DE69429041T2

DE69429041T2 - Verfahren zur Herstellung eines geformten Verbundgegenstandes mit Schaumstoffrückseite

Info

Publication number: DE69429041T2
Application number: DE69429041T
Authority: DE
Inventors: Robert A. Grimmer
Original assignee: Davidson Textron Inc
Current assignee: Davidson Textron Inc
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1994-08-19
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2014-08-20
Also published as: EP0639440A2; EP0639440A3; EP0639440B1; JPH0788856A; CA2124641A1; KR950005490A; ES2164692T3; US5389317A; DE69429041D1; KR100324648B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbau eines Verbundformteils und insbesondere auf ein Verfahren zum Aufbau eines Verbundformteils, das ein geformtes Schaumstoffpolster umfasst, wie ein Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteil.
Verschiedene Verfahren zum Aufbau von Verbundformteilen mit geschäumten Kunststoffen sind bereits bekannt, zum Beispiel aus JP-A-04018315, FR-A- 2545039 und DE-A-33 24 038.
In JP-A-04018315 wird durch Vakuumformen ein Oberflächenbogen hergestellt, der aus einer Polyvinylchloridharzschicht und einer Polsterschicht besteht. Dann wird ein Lautsprechergitter an dem geformten Oberflächenbogen befestigt, so dass sein Rand in die Höhlung des geformten Oberflächenbogens eingepasst wird. Sowohl der geformte Oberflächenbogen als auch das Lautsprechergitter werden durch Vakuumformen auf einer Unterform einer Schaumstoffform hergestellt. Nachdem Glasfasern auf die Unterform gelegt wurden, wird Polyurethanharz aufgesprüht und als Kunststoffschaum zwischen die Ober- und die Unterform geschäumt. Der Vorteil besteht angeblich darin, dass sich die Türverkleidung leicht mit dem Lautsprechergitter formen lässt, ohne einen Kern zu verwenden.
FR-A-2545039 offenbart verschiedene Ausführungsformen flacher Verbundteile aus Polyurethan und Fasern, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung. In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird eine flacher faseriger Artikel in ein offenes Formwerkzeug gelegt, wo es mit einem Polyurethan-Duromer-Gemisch besprüht wird. Dennoch ist es auch möglich, den flachen faserigen Artikel außerhalb des Formwerkzeugs zu besprühen und dann den mit dem Polyurethan-Duromer-Gemisch imprägnierten flachen faserigen Artikel in das offene Formwerkzeug zu legen. Diese Verfahrensvariante wird vorteilhafterweise dann verwendet, wenn vorgeformte Objekte in Form von Textilstoffen, Geweben oder Glasfaservliesen als flache faserige Objekte verwendet werden, die zum Beispiel die Form von Halbformen für Koffer oder Kühler oder zylindrischer Halbformen für Rohre haben. Der flache faserige Artikel und das schäumbare Duromer-Polyurethan-Gemisch werden in solchen Mengen in das Formwerkzeug eingeführt, dass das Aufschäumen im geschlossenen Formwerkzeug vorzugsweise unter Druck stattfindet und dass sich eine Kompressionsrate von 1, 2 bis 10 und insbesondere zwischen 1,5 und 4 ergibt. Schäumen und Aushärten erfolgen bei Formwerkzeugtemperaturen von 50 bis 120ºC, vorzugsweise von 60 bis 100ºC und insbesondere von 80 bis 100ºC.
Falls gewünscht, ist es möglich, die flachen Polyurethan- und Faserverbundteile in den Formwerkzeugen während des Formens und Härtens gleichzeitig auf einer Seite oder beiden Seiten durch eine Trennfolie oder einen dekorativen Artikel, vorzugsweise ein Metallblech oder eine Metallfolie mit einer Dicke, die bis zu 0,3 mm betragen kann, abzudecken. Zu diesem Zweck werden die Innenwände des offenen Formwerkzeugs auf einer Fläche oder auf beiden Flächen mit den fraglichen Artikeln versehen, dann wird der mit dem schäumbaren Polyurethan- Duromer-Gemisch imprägnierte flache faserige Artikel in die Form eingeführt. Aufschäumen und Aushärten werden so durchgeführt, wie es oben beschrieben ist.
Trennfolien oder dekorative Artikel, die farblos sind oder direkt gefärbt oder bedruckt werden, sind zum Beispiel Fasergewebe oder Textilstoffe aus synthetischen oder natürlichen Fasern, Metallbleche, zum Beispiel aus Aluminium, Kupfer, Messing oder Gold oder Stahl, Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien- Styrol-Polymere, Polyamide, Polyester, Polyethylen, Polypropylen, Ester oder Estergemische von Cellulose, Pappe oder Papierblättern sowie vorimprägnierte Artikel, die mit ungesättigten Polyesterharzen verdickt sind.
Die flachen Polyurethan- und Faserverbundteile finden Verwendung als zusammenhängende Abdeckteile, Verstärkungsteile oder Formteile in der Eisenbahnwaggon-, Fahrzeug- und Flugzeugbauindustrie, zum Beispiel als Dächer, Tür- und Wanddeckbögen, Trays, Armaturenbretter und Motorgehäusedeckbögen. Die Produkte werden jedoch auch in der Möbelindustrie, in der Grammophon- und Fernsehtechnik sowie in der Bauindustrie als Deckbögen verwendet.
DE-A-33 24 038 offenbart Verbundformteile, die nach einer von zwei Varianten eines Verfahrens hergestellt werden können. In beiden Verfahrensvarianten wird am Anfang in herkömmlicher Weise auf einen Teppichboden, der gewebt, getuftet, raschelgewirkt, gewirkt oder genäht sein kann, eine thermisch verformbare Schicht aus Polyethylen oder eine entsprechende Dispersion, die gegebenenfalls auch den Zweck der Verankerung oder Stabilisierung des Pol- oder Grundmaterials haben kann, aufgetragen. Der so vorbehandelte Teppichboden wird gemäß den vorbestimmten Abmessungen des herzustellenden Formteils zurechtgeschnitten und nach einer Hitzebehandlung der Rückseite in einer Presse verformt. Der angeblich neue Teil des Verfahrens betrifft die weitere Verarbeitung der geformten Teppichbodenteile in Verbundformteile.
In einer ersten Variante wird der vorgeformte Teppichboden auf einer Trägerform abgelegt, die seinen äußeren Umrissen entspricht. Mit dieser Trägerform wird der Teppichboden durch eine Heizzone geführt, in der seine Rückseite über die Reaktionstemperatur hinaus erhitzt wurde, was ein Schäumen des Kunststoffgemischs verursacht. Dann werden die Form und der Teppichboden in eine Sprühkammer transportiert, in der sich stationäre Sprühköpfe sowie ein Sprühkopf, der sich in einer Querführung vor und zurück einstellen lässt, befinden. Die Sprühköpfe tragen das schäumbare Kunststoffgemisch auf den Teppichboden auf. Durch Steuerung der Bewegung des einstellbaren Sprühkopfs und der Mengen, die den einzelnen Sprühköpfen zugeführt werden, können variable Mengen des schäumbaren Kunststoffgemischs auf die Rückseite des Teppichbodens aufgebracht werden. Am Anfang der Sprühabscheidung wird zunächst nur eine relativ kleine Menge des Kunststoffgemischs aufgetragen, und die Schäumreaktion beginnt sofort, so dass dieses Kunststoffgemisch in die Rückseite des Teppichbodens eindringt und einen Film bildet, der eine Sperrschicht bildet, die ein weiteres Eindringen des schäumbaren Kunststoffgemischs in den Teppichboden verhindert.
Nach dem Auftragen der notwendigen Menge des Kunststoffgemischs wird eine Gegenform oberhalb der Trägerform angeordnet, wobei dazwischen Lücken gelassen werden. Dies geschieht in einer Presse, die der Sprühkammer nachgeschaltet ist. Hier wird der unvollständig umgesetzte Schaumstoff, der aus dem Kunststoffgemisch gebildet wurde, durch Formpressen in die vorbestimmte Endform gebracht.
In die Gegenform können Einsätze, wie Isolationsmatten, Schwerschichtmatten, Folien oder vorgefertigte Schaumstoffartikel, eingesetzt und in den Schaumstoff hineingepresst werden, so dass sie durch den entstehenden Deckfilm des Schaumstoffs mit dem Schaumstoffkörper verbunden werden. Nachdem das Schäumen beendet ist, werden die Trägerform und die Gegenform voneinander getrennt, und gegebenenfalls wird das fertige Verbundelement in eine Zuschneidestation transportiert oder für eine zusätzliche Verarbeitung oder Lagerung weiterbewegt.
