Verfahren zur Herstellung eines Schaumfolienlaminats und dessen Verwendung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumfolienlaminats mit mindestens einer kompakten Deckschicht und mindestens einer mit der Deckschicht verbundenen Schicht aus extrudiertem geschäumten Kunststoff (Schaumschicht), wobei die Herstellung der Schicht aus geschäumtem Kunststoff in der Weise erfolgt, dass ein Kunststoffmaterial mit einem bei Raumtemperatur festen chemischen Treibmittel versetzt und während oder nach der Extrusion bis zur oder über die Aktivierungstemperatur des Treibmittels erhitzt wird, um die Schicht aus geschäumtem Kunststoff zu erhalten. Ferner betrifft die Erfindung eine Kunststoffzusammensetzung für die Schaumschicht zur

Durchführung des Verfahrens und eine nach dem Verfahren hergestellte mehrschichtige Kunststofffolie sowie deren Verwendung.

Aus der DE 10018196 AI sind dekorative Flächenmaterialien auf der Basis von

Polyolefinen bekannt. Für Anwendungen und Bauteile, in denen das Flächenmaterial in nach geschalteten thermischen Umformprozessen einer starken Verstreckung (z. B. > 200 %) unterworfen ist, werden bevorzugt kompakte Folienkonstruktionen, die aus mehreren Schichten aufgebaut sein können, verwendet. Diese Materialien weisen in der Regel eine Dichte von > 800 kg/m ³ bei einer Dicke von 0,5 - 3,0 mm auf, wodurch die Bauteile ein entsprechend hohes Gewicht und damit einhergehend einen hohen

Rohmaterialbedarf haben.

Für Anwendungen und Bauteile, in denen das Flächenmaterial in nachgeschalteten thermischen Umformprozessen nur einer geringen Verstreckung von < 200 % unterworfen wird, können Flächenmaterialien mit mindestens einer geschäumten Schicht, sogenannte Schaumschichten, eingesetzt werden. Die Dicke der kompakten Deckschicht kann dabei auf 0,2 - 0,8 mm reduziert werden und mit einer Dichte von > 800 kg/m ³ ausgebildet sein. Die geschäumte Schicht wird in der Regel mit einer Dichte von 20 - 200 kg/m ³ und einer Dicke von 0,5 - 4,0 mm ausgebildet. Die geschäumte Schicht reagiert elastisch auf Druckbelastung, wodurch eine angenehme Druckhaptik der Bauteile erhalten wird. Durch die geringe Dichte der geschäumten Schicht sinken das Gewicht der Bauteile sowie der für die Herstellung notwendige Rohmaterialbedarf.

Aus der DE 10 2005 050524 AI ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Schaummaterials offenbart. Zu dessen Herstellung werden 5 - 100 Gew.- eines oder mehrerer auf Polyethylen basierender Kunststoffe mit einem Gewichtsanteil an Ethylen von > 50 Gew.- sowie gegebenenfalls bis zu 95 Gew.- eines oder mehrerer auf Polypropylen basierender Kunststoffe mit einem Gewichtsanteil an Polypropylen > 50 Gew.- mit einem Vernetzungsmittel und einem chemischen Treibmittel sowie weiteren Prozessadditiven wie z. B. Gleitmittel, Stabilisatoren und Pigmenten gemischt. Hieraus wird durch Extrusion eine Folie hergestellt. Diese Folie wird im nachfolgenden

Prozessschritt mittels ionisierender Strahlungsquelle vernetzt, wodurch die

Schmelzefestigkeit erhöht wird. In einem darauf folgenden Erhitzungsprozess wird mit Hilfe des Treibmittels ein flächiges Kunststoffschaummaterial mit einer Dichte von 20 - 200 kg/m ³ und einer Dicke von 0,5 - 4,0 mm erhalten. Der Schäumprozess kann vertikal in einem Schäumofen oder horizontal z. B. in einem Salzbad durchgeführt werden.

Das so erhaltenen Kunststoff-Schaummaterial kann anschließend thermisch oder durch Verkleben mit Oberflächenmaterialien auf der Basis von Polyolefinen, PVC oder

Polyurethanen zu einem mehrlagigen Flächengebilde verbunden und durch einen

Prägeprozess mit einer dreidimensionalen Struktur versehen werden. Anschließend kann eine Formgebung mittels Thermoformen, In-Mould Graining oder Low-pressure-moulding erfolgen. Diese Formen oder Körper finden Verwendung in Flugzeugen, Bahnfahrzeugen, Schiffen und in Kraftfahrzeugen, insbesondere als Kraftfahrzeuginnenverkleidungen oder -Verkleidung steile. Mit diesem Verfahren können zwar feinzellige Schaumschichten mit gleichmäßiger Schaumzellenverteilung erzeugt werden, jedoch kann es als nachteilig empfunden werden, dass Extrusion und Schäumung zwei separate Prozessschritte sind, wodurch das Verfahren insgesamt recht zeitaufwändig ist.

Aus der US 4,473,665 AI ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Kunststoff- Schaummaterial basierend auf einer Polyolefinzusammensetzung hergestellt wird, indem die Polymermischung oberhalb des Glasübergangtemperatur mit einem inerten Gas unter Überdruck beladen, die gasbeladene Schmelze anschließend entspannt und unter die Glasübergangstemperatur abgekühlt wird. Nach diesem Verfahrensprinzip lässt sich über Extrusion oder einen Spritzgußprozess ein Kunststoff-Schaummaterial basierend auf einer Polyolefin Zusammensetzung mit einer Dichte von 20 kg/m ³ - 800 kg/m ³ erzeugen. Zwar können mit diesem Verfahren Flächenmaterialien mit einer Schaumschicht in einem Prozessschritt erzeugt werden, jedoch zeigen die Schaumschichten im Dichtebereich < 100 kg/m ³ in der Regel eine grobzellige Schaumstruktur mit breiterer Zellgrößenverteilung, was nicht für alle Anwendungsfelder zufriedenstellend ist.

Die so erzeugten geschäumten polyolefinbasierten Flächenmaterialien finden unter anderem Anwendung im Baubereich (z. B. als Trittschallschutz bei Laminatböden, Wärmeisolierung von Rohren, Randstreifen bei der Bodenverlegung) und im

Verpackungsbereich. Aufgrund des überwiegend thermoplastischen Charakters der nach diesem Verfahrensprinzip dargestellten Flächenmaterialien eignen sie sich bisher nicht für oben beschriebenen thermischen Umformprozess zur Herstellung dreidimensional geformter Körper zur Verwendung z. B. als Kraftfahrzeuginnenverkleidungen oder -verkleidungsteilen. Weitere Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Kunststofffolien sind

beispielsweise aus WO 2008148918 AI, EP 291764 Bl, EP 297293 A2, EP 413912 Bl, EP 2027995 AI, JP 2001-096602 A, JP 2005-119274 A oder WO 9961520 AI bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das mit einer geringeren Zahl an Verfahrens schritten auskommt und dabei die Erzeugung mehrschichtiger Schaumfolienlaminate erlaubt, die eine feinzellige Schaumschicht mit einer gleichmäßigen Schaumzellenverteilung aufweisen. Zudem soll das Schaumfolienlaminat eine ausreichende Stabilität besitzen, die ein Tiefziehen bei Verstreckungsgraden von > 300 % ermöglicht, dabei auch thermisch umformbar sein und eine ausreichende Druck- und Wärmestabilität aufweisen, die beispielsweise die

Verwendung in Armaturenbrettverkleidungen von Kraftfahrzeugen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines

Schaumfolienlaminats mit mindestens einer kompakten Deckschicht und mindestens einer mit der Deckschicht verbundenen Schicht aus extrudiertem geschäumten Kunststoff (Schaumschicht), wobei die Herstellung der Schicht aus geschäumtem Kunststoff in der Weise erfolgt, dass ein Kunststoffmaterial mit einem bei Raumtemperatur festen chemischen Treibmittel versetzt und während oder nach der Extrusion bis zur oder über die Aktivierungstemperatur des Treibmittels erhitzt wird, um die Schicht aus geschäumtem Kunststoff zu erhalten, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das

Kunststoffmaterial 5 bis 60 Gew.- (bezogen auf das Kunststoffmaterial) wenigstens eines HMS-Polyolefins (High Melt Strength Polyolefins) mit einer Dehnviskosität gemäß ISO 20965 (Stand 15. Februar 2005, Messapparatur Typ A) von 10 ⁴ bis 10 ⁷ Pa s gemessen bei 190°C in einem Bereich der Hencky Strainrate von 0,01 s ^"1 bis 1 s ^"1 bei einem Hencky strain von 3,0 enthält.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch den Einsatz von HMS- Polyolefinen bei gleichzeitiger Verwendung eines chemischen Treibmittels eine geschäumte Kunststoffschicht unmittelbar mit der Extrusion erzeugt werden kann. Bei dem aus DE 10 2005 050 524 AI bekannten Verfahren ist dies jedoch nicht möglich, da vor der Aktivierung des chemischen Treibmittels die extrudierte Kunststoffschicht zunächst nachvernetzt werden muss, da ansonsten keine gleichmäßige Schaumstruktur erhalten wird. Durch den erfindungs gemäß vorgesehenen Einsatz mindestens eines HMS- Polyolefins besitzt bei dem erfindungs gemäßen Verfahren die Polymerschmelze im Extruder jedoch bereits eine ausreichende Viskosität, dass das aus dem chemischen Treibmittel entstehende Gas im Wesentlichen in der Polymerschmelze gehalten wird, also nicht entweicht. Auf diese Weise wird nicht nur eine Schaumschicht mit gleichmäßiger Poren Verteilung und feinen Zellen erzeugt, sondern der Prozess auch vereinfacht, da das Aufschäumen gleichzeitig mit der Extrusion erfolgen kann.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer kompakten Deckschicht eine Schicht aus ungeschäumtem Material verstanden, die beispielsweise durch eine

Kunststofffolie oder auch eine Metallfolie gebildet sein kann.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schaumfolienlaminate zeichnen sich durch eine hohe Stabilität aus, die ein Tiefziehen bei Verstreckungsgraden von > 300 , bevorzugt > 400 , besonders bevorzugt > 500 , ermöglicht.

Unter der Dehnviskosität wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die transiente (spannungsändernde) Dehnviskosität verstanden, die nach der Norm ISO 20965 (Stand 15. Februar 2005) auf einer Messapparatur des Typs A gemäß Kapitel 5.1 dieser Norm bei 190°C in einem Bereich der Hencky Strainrate von 0,01 s ^"1 bis 1 s ^"1 bei einem Hencky strain von 3,0 bestimmt wird. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besitzt das HMS- Polyolefin eine Dehnviskosität gemäß ISO 20965 (Stand 15. Februar 2005, Messapparatur Typ A) von 10 ⁴ bis 10 ⁷ Pa s gemessen bei 190°C in einem Bereich der Hencky Strainrate von 0,01 s ^"1 bis 1 s ^"1 bei einem Hencky strain von 3,0. Derartige HMS-Polyolefine sind auf dem Markt von unterschiedlichen Herstellern erhältlich. Sie sind hochverzweigt und besitzen die Eigenschaft, bei niedrigen Scherraten viskoser zu sein als Polymere gleichen Molekulargewichtes aber mit geringerem Verzweigung sgrad, um bei hohen Scherraten einen stärkeren Abfall der Viskosität zu zeigen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens enthält das Kunststoffmaterial 10 bis 55 Gew.- des HMS-Polyolefins, insbesondere 15 bis 50 Gew.- %. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein Kunststoffmaterial mit diesen Gehalten an HMS- Polyolefinen unter üblichen Temperaturbedingungen gut extrudierbar sind und dabei gleichzeitig in der Polymerschmelze ein ausreichendes Haltevermögen für die aus dem chemischen Treibmittel generierten Gase besitzt, so dass die nach dem Extrudieren erhaltene Schicht aus geschäumtem Kunststoff sich durch eine sehr feine und gleichmäßige Porenverteilung auszeichnet.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können als HMS-Polyolefin beispielsweise HMS- Polyethylen, HMS-Polypropylen, deren Copolymere oder Mischungen von diesen verwendet werden. Als Copolymere kommen hierbei vorzugsweise auf Polyethylen und / oder Polypropylen basierende Copolymere zum Einsatz. Hierunter werden Co- oder auch Terpolymere verstanden, bei denen der monomeren Anteil bei wenigstens 50 Gew.- Ethylen (bei Polyethylen-basierten) beziehungsweise Propylen (bei Polypropylen- basierten) Monomeren liegt.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können im Prinzip sämtliche dem Fachmann für die Verwendung in Kunststoffen bekannte chemische Treibmittel zum Einsatz kommen. Diese sind beispielsweise ausgewählt aus endothermen und exothermen festen chemischen Treibmitteln, wie Zitronensäure und deren Salze, insbesondere deren Alkali-, Erdalkali- und Ammoniumsalze, Natriumhydrogencarbonat, Azodicarbonamid oder Mischungen der vorgenannten Substanzen. Diese chemischen Treibmittel sind insofern bevorzugt, da sie Zersetzungstemperaturen aufweisen, die in einem Temperaturbereich liegen, der typischerweise bei der Extrusion von Kunststoffmaterialien zur Erzeugung geschäumter Schichten verwendet werden. Zudem werden bei der thermischen Zersetzung der vorgenannten chemischen Treibmittel in der Regel toxikologisch unbedenkliche Gase frei und zudem auch keine Substanzen, die sich nachteilig auf die Stabilität der verwendeten Polymere auswirken. Ein weiterer Vorteil fester chemischer Treibmittel gegenüber der unmittelbaren Einspeisung eines Gases liegt darin, dass die festen chemischen Treibmittel aufgrund ihrer Teilchenstruktur gleichzeitig als Nukleationskeime für die

Gasblasenbildung fungieren, weshalb eine sehr gleichmäßige und feinporige

Schaumstruktur erhalten wird.

Dem Kunststoffmaterial können auch Nukleierungsmittel zugesetzt werden, wie beispielsweise Talkum, Siliziumoxid oder Titandioxid. Die Nukleierungsmittel können für eine weitere Optimierung der Zellstruktur dienlich sein. Typische Aktivierungstemperaturen der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten festen chemischen Treibmittel liegen bei 180 °C oder mehr, insbesondere bei 200 °C oder mehr. Hierbei kann durch entsprechende Wahl des chemischen Treibmittels dessen Aktivierungstemperatur auch in der Weise gewählt werden, dass diese

Aktivierungstemperatur während der Extrusion des Kunststoffmaterials diese

Aktivierungstemperatur noch nicht erreicht beziehungsweise überschritten wird. Hierdurch kann der Schritt des Aufschäumens auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, sofern dies gewünscht ist. Dies kann auf an sich bekannte Weise durch einen Schäumofen oder ein Salzbad erfolgen, wie in DE 10 2005 050 524 AI beschrieben. Bevorzugt ist es jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Aktivierungstemperatur des festen chemischen Treibmittels bereits im Extrusionsprozess erreicht beziehungsweise überschritten wird und damit der zusätzliche Schritt des nachträglichen Aufschäumens obsolet ist.

Die Einsatzmenge an festem chemischen Treibmittel richtet sich nach den gewünschten Schaumeigenschaften sowie auch an der durch das chemische Treibmittel freigesetzten relativen Gasmenge. Typische Einsatzmengen an festem chemischen Treibmittel bezogen auf das Kunststoffmaterial für die Schicht aus geschäumtem Kunststoff liegen

beispielsweise bei 0,1 bis 5 Gew.- , bevorzugt 0,25 bis 3 und besonders bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.- . Diese Einsatzmengen sind vorteilhaft, weil hierbei Gasmengen freigesetzt werden, die die Schaumstoffschicht in der üblicherweise gewünschten Stärke

aufschäumen. Des Weiteren kann es von Vorteil sein, wenn das feste chemische Treibmittel in einem bestimmten Partikelgrößenbereich liegt. Hierdurch kann nach homogenem Einarbeiten des festen chemischen Treibmittels in das Polymermaterial für die Schaumstoffschicht die Porengröße gesteuert werden. Typischerweise ist es vorteilhaft, wenn die Poren eine gewisse Größe nicht überschreiben. Zu diesem Zweck kann das feste chemische

Treibmittel mit einer mittleren Partikelgröße von 1 bis 25 μιη eingesetzt werden, bevorzugt von 5 bis 15 μιη. Die mittlere Partikel große bezeichnet hier den mittleren Partikeldurchmesser und kann über an sich bekannte Methoden wie

Rasterelektronenmikroskopie ermittelt werden.

Das Versetzen des Kunststoffmaterials mit dem festen chemischen Treibmittel kann im Prinzip auf jede dem Fachmann hierfür bekannte Weise erfolgen. Das Kunststoffmaterial kann beim Vermischen beispielsweise als Schmelze, als Granulat oder in Pulverform vorliegen. Wird das Kunststoffmaterial in Form einer Schmelze eingesetzt, sollte diese so temperiert sein, dass sie unterhalb der Aktivierungstemperatur des Treibmittels liegt, vorzugsweise wenigstens 10 °C unterhalb der Aktivierungstemperatur des Treibmittels. Ansonsten könnte es zu einem verfrühten Aufschäumen des Kunststoffmaterials kommen, was unerwünscht ist.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können unterschiedliche Extrusionsanlagen zum Einsatz kommen. Hier seien beispielsweise Tandemextruder oder

Doppelschneckenextruder genannt. Die Austrittsdüse kann unterschiedlich ausgebildet sein, z. B. in Form einer Breitschlitzdüse, einer Ringspaltdüse, einer Viellochdüse oder einer Blockschlitzdüse. Für eine gleichzeitige Extrusion von Deckschicht und geschäumter Schicht können auch Coextrusionsanlagen eingesetzt werden.

Im Inneren des Extruders herrscht vor der Extrusionsdüse typischerweise ein Druck von mindestens 70 bar, bevorzugt mindestens 100 bar, besonders bevorzugt mindestens 120 bar. Durch die Abnahme des Druckes von mehr als 70 bar vor der Düse auf

Atmosphärendruck hinter der Düse expandiert die mit den Gasen aus dem festen chemischen Treibmittel beladene Polymermischung so, dass ein durch und durch gleichmäßig geschäumtes Produkt gebildet wird. Durch dieses Herstellungsverfahren des Schaumes können Schaumdichten von 20 bis 800 kg/m ³ mit einer Schaumdicke von 0,5 bis 3,0 mm erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die Herstellung eines Schaumfolienlaminats gerichtet, das heißt die Schicht aus geschäumtem Kunststoff ist mit einer kompakten Deckschicht versehen. Die Kompakte Deckschicht kann beispielsweise ein Flächenmaterial auf der Basis von Polyolefinen, PVC, Polyurethanen, Polyamiden, Polyestern, Polylactiden, Cellulose oder Lignin sein. Für gute Herstellbarkeit der mehrschichtigen Kunststofffolie bei guten Produkteigenschaften hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass bei dem Verfahren die Deckschicht und/oder die Schicht aus geschäumtem Kunststoff auf Polyolefinen, bevorzugt auf Polyethylen oder Polypropylen, basiert.

Ebenso ist die Applikation eines auf der Dekorseite aufgebrachten Lackes für die Erzielung der Oberflächeneigenschaften wie die Kratzbeständigkeit vorteilhaft. Die Anbindung dieser beiden Schichten kann beispielsweise nach der Extrusion und der Abkühlung der Schicht aus geschäumtem Kunststoff unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials erfolgen, in dem die kompakte Deckschicht thermisch oder durch Verkleben mit der Schaumschicht verbunden wird. Alternativ hierzu können die

Deckschicht und die Schicht aus geschäumtem Kunststoff auch über eine Co-Extrusion unmittelbar im Rahmen der Extrusion verbunden werden. Diese Vorgehensweise ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch nicht nur ein fester Materialverbund zwischen der kompakten Deckschicht und der Schaumschicht erzeugt und kein zusätzlicher Klebstoff hierfür benötigt wird, sondern es fällt der ansonsten für die Verbindung dieser beiden Materialschichten erforderliche zusätzliche Schritt weg, wodurch das Verfahren einfacher gestaltet ist.

Üblicherweise schließt sich an den Extrusions schritt der Schaumschicht noch eine nachträgliche Vernetzung des Polymermaterials zumindest der Schaumschicht an, um dieser eine ausreichende mechanische Festigkeit und Temperaturbelastbarkeit zu verleihen. Dabei kann das Vernetzen in vorteilhafter Weise erst nach dem Verbinden der

Schaumschicht mit der Deckschicht gemeinsam mit letzterer erfolgen, da auf diese Weise sowohl die Deckschicht als auch die Schaumschicht vernetzt werden. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die Schaumschicht und die Deckschicht wie vorstehend ausgeführt wurde, über eine Co-Extrusion unmittelbar miteinander verbunden wurden. Die Vernetzung selbst kann hierbei auf jede dem Fachmann an sich bekannte Weise erfolgen, wobei vorzugsweise energiereiche Strahlung verwendet wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise Elektronenstrahlung eigesetzt werden.

Üblicherweise werden die erfindungs gemäß erzeugten Schaumfolienlaminate in Bereichen eingesetzt, wo zumindest die kompakte Deckschicht sichtbar ist. Bei derartigen

Anwendungen, wie beispielsweise im Bereich der Armaturenbrettverkleidung, ist es oft wünschenswert, der Oberfläche des Schaumfolienlaminats aus optischen Gründen eine Strukturierung zu verleihen. Hierfür kann die Deckschicht vor der Vernetzung in einem Prägeprozess mit einer dreidimensionalen Struktur versehen werden. Diese Strukturierung lässt sich in die noch unvernetzte Deckschicht einbringen und wird durch den folgenden Vernetzungsschritt fixiert, so dass beim nachträglichen Umformen, wie beispielsweise Tiefziehen, sowie auch bei nachträglicher Temperaturbeanspruchung in der

Endanwendung, wie beispielsweise starke Sonneneinstrahlung und damit verbundene Erwärmung der Oberfläche des Schaumfolienlaminats die Struktur erhalten bleibt. Durch eine nachträgliche Vernetzung der geschäumten Schicht wird die

Thermoformbeständigkeit auch im Bereich niedriger Schaumdichten von < 300 kg/m ³ erreicht.

Die Vernetzung kann in der Weise erfolgen, dass das Schaumfolienlaminat nach der Vernetzung ein Gelgehalt von 10 bis 80 % aufweist, gemessen nach 24-stündiger

Extraktion in siedendem Xylol, bevorzugt 15 bis 65 , besonders bevorzugt 15 bis 40 %. Ein Laminat mit einem solchen Gelgehalt zeichnet sich durch eine vorteilhafte Stabilität für die weitere Verarbeitung aus. Das erfindungsgemäß erzeugte Schaumfolienlaminat kann abgesehen von der Deckschicht und der Schaumschicht an der Seite der Deckschicht und / oder der Seite ausgeschäumtem Kunststoff thermisch oder durch Verkleben mit weiteren Schichten, wie beispielsweise Metallfolien oder Schichten, die auf Polymeren basieren. Werden weitere

Polymerschichten aufgebracht, kann als thermische Verbindungsmethoden auch die Co- Extrusion eingesetzt werden. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine

Kunststoffzusammensetzung für eine Schaumschicht zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Kunststoffzusammensetzung folgende

Inhaltsstoffe enthält:

- 15 bis 80 Gew. -Teile zumindest eines ersten Polymers, das einen Gehalt an Polyethylen von wenigstens 50 Gew.- bezogen auf das erste Polymer besitzt, wobei das erste Polymer insbesondere Polyethylen ist,

- 15 bis 80 Gew. -Teile zumindest eines zweiten Polymers, das einen Gehalt an

Polypropylen von wenigstens 50 Gew.- bezogen auf das zweite Polymer besitzt, wobei das zweite Polymer insbesondere Polypropylen ist,

- 5 bis 60 Gew. -Teile eines HMS-Polyolefins mit einer Dehnviskosität gemäß ISO 20965 (Stand 15. Februar 2005, Messapparatur Typ A) von 10 ⁴ bis 10 ⁷ Pa s gemessen bei 190°C in einem Bereich der Hencky Strainrate von 0,01 s ^"1 bis 1 s ^"1 bei einem Hencky strain von 3,0, wobei sich die Gewichtsteile der Polymere zu 100 addieren, sowie

- 0,1 bis 5,0 Gew.- zumindest eines festen chemischen Treibmittels.

Bei der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzung handelt es sich bei dem ersten und auch bei dem zweiten Polymer jeweils nicht um HMS-Polyolefine.

Weitere übliche Zuschlagstoffe, wie Füllstoffe, Alterungs- und Flammschutzmittel, können in üblichen Mengen in der Zusammensetzung enthalten sein.

Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können Schaumschichten erhalten werden, die eine Schaumdichte von 200 bis 700 kg/m ³ aufweisen und sich ohne Kollaps der Zellen tiefziehen lassen. Man kann so mehrschichtige Kunststofffolien mit geringem Gewicht erhalten. Der Anteil von 5 bis 60 Gew. -Teile eines HMS-Polyolefins, insbesondere in Form von HMS-Polyethylen, gewährleistet beim erhaltenen Produkt gleichmäßige Zell große, während der Anteil von 15 bis 80 Gew. -Teile zumindest eines Polyethylens eine ausreichende Kälteflexibilität bei guter Weichheit und günstigen Produktpreis und der Anteil von 15 bis 80 Gew. -Teile zumindest eines Polypropylens für eine gute

Wärmestabilität sorgt.

Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzung kann das HMS-Polyolefin ein Polyethylen mit hoher Schmelzfestigkeit (HMS-PE) enthalten oder daraus bestehen, wobei das Polyethylen mit einer hohen Schmelzfestigkeit einen

Schmelzflussindex MFI (190 °C, 2,16 kg gemäß ISO 1133) von 0,05 bis 2,0 g/10 min aufweist. Weiterhin kann die erfindungs gemäße Kunststoffzusammensetzung auch in der Weise ausgestaltet sein, dass das HMS-Polyolefin ein Polypropylen mit einer hohen

Schmelzfestigkeit (HMS-PP) enthalten oder daraus bestehen, wobei das Polypropylen mit einer hohen Schmelzfestigkeit, wobei das Polypropylen insbesondere einen

Schmelzflussindex MFI (230 °C, 2,16 kg gemäß ISO 1133) von 0,05 bis 8,0 g/10 min aufweist.

Ebenso können für die erfindungs gemäße Kunststoffzusammensetzung auch beliebige Mischungen aus Polyethylen mit hoher Schmelzfestigkeit und Polypropylen mit hoher Schmelzfestigkeit eingesetzt werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schaumfolienlaminat, das nach dem erfindungs gemäßen Verfahren hergestellt oder herstellbar ist.

Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen

Schaumfolienlaminats für die Beschichtung von Bauteilen für die Innenverkleidung von Fahrzeugen. Weitere Anwendungen liegen im Bereich der Fertigung von Bauteilen im Airbag-Bereich, die vorteilhafterweise ohne Schwächungen oder Einschnitte für das Aufreißen des Laminats beim Öffnen des Airbags auskommen. Bei der mehrschichtigen Kunststofffolie besteht auch die Möglichkeit, dass geschäumte und kompakte

Kunststoffschichten nebeneinander unter einer Deckschicht angeordnet sind, so dass in unterschiedlichen Bereichen des Laminats eine Anpassung bezüglich der Haptik erfolgen kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der folgenden Tabelle 1 dargestellt sind.

Einsatzstoffe:

PP1: Typ: random-Polypropylen, MFI = 1,8 g/10 min bei 230 °C; 2,16 kg

PE1: Typ: Linear low density Polyethylene, MFI = 1,0 g/10 min bei 190 °C; 2,16 kg PE2: Typ: Linear low density Polyethylene, MFI = 1,9 g/10 min bei 190 °C; 2,16 kg;

Dehnviskosität gemäß ISO 20965 (Stand 15. Februar 2005, Messapparatur Typ A) von 10 ⁶ Pa s bei 190 °C bei Hencky Strain Rate von 0,1 s ^"1 bei einer Hencky Strain von 3,0

PP2: Typ: homo-Polypropylen, MFI = 2,0 g/10 min bei 230 °C;2,16 kg

PP3: Typ : Random heterophase polypropylene copolmer, MFI = 1,2 g/10 min bei 230 °C; 2,16 kg

Messmethoden:

Die Dehnviskosität wurde nach der Norm ISO 20965 (Stand 15. Februar 2005) auf einer Messapparatur des Typs A gemäß Kapitel 5.1 dieser Norm bei der jeweils angegebenen Temperatur, der angegebenen Hencky Strainrate und dem genannten Hencky strain bestimmt.

Temperaturbeständigkeit: Die Prüfung der thermischen Stabilität wird mit einem 15 x 15 cm großem Schaummuster durchgeführt, auf dem mit einer Schieblehre ein 10 x 10 cm großes Kreuz von der Mitte aus gezeichnet ist. Dieses Schaummuster wird bei mehreren Temperaturen für 24 Stunden in einen Trockenschrank gelegt. Nach 24 Stunden wird der prozentuale Schrumpf in Längs- und Querrichtung gemessen.

Die Temperatur, bei der maximal ein Schrumpf von 5% in Längs- und Querrichtung auftritt, wird als thermische Stabilität des Schaumes definiert. E-Modul: Zugversuche werden durchgeführt, um die Folien in ihrer grundlegenden Mechanik zu charakterisieren. Mit dieser Prüfung kann der E-Modul ermittelt werden. Er wird herangezogen, um die Weichheit zu beurteilen. Beim Zugversuch wird ein genormter Prüfkörper zwischen zwei Klemmbacken eingespannt und mit konstanter

Traversengeschwindigkeit auseinandergezogen. Mit Hilfe einer Kraftmessdose werden dabei auftretende Kräfte aufgezeichnet. Um Proben mit unterschiedlichen Querschnitten miteinander vergleichen zu können, wird die Kraft F auf den Ausgangsquerschnitt Ao bezogen. Daraus ergibt sich die Spannung σ. Die Spannung bei der maximalen aufgezeichneten Kraft wird Zugfestigkeit OM genannt. Als Dehnung ε wird die auf die Ausgangsmesslänge Lo des Prüfkörpers bezogene

Verlängerung AL bezeichnet. Der E-Modul wird im Hooke' sehen Bereich, in dem die Verformung reversibel ist, bestimmt. Dieser Bereich beschränkt sich auf geringe

Dehnungen. Der E-Modul E ist das Verhältnis aus Spannungsänderung Δσ zu

Dehnungsänderung Αε und ein Maß für die Steifigkeit. Je größer E, desto steifer das

Material. Der E-Modul wurde mittels Regression, von 0,05 % bis 1 % Dehnung, mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/min bestimmt. Die Zugversuche werden nach DIN EN ISO 527-3 mit 2000 mm/min durchgeführt, auf die die Prüfgeschwindigkeit nach der E-Modul- Ermittlung erhöht wird. Es werden Prüfkörper des Typs 5 verwendet.

Stress bei 100% Dehnung: Gemäß ISO 1926 (Rigid cellular plastics— Determination of tensile properties) Durchführung: Zur Durchführung der Zugversuche wird eine Zugprüfmaschine der Bauart Zwick Roell Z010 der Firma Zwick verwendet. Die Prüfung wird bei Raumtemperatur durchgeführt. Der Prüfkörper für die Zugversuche bei Raumtemperatur ist der Schulterstab nach ISO-527-3 Typ 4. Zur Durchführung der Zug- / Dehnungsversuche werden aus jedem Schaummuster mindestens fünf Prüfkörper in Längsund Querrichtung ausgestanzt. Die Probendicke wird mit einem Dickenmesser auf eine Genauigkeit von 0,01mm gemessen. Der Probenkörper wird senkrecht an den Einspannschultern in die Backen der Zugprüfmaschine eingespannt. Bei den Zugversuchen bei Raumtemperatur wird mit Dehnungsaufnehmern gearbeitet, um einen Messfehler durch eine Dehnung der Schultern auszuschließen. Die Probe wird mit einer Geschwindigkeit von 500 mm/min bis zum Bruch gedehnt.

Bruchkraft: Gemäß ISO 1926 (Rigid cellular plastics— Determination of tensile properties)

Bruchdehnung: Gemäß ISO 1926 (Rigid cellular plastics— Determination of tensile properties) In der Tabelle 1 sind die Polymerbestandteile der jeweiligen Zusammensetzungen in Gewichtsteilen aufgelistet. Zusätzlich enthält jede Rezeptur 3 Gewichtsteile Hydrocerol 592 (60 Gew.- Polyethylen und 40 Gew.- Citrate). Hydrocerol 592 basiert auf einem Salz der Zitronensäure. Hergestellt wird dieses Zitrat durch Neutralisierung von

Zitronensäure mit Natronlauge. Die Zitronensäure wird biochemisch fermentiert aus Melasse, also praktisch ein Naturprodukt aus nachwachsenden Rohstoffen. Das bei der Zersetzung entstehende C02 war vorher in Biomasse gebunden, entspringt also einem Kreislauf und stellt kein zusätzliches C02 dar. 2 Gewichtsteile UV-Stabilisator (HALS - sterisch gehindetes Phenol) und 1 Gewichtsteil schwarzer Farbstoff aus 85 Gew.- Polyethylen und 15 Gew.-% Ruß.

Beispiel PP1 PE1 PP2 PP3 PE2

1 20 60 20

2 35 45 20

3 20 40 40

4 35 25 40

5 27,5 42,5 30

6 60 20 20

7 45 35 20

8 40 20 40

9 25 35 40

10 42,5 27,5 30

11 60 20 20

12 45 35 20

13 40 20 40

14 25 35 40

15 42,5 27,5 30

Tabelle 1: Zusammensetzung der erfindungs gemäßen Beispiele 1 bis 15

Die in der Tabelle 1 angegebenen Komponenten für die Elastomer-Zusammensetzungen wurden zunächst gemischt und auf einem Zweiwellenextruder extrudiert, wobei im Extruderkopf vor der Düse eine Temperatur von etwa 210 °C herrschte. Es wurde eine Schlitzdüse mit einer Düsenbreite von 30 cm und Düsenspalt von 0,50mm verwendet. Durch die Extrusionstemperatur wurden unmittelbar Schaumfolien mit den in der Tabelle angegebenen Dichten erhalten wurden.

Anschließend wurden die Schaumfolien ohne Deckschicht hinsichtlich ihrer

physikalischen Eigenschaften untersucht. Es wurde bei den Versuchen auf eine

Deckschicht verzichtet, um eine Verfälschung der Ergebnisse durch die Deckschicht zu verhindern. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefasst: Stress bei

Dichte 100%

[g/cm ³ ] T-Beständigkeit E.-Modul Dehnung Bruchkraft Bruchdehnung

Beispiel [°C] N/mm ² MPa [N] [%]

1 689 100 43,68 4,98 8,15 1160,3

2 636 130 57,16 18,03 7,03 1052,7

3 613 130 66,39 17,44 7,59 1090,7

4 612 120 49,53 16,43 7,12 1252,3

5 640 130 94,89 25,86 7,88 880,6

6 670 120 34,51 9,32 5,61 1066,13

7 604 130 117,56 21,66 8,68 865,2

8 625 130 96,26 17,96 7,18 663,8

9 609 120 59,12 15,06 7,08 1122,6

10 582 130 154,08 25,99 8,61 677,2

11 691 100 19,86 6,34 4,89 1255,2

12 637 130 51,09 10,87 5,64 812,1

13 649 130 58,56 10,66 6,23 783,1

14 582 100 42,52 10,48 5,19 990,3

15 563 130 83,61 15,03 6,41 760,3

Tabelle 2: Ergebnisse

Die Beispiele belegen, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zur Herstellung einer Kunststoffschaumschicht beziehungsweise eines Schaumfolienlaminats im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens Schaumschichten mit guten mechanischen Eigenschaften unmittelbar bei der Extrusion unter Verwendung eines festen chemischen Treibmittels erzeugt werden können. Mit anderen Worten ist es demnach nicht erforderlich, die Zusammensetzungen zunächst zu einer weitestgehend kompakten Folie zu extrudieren und nach erfolgter Vernetzung auszuschäumen, da die Zusammensetzungen aufgrund der erfindungsgemäßen Einsatzmengen an HMS-Polyolefinen auch im Extruder in Form einer Schmelze ein ausreichendes Haltevermögen im Hinblick auf die bei der Prozessführung aus dem festen chemischen Treibmittel frei werdenden Gase besitzen.

Ferner ist aus der Tabelle 2 ersichtlich, dass die geschäumten Folien ein geringes Gewicht aufweisen und dennoch genügend Stabilität bei Verstreckungsgraden von mehr als 300 % beim Tiefziehen. Das nach dem erfindungs gemäßen Verfahren hergestellte Schaumfolienlaminat zeichnet sich durch geringe Herstellungskosten und gute Tiefzieheigenschaften aus, erlaubt Gewichtseinsparungen und benötigt durch den weniger aufwändigen Herstellungsprozess weniger Energie und Rohstoffe. Durch das geringere Gewicht wird zusätzlich im Gebrauch Laminats im automobilen Innenraum weniger Energie zur Bewegung des Fahrzeuges benötigt.