.
    [0044] DieSchicht aus Polyurethanformschaumstoff (ii) besteht aus bevorzugtaus faserverstärktem, besondersbevorzugt glasfaserverstärktemPolyurethan und dient als Träger,der dem Verbundbauteil vorteilhafte mechanische Eigenschaften, wiebeispielsweise hohe Festigkeit, verleiht. Unter faserverstärktem Polyurethanversteht man PUR, das Fasern zur Verstärkung enthält, wobei diese Fasern bevorzugtso beschaffen sind, dass sie nicht über einen herkömmlichenHochdruckmischkopf verarbeitbar sind.
    [0045] DieFasern könnenbeispielsweise durch das aus dem Stand der Technik bekannte LFI-Verfahren (LongFiber Injection) in die Polyurethansystemkomponenten eingebrachtwerden und weisen im allgemeinen eine Länge von mehr als 5 mm, bevorzugt vonmehr als 10 mm, besonders bevorzugt von 10 mm bis 10 cm auf. Gegebenfallsist es auch möglich, dieLangfasern in Form von Matten in das Polyurethan einzubringen.
    [0046] Beiden verwendeten Langfasern kann es sich um Glasfasern, Naturfasern,wie beispielsweise Flachs, Jute oder Sisal, Kunstfasern, wie beispielsweisePolyamidfasern, Polyesterfaser, Carbonfasern oder Polyurethanfasernhandeln. Bevorzugt werden Glasfasern verwendet.
    [0047] Desweiteren könnendie Fasern auch in Form von Matten in die Form eingelegt werden.Bevorzugt erfolgt das Einlegen vor dem Einbringen der Polyurethansystemkomponenten.
    [0048] DieFasern zur Verstärkungwerden üblicherweisein einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 50, mehrbevorzugt von 5 bis 40 und besonders be vorzugt von 10 bis 30 Gew.-%,bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht ii) eingesetzt.
    [0049] DieSchicht ii) weist üblicherweiseeine Dichte von 0,1 bis 1,3 kg/I, bevorzugt von 0,2 bis 1,1kg/I, besondersbevorzugt von 0,3 bis 1,0 kg/I. Zur Erreichung dieser Dichte werdenzellige Polyurethane eingesetzt, wobei Polyurethanhartschäume bevorzugt verwendetwerden.
    [0050] Ineiner bevorzugten Ausführungsformwird das Polyurethansystem so eingestellt, dass sich ein offenzelligerSchaumstoff als Polyurethanmatrix bildet. Bevorzugt weist der verwendetePolyurethanschaumstoff eine Offenzelligkeit von mehr als 50 %, mehrbevorzugt von 80 bis 100 %, besonders bevorzugt von 90 bis 100 %,gemessen nach DIN EN ISO 7231, auf.
    [0051] DieDicke der Schicht ii) in den erfindungsgemäßen Verbundbauteilen beträgt üblicherweise0,1 bis 100 mm, bevorzugt 0,5 bis 25 mm, mehr bevorzugt 1 bis 20mm, besonders bevorzugt 1 bis 10 mm.
    [0052] Beiden erfindungsgemäßen Verbundbauteilenliegt bevorzugt Haftung zwischen Schicht i) und Schicht ii) vor,d.h. die Adhäsionzwischen den Schichten ist bevorzugt größer als die Kohäsion innerhalbeiner Schicht.
    [0053] DieFolie kann bevorzugt vor dem Einlegen in das Werkzeug beflammt werden,wobei insbesondere die Seite der Folie beflammt wird, die mit Schicht(ii) in Kontakt tritt. Die Beflammung kann derart erfolgen, dassman mit einem Brenner beispielsweise mit rauschender, reduzierenderblauer Flamme (Propangas,ca. 1300°C)in gleichmäßiger Geschwindigkeitdie tiefgezogene Folie beflammt. Dieses bevorzugte Beflammen vonder Folie (i) bewirkt zusätzlicheine deutliche Verbesserung der Haftung zwischen der Folie (i) unddem Schaumstoff (ii).
    [0054] DieDeckschicht, d.h. der Verbund aus Außenschicht (i) und Formschaumstoffschicht(ii) weist bevorzugt eine Zugfestigkeit nach DIN EN 61 von 10 bis21 N/mm2, ein Zug E-Modul nach DIN EN 61von 1200 bis 4000, besonders bevorzugt von 1500 bis 3600 N/mm2, eine Schlagzähigkeit nach DIN 53453 von14 bis 90 kJ/m2 (bzw. kein Brechen der Probekörper beiRaumtemperatur), ein Biege E-Modul nach DIN EN 63 von 1400 bis 4000N/mm2 und/oder eine Biegefestigkeit nachDIN EN 63 von 30 bis 90 N/mm2 auf.
    [0055] Diemit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltenVerbundelemente, insbesondere Karosserieaußenteile weisen in der Schaumstoffschicht geringeRückverdichtungslinienauf. Dadurch erfolgt im wesentlichen keine "Durchzeichnung" dieser Oberflächenunebenheiten durch dieDeckschicht, wodurch es möglichist, eine Deckschicht mit "lackierfähiger Oberfläche" zu erhalten.
    [0056] UnterlackierfähigerOberflächewird im Rahmen dieser Erfindung eine Oberfläche verstanden, die eine derartigeBeschaffenheit aufweist, dass sie nach einer Lackierung eine optischhochwertige Oberflächedarstellt. Es dürfenfolglich keine Fehlstellen, Abdrückeund/oder Unebenheiten, wie beispielsweise Wellen, erkennbar sein.Bevorzugt wird unter dem Begriff lackierfähig verstanden, dass nach derLackierung eine Class-A Oberflächeerhalten werden kann.
    [0057] UnterClass-A Oberflächeversteht man eine Oberfläche,die bei visueller Betrachtung optisch hochwertig erscheint. Beider Beurteilung der Hochwertigkeit können Lang- und Kurzwelligkeit,Fehlstellen und/oder Glanzgrad berücksichtigt werden.
    [0058] EineClass-A Oberflächeweist bevorzugt eine geringe Langwelligkeit auf, d.h. es sind beispielsweisemöglichstgeringe Extrudennarkierungen zu erkennen, und die Oberfläche weisteine möglichst hoheSpiegelbildtreue auf. Ferner soll eine Class-A Oberfläche einemöglichstgeringe Kurzwelligkeit aufweisen, d.h. es soll möglichst kein kurzwelliges Muster,im Stand der Technik bekannt unter dem Begriff "Orangenhaut", erkennbar sein.
    [0059] Weiterhinweist eine Class-A Oberfläche möglichstwenig Fehlstellen auf. Unter Fehlstellen sind beispielsweise Blasenund Einschlüssesowie Kratzer zu verstehen, wobei zwischen kleinen und großen Fehlstellenunterschieden werden kann. Kleine Blasen und Einschlüsse habeneinen Durchmesser von 0,2 bis 0,5 mm, große Blasen und Einschlüsse habeneinen Durchmesser von 0,5 bis 1 mm. Kleine Kratzer weisen eine Tiefevon maximal 0,03 mm und eine Längevon maximal 0,1 mm auf, großeKratzer weisen eine Tiefe von maximal 0,03 mm und eine Länge vonmaximal 6 mm auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Class-AOberflächeeinen Mindestabstand zwischen zwei großen Fehlstellen von 150 mmauf und/oder es treten nicht mehr als 2 kleine Fehlstellen in einemRadius von 150 mm um eine großeFehlstelle auf und/oder es treten nicht mehr als 4 kleine Fehlstellenin einem Radius von 150 mm um eine kleine Fehlstelle auf.
    [0060] EineClass-A Oberflächesoll einen möglichst hohenGlanzgrad aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche einenGlanzgrad von 80 Glanzgradeinheiten (GLE) bei einem Betrachtungswinkelvon 20° auf,gemessen nach DIN 67350.
    [0061] Für die Kfz-Innenteile(β) gilt imallgemeinen: In dieser bevorzugten Ausführungsform werden mit dem erfindungsgemäßen VerfahrenVerbundelemente zur Verwendung im Krafffahrzeug-Innenbau, beispielsweiseInstrumententafeln, Seiten- und Türseitenverkleidungen, Mittelkonsolenund/oder Armlehnen, Handschuhkasten, Knieschutz, Airbagdeckel, Türspiegelhergestellt. Bevorzugt werden Instrumententafeln hergestellt.
    [0062] AlsDeckschicht (i) werden üblicherweise Materialienverwendet, die dem Verbundelement ein dekoratives Äußeres verleihen,wie beispielsweise Kunststofffolien, Kunststoffhäute Textilien und/oder Leder.Bevorzugt werden PUR-Sprüh-oder Gieß- oderSlushhäuteund/oder PVC-Slushhäute,sowie tiefgezogene Folien aus thermoplastmaterialien verwendet.Die Dicke der Außenschichtbeträgtim allgemeinen 0,6 bis 2 mm, bevorzugt von 0,8 bis 1,2 mm. Die Deckschichtwird bevorzugt bei geöffnetem Formwerkzeugin das Formunterteil eingelegt, anschließend werden darauf erfindungsgemäß die Polyuerethansystemkomponenteneingebracht.
    [0063] Ineiner bevorzugten Ausführungsformenthältdas Verbundelement zusätzlichnoch eine Trägerschicht(iii). Sofern ein Verbundelement mit Trägerelement (iii) hergestelltwerden soll, wird das Trägerelementbevorzugt vor dem Einbringen der Systemkomponenten in das Formwerkzeugeingebracht. Bevorzugt wird das Trägerelement am Formoberteilfixiert. Als Trägerschicht(c) kommen im allgemeinen alle Materialien in Frage, welche diemechanischen Eigenschaften des resultierenden Verbundelements positivbeeinflussen. Beispiele hierfürsind Holzfaser-Trägerteile,glasfaserverstärkteThermoplaste. oder Duromer-Trägerteile,gegebenenfalls auch Trägerteileaus Leicht-Metall.Die Trägerelementeweisen üblicherweiseeine Dicke von 1 mm bis 10 mm, bevorzugt von 1,5 mm bis 3 mm auf.
    [0064] AlsPolyurethanschaumstoff werden üblicherweisePolyurethanhalbhartschaumstoffe eingesetzt. Bevorzugt solche miteiner Druckfestigkeit nach DIN 53421 von 15 bis 80 kPa, bevorzugtvon 30 bis 70 kPa. Die Schicht aus Polyurethanschaumstoff weist üblicherweiseeine Dicke von 1 bis 50 mm, bevorzugt von 4 bis 20 mm auf.
    [0065] Diemit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltenKfz-Innenteile, insbesondere Armaturentafeln weisen in der Schaumstoffschichtgeringe Rückverdichtungslinienauf.
    [0066] DieErfindung wird durch nachfolgendes Beispiel veranschaulicht:
    [0067] Eswurde als Deckschicht eine durchgefärbte, zweischichtige, koextrudierte,thermoplastische Folien aus PMMA und ASA/PC tiefgezogen.
    [0068] Dietiefgezogene Folie wurde vor dem Einlegen in das Schäumwerkzeugbeflammt, indem man in einem Beflammungsautomaten mit einem Mehrflammen-Brennermit rauschender, reduzierender blauer Flamme (Propangas, ca. 1300°C) in gleichmäßiger Geschwindigkeitdie tiefgezogene Folie beflammt.
    [0069] Anschließend wurdedie beflammte, tiefgezogene Folie in das geöffnete Werkzeug im Werkzeugunterteileiner LFI-Anlage eingelegt, wobei das Werkzeugunterteil auf etwa40°C beheiztwar.
    [0070] Eserfolgte ein Eintrag eines Gemisches aus Polyurethansystemkomponentenmit Glasfasern in programmierten Bahnkurven durch einen Roboter mitdem LFI-Mischkopf und dem dazugehörigen Faserschneidwerk.
    [0071] AlsPUR-System wurde Elastoflex® E 3509 (Elastogran GmbH)eingesetzt, das 30 Gew. % Glasfasern enthielt.
    [0072] DieEintragszeit betrug 25 Sekunden. Zu Beginn der Eintragszeit betrugdie Temperatur der Polyurethansystemkomponenten 22°C. Die Temperatur derPolyurethansystemkomponenten wurde mittels Niederdruckwärmetauscherim wesentlichen stufenlos und linear erhöht. Am Ende der Eintragszeitbetrug die Temperatur der Polyurthansystemkomponenten 40°C.
    [0073] NachBeendigung des Eintrags der Polyurethansystemkomponenten wurde dasWerkzeug für eineZeit von 2 Minuten geschlossen.
    [0074] Anschließend wurdedas Werkzeug geöffnet unddas hergestellte Bauteil entformt. Es waren keine Rückverdichtungslinienzu erkennen.
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] Verfahren zur Herstellung von Formschaumstoffen,umfassend die Schritte 1) Eintragen von Polyurethansystemkomponenten, enthaltend a)eine Isocyanatkomponente und b) eine Polyolkomponente, ineine geöffneteForm, wobei die Temperatur der einzutragenden Polyurethansystemkomponentenwährenddes Eintragevorgangs erhöhtwird, so dass die zu Beginn des Eintragevorgangs eingetragenen Polyurethansystemkomponenteneine niedrigere Temperatur aufweisen als die am Ende des Eintragevorgangseingetragenen Polyurethansystemkomponenten, und 2) Schließen derForm und Aushärtenlassen der eingebrachten Polyurethansystemkomponenten.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die am Ende des Eintragevorgangs eingetragenen Polyurethansystemkomponenten eineTemperatur aufweisen, die gegenüberder Temperatur der Polyurethansystemkomponente zu Beginn des Eintragevorgangsum 10°Cbis 40°Cerhöht ist.
    [3] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Erhöhungder Temperatur von Isocyanatkomponente (a) und die Polyolkomponente(b) währenddes Einbringvorgangs durch einen Niederdruckwärmetauscher, durch einen Hochdruckwärmetauscherund/oder durch das Vermischen der Stoffströme aus zwei Vorlagen mit unterschiedlichemTemperaturniveau erfolgt.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass es sich bei der Form um eine Mehrfachkavität handelt.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Verfahren zur Herstellung Verbundelementen, insbesonderezur Verwendung im Kfz-Bereich, dient, umfassend i) eineDeckschicht und daran haftend ii) einen Polyurethanformschaumstoff.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass es sich bei den Polyurethanformschaumstoffen um Armaturentafeln,Karosserieaußenteileoder Autoteppiche handelt.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Isocyanatkomponente (a) und die Polyolkomponente (b) zusammen mitGlasfasern nach dem LFI-Verfahren eingebracht werden.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004022685B4|2014-05-22|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2008-05-29| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: BASF SE, 67063 LUDWIGSHAFEN, DE |
    2011-03-31| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2012-10-29| R016| Response to examination communication|
    2012-10-30| R016| Response to examination communication|
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