Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Formkörpern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Formkörpern mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Merkmalen.

Derartige Gegenstände finden vielfach Verwendung z.B. im Automobilbau als Armaturentafeln, Handschuhfachklappen, Mittelkonsolen, Seitentürverkleidun- gen u.dgl., aber auch für die Herstellung von Koffern, Kleinlederwaren, Möbeln u.a.. Um bei den genannten Produkten eine taktil weiche Oberfläche zu erhal¬ ten, ist das beim späteren Gebrauch die Sichtoberfläche bildende Obermaterial auf seiner Rückseite mit Schaumstoff kaschiert. Zur Herstellung der genannten Formkörper wird im allgemeinen so vorgegangen, daß ein im wesentlichen flä¬ chiges, aus einem Obermaterial wie beispielsweise Leder und einer Schaum¬ stoffschicht bestehendes flexibles Laminat in eine Spritzform eingelegt und von seiner Schaumstoffseite her mit einem thermoplastischen Kunststoff hinter¬ spritzt wird.

Im Hinblick auf eine spätere Wiederverwertung insbesondere auf dem Kraft¬ fahrzeugsektor haben die bisher verwendeten Formkörper den Nachteil, daß ihre in der Regel aus verschiedenen Materialien bestehenden Schichten so fest miteinander verbunden sind, daß sie praktisch nicht mehr getrennt und indivi¬ duellen Wiederverwertungskreisläufen zugeführt werden können. Dies ist je¬ doch eine vielerseits insbesondere an die Automobilindustrie herangetragene Forderung.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, Formkörper insbesondere zur Ausstattung von Automobilen bereitzustellen, deren einzelne Schichten sich im Zuge der Alt-Auto-Entsorgung zu Wiederverwertungszwecken voneinander trennen lassen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach wird auf die mit dem thermoplastischen Kunst¬ stoff zu verbindende Schaumstoffoberfläche ein Trennmittel aufgetragen, das die an der Oberfläche der Schaumstoffschicht offenen Poren des Schaumstof¬ fes füllt und eine eine im wesentlichen glatte Oberfläche aufweisende Trenn¬ schicht zwischen Schaumstoffschicht und thermoplastischem Kunststoff bildet. Der beim Spritzvorgang auf die Schaumstoffschicht auftreffende heiße thermo¬ plastische Kunststoff wird auf diese Weise daran gehindert, in die offenen

Schaumstoffporen einzudringen und sich mit der Schaumstoffschicht untrenn¬ bar zu verbinden. Ein weiterer sich günstig auf die spätere Trennbarkeit der beiden Schichten auswirkender Effekt liegt darin, daß durch die gewählte Zusammensetzung des Trennmittels eine Haftung zum thermoplastischen Kunststoff erreicht wird, die während des Gebrauchs des Formkörpers eine ausreichende Verbindungsfestigkeit gewährleistet und dennoch ein späteres relativ leichtes Trennen der Schichten erlaubt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Trennschicht eine Schutz¬ wirkung vor dem beim Spritzvorgang mit relativ hohem Druck auf den Schaum¬ stoff auftreffenden thermoplastischen Kunststoff ausübt. Bei den Verfahren nach dem Stande der Technik kommt es nämlich häufig dazu, daß die Schaumstoffschicht durch den aufgespritzten Kunststoff teilweise verdichtet oder stellenweise abgetragen wird. Als Folge davon treten ausgeprägte Un¬ ebenheiten des Obermaterials auf, was das betroffene Produkt in seiner Quali¬ tät erheblich mindert oder sogar zum Ausschußteil macht. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß aufgrund der Verwendung von Wasser als Dispersions- und Emulsionsmittel beim Spritzvorgang keine die Umwelt bela¬ stenden Dämpfe bzw. Gase freigesetzt werden.

Durch Versuche wurde gefunden, daß das Trennmittel insbesondere dann das spätere Trennen der Schichten des Formkörpers erleichtert, wenn eine Zusam¬ mensetzung gemäß den Ansprüchen 2 und 3 gewählt wird.

Die Zugabe eines Füllstoffes erhöht die Viskosität des Trennmittels nach An¬ spruch 4, so daß es auch bei Schaumstoffen mit relativ großen Poren verwen¬ det werden kann. In Anspruch 5 ist eine vorteilhafte Zusammensetzung eines einen Füllstoff enthaftenden Trennmittels angegeben. Die Verwendung von Quarzmehl als Füllstoff ist insofern vorteilhaft, als dieser Stoff in großen Men¬ gen vorhanden und dadurch billig und außerdem umweltverträglich ist.

Durch die Verwendung eines Naturkautschuks nach Anspruch 7 wird der For¬ derung nach möglichst umweltfreundlichen Herstellungsmethoden Rechnung getragen.

Die Lehre der Ansprüche 8-10 gewährleistet, daß auch das Obermaterial von der Schaumstoffschicht getrennt werden kann. Dies ist dann nötig, wenn diese beiden Schichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

Die in den Ansprüchen 11 bis 14 genannten Maßnahmen bewirken, daß bei Obermaterialien mit einer Oberflächenstruktur diese beim Einformen in die

Spritzform durch Dehnen und Stauchen und beim sich anschließenden Spritz¬ vorgang durch Anpressen an die Formwandung nicht beeinträchtigt wird. Diese Gefahr tritt insbesondere beim Werkstoff Leder, aber auch bei anderen, z.B. ledersimulierenden Stoffen, Kunststoff-Dekorfolien, textilen Geweben u.a. Produkten auf. Durch das Benetzen zumindest der Obermaterialrückseite mit einer Benetzungsflussigkeit gemäß den Ansprüchen 11 bis 14 läßt sich das mit Schaumstoff kaschierte Oberflächenmaterial unter weitgehender Beibehaltung seines natürlichen Aussehens und unter Vermeidung von Falten, Rissen und/oder Brüchen zu beliebig räumlich geformten Gegenständen verarbeiten. Ein Abflachen von erhabenen Strukturen auf der Oberfläche des Obermaterials durch den beim Spritzvorgang herrschenden Spritzdruck wird zuverlässig ver¬ hindert.

Die Maßnahme gemäß den Ansprüchen 15 und 16 gewährleistet, daß temperaturempfindliche Materialen wie z.B. Leder in ihrem Erscheinungsbild und ihren taktilen Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Außerdem hat es sich gezeigt, daß bei niedrigen Formwandungstemperaturen die negativen Auswirkungen der mit relativ hohem Druck und hoher Temperatur eingespritzten Kunststoffschmelze auf die Schaumstoffschicht bzw. bei Formkörpern ohne Schaumstoffschicht auf das Obermaterial selbst minimiert sind. Der Grund hierfür liegt vor allem in der durch einen Abschreckeffekt der Kunststoffschmelze an den Formwandungen hervorgerufenen Reduzierung der Fließgeschwindigkeit der Schmelze.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine an sich bekannte Spritzgießapparatur vereinfacht im Längs¬ schnitt im geöffneten Zustand, Fig. 2 die Apparatur gem. Fig. 1 im geschlossenen Zustand und

Fig. 3 eine perspektivische, den Schichtenaufbau eines mit dem erfin¬ dungsgemäßen Ver.ahren hergestellten Formkörpers zeigende Darstellung.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Apparatur ist eine von mehreren Möglichkeiten zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich dem Extruder 1 und einer daran extrusionsseitig anzu¬ schließenden Spritzgießform 2.

Der Extruder besteht im wesentlichen aus einem mit einer Heizwicklung (nicht dargestellt) ausgerüsteten Extrudergehäuse 3 und einer darin angeordneten

Schnecke 4, die um ihre Längsachse 5 drehbar ist und in Richtung der Längsachse hin- und herbewegt werden kann.

Das Extrudergehäuse 3 ist mit einem Eingabetrichter 6 ausgerüstet, durch den das aufzuschmelzende und in die Spritzgießform 2 einzuspritzende thermopla¬ stische Kunststoffgranulat 7 in den Schneckenraum 8 des Extrudergehäuses 3 einbringbar ist. Das Extrudergehäuse 3 weist des weiteren ein Extrusions¬ mundstuck 9 auf, das kalottenartig konkav nach vorn gewölbt ist und einen zentralen Extrusionskanal 10 aufweist.

Die Spritzgießform 2 besteht aus zwei miteinander verspannbaren Halbscha¬ len 11,12. Die Halbschale 12 ist an das Extrusionsmundstuck 9 des Extruders 1 anschließbar und weist einen etwa mittig angeordneten und koaxial zum Extru¬ sionskanal 10 verlaufenden Einspritzkanal 13 auf, der in eine auf der dem Extrudergehäuse zugewandten Seite 14 der Halbschale 12 angeordneten, konvexen Ausmuldung 15 mündet. Die kalottenartige Vorwölbung des Extrusionsmundstückes 9 bildet mit der Ausmuldung 15 eine schmelze-dichte Verbindung mit dem Extrudergehäuse 3.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe der hier nur schematisch er¬ läuterten Apparatur wie folgt ausgeführt werden. Zunächst wird das Obermate¬ rial, das in dem geschilderten Ausführungsbeispiel Leder sein soll, auf seiner Rück- bzw. Fleischseite mit einer Benetzungsflussigkeit besprüht, die aus 19,5 Teilen Aceton, 19,5 Teilen Isopropyialkohol, 20,5 Teilen Ethanol, 5,5 Teilen Ethylacetat und 35,0 Teilen Glycerin (85% DAB 9) besteht.

Das derart behandelte, in Form größerer Flächenstücke oder kleinerer Zu¬ schnitte vorliegende Leder kann nun entweder nach einer kurzen Einwir¬ kungszeit von wenigen Minuten verarbeitet oder zunächst zwischengelagert werden. Bei der Zwischenlagerung ist naturgemäß dafür zu sorgen, daß das Benetzungsmittel nicht verdampft, was aber unter Produktionsbedingungen leicht möglich ist, wenn die besprühten Lederteile aufeinandergestapelt und so im Stapel gelagert werden.

Nach der kurzen Einwirkzeit von einigen Minuten oder der Zwischenlagerung, die auch mehrere Stunden dauern kann, wird die Rückseite des Leders mit einer Polyurethan-Schaumstoffschicht kaschiert. Dazu wird sie zunächst mit einem Klebstoff eingestrichen und dann die Schaumstoffschicht aufgelegt und angepreßt. Der Klebstoff ist im wesentlichen eine Mischung aus einer Sili¬ konemulsion und der Dispersion eines sich aus Vinylacetat, Ethylen und Ace- tyisäureester zusammensetzenden Terpolymers. Als Emulsions- bzw. Disper-

sionsmittel wird Wasser verwendet. Der Klebstoff enhält 60 Teile der Terpoly- mer-Dispersion, 39,5 Teile Wasser und 0,5 Teile der Silikonemulsion. Der Wasseranteil der Terpolymer-Dispersion beträgt 30 Massen-%, jener der Sili¬ konemulsion 60 Massen-%.

Bevor das auf diese Weise erhaltene, aus Leder (Obermaterial 19) und Schaumstoffschicht 22 bestehende Laminat 16 in die Halbschale 11 eingelegt wird, wird die Oberfläche der Schaumstoffschicht mit einem Trennmittel einge¬ strichen, um die offenen Poren an der Oberfläche des Schaumstoffs zu füllen und eine Trennschicht 18 zwischen der Schaumstoffschicht und dem im an¬ schließenden Spritzvorgang aufgespritzten thermoplastischen Kunststoff zu erzeugen. Das Trennmittel setzt sich zusammen aus 98 Teilen einer wässrigen Naturkautschuk-Dispersion mit 70 Massen-% Kautschukgehalt und 2 Teilen einer wässrigen Silikonemulsion mit 40 Massen-% Silikonölanteil.

Wenn der verwendete Schaumstoff relativ große Poren aufweist, wird dem Trennmittel zusätzlich Quarzmehl als Füllmittel beigemischt. Das Trennmittel enthält in diesem Fall 94 Teile wässrige Naturkautschuk-Dispersion, 2 Teile wässrige Silikonemuϊsion und 4 Teile Quarzmehl.

Nach dem Auftragen des Trennmittels kann das Laminat 16 in die Halb¬ schale 11 der Spritzgießform 2 eingelegt werden, wobei dafür gesorgt wird, daß es die vorhandenen Ecken und Formmulden paßgerecht ausfüllt. Die Form wird dann geschlossen und an dem Extrudergehäuse 3 angebracht, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Sodann wird die Heizung des Extruders eingeschaltet und die Schnecke 4 in Drehung versetzt. Dadurch wird das im Extruder vorhandene, thermoplastische Kunststoffgranulat, z.B. Acrylnitrid-Butadien-Styrol-Copoly- mer, Polypropylen oder eine Mischung aus Polypropylen und einem Terpoiymer aus Ethylen, Propylen und einem Dien, plastifiziert. Ist die Schmelze gießbereit, so wird die Schnecke 4 in Richtung auf die Spritzgießform 2 vorgestoßen und der sich zwischen dem Laminat 16 und der Halbschale 12 befindliche Hohl¬ raum 17 mit Schmelze gefüllt. Nach dem Füllen der Form wird diese über eine Kühleinrichtung (nicht dargestellt) gekühlt. Die Extruderschnecke 4 behält dabei in der Regel ihre Drehbewegung bei, so daß die Schmelze unter einem gewis¬ sen Druck steht, wodurch das durch den Abkühlungsvorgang hervorgerufene Schrumpfvolumen der Schmelze - urch dauernd nachgelieferte Schmelze ausgefüllt wird. Nach Abschluß des Erstarrungsvorganges wird die Schnecke 4 angehalten, die beiden Halbschalen 11,12 voneinander getrennt und das fertige Produkt entnommen.

Der Aufbau eines mit dem im vorgenannten beschriebenen Verfahren herge¬ stellten Formkörpers geht aus Fig. 3 hervor. Das die Sichtoberfläche des Formkörpers bildende Obermaterial 19 besteht vorzugsweise aus echtem Le¬ der. Es können aber z.B. auch textile Stoffe oder ledersimulierende Kunst¬ stoffolien etc. verwendet werden. Das Obermaterial 19 kann auch aus zwei oder mehreren Teilzuschnitten 20,21 aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise aus Holz und aus Leder, zusammengesetzt sein. Die Rückseite des Obermaterials 19 ist mit einer Poiyurethan-Schaumstoffschicht unter Ver¬ wendung des weiter oben beschriebenen Klebstoffes kaschiert. Obermaterial 19 und Schaumstoffschicht 22 bilden zusammen das im wesentlichen flexible Laminat 16. Auf der dem Obermaterial abgewandten Unterseite der Schaum¬ stoffschicht befindet sich die durch das Tr.ennmittel erzeugte Trennschicht 18. Mit dieser Trennschicht haftet das Laminat an der dem Formkörper seine räumliche Gestalt und Stabilität verleihenden Trägerschicht 23 aus thermopla¬ stischem Kunststoff. Wie an den Stellen A und B der Fig.3 angedeutet, lassen sich die drei Hauptschichten eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formkörpers, nämlich Obermaterial 19, Poiyurethan-Schaum¬ stoffschicht 22 und Trägerschicht 23, voneinander trennen. Die Trenn¬ schicht 18, die in Fig. 3 aus zeichnerischen Gründen im Verhältnis zu den an¬ deren Schichten sehr viel dicker als in Wirklichkeit dargestellt ist, bleibt dabei zum größten Teil an der Poiyurethan-Schaumstoffschicht 22 haften.

Abschließend sei bemerkt, daß bei nur aus Obermaterial 19 und thermoplasti¬ schem Kunststoff (Trägerschicht 23) bestehenden Formkörpern allein das Be¬ handeln der Obermaterial-Rückseite mit der oben beschriebenen Benetzungs¬ flussigkeit ein späteres Abtrennen des Obermaterials 19 von der Träger¬ schicht 23 ermöglicht.

Bezugszeichenliste