DD140618A3 - Verfahren zur herstellung von formteilen mit veredelter oberflaeche - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von oberflächenveredelten Polyurethan-Formteilen mit geringen Kosten und ohne zusätzliche Investitionen an Maschinen- und Zeitaufwand und ohne Anwendung von Trennmitteln in der Form, sowie Haftvermittlern, Lösemitteln und/oder Zusatzenergien. Durch Formverschäumung in herkömmlichen Formen werden mit Hilfe geeigneter Folien in einem Arbeitsgang Oberflächenbeschichtungen auf Polyurethan-Strukturschaumformteilen hoher Festigkeit erzeugt. Diese Aufgabe wird durch eine kompakte Polyurethan-Folie auf der Grundlage von thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren gelöst, die gegebenenfalls Zusätze, wie z.B. Farbstoffe, enthält, ein Flächengewicht von 50 bis 700 g/m^ und eine Härte Shore A von 60 bis 95 hat, in eine Form gebracht wird und mit. einem an sich bekannten Polyurethan-Strukturschaum hoher Festigkeit hinterschäumt wird.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von Fonnteilen mit veredelter Oberfläche

Anw.endiinKsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Polyurethanen mit veredelter Oberfläche, ins« besondere zur effektiven Herstellung von Möbeln aus Polyurethan-Struktur schaumstoff hoher Festigkeit, wie z. B« Sessel, . Stühle u»a<,m<>

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Polyurethan-Formteile, insbesondere verschäumte Polyurethan-Formteile werden auf den verschiedensten Gebieten verwendet«. Für viele Verwendungszwecke ist es erwünscht, die Oberfläche der Polyurethan-Formteile mit einer Zier- und/oder Schutzschicht su versehen«

Es ist bekannt, diese Schichten auf Polyurethan-Formteilen durch Anstreichen oder Spritzen mit einer anstrichfaisenähnlichen Masse aufzutragen« Beispielsweise wird das Polyure«· than-Formteil in einer Form hergestellt, die zunächst mit einem Öl, einem Wachs, einer organischen Fluorverbindung oder einem Silicon als Trennmittel beschichtet wird· Das Trennmittel hat die Aufgabe, das leichte Abnehmen des Polyurethan-Formteiles von der Formoberfläche zu ermöglichen und eine glatte und gleichmäßige Oberfläche des Formteiles zu erzielen«

Nachteilig ist bei diesem Verfahren der zurückbleibende wachs- oder ölhaltige Trennmittelfilm, der das Anhaften einer Überzugsschicht oder Anstrichfarbe verhindert, so daß' die Anstrichoder Überzugsschicht blasig wird oder von der Oberfläche des Formteiles abblättert oder sich abschält· Bekannt ist es, das Formteil in weiteren Verfahrensstufen nachzubehandeln, um den öl- oder wachsartigen Rückstand des Trennmittels zu entfernen. Zu diesem Zweck rauht man die Oberfläche des Formteiles mit einem Schleifmittel auf oder wäscht mit einem Lösungsmittel den öl- oder wachsartigen Rückstand ab· .

Nachteile dieser Verfahren sind deren Zeitaufwendigkeit und deren Kostspieligkeit» Außerdem ist es bekannt, auf eine mit Trennmittel beschichtete Form eine Anstrichfarbe, vorzugsweise eine reaktionsfähige Anstrichfarbe, wie eine Epoxyfarbe oder eine nicht umgesetzte Polyurethan-Anstrichfarbe aufzutragen, worauf man die zu verschäumende Formmasse in die Form einfüllt und gleichzeitig mit der reaktionsfähigen Anstrichfarbe härtet· So erhält man einen mit einem Anstrich versehenen Formkörper mit einer chemisch gebundenen Zier- und/oder Schutzschicht aus .der Anstrichfarbe·

Das Verfahren hat den Nachteil, daß bei der Beschichtung mit herkömmlichen Trennmitteln Schwierigkeiten beim Ablösen des Formteiles von der Form auftreten, Oberflächenfehler entstehen und unerwünschte Rückstände des Trennmittels auf dem Formteil auftreten·

Weiterhin ist es bekannt, dieses Verfahren dahingehend zu verbessern, daß man eine Form mit einem wachs- oder ölhaltigem Material, welches eine organische Verbindung oder ein Siliconmaterial sein kann, behandelt und die behandelte Fläche anschließend mit einem festen, wasserlöslichen Stoff überzieht· Wenn die so entstehende wasserlösliche Sperrschicht trocken ist, wird auf herkömmliche Weise ein Polyurethan-Formteil hergestellt· Nach der Formgebung läßt sich das Formteil aus der Form entfernen und wird mit Wasser, einem wäßrigen Waschmittel oder einer schwach alkalischen wäßrigen Lösung abgewaschen«

Sobald die Oberfläche getrocknet ist, kann sie mit einem Anstrich versehen werden_o

Nachteilig ist bei diesem Verfahren dessen Aufwendigkeit, weil ein sehr sorgfältiger Auftrag der wasserlöslichen Sperrschicht erforderlich ist· Bei sehr komplizierten Oberflächen der Form ist das gleichmäßige Aufbringen dieser Schicht sehr schwierig und zum Teil sogar unmöglich. .. . . Außerdem ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf einem in einer Form herzustellenden Schaumkörper, beispielsweise einem solchen aus Polyurethane, ein glatter, hochglänzender, dünner aber trotzdem sehr widerstandsfähiger, gut haftender Oberflächenüberzug erzielt wird, wenn man auf die innere glatte Oberfläche der Form und der Gegenform oder des Formoberteiles usw» zuerst eine möglichst gleichmäßige Schicht aus einem kalthärtenden Duroplast, beispielsweise eine dünne Polyester-Gelcoatschicht oder Epoxidharz-Gelcoatschicht aufbringt« Diesen dünnen Duroplastauftrag läßt man in der Form kalt aushärten und bringt danach eine weitere Schicht aus einem wärmehartenden Duroplast, beispielsweise eine faserarmierte Polyester- oder eine Epoxydharzschicht auf«

Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß bei seinem Einsatz drei voneinander verschiedene Reaktionsgemische nacheinander in die Form eingebracht werden müssen, wobei ein bestimmter Reaktionsfortgang der vorhergehenden Stufe abge«* wartet werden muß· Damit erhöhen sich die Formstandzeiten zwangsläufig mn bei einer Serienproduktion auch die Anzahl der Formteilwerkzeuge und damit der maschinentechnische Aufwand insgesamt β

Es ist auch bekannt, einen Schichtstoff aus Polyesterdiisocyanat-Bchaumstoff und Polyvinylchlorid herzustellen, wobei man auf eine vorgebildete Schicht aus durch Erhitzen unvollständig geliertem, plastifiziertein Polyvinylchlorid eine vorgebildete Schicht eines Polyesterdiisocyanat-Schaumes aufbringt, die Schichten zusammenpreßt und durch weiteres Erhitzen die Polyvinylchlorid-Schicht ausgeliert.

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Das Verfahren hat den Nachteil, das es verhältnismäßig aufwendig ist und ein gleichmäßiges Auftragen des Polyvinylchlorid¹s erfordert, um eine Oberfläche mit konstanter Dicke zu erhalten. Das Vorgelieren des Polyvinylchlorid's in komplizierten Formen ist sehr . problematisch* Zusätzlicher Arbeitsaufwand ergibt sich dadurch, daß die Entlüftungs- und Einschußstellen bei " diesem Verfahren unbeschichtet bleiben« Bin weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Verbundkörpern sieht vor, daß eine nach dem Vakuumziehverfahren geformte und gegebenenfalls mit Klebern und Verstärkungsschichten versehene Kunststoffolie, die als Deckschicht für den Verbundkörper dienen soll» hinterschäumt wird· Durch dieses Verfahren erhält man einen randzonenverstärkten Schaumkörper mit gleichzeitiger dekorativer Wirkung,»

Nachteilig ist bei diesem Verfahren der zur Verschäumung zusätzliche Arbeitsgang der Vorverformung der Folie nach. dem Vakuumziehverfahren«

V/eiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Gegenständen aus einem aufgeschäumten Kunststoff mit einer Oberflächenbeschichtung aus einem anderen Material bekannt» Dabei wird ein aufschäumbarer oder aufgeschäumter Kunststoff gegen eine Folie oder Umhüllung aus einem anderen, von dem Schaumstoff verschiedenen Material expandiert und der Folie oder der Umhüllung ihre Gestalt mittels einer diese außen umgebende Form, einem Setzkasten, einem Formgebungswerkzeug oder anderen, die Form verändernden Elementen aufgegeben. Durch diese Verfahren wird, eine Verstärkung der Außenhaut des Kunststoffes und dessen gleichzeitige Farbgebung erreicht· Die dabei verwendeten Folien sind thermoplastisch und erfordern zur Verformung eine hohe Reaktionswärme des Schaumstoffgemisches bzw» eine zusätzliche Erwärmung der Form und/oder zusätzliches Vakuum« Nachteilig ist bei diesem Verfahren die ungenügende Haftung

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der verwendeten Folien auf dem Polyurethan-Schaumkunststoff, so daß ein Aufrauhen oder.Anlösen der Folie zur Verbesserung der Haftung notwendig ist«

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung oberflächenbeschich^ teter großformartiger Formteile aus Hartschaum ist bekannt, bei dem ein fester flexibler Schichtstoff oder eine feste flexible Folie auf Polyesterbasis zu Möbelsektionen oder Möbelkorpussen vorgeformt und in einem oder mehreren Arbeitsschritten mit einem an sich, bekannten Plastschaum hinter** schäumt wird, der nach dem Aushärten die durch den Schichtstoff oder die Folie vorgegebene Form stabilisiert» Dieses Verfahren hat neben der notwendigen Vorverformung der verwendeten Oberflächenbeschichtung den Nachteil, daß komplizierte, sphärisch gekrümmte Oberflächen nicht hergestellt werden können, sondern lediglich Faltungen u,ä. Alle herkömmlichen kompakten Folien aus Polyvinylchlorid u«ä, haben den Nachteil, daß Haftvermittler benutzt bzw* die Ober» flächen angelöst werden müssen, um eine Haftung mit dem Formteil zu erzielen*

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von oberflächenveredelten Polyurethan-Formteilen mit geringen Kosten und ohne zusätzliche Investitionen an Maschinen und Vorrichtungen, mit einem geringstmöglichen Material- und Zeitaufwand und ohne Anwendung von Trennmitteln in der Form, sowie Haftvermittlern, Lösemitteln und/oder Zusatzenergien·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Arbeitsgang Oberflächenbeschichtungen auf Polyurethan-Strukturschaumform« teilen hoher Festigkeit, durch Verwendung geeigneter Folien während der Formverschäumung in herkömmlichen Formen, zu erzeugen»

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Erfindungsgemäß wird die -Aufgabe dadurch gelöst, daß eine kompakte Polyurethan-Folie auf der Grundlage von thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren, die gegebenenfalls Zusätze, wie z· B« Farbstoffe enthält, mit einem Flächengewicht von 50 bis 700 g/m , vorzugsweise 50 bis 150 g/m und einer Härte Shore A von 60 bis 95, vorzugsweise 75 bis 85, in eine Form gebracht und mit einem an sich bekannten Polyurethan-Strukturschaum hoher Festigkeit hinterschäumt wird»

Als thermoplastische Polyurethan-Elastomere eignen sich elastische Polymerisate, die durch Polymerisation wenigstens eines Diols und wenigstens eines organischen Diisocyanats mit einem Kettenverlängerungsmittel, das wenigstens zwei aktive Wasserstoffatome enthält, hergestellt werden» Als Beispiele geeigneter Diole sind Polyesterdiole, z, B· Polyathylenadipatglykol, Polypropylenadipatglykol, Polybutylenadipatglykol und Polycaprolactonglykol, Polyätherdiole, z· B, Polyäthylenätherglykol, Propylenätherglykolu*ä, zu nennen· Geeignete organische Polyisocyanate sind ζ· B* 4»4'-Diphenyl-* methandiisocyanat, Toluylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat und. Hexamethylendiisocyanat·

Als Kettenverlängerer eignen sich z» B. Athylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Hexamethylenglykol, Ithylendiamin, Butylendiamin, Hexamethylendiamin, Phenyldiamin u.a»nu Die.Polymermasse kann gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, wie z» B. Farbstoffe, enthalten·

Die Polymermasse wird gelöst, wobei die Konzentration des polymeren Materials in der Lösung im allgemeinen 20 bis 25 % be·* trägt»

