METHOD FOR MAKING LAYERED PRODUCTS

Abstract: 1. A process for manufacturing a laminate by bonding together a layer A formed from a fiber-reinforced and filler-free or -containing thermoplastic and a layer B formed from a foamed plastic or a textile sheet material, which comprises joining the surfaces of the layers A and B to each other by ultrasonic welding while cooling the surface of at least one layer A or B with a gaseous medium.

Description: Verfahren zur Herstelluna von Schichtstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen, bei dem eine Schicht A aus einem füllstofftialtigen und/oder fa serverstärkten thermoplastische Kunststoff sowie eine Schicht B aus einem geschäumten Kunststoff oder einem textilen Flächengebilde miteinander verbunden werden. Schichtstoffe dieser Art sind bekannt. Nach dem Verfahren gemäss den DE-OS 23 03 481 und 27 27 285 werden zwei oder mehrere Schichten erwärmt, in Kontakt miteinander gebracht und verpresst. Im allgemeinen wird dabei die aus einem gefüllten oder faserverstärkten Thermoplaste bestehende Schicht erwärmt und mittels gekühlter Pressen, Walzen oder Druckbandern mit dem Schaumstoff bzw. mit dem textilen Flächengebilde verbunden. Aus der DE-OS 25 45 700 ist ein Verfahren zur Herstellung von selbsttragenden, gepolsterten Formkörpern bekannt, bei dem eine tragende Schicht aus einem verstärkten Thermoplasten und eine Auflage aus einem Weichschaum in einem Pressvorgang verformt werden. Gegebenenfalls kann dabei eine Dekorschicht im selben PreBvorgang auf den Formkörper aufgebracht werden. Weiterhin beschreibt die DE-OS 32 35 525 einen Verbundwerkstoff aus einer tragenden Schicht aus einem mit Fullstoffen versehenen Polyolefin und einer Dekorschicht aus Weichmacher enthaltenden gegebenenfalls gesch um- ten Polyvinylchlorid. Zwecks Erzielung einer ausreichenden Haftung sind die Schichten durch eine mechanische Haftbrücke und eine Klebstoffschicht miteinander verbunden. Alle diese Verfahren sind anwendbar für die Herstellung von schwach ge krummten Formteilen, mit relativ einfacher Tragerkontur. Bei Formteilen mit einer komplizierten Kontur mit Löchern, Durchbrüchen undloder bei denen eine Materialschicht über die andere herausragt. versagen diese an sich einfachen und schnellen Verarbeitungsverfahren. In diesen Fällen ist es erforderlich, den Schaumstoff bzw. das textile Flachengebilde nach träglich mit dem Träger zu verbinden. Dazu werden spezielle Kleber eingesetzt. die jedoch bei Polyolefinen nur nach entsprechender Vorbehandlung eine gute Haftung aufweisen. Ohne Vorbehandlung der Polyolefinoberfläche werden nur mässige Haftfestigkeiten erreicht. Weiterhin sind die für Polyolefine geeigneten Kleber oftmals nicht dauerwärmebestandlg. Es war Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen zu schaffen, welches von den geschilderten Mängeln frei ist und insbesondere eine absolut gleichwertige Festigkeit der Verbindung zwischen den Schichten in allen Teilbereichen gewahrleistet. Zur Lösung dieser Aufgabe werden die Massnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die Schicht A kann aus allen thermoplastisch verformbaren Materialien bestehen, z.B. aus Olefinpolymerisaten, wie Polyethylen oder Polypropylen, Styrolpolymerisaten, wie Polystyrol, Copolymerisaten des Styrols mit Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid, Methylmethacrylat oder a-Methylstyrol, oder kautschukmodifizierten Styrolpolymerisaten, Chlor enthaltende Polymerisate, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder chlorierte Polyolefine, Polyamide, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyester sowie Mischungen dieser Polymerisate. Die thermoplastischen Kunststoffe sollen faserverstärkt sein. Vorzugsweise verwendet man dazu Langfasern, Matten, Filze oder Gewebe aus Glas, Kohlenstoff, Steinwolle oder Asbest. Es sind auch textile Fasern, wie Wolle, Baumwolle oder synthetische Fasern geeignet. Bevorzugt sind langfaserige Substanzen mit Faserlängen von 10 mm oder mehr. Der Anteil an faserigen Substanzen in der Schicht A soll vorzugsweise 10 bis 50 Gew.Z betragen. Glasfasern können mit den üblichen Schlichten und Kopplungsmitteln auf Siliconbasis vorbehandelt sein. Ausser Fasern kann die Schicht A noch die ublichen Zusatzstoffe, wie Farbstoffe, Pigmente, Fullstoffe, Flammschutzmittel, Antistatika, Gleitmittel und Stabilisatoren enthalten. Die Herstellung der Schicht A geschieht auf bekannte Weise durch Impr g- nieren, Beschichten oder Tränken der Fasern mit geschmolzenen Thermoplasten oder einer Thermoplastdispersion. Vorteilhaft kann man z.B. eine Bahn aus Glasfasermatten durch Extrusion aus einer Breitschlitzdüse mit der Thermoplastschmelze kontinuierlich beschichten. Zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit oder des Aussehens kann auf der Oberfläche nocheine - gegebenenfalls eingefärbte - Folie aufgebracht werden. Die Schicht B besteht aus einem geschaumten Kunststoff, beispielsweise aus einem Weichschaum mit einem Raumgewicht von etwa 10 bis etwa 80 kgim3 oder aus einem textilen Flächengebilde. Weichschäume im Sinne der Erfindung sind vorzugsweise solche auf Basis von Polyurethanen oder Polyolefinen sowie Weichmacher enthaltendes Polyvinylchlorid, das gegebenenfalls durch Zusatz von Styrolcopolymeren. wie Styrol-Acrylnitril Copolymerisat. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Acrylnitril Styrol-Acrylester-Copolymerisat oder Pfropfkautschuken zur Schlagz hmo- difizierung oder durch Zusatz von gesättigten Polyestern zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit modifiziert sein kann. Geeignete Weichmacher sind beispielsweise Trikesylphosphat, Phthalsäureester oder Ester aliphatischer Dicarbonsäuren. Das Weich-PVC kann ausserdem noch übliche Stabilisatoren und Pigmente enthalten. Unter textilen Flächengebilden werden insbesondere Gewebe, Gewirke, Matten, Filze, Vliese oder Teppiche verstanden. Oas Flächengewicht dieser Textilien liegt im allgemeinen zwischen 50 und 500 g/m2, vorzugsweise zwischen 100 und 300 g/m2. Die textilen Flächengebilde bestehen aus na turlichen oder synthetischen Fasern, wie Wolle, Baumwolle, Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyacrylnitril sowie aus Mischungen verscie- dener Faserarten. Der Titer dieser Fasern beträgt zwischen 30 dtex für feine Bezugsstoffe und etwa 1400 dtex für Teppiche. Zudem können die textilen Flächengebilde eine Ruckenbeschichtung aufweisen, z.8. aus einem offenzelligen Weichschaum. Die Dicke der Schichten kann je nach Anwendungsgebiet in weiten Grenzen variieren; vorzugsweise soll die Schicht A etwa 1 bis 10 mm und die Schicht B etwa 1 bis 200 mm dick sein. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden die zu verbindenden Schichten A und 8 in an sich üblicher Weise aufeinandergelegt und im allgemeinen unter leichtem Andrucken, wobei meist ein Druck von 1 bis 30 bar, insbesondere von 2 bis 15 bar, ausreicht, der Einwirkung von Ultraschall ausgesetzt. Dabei können ubliche Ultraschallgeräte mit Sonotroden aus Titan oder Titanlegierungen bzw. Aluminiumlegierungen verwendet werden. Der Frequenzbereich liegt zwecksmässig zwischen 10 und 40, vorteilhaft zwischen 18 und 25 KHz. Auch der Amplitudenbereich des Ultraschalls liegt meist im üblichen Bereich und soll im allgemeinen mindestens 5, vorzugsweise 20 bis 40ym betragen. Es hat sich gezeigt, dass fur eine erfolgreiche Ultraschallschweissung der hinsichtlich Dichte, Wandstärke und E-Modul extrem unterschiedlichen Schichten Sonotrodenformen mit stark abgerundeten Ecken und Kanten beson ders geeignet sind. Die Arbeitsflächen dieser Sonotroden sind zudem zur Vermeidung von Verbrennungen oder Zerstörungen der Schaumstruktur in mehrere Teilflächen aufgelöst, wobei diese Teilflächen durch ausreichend dimensionierte Kühlkanäle voneinander getrennt sind. Für kontinuierliche Schweissungen kann auch eine Einrichtung, bestehend aus Sonotrode und einer darunter angeordneten Vorschubeinrichtung eingesetzt werden. Hierbei ist es möglich, die Nahtqualität über die Vorschubgeschwindigkeit zu beeinflussen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zwischen die Schicht A und die Schicht B eine Zwischenschicht C eingebracht, die aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der zu den Kunststoffen der Schichten A und 5 affin ist. Das Einbringen einer Zwischenschicht C ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Schicht A aus schlecht fliessenden Kunststoffen besteht oder wenn der Schichtstoff besonderen Anforderungen, beispielsweise Beständigkeit gegenüber Kohlenwasserstoffen, genügen muss. Als Zwischenschicht kann z.B. eine Folie aus Polyurethan, oder aus chloriertem Polyethylen verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens - wird während der UltraschallschweiBung die Oberfläche wenigstens einer Schicht A oder B durch ein gasförmiges Medium gekühlt, um ein Anhaften insbesondere der Schicht 6 an der Sonotrode zu vermeiden. Hierfür ist eine entsprechende flexible Rohrleitung an die Presseinrichtung angeschlossen, so dass bei synchroner Bewegung mit der Sonotrode ein optimaler Kühleffekt erzielt wird. Die Halterung für die Rohrleitung kann gleichzeitig einen Niederhalter tragen, der den Schaumstoff bzw. das Textil im Bereich der Kontaktflächen der Sonotrode komprimiert. Durch ein Voreilen des Niederhalters ist das Aufsetzen der Sonotrode auf definiert vorverdichteten Bereichen der Schaumstoffschicht bzw. des textilen Fl chenge- bildes möglich. Als gasförmiges Medium kommt insbesondere Luft in Betracht. Um den Luftverbrauch zu minimieren kann ein taktweises Kühlen der Kontaktflächen, z.B. ab einer bestimmte Beschallungszeit, eingestellt werden. Auf diese Weise können beispielsweise eine Schicht A mit einer Dicke von s mm und eine Schicht 5 mit einer Dicke von 15 mm bei einer Amplitudentransformation von 2,5:1 und einem Druck von 10 bar innerhalb einer Sekunde miteinander verschweisst werden. Es war überraschend, daB unter der Einwirkung von Ultraschall Schichten aus sonst vollständig unverträglichen Kunststoffen miteinander verschweisst werden können, da dies unter der Einwirkung allein von Wärme und Druck oder durch Hochfrequenzverschweissung nicht bzw. praktisch nicht möglich ist. Das Verbinden der Schichten erfolgt besonders rasch, d.h. rascher als die Hochfrequenzverschweissung von flächigen Gebilden. AuBerdem sind bei dem neuen Verfahren weder Vorwärmzeiten noch Abkühlzeiten erforderlich und Verfärbungen an den zu verschweissenden Schichten treten praktisch nicht auf. Eine verlängerte Haltezeit nach der Ultraschallschweissung kann darüber hinaus die Fugenahtqualität verbessern, da die Naht dann unter Druck durch die kaltbleibende Sonotrode gekühlt wird. Die erfindungsgemäss hergestellten Schichtstoffe können daher z.B. zur Herstellung von Wandverkleidungen, Kraftfahrzeug-Innenausstattungen, Fahr zeugsitze. in der Mobelindustrie sowie im Schiffsbau verwendet werden. BeisDiel 1 Auf eine Schallkapsel für einen Diesel-Pkw aus einem mit 30 Gew.Z Glasmatten verstärkten Polypropylen wird ein Schaumformteil aus einem offenzelligen PUR-Schaum aufgeschweisst. Der PUR-Schaum ist allseitig mit einer 25pm dicken PUR-Folie ummantelt und dadurch wasser- und benzindicht. Im Bereich der Schweissnähte ist der Schaum. ausgehend von einer Dicke von 30 mm, bereits auf 5 mm vorverdichtet. Das Raumgewicht - im nicht verdichteten Bereich - beträgt 30 kg/m3. Das Schaumteil wird mit Sonotroden von 4 mm Breite mit der zu schweissenden Naht entsprechender Form bei einem SchweiBdruck von 12 bar in einer Zeit von 1 sec auf die Schicht aus verstärktem Polypropylen aufgeschweisst. Schälversuche mit einem Rollenschälgerät nach DIN 53 289 ergaben Festigkeitswerte von 3 N/mm Nahtbreite. Der Bruch erfolgte vorwiegend im Schaumstoff. BeisDiel 2 Zur Fertigung einer Rucksitzbanklehne für einen PKW wird eine tragende Schale aus einem mit 30 Gew.Z Glasmatten verstärktem Polypropylen gepresst. In diese Schale wird das Polstermaterial aus Polyurethanschaum gelegt und daruber ein textiles Flächengebilde gespannt. Das textile Fl - chengebilde besteht aus einem Gewirke aus Polyamidfasern mit einem Titer von 70 dtex. Das Flächengewicht beträgt 100 g/m2. Die Verbindung des textilen Flächengebildes mit der Schale erfolgt mit Hilfe von Ultraschall. Dazu wird eine Sonotrode von 60 mm Breite mit einer geriffelten Oberfläche eingesetzt. Der AnpreBdruck beträgt 2 bar, die Schweisszeit 0,3 sec. Schalversuche an Proben, die unter gleichen Bedingungen hergestellt worden waren, ergaben Festigkeitswerte von 3 bis 5 N/mm Nahtbreite (Rollen schältest nach DIN 53 289). Der Anriss erfolgte vorwiegend im Textil.

Claims: Patentansorüche 1. Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen, bei dem eine Schicht A aus einem füllstoffhaltigen und/oder faserverstärkten thermoplasti schen Kunststoff sowie eine Schicht B aus einem geschäumten Kunst stoff oder einem textilen Flächengebilde miteinander verbunden wer den, dadurch ekennzeichnet. daB die Schichten A und 6 unter Aneinan zerdrücken der zu verbindenden Flächen durch Ultraschallschweissung verhaftet werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Schicht A und die Schicht 8 eine Zwischenschicht C eingebracht wird, die aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der zu den Kunst stoffen der Schichten A und B affin ist. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass währen der Ul traschallschweissung die Oberfläche wenigstens einer Schicht A oder B durch ein gasförmiges Medium gekühlt wird.

Inventors: KROEBL, KARL, DR., WALD, HANS HUBERT, WELZ, MARTIN
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: B32B31
IPC codes: B29C65, B32B27