DE2805399A1

DE2805399A1 - Verfahren zur verbesserung der waermebestaendigkeit von aus thermoplastischem karton hergestellten teilen und die damit erhaltenen teile selbst

Info

Publication number: DE2805399A1
Application number: DE19782805399
Authority: DE
Inventors: Claude Catalan; Pierre Gasnier
Original assignee: Voisin & Pascal Carton
Current assignee: Voisin & Pascal Carton
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1978-08-17
Also published as: FR2380133B1; IT7820107A0; IT1092594B; FR2380133A1

Description

Patentanwälte
Dipl,-Ing, W,Beyer Dipl,-Wirtsch,-Ing, B,Jochem

Frankfurt am Main .... ... Staufenstrasse 36

In Sachen:

CARTONNERIES REUNIES· VOISIN t PASCAL

14-16 Rue Tronchet

Lyon 6° (Rhone) Prankreich

Verfahren zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit von aus thermoplastischem Karton hergestellten Teilen und die damit erhaltenen Teile selbst.

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Teilen aus warmgeformtem oder -gepreßtem thermoplastischem Karton, Das Verfahren vermeidet bei den erhaltenen Teilen die Verformbarkeit des zu ihrer Herstellung benutzten Kartons unter Wärme; darüber hinaus gestattet es, diesen Teilen Eigenschaften zu verleihen, die der thermoplastische Karton nicht besitzt, sowie eine Verbesserung der schon vorhandenen Eigenschaften herbeizuführen, nämlich Steifigkeit, Feuchtigkeits- und Temperaturbeständigkeit auf Dauer bis zu 1o5°C_f

Die Erfindung betrifft euch im Sinne eines neuen industriellen Erzeugnisses die auf diese Weise erhaltenen Teile aus wärmeverformtem Karton, Die erfindungsgemäßen Teile können auf den verschiedensten Gebieten verwendet werden. Beispielsweise können sie in der Kraftfahrzeugindustrie Verwendung finden, insbesondere als Innenverkleidungen der

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Türen, oder zur Bildung der rückwärtigen Ablage oder der Innenverkleidüng eines besondren _krai:_twnfTer;, Gemäß den bekannten Verfahren verwendet man einen Karton, eine Holzfaser- oder eine Holzspanplatte, die über die gewöhnliche Zellulose hinaus in Bezug auf ihre Masse 3o% bis 80% eines thermoplasti- · sehen Materials enthält, wie beispielsweise Polyäthylen als Puder, Fasern oder Emulsion, Polystyrol als Puder oder Emulsion, Azetat oder VinyIchlorazetat usw.

Man beginnt damit, diesen Karton auf die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials vorzuwärmen, woraufhin man ihn in ein Preßwerkzeug hineinbringt, wo er die gewünschte Form erhält. Die Vorwärmung wird als notwendig erachtet, um das Herstellungstempo nicht außergewöhnlich zu verlangsamen.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die danach hergestellten Teile eine bestimmte Temperaturempfindlichkeit und einen Mangel an Dauerstandfestigkeit erhalten, die zu Deformationen, Maßabweichungen, Durchbiegen unter Last usw. führen. Darüber hinaus sind die mechanischen Eigenschaften nicht die besten. Gemäß einer Verbesserung dieser bekannten Verfahren wird die Temperaturbeständigkeit durch Beigabe wärmehärtender Harze während des Herstellvorganges solcher Platten erhöht. Dies hat im Fall von Nähverfahren den Nachteil, eine Quelle von Verschmutzung zu sein und die eingeführte Menge zu Lasten beträchtlicher Wasserverluste zu begrenzen, während im Fall von Trockenverfahren eine ungleichmäßige Verteilung auftritt und in beiden Fällen die Verteilung Über die Dicke des Materials unvollständig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und damit die Schaffung von Teilen aus warm— gepreßtem oder warmgeformtem Karton zu ermöglichen, die eine verbesserte Wärmebeständigkeit, einen höheren mechanischen Widerstand/ eine gute Feuerbeständigkeit, eine große Steifigkeit und gegebenenfalls darüber hinaus ein

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neues dekoratives Aussehen besitzen,

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Teile aus warmgepreßtem oder wanngeformtem Karton besteht darin, daß zwischen die erwärmten männlichen und weiblichen Werkzeug- · teile ein Stapel eingebracht wird, welcher besteht aus der überlagerung von:

- einem oder mehreren wärmeverformbaren Papier- oder Kartonbögen, die in passendem Verhältnis thermoplastisches Material enthalten;

- einem oder mehreren Komponenten, die dem Erzeugnis die Wärmebeständigkeit und verbesserte mechanische Eigenschaften verleihen;

- eineroder mehrerenKomponenten, die die Erzielung von Zusatzeigenschaften wie feuersichere Imprägnierung, Wasserundurchlässigkeit usw. ermöglichen.

Die Tatsache,.daß der Zuschnitt durch eine überlagerung verschiedener Schichten hergestellt wird, ermöglicht gemäß der gewählten Arbeitsvorbereituna die Erzielung der gewünschten Eigenschaften an einer bestimmten Stelle der Dicke des Stapels, Ein weiterer Vorteil dieses Stapels besteht in der Möglichkeit, auf einfache Weise eine Uberdicke an der gewünschten Stelle zu erzeugen.

Man sieht insbesondere, daß das Verfahren eine Verwendung praktisch trockener Bögen ermöglicht, d.h. von Bögen, deren Masse beispielsweise weniger als 5% Wasser enthält. Man vermeidet somit im Inneren des Materials die Bildung von Wasser—oder Dampfblasen, die im anderen Fall nicht versäumen würden, aufzutreten, wenn man das Preßwerkzeug auf eine erhöhte Temperatur, wie beispielsweise in der GrßPen-

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Ordnung von 17o° C erwärmt. Darüber hinaus wird es überflüssig, das Teil in der Form trocknen zu lassen.

Es versteht sich von selbst, daß der praktisch trockene Stapel gemäß der Erfindung folgende Möglichkeiten schafft:

- eine genaue Formgebuna auch bei komplizierten Formen aufgrund der Tatsache, daß das thermoplastische Material (Polyäthylen oder sonstiges) der Papier- oder Kartonbögen in Verschmelzung innerhalb der Form geht und das Material bei niedriger Dichte dergestalt fließen läßt, daß es die Einzelheiten der Vertiefung der Form ausfüllt;

- das Entformen ohne Warten und ohne die Gefahr einer Deformation wegen der Komponente, welche die Wärmebeständigkeit ergibt;

- das Teil ist ausreichend hart, auch wenn es die endgültige Steifigkeit nur nach totaler Vernetzung und Abkühlung des thermoplastischen Kartons erreicht;

- die Herstellung in schneller Aufeinanderfolge, da es ja weder notwendig ist, die Teile vor dem Entformen abzukühlen noch sie in der Form trocknen zu lassen.

Wohlverstanden kann die Verwirklichung des erfinduncTsgemäßen Verfahrens in verschiedenen praktischen Modifikationen stattfinden, insbesondere was die Zusammensetzung der Komponente anbetrifft, die es ermöglicht, die Wärmebeständigkeit zu liefern.

Insbesondere kann man vorsehent

a) die Zugabe von wärmehärtenden oder ihre Eigenschaften bis wenigstens 1o5° C bewahrenden Harzen in Pulver-

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form durch Zerstäuben auf einen oder mehrere der den Stapel bildenden Papier- oder Kartonbögen.

Man kann auch mit diesen Harzen einen Bocren Löschpapier aus Asbest, synthetischer Glasfaser (Polyamid, Azetat oder Vj.nylsjjure-chlorid, Acrylpolyester) in Natteform oder offenzelligem Schaumstoff imprägnieren. Dieser Eogen muß im Zeitpunkt der Einführung in den Stapel trocken sein.

Dieser Bogen dient lediglich als Träger der Harze; er kann sich im Laufe der Formgebung des Teils auflösen.

b) Die Einführung von zwei Materialien, die gegenseitig auf die Temperatur zu reagieren vermögen, wobei das eine Material ein einfacher 'Katalysator oder ein Porentrflaer sein kann, der die Bildung eines Schaums an der richtigen Ftr»]]p ermöglicht. Beispiel: Blockiertes Isocyanid und Polyester; das Isocyanid wird bei 15o°C freioesetzt und kann rit dem Polyester dergestalt reagieren, daß es ein Polyurethan liefert.

c) Die Einbringung von wSrmeunempfindlichen Bögen: Man kann zwischen die Kartons Faserplatten, ja sogar Wellpappe oder steife Schaumstoffe im Fall von sehr dicken Teilen Zwischenschalten. Um diese Erzeugnisse in die richtige Form zu bringen, werden sie vor der Einführung in den Stapel dergestalt zugeschnitten, daß t'berdicken vermieden werden, die sich sonst in den vertieften Abschnitten bilden würden.

d) Die Einführung von VerstSrkungskomponenten:

Um dem Teil eine besondere mechanische Festigkeit zu verleihen, kann man in den Stapel vor dem Preßvorgang eine Verstärkung einschieben, die aus Gaze oder Gewebe aus Materialien besteht, die wie Metall, Glasfaser oder auch

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plastische Stoffe bis zum erhöhten Erweichungspunkt wärmebeständig sind.

Die Verwendung eines Stapels aus Bögen ermöglicht wohlver- · standen, in die Anordnung Bögen einzufügen, die einen besonderen Zuschnitt besitzen, d.h. nur bestimmte Zonen des fertigen Teils betreffen. Dieses kann daher lediglich an bestimmten Stellen verstärkt oder verdickt werden, was die bis heute bekannten Verfahren zur Wärmeformgebung oder Verpressung von Karton nicht gestatten.

Endlich ermöglicht das erfindungscremäße Verfahren die Schaffung von Teilen aus Karton (und damit billiger Teile), die. die gleichen Eigenschaften der Beständigkeit gegenüber Wärme, Feuchtigkeit und mechanischen Beanspruchungen aufweisen, als ob sie vollständicr aus teureren Materialien wie geschichteten Kunststoffen bestehen würden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend einige Ausführungsbeispiele zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ohne die Erfindung damit zu beschränken, beschrieben:

Beispiel 1;

Man schichtet vier Bögen aus Karton mit einem Gehalt von 4o% Polyäthylenfasern, 5o% Zellulosefasern und 1o% Venylsäurechlorid, vorgewärmt auf 160⁰C, aufeinander,

Die äußeren Bögen wiegen 25o g/m ; die inneren Bögen wiegen

5oö g/m ,

Man lagert zwischen die äußeren Bögen und die inneren Bögen

symmetrisch zwei Bögen aus Vlies von 5o g/m ,zu 1oo% impräT

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niert mit Phenol- oder Melaminharz, als Schichtstoffe; diese Bögen sind trocken und auf 125°C vorgewärmt.

Als Variante kann man die imprägnierten Bögen durch eine elektrostatische Aufspritzung von gemahlenem Phenolharz-

2
pulver mit etwa 2oo g/m ersetzen.

Man preßt dann den ganzen Stapel in einer auf 175° C erwärmten Form , wobei das thermisch verformbare Material erweicht, sich verformt und dem ganzen ermöglicht, in die feinsten Vertiefungen zu fließen, während das wärmehärtende Harz auszuhärten beginnt.

Dann öffnet man die Form und nimmt das Teil heraus, das, von dem wärmehärtenden Harz gehalten, in seiner Gestalt verbleibt. Letzteres kann übrigens sein Aushärten außerhalb der Form beenden, was ein Arbeiten mit erhöhtem Tempo ermönlicht.

Der Druck und die Wärme in der Form im Laufe der Formgebung erbringen:

- die Verbindung der verschiedenen Schichten des Stapels durch Verschmelzen des plastischen Materials des Papiers oder Kartons;

- die Vernetzung der wärmebeständigen Materialien.

Die Form hat einen Stempel-Matrizen -Abstand von 1,8 mm, was die Schaffung von Teilen von der Dichte nahe 1 ermöglicht.

Man kann aus der wärmeversiegelnden Eioenschaft des Polyäthylen-Kartons Nutzen ziehen, das Teil mit einem

Überzug aus Stoff oder Plüsch zu überziehen, die umseitig auf das Polyäthylen aufgetragen und vorher in einer dem Teil entsprechenden Form wMrmeverformt sind.

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Verzierung und Teil werden dann vorqewSrmt/in einer kalten Form gegen das andere verpreßt«

Eeispiel 2:

Man schichtet vier Bögen Karton mit einem Gehalt von 4o% Polyäthylenfasern und 60% Zellulosefasern,vorgewärmt auf I60 C, aufeinander,

Die Süßeren Bögen wiegen 25o g/m , die beiden inneren Pncren

2
5oo g/m , Man fügt von jeder Feite zwischen die äußeren und

die inneren Pcgen zwei Löschpapierböaen von 80 g/n , imprägniert zu 1oo% mit einem Gemisch aus I00 Teilen gesperrtem Polyisocyanit (Desmodur .AP) und 2oo Teilen Desmophen Poo (einem Polyalkohol). Dann gibt man das ganze in die Form bei einer Temperatur von 17o°C.

Das thermisch verformbare Material erweicht, formt sich und ermöglicht dem ganzen zu fliefen, während sich gleichzeitig das gesperrte Phenolurethan in Polyisocyanit zersetzt und mit dem Desmophen 600 zu einem Hartpolyurethan reagiert.

Beispiel 3;

Man schichtet vier Bögen des thermoplastischen Kartons mit einem Gehalt von 75% Zellulosefasern und 75% als Emulsion niedergeschlagenem Polystyrol, vorgewärmt auf 16o°C,aufein-

2 ander. Die äußeren Bögen wiegen 25o g/m', die beiden inneren

2 2

Eögen 5oo g/m . Dann schiebt man zwischen die 25o g/m '-Bögen

und die 5oo g/m -Bögen weitere Bögen aus Karton mit einem

2
Elastizitätsmodul von 3oo g/m , die mit einem Lack auf der Basis von Vinylazetat gefirnist und zur Vermeidunn der Faltenbildung zuaeschnitten sind. Dann gibt man das ganze in die Form bei einer Temperatur von 15o°C. Das thermisch verformbare Material formt sich, und der steife Karton

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wird gegeneinander verleimt und gibt dem Teil seine Wa'rmesteifigkeit,

Beispiel 4:

Man schichtet drei Bögen aus thermoplastischem Karton mit "einem Gehalt von 5o% an thermon] astischeir Fasermaterial und 5o% Zellulosefasern, vorgewärmt auf 16o C, aufeinander. Alle

2
Ptfgen wiegen 25o g/m . Dann schiebt nan zwischen die beiden ersten Bögen einen Karton mit hohem Elastizitätsmodul, der zur Vermeidung von Falten aufgeschnitten ist.

Hieraufhin tut man das ganze in eine gekörnte Form bei einer Temperatur von 15o C, Das thermisch verformbare Material formt sich unter Abbildung des Musters der Form, wobei der steife Karton dem Teil die Festigkeit verleiht. Da das Teil dergestalt herauskommt, gentigt eine Spritzlackierung, um es fertigzumachen.

Beispiel 5;

Zur Schaffung eines Teils mit einem großen ebenen Bereich und einer kompliziert geformten Seite schichtet man:

- einen Bogen aus thermoplastischem Karton wie derjenige

2
beim Beispiel 1 mit 5oo g/m , vorgewärmt,

- dann auf den ebenen Bereich einen Karton von 1,5 mm Stärke;

- auf den zu verformenden Bereich drei BHnder aus vorge-

2 wärmtem thermoplastischem Karton von 5oo g/m in Sand-

2 wichform zwischen zwei Vliesen,von 5oo g/m , imprägniert mit Phenol;

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- dann, das ganze überdeckend, einen vorgewärmten Eoqen aus thermoplastischem Karton wie der erste.

Das Ganze wird in einer Form mit einem Abstand von 2,5 mm gepreßt,

Beispiel 6;

Man kann in den Stoß aus thermisch verformbarem Karton eine oder mehrere Bögen Vlies oder Löschpapier, imprägniert mit feuerfesten Salzen wie Ammoniumphosphat,einfügen.

Als Variante kann man auch diese feuerfesten Salze unmittelbar auf einen jeden thermisch verformbaren Karton zerstäuben. Beispielsweise kann man eine elektrostatische Zerstäubung von 2o% Ammoniumphosphat auf die Gewichtsmenge des thermisch verformbaren Kartons anwenden.

Beispiel 7:

Auf einen Teilbereich oder die ganze Oberfläche des Teils kann man in den Stapel eine Verstärkung einbringen, die aus wenig wärmeempfindlichen Materialien besteht oder zumindest einen Erweichungspunkt über 1oo C besitzt. Dabei kann es sich insbesondere handeln um:

- ein metallisches Drahtgeflecht;

- eine Glasfasermatte;

- eine Siebplatte aus Polyamid, Polyester oder ebenso gewissen Polypropylenen,

Beispiel 8t

Die Tatsache, daß man unter WSrme einen komplexen Stapel bildet, erlaubt das Einfügen von Erzeugnissen, die dem Teil eine besondere gewünschte Eiaenschaft verleihen, Peispiels-

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weise kann man in den Stapel ein Platt PolySthylen zur Bildung einer Dampfsperre einfügen.

Patentansprüche /

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Claims

Patentansprüche

1.\ Verfahren zum Herstellen von Teilen aus warmverformtein Karton durch Einführen einer Tafel zwischen die erhitzenden männlichen und weiblichen Werkzeughälften einer Presse, dadurch gekennzeichnet, daß die Tafel aus einem zusammengesetzten Stapel besteht, der durch Äufeinanderschichten folgender Elemente besteht:

-" mehrere Bögen aus einem thermisch verformbaren Papier oder Karton;

- einer oder mehreren Schichten aus wärmereagiererden Rohstoffen oder Gemengen (Gemischen), die nach der Temperatureinwirkung und Wiederabkühlung Harze mit einem Elastizitätsmodul für Zug und Biegung von mehr als 5oo hbar liefern, wobei diese ]

^ten bleiben.

wobei diese Modulwerte bis mindestens 1o5 C aufrechterhal-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aufeinandergeschichteten Papier- oder Kartonbögen praktisch wasserfrei sind, d.h. ihre Masse beispielsweise weniger als 5% Wasser enthält, so daß nach der Warmverformung das Teil sofort ohne die Notwendigkeit des Belassens in der Form entformt werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

ge ken η ζ ei c h η e t , daß die Harze durch Zerstäubung auf einen oder mehrere der den Stapel bildenden Papier- oder Kartonbögen eingebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in den Stapel mindestens

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ein Bogen Löschpapier oder Vlies eingelegt wird, das mit vernetzbaren Harzen imprägniert ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stapel mindestens ein Bogen eingefügt wird, der auf ledJalich den interessierenden Bereich der Oberfläche des Stapels zugeschnitten ist, nämlich diejenigen Zonen, die auf dem fertigen Teil Vertiefungen ergeben.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stapel ein Verstärkungselernent eingefügt wird, das aus einem Stück Gaze, Gewebe oder einem perforierten Bogen eines Materials besteht, das wie Metall, Glasfaser oder Kunststoffe bis zum erhöhten Punkt der Erweichung wärmebeständig ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stapel mindestens eine Schicht aus feuerfesten Salzen wie Ammoniumphosphat eingefügt wird, wobei diese Einfügung durch Zerstäubung der Salze auf einen Bogen des thermisch verformbaren Kartons oder durch Einfügung eines imprägnierten Blattes Löschpapier oder Vlieses erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daP ein Teilbereich der Oberfläche des Stapels durch ein gegenüber

•WSrme wenig empfindliches Material wie ein Karton oder eine Faserplatte ersetzt wird, wobei die die Homoaenität des Teils gewährleistende Verbindung daraufhin durch die Verschmelzung des thermoplastischen Materials mit dem thermisch verformbaren Karton erfolgt, wenn der Stapel in der Form erwärmt wird.

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9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stapel ein Boqen aus Polyäthylen zur Bildung einer Dampfsperre eingefügt wird.

1o. Teil aus warmverformtem Karton, hergestellt einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß es Dauerstandfestigkeit besitzt, wenig empfindlich gegenüber Wasser und Wasserdampf ist und ohne Deformation einer Temperatur von 1oo C während 24 Stunden zu widerstehen vermag.

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