Als Lösungsmittel eignen sich Dimethylformamid, Diäthylformamid oder Methyläthylketon. Die Konzentration des polymeren Materials in der Lösung beträgt im allgemeinen 20 bis 25 %o Die kompakte Polyurethanfolie auf der Grundlage eines thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren kann durch Beschichtung einer geeigneten Unterlage oder eines endlosen, hochglanzpolierten Stahlbandes hergestellt werden« Die kompakte Polyurethan~»Poiie ist entsprechend dem Verwendungszweck als Bahnenmaterial, als schlauchförmiges Material

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oder als Beutel einsetzbar*

Das Verfahren läßt sich leicht auf jeden beliebigen PoIyurethan-FormgebungsVorgang anwenden· Die Folienbahn wird zweckmäßigerweise etwas vorgedehnt in die Form eingebracht· Damit wird ein völlig faltenfreies Anliegen der Folie an der Formoberflache der Form nach der

Hinterschäumung gewährleistet«, .

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung haben sich folgende Verfahrensstufen als vorteilhaft erwiesen:

- bei einseitig beschichteten Formteilen:

1* man spannt die erfindungsgemäße Polyurethan-Folie über eine, die beschichtete Oberfläche des späteren Formteiles bildende Formhälfte; • 2# man setzt die Form zusammen; 3« man beschickt die Form mit dem Polyurethan-Reaktionen . gemisch;

4» man läßt die Formmasse verschäumen und harten; 5« man nimmt die Form auseinander; ' '-,.

6» man entfernt das Formteil aus der Form; .

7. man beseitigt die Folienreste an der Schließkante;

- bei mehr- und allseitig beschichteten Formteilen:

1* man spannt die erfindungsgemäße Folie über alle Formhälften der Form, wobei die Folien beispielsweise unterschiedlich gefärbt sein können, _;

oder

man befestigt einen Schlauch aus der erfindungsgemäßen Folie faltenfrei an den sich gegenüberliegenden Schließkanten, oder

man befestigt einen Beutel aus der erfindungsgemäßen Folie an einer der Schließkanten; 2.-7· wiederholt sich wie bei der Herstellung einseitig beschichteter Formteile·

Es ist ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäß beschichteten Polyurethan-Strukturschaumformteile hoher Festigkeit nach der

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Entformung ohne weitere Hilfsmaßnahmen mit einem Anstrich aus einem Polyurethan-Ein- bzw.-Zwei-Komponentenlack zu versehen· Das für die Zwecke der Erfindung verwendete schäumbare Reaktionsgemisch hat die gleiche Zusammensetzung wie übliche Mischungen zur Herstellung von Polyurethan-Strukturschaumstoffen hoher Festigkeit« Die verwendbaren Verbindungen unter« liegen keinen besonderen Beschränkungen. Sie können aus be«· kannten Komponenten für Polyurethan-Strukturschaumstoffe hoher. Festigkeit ausgewählt werden«

Gemäß der Erfindung können beliebige übliche Formen verwendet werden, deren Hohlraum eine vorbestimmte Gestalt hat« Der Auftrag eines Trennmittels auf den Innenraum der Form ist nicht erforderlich*

Ausführungsbei spiele .

Beispiel 1

Ein thermoplastisches Polyurethan-Elastomeres wird in Dimethylformamid in einer Konzentration von 25 % gelöst» Der Lösung werden 5 % Titanweiß bezogen auf den Feststoffgehalt zugesetzt« Die Viskosität der Lösung beträgt 20 000 cP· Als Thixotropicmittel wird außerdem Kieselsäure beigemischt. Die in der beschriebenen Weise hergestellte Lösung wird als Film auf einen handelsüblichen Relais-Paper aufgestrichen· Der Lösungsfilm wird während des Durchlaufes durch einen Heizkanal bei 120 ⁰C getrocknet· lach der Trocknung beträgt der Lösungsmittelgehalt max· 0j2 %β Das Flächengewicht der so erhaltenen kompakten Polyurethan-Folie beträgt 100 g/m · Wach der Trocknung wird die Folie von der Unterlage getrennt» .

Mit Hilfe der erhaltenen kompakten Polyurethan-Folie soll ein gewölbter Deckel allseitig beschichtet werden· Die Fertigung eines solchen Deckels erfolgt in einer, dem späteren Fertigteil in der Kontur als Negativ nachgebildeten, zweiteiligen Form, deren Hälften in der Geometrie voneinander abweichen* Beim Aufeinanderlegen beider Hälften berühren sich_ sie in ihren Schließkanten und bilden im Innern einen Hohlraum, der in Volumen, Struktur und geometrischer Form dem gewölbten Deckel entspricht«.

Über eine der beiden Formhälften werden zwei Polyurethan-Folien gelegt und mittels einer geeigneten Haltevorrichtung derart vorgespannt, daß die Folien faltenfrei die Schließkante bedecken und beim Aufsetzen des anderen Formteiles auf das mit Folie bespannte, eine Faltenbildung verhindert wird. Durch eine geeignete öffnung an den aufeinanderliegend· den Schließkanten der Formteile wird das Polyurethan-Strukturschaum-Reaktionsgemisch zwischen beide Folien eingetragen· Die Öffnung wird mittels einer Verschlußvorrichtung verschlossen, die mit der Kontur der innenliegenden Formfläche übereinstimmt und die beiden Folien dicht aufeinanderpreßt· Die Lage der geschlossenen Form während des Einschusses wird so gewählt, daß die evtl. zwischen beiden Folien befindliche Luft vor dem aufsteigenden Schaum durch die ζ« Τ· geschlossene Einschußöffnung entweichen kann·

Danach ist diese Öffnung durch die Verschlußvorrichtung gänzlich zu schließen*

Zur besseren Entlüftung können an der Schließkante mehrere dieser Vorrichtungen angebracht werden. Das Entwichen der zwischen den Formteilen und der Folie eingeschlossenen Luft wird durch kleinste Bohrungen in den Formteilwandungen garantiert* lach dem Aushärten kann der gewölbte, beschichtete Deckel der Form entnommen werden. Die Folienreste an der Schließkante werden entfeint«

Beispiel 2

Ein thermoplastisches Polyurethan-Elastomeres wird in einer Mischung von Dimethylformamid und Methylethylketon in einer Konzentration von 20 % gelöst. Die Viskosität der Lösung beträgt 15 000 cP* Die in der beschriebenen Weise hergestellte Lösung wird auf ein endloses hochglanzpoliertes Edelstahlbana aufgestrichen, während eines Bandumlaufes getrocknet und kurz vor der Streicheinrichtung mit einem Lösungsmittelrestgehalt von 5% abgelöst, gepudert und faltenfrei aufgewickelt* Das Flächengewicht der so erhaltenen kompakten Polyurethan-Foli© beträgt 80 g/m ♦

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Mit Hilfe der erhaltenen kompakten Polyurethan-Folie soll ein mehrfach im Durchmesser abgesetzter Stehlampenständer mit parallel zur Achse verlaufenden Rillen in einer mehrfachge« teilten Form* hergestellt werden* Die den Außenumfang bildenden Formteile werden zusammengesetzt. In den sich ergebenden Hohlraum wird die Folie als Folienschlauch eingebracht, dessen Durchmesser kleiner oder gleich dem kleinsten Durchmesser des abgesetzten Stehlampenständers ist« In den Folienschlauch wird ein Rohr zur späteren Kabelführung eingebracht und mit einem Stopfen zentrisch gehaltert» Zwischen Kabelführungsrohr und Folienschlauch wird ein Polyurethan-Strukturschaumgemisch eingefüllt und die Öffnung verschlossen· Das aufsteigende Polyurethan-Reaktionsgemisch dehnt den Folienschlauch, entsprechend des Innenraumes der mehrfach geteilten Form, unter Verdrängung der eingeschlossenen Luft, die über entsprechende Öffnungen entweichen kann, Nach Ablauf der Formstandzeit und Zerlegen der Form wird ein fertiger Stehlampenständer entnommen, dessen Stirnflächen noch von Folienresten befreit werden« ' .

Anschließend wird auf den erhaltenen Stehlampenständer ein Polyurethan-Ein-Komponentenlack aufgetragen·

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Claims (1)

1. Ä 0 7

   Erfindungsanspruch

   Verfahren zur Herstellung von oberflächenveredelten Formteilen aus Polyurethane-Strukturschaumstoff hoher Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine kompakte Polyurethan-Folie auf der Grundlage vcfn thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren, gegebenenfalls mit Zusätzen wie z· B. Farbstoffen, mit einem Flächengewicht von 50 bis 700 g/m , vorzugsweise 50 bis 150 g/m und einer Härte Shore A von 60 bis 95» vorzugsweise 75 bis 85» verwendet wird;