In der zweiten Variante weist die Gegenform Eingussöffnungen auf, und anstelle der Sprühkammer und der Presse der ersten Variante wird eine Gießzone bereitgestellt, in die durch die Eingießöffnungen der Gegenform das schäumbare Kunststoffgemisch auf die Rückseite des zugeschnittenen und vorgeformten Teppichbodens aufgetragen wird. Wiederum lässt man Lücken, um Druckfreiheit während des Zuführens und der Reaktion des schäumbaren Kunststoffgemischs zu gewährleisten. Durch die Anzahl, die Anordnung und die Zuführung der Eingießöffnungen kann wiederum die Menge des pro Flächeneinheit zugeführten schäumbaren Kunststoffgemischs auf die verschiedenen erforderlichen Dicken des fertigen Schaumkörpers eingestellt werden. Wiederum bildet sich auf dem Teppichboden eine Trennschicht, die das Durchtränken verhindert. Wiederum können zusätzliche Materialien in die Gegenform eingesetzt und letztlich in den Schaumstoffkörper eingebunden werden. Nachdem die Schäumreaktion beendet ist, wird das Formteil aus der Form genommen und dann zu einer Zuschneidestation oder dergleichen befördert.
Durch das Verfahren von DE-A-33 24 038 ist es nicht nur möglich, geformte Bodenteile herzustellen, sondern auch andere Verbundformteile aus Textilien und Schaumstoffen, zum Beispiel eingebaute Teile für Seitenbleche und Kabinendächer in Kraftfahrzeugen.
Historisch gesehen war eine schlechte Schaumbildung beim Bau von Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteilen, wie Instrumentenblöcken, Türverkleidungen, Armlehnen, Handschuhfächern, Mittelkonsolen und Abdeckplatten die vorherrschende Ursache von Problemen im Zusammenhang mit Ausschuss und Reparaturen bei der Produktion.
Urethanschaumfehler in Form von mangelhafter Füllung, Hohlräumen, miserabler Schaumzellstruktur und schlechter Durchmischung sind ein größeres Herstellungsproblem, das die gesamte Industrie plagt, welche Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteile herstellt und eine Verbundkonstruktion aus einer thermoplastischen Abdeckung, einem Metall- oder Kunststoffeinsatz und Urethanschaum verwendet, um den Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem Einsatz auszufüllen.
Zusätzlich zu den Herstellungsmängeln kann eine schlechte Urethanschaumbildung auch zu Fehlern bei den zusammengesetzten Produkten (Feldfehlern) führen. Feldfehler zeigen sich in mehreren Formen.
"Tigerstreifen", d. h. Farbänderungen oder Verfärbungen können durch unzureichendes Mischen der Urethankomponenten Isocyanat und Polyol verursacht sein.
"Masern" sind im allgemeinen mit einer miserablen Zellbildung oder kleinen mehrfachen Hohlräumen verbunden, die bei der Abdeckung eine unerwünschte raue unregelmäßige Oberfläche verursachen.
"Einsackstellen" sind ein weiterer Fehler, der durch große Hohlräume im Urethanschaum verursacht wird. In diesem Fall ist der Hohlraum groß genug, dass das Deckmaterial in den Hohlraum einsinkt, was eine Vertiefung im Deckmaterial verursacht.
Während eine schlechte Urethanschaumqualität schon seit Jahren ein ständiges Problem in den Herstellungsanlagen ist, sind erst in den letzten Jahren größere Probleme bei der Feldleistungsfähigkeit aufgetreten. Der Grund für die Feldfehler ist direkt den erhöhten Innentemperaturen zuzuschreiben, die man in den heutigen aerodynamisch gestalteten Autos findet.
Die verstärkte Verwendung von Glas und der reduzierte Winkel der Windschutzscheibe haben die Innentemperaturen des modernen Autos drastisch erhöht. Dies wird heute üblicherweise als "Treibhauseffekt" bezeichnet. Vor zehn Jahren betrug die höchste Testtemperatur, die von einem einzigen Automobilhersteller beim Testen der Umgebungstemperaturstabilität des Produkts gefordert wurde, 100ºC (211ºF). Die meisten Kraftfahrzeugspezifikationen erfordern heute eine ausgedehnte Einwirkung von Temperaturen von 121ºC (250ºF).
Ein gutes Beispiel für den Treibhauseffekt findet man in den Ergebnissen eines Tests, der im November 1988 bei den South Florida Test Services in Miami, Florida, United States of America, durchgeführt wurde. Ein Kraftfahrzeuginstrumentenblock wurde mit fünfzehn Thermoelementsonden ausgestattet, um die Temperatur verschiedener Bereiche des Blocks über einen Zeitraum von vier- undzwanzig Stunden zu überwachen.
Die Testhalterung war ein geschlossener Kasten, der den Instrumentenblock unter Kraftfahrzeugglas in einem Winkel von 45º zur Sonne positionierte. Um 11 : 15 morgens wurde eine Oberflächentemperatur des Blocks von 111ºC (242ºF) aufgezeichnet.
Zusätzliche Umgebungstests unterstützen die Florida-Studie und weisen außerdem darauf hin, dass die Autoinnentemperaturen in den Spitzensommermonaten 127ºC (260ºF) übersteigen können, Diese Temperaturen sind ausreichend, um die Deckmaterialien so zu erweichen, dass sie sich an die Struktur des darunterliegenden Urethanschaums anpassen.
Traditionell wird ein System verwendet, das "perimeter open pour" genannt wird, um die Urethanchemikalien auf die Rückseite der Abdeckung zu bringen. Der Einsatz wird an den Deckel einer schließbaren Form oder eines schließbaren Schäumwerkzeugs montiert. Nachdem das mechanisch gemischte Urethan auf die Rückseite der Abdeckung aufgetragen wurde, wird der Deckel geschlossen, wobei die Formhöhlung abgeschlossen wird.
Das Urethan wird in einem Strang mit einer Breite von ungefähr 5 cm (2 inch) um den Rand der Abdeckung herum aufgetragen. Nachdem die Form geschlossen wurde, reagieren die urethanschaumbildenden Materialien unter Bildung eines Schaumstoffs, der den Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem Einsatz ausfüllen sollte.
Um einen fehlerfreien Verbundartikel herzustellen, müssen die Urethanchemikalien korrekt miteinander gemischt werden, die Temperaturen und Verhältnisse der Chemikalien müssen korrekt sein, die Form muss die richtige Temperatur haben, und die Form muss verschlossen sein und einen gleichmäßigen Schließdruck haben.
Das Urethan muss jetzt wandern und den Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem Einsatz ausfüllen. Das Urethan muss sich bergauf bewegen, um Ecken herum fließen, dünn werden und dann wieder dick werden. Bei einigen Konfigurationen muss sich das Urethan seitlich durchaus 30 bis 35 Zentimeter (12 bis 14 inch) weit bewegen. Während all dies passiert, geht die Urethanpolymerisationsreaktion weiter, wobei die Zellstruktur des Schaums entsteht.
Eine Alternative zum "Open-Pour"-Verfahren ist das "CMIP"-Verfahren (closed mold injection pour process). Beim "CMIP"-Verfahren wird das Urethan durch einen Anschluss mit einem einzigen Zugang in eine geschlossene Form gespritzt.
Leider weist dieses Verfahren dieselbe Art von Problemen auf wie das "Open- Pour"-Verfahren. Außerdem scheinen die Abmessungsgenauigkeit der Form und die gleichmäßigen Schließdrücke noch entscheidender zu sein, als es beim "Open-Pour"-Verfahren erforderlich ist.
Wie bereits gesagt, ist es noch niemandem wirklich gelungen, die Urethanchemie und -ausrüstung so zu entwickeln, dass man in Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteilen konsistent einen hohlraumfreien Urethanschaum erzeugen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aufbau eines Verbundformteils bereitgestellt, das aus einer Schaumstoffkaschierung und einer Abdeckung besteht, die miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen einer Form mit einer verschließbaren Formhöhlung;
Bereitstellen einer abnehmbaren Abdeckung, die eine Vorderseite, die sich über eine Fläche der Formhöhlung erstreckt, sowie eine freiliegende Rückseite aufweist;
Sprühen einer Beschichtung aus Urethanschaum-bildenden Materialien im wesentlichen über die gesamte Rückseite der Abdeckung, während sich die Abdeckung über die Fläche der Formhöhlung erstreckt; und
Schließen der Formhöhlung und Bringen eines Substrats in eine gewünschte räumliche Beziehung zu der Abdeckung, wobei die Urethanschaum-bildenden Materialien so abreagieren, dass sie einen Zwischenraum zwischen dem Substrat und der Rückseite der Abdeckung mit einem Schaumstoff füllen, so dass man eine Schaumstoffkaschierung erhält, die das Substrat an der Abdeckung befestigt.
Aufgrund des Sprühens der Urethanschaum-bildenden Materialien im wesentlichen über die gesamte Rückseite der Abdeckung ist es möglich, eine fehlerfreie Urethanschaumkaschierung in einem geformten Verbundartikel, wie einem Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteil aus einer Abdeckung, die über die Schaumstoffkaschierung an einem Substrat befestigt ist, konsistenter zu erzeugen als mit den derzeit verfügbaren Verfahren. Es ist besonders vorteilhaft, dass die Urethanschaum-bildenden Materialien in der Form im wesentlichen über die gesamte Rückseite der Abdeckung gesprüht werden, da die Materialien dann nicht über die Rückseite der Abdeckung wandern müssen, während sie miteinander reagieren.
Damit die Erfindung klar verstanden wird und leicht ausgeführt werden kann, werden wir uns jetzt beispielhaft auf die Begleitzeichnungen beziehen; dabei sind:
Fig. 1 eine partiell geschnittene perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteils;
Fig. 2 ein senkrechter Schnitt durch eine schematisch veranschaulichte Apparatur mit einer schließbaren Form, die gerade zur Herstellung des Teils von Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 ein senkrechter Schnitt durch die schließbare Form von Fig. 2, aber in einem späteren Stadium der Produktion; und
Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 3, aber in einem noch späteren Stadium der Produktion.
Wir beziehen uns jetzt auf die Zeichnung. Fig. 1 zeigt einen typischen Artikel, der nach dem Verfahren hergestellt werden kann, das im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben wird, in Form eines Innenverkleidungsteils 10 für ein Auto. Das Verkleidungsteil 10 umfasst eine äußere thermoplastische Abdeckung 12, ein Substrat 14, das zuweilen auch als Einsatz bezeichnet wird, und ein geformtes Schaumstoffpolster 16 zwischen der Abdeckung 12 und dem Substrat 14.
Die thermoplastische Abdeckung 12 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das ästhetisch ansprechend ist und sich gut anfühlt. Sie kann aus einem vakuumgeformten oder gesprühten Thermoplast- oder Duroplast-Deckmaterial oder aus einem Tuch oder Gewebe bestehen. Typischerweise besteht die thermoplastische Abdeckung 12 aus einer dünnen Schale aus gegossenem Polyvinylchlorid (PVC). Weitere Möglichkeiten sind thermoplastische Urethane (TPU), thermoplastische Polyolefine (TPO)/thermoplastische Elastomere (TPE) und Polyester.
Das Substrat 14 kann aus jedem geeigneten strukturellen Material bestehen, das ausreichend fest ist, um es zu handhaben und die Komponente 10 an einer Trägerstruktur, wie einem Autorahmen oder einer Autotür, zu befestigen. Das Material ist auch mit dem Material der Abdeckung 12 und des Schaumstoffpolsters 16 verträglich. Das Substrat bzw. der Einsatz 14 kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Typische Beispiele dafür sind Stahl, Aluminium und strukturelle Thermoplaste, wie Polycarbonat, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Styrol-Maleinsäureanhydrid und ihre jeweiligen Copolymerblends.
Die primäre Funktion des Schaumstoffpolsters 16 besteht darin, die Abdeckung 12 auszufüllen und ihr ein weiches Gefühl zu verleihen. Das Verfahren, das im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben wird, ist besonders gut zum Aufbau von Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteilen geeignet, die ein Polyurethanschaumpolster aufweisen, insbesondere in Kombination mit einer Abdeckung in Form einer Polyvinylchloridschale. Es sind jedoch auch weitere Schaumstoffpolster möglich, wie solche aus Polyharnstoff-Formaldehyd-, Polyether- und Polyisocyanuratschäumen.
Die Fig. 2, 3 und 4 offenbaren eine schließbare Form 18 zur Verwendung bei der Herstellung des Innenverkleidungsteils 10. Kurz gesagt, diese Herstellung umfasst das Bereitstellen der Abdeckung 12, vorzugsweise in Form einer vorgeformten thermoplastischen Schale aus Polyvinylchlorid in einer Formhöhlung der in Fig. 2 gezeigten schließbaren Form 18. Dann wird eine Beschichtung aus Urethanschaum-bildenden Materialien im wesentlichen gleichmäßig im wesentlichen über die gesamte Rückseite der Abdeckung 12 gesprüht. Dann wird die Form 18 durch einen Deckel 20 geschlossen, so dass sich das Substrat 14 in der Formenhöhlung in einer räumlichen Beziehung zur Abdeckung 12 befindet. Die geschlossene. Form wird zugeklammert, wie es durch die Kraftpfeile 22 in Fig. 3 angezeigt wird, während die Urethanschaum-bildenden Materialien reagieren, so dass sie den Zwischenraum zwischen der Abdeckung 12 und dem Substrat 14 mit einem Polyurethanschaum füllen, der das Polster 16 bildet. Der Polyurethanschaum ist vorzugsweise ein Schaum des halbharten Typs, wenn die chemische Reaktion beendet ist. Die Form 18 wird geöffnet, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, und der fertige Artikel 10 wird entnommen.
Bei dem Verfahren wird ein prallmischendes Sprühsystem verwendet, um eine gesprühte Beschichtung von Urethanchemikalien abzugeben und die Rückseite der Abdeckung 12 mit einem "Anstrich" zu versehen. "Mit einem Anstrich versehen" bedeutet, eine Urethanbeschichtung gleichmäßig auf die Rückseite der äußeren Abdeckung zu sprühen.
Nach dem Auftragen des Urethans auf die Rückseite der Abdeckung 12 wird der Deckel 20 der Form 18 geschlossen, so dass der Schaum an Ort und Stelle aufgehen und den Zwischenraum (mit einer Höhe von im Mittel typischerweise etwa ein halbes inch, d. h. etwa eineinviertel Zentimeter) zwischen der Abdeckung 12 und dem Substrat 14 ausfüllen kann.
Dieses Verfahren hat einen gewaltigen Vorteil gegenüber den herkömmlichen Verfahren, die in der Einleitung beschrieben sind, da die Urethanchemikalien mechanisch gesprüht werden, so dass sie die gesamte Rückseite der Abdeckung 12 überziehen und die schaumbildenden Chemikalien dadurch keine seitliche Bewegung mehr auszuführen brauchen, um die schwierigen Stellen des Zwischenraums zwischen der Abdeckung 12 und dem Substrat 14 auszufüllen.
Außerdem wird die Haftung des Urethanschaumpolsters 16 an der thermoplastischen Abdeckung 12 durch das Aufsprühen der Urethankomponenten erheblich verbessert. Herkömmliche Herstellungsverfahren, d. h. das Perimeter-Open-Pour- Verfahren und das Closed-Mold-Injection-Pour-Verfahren, erfordern, dass das Urethan fließt und den Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem Einsatz ausfüllt. Sobald das Urethan in die Form eingeführt wird, beginnt die Vernetzungs- und Schäumungswirkung. Während die Reaktion und Bewegung des Schaumes stattfindet, nimmt die Viskosität des halbentwickelten Schaumes zu, so dass er den Urethanschaum und die Abdeckung nicht gleichmäßig "benetzt". Dieses Problem führt zu einer schlechten oder nicht vorhandenen Haftung des Urethans am Abdeckmaterial in manchen Bereichen des Verbundstoffs.
Durch das Sprühen des Urethans auf die Abdeckung können Benetzungsprobleme beseitigt werden, wenn das Urethan am Anfang und am feuchtesten Punkt des Reaktionsprofils gleichmäßig auf die gesamte Rückseite der Abdeckung aufgetragen wird.
Das Urethan kann unter Verwendung herkömmlicher Sprühsysteme, die für die Dachisolierung und Wandisolierung durch Sprühbeschichtung entwickelt wurden, auf die Abdeckung gesprüht werden. Ein solches System ist in Fig. 2 schematisch gezeigt. Kurz gesagt, umfasst dieses System die Polyol- und Isocyanatzuleitungen 24 bzw. 26, die mit einer Dosierpumpe 28 verbunden sind, die die Komponenten miteinander mischt. Dann werden die gemischten Komponenten zusammen mit Druckluft aus einer Quelle 32 einer Sprühpistole 30 zugeführt, oder es kann auch ein luftloses Abgabesystem verwendet werden.

Beispiel

Sprühversuche mit halbhartem Urethanschaum wurden durchgeführt, wobei man ein zweikomponentiges Urethan-Prepolymer verwendete, das aus Polyol und Isocyanat in einem Verhältnis von eins zu eins bestand. Das Urethan-Prepolymer wurde erfolgreich auf eine PVC-Schale in einer schließbaren flachen Plattenform gesprüht und bis zu einem ausreichenden Grad gemischt, so dass ein frei aufgehender Schaumstoff mit einer gleichmäßigen hohlraumfreien Zellstruktur entsteht.
Zuerst wurde ein manuelles luftloses Fest-Verhältnis-Sprühsystem verwendet, um den zweikomponentigen Urethanzustrom der Sprühpistole zuzuführen. In der Sprühpistole wurden 100-mesh-Filtersiebe für den zweikomponentigen Urethanzustrom verwendet. Die Sprühpistole war mit einem statischen Mischer und einer Flachspitzensprühdüse ausgestattet, die mit einer äußeren Luftvorhangdüse versehen war, die zur Eindämmung des überschüssigen Urethanmaterials beitrug.
In anschließenden Verfahrensversuchen ist es gelungen, herkömmliche Hochdruckpralimischergeräte so anzupassen, dass man sie anstelle des manuellen luftlosen Fest-Verhältnis-Sprühsystems für das Abgabesystem verwenden konnte.
Methylenchlorid oder die auf Ether beruhenden recycelfähigen Spülsysteme, die speziell für RIM (reaction injection molding) entworfen werden, können zum Spülen und/oder Reinigen sowohl des luftlosen als auch des Hochdruckprallmischsystems verwendet werden.
Für die ersten luftlosen Sprühversuche wurde ein Hochdruck-Mehrkomponenten- Urethanpumpensystem verwendet.
Die Zweistrom-Urethanzuführung wurde der Sprühpistole in gleichen Anteilen bei 13 MPa (1875 psi) zugeführt.
Beide Chemikalienströme wurden auf 43ºC (110ºF) erhitzt und aus dem Endblock der Sprühpistole in Chemikalientanks zurückgeführt.

Claims

1. Verfahren zum Aufbau eines Verbundformteils (10), das aus einer Schaumstoffkaschierung (16) und einer Abdeckung (12) besteht, die miteinander verbunden sind, umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen einer Form (18) mit einer verschließbaren Formhöhlung;

Bereitstellen einer abnehmbaren Abdeckung (12), die eine Vorderseite, die sich über eine Fläche der Formhöhlung erstreckt, sowie eine freiliegende Rückseite aufweist;

Sprühen einer Beschichtung aus Urethanschaum-bildenden Materialien im wesentlichen über die gesamte Rückseite der Abdeckung (12), während sich die Abdeckung (12) über die Fläche der Formhöhlung erstreckt; und

Schließen der Formhöhlung und Bringen eines Substrats (14) in eine gewünschte räumliche Beziehung zu der Abdeckung (12), wobei die Urethanschaum-bildenden Materialien so abreagieren, dass sie einen Zwischenraum zwischen dem Substrat (14) und der Rückseite der Abdeckung (12) mit einem Schaumstoff füllen, so dass man eine Schaumstoffkaschierung (16) erhält, die das Substrat (14) an der Abdeckung (12) befestigt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Schließen der Formhöhlung das Schließen der Formhöhlung mit einem Formdeckel (20) umfasst, der das Substrat (14) trägt und dessen Schließen das Substrat (14) in die Beziehung zu der Abdeckung (12) bringt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat (14) ein Bauelement ist.

4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (12) in Form einer vorgeformten thermoplastischen Schale (12) aus Polyvinylchlorid bereitgestellt wird.

5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaumstoffkaschierung (16) einen halbharten Polyurethanschaum umfasst.

6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei den schaumbildenden Materialien um ein Isocyanat und ein Polyol handelt, die auf die Rückseite der Abdeckung (12) gesprüht werden.

7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung in einer im wesentlichen gleichmäßigen Weise im wesentlichen über die gesamte Rückseite der Abdeckung (12) gesprüht wird.