DE60116681T2

DE60116681T2 - Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus Verbundwerkstoff mit einer texturierten Oberfläche

Info

Publication number: DE60116681T2
Application number: DE60116681T
Authority: DE
Inventors: G. Hamid Bloomfield Hills Kia; F. Sheila Bloomfield Hills Kia; C. Joseph Armada Simmer; J. Terrence Sterling Heights Wathen; A. Mark Utica Buffa
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: CN1187188C; ID30424A; JP2002052555A; US7048880B2; EP1162049B1; MXPA01005653A; EP1162049A2; US6699419B1; CA2349243A1; EP1162049A3; DE60116681D1; US20030030177A1; CN1327914A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Form zum Herstellen von texturierten Verbundartikeln. Im Spezielleren betrifft die Erfindung ein Verfahren, durch das eine texturierte Oberfläche auf einem Verbundartikel durch die Verwendung einer texturierten Zwischenschicht hergestellt wird, die auf die Form aufgebracht wird, in der der Artikel danach gebildet wird, und wobei die texturierte Zwischenschicht nach dem Formvorgang als eine entfernbare Schutzschicht zurückgehalten wird, die, wenn sie entfernt wird, die texturierte Oberfläche des Artikels gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe JP-A-61044625) freilegt.
Überdies betrifft die Erfindung eine Form in Übereinstimmung mit Anspruch 12.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Offenes Werkzeugformen ist ein Prozess zum Herstellen relativ kostengünstiger Verbundtafeln in Kleinserien. Während Stahlformen oft für andere Formvorgänge verwendet werden, wurde der offene Werkzeugformprozess entwickelt, um weniger kostspielige einseitige Epoxid- oder Polyesterformen zu verwenden, um verschiedene Produkte wie z. B. Verbundtafeln von Wohnmobilen (RV) in einem In-Mold-Finish herzustellen. In diesem Prozess wird die Formoberfläche gereinigt und gewachst, wonach eine Schicht aus einem Gelüberzug aufgebracht und dann teilweise gehärtet wird. Dann wird ein Laminat auf die Gelüberzugsschicht aufgebracht und das Laminat und der Gelüberzug werden gehärtet, um ein einheitliches Teil mit einer Oberfläche zu bilden, die durch den ausgehärteten Gelüberzug definiert ist. Durch dieses Verfahren können geformte Teile mit einem Finish der Klasse A hergestellt werden, die jede beliebige von dem Gelüberzug ursprünglich getragene Farbe aufweisen.
Während die Verwendung von kostengünstigen Epoxid- oder Polyesterformen beträchtliche Kostenvorteile gegenüber anderen Formverfahren bietet, die verwendet werden, um Verbundartikel herzustellen, gibt es bestimmte durch eine Polymerform auferlegte Einschränkungen. Ein solches Beispiel ist das Formen von Tafeln wie z. B. Kraftfahrzeuginnentafeln, für die ein texturiertes Finish erwünscht ist. In der Vergangenheit wurden texturierte Kunststofftafeln entweder durch Spritzgießen oder Spritzpressen unter Verwendung von Stahlformen hergestellt. Während des Werkzeugherstellungsprozesses wird an der Oberfläche der Stahlform ein genarbtes Profil gebildet. Das genarbte Oberflächenprofil wird dann auf die Oberfläche der geformten Teile übertragen, wodurch ein texturiertes Oberflächenfinish erzeugt wird. Auf Grund der Härte der Stahlformen behalten die genarbten Oberflächen ihr Aussehen über viele Produktionsjahre bei. Im Gegensatz dazu besitzen Polymerformen nicht den gleichen Grad an Härte und daher verschleißt eine an einer Polymerform erzeugte genarbte Oberfläche schnell. Die vertikalen Wände einer genarbten Polymerform sind sehr anfällig auf Verschleiß während des Entformens mit dem Ergebnis, dass nach dem Formen von nur wenigen Teilen ein ungleichmäßiges Oberflächenfinish hergestellt wird. Demgemäß waren offene Polymerwerkzeugformen im Allgemeinen auf Formartikel mit glatten, glänzenden Oberflächen beschränkt.
Im Hinblick auf das oben Gesagte wäre es wünschenswert, wenn ein Verfahren zum Herstellen von Verbundartikeln mit einem texturierten Finish unter Verwendung einer kostengünstigen Polymerform verfügbar wäre, deren Formoberflächen nicht durch den Formvorgang beschädigt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formprozess in Übereinstimmung mit Anspruch 1, der eine Zwischenschicht verwendet, um die Oberfläche der Form von der Oberfläche eines mit der Form hergestellten Verbundartikels zu isolieren. Gemäß der Erfindung kann eine Lösung auf der Formoberfläche abgeschieden werden, um die Zwischenschicht zu bilden, deren Oberfläche gegenüber der Formoberfläche texturiert ist. Die Textur der Zwischenschicht wird dann an die Oberfläche des mit der Form hergestellten Verbundartikels übertragen. Nach dem Entformen wird die Zwischenschicht von dem Artikel entfernt, um eine darunter liegende texturierte Oberfläche des Artikels offen zu legen.
Ein geeigneter Formprozess der vorliegenden Erfindung bedingt im Allgemeinen ein Aufsprühen einer Polymerlösung auf eine nicht texturierte Formoberfläche einer Form, so dass die Polymerlösung die texturierte Zwischenschicht der Erfindung bildet. Gemäß der Erfindung sind bestimmte Spritzverfahren in der Lage, eine Polymerlösung abzuscheiden, um eine Zwischenschicht herzustellen, deren äußere Oberflächentexturierung durch die Spritzparameter wie z. B. Druck und Spritzpistolendüsengröße, gesteuert werden kann. Anschließend wird ein Verbundmaterial auf der texturierten Zwischenschicht abgeschieden, so dass das Verbundmaterial mit der texturierten Zwischenschicht in Kontakt gelangt und eine Oberfläche aufweist, die durch die Zwischenschicht texturiert ist. Das Verbundmaterial und die texturierte Zwischenschicht werden dann ausgehärtet, so dass das Verbundmaterial einen Verbundartikel mit einer texturierten Oberfläche bildet und so dass die texturierte Zwischenschicht an der tex turierten Artikeloberfläche haftet. Die texturierte Zwischenschicht kann anschließend unverzüglich von dem Verbundartikel entfernt werden oder auf dem Artikel als ein vorübergehender Schutzüberzug während eines Transports und Handlings verbleiben und später entfernt werden, bevor oder nachdem der Artikel eingebaut oder mit anderen Komponenten montiert wird.
Im Hinblick auf das oben Gesagte besteht ein bedeutsamer Vorteil der Erfindung darin, dass eine offene Werkzeugform mit glatten Formoberflächen erzeugt werden kann, wobei die Zwischenschicht das einzige Mittel zum Herstellen einer texturierten Oberfläche auf einem mit der Form hergestellten Artikels ist. Im Ergebnis können Formen, die aus kostengünstigeren und weniger dauerhaften Materialien, insbesondere Polymeren wie z. B. Epoxiden und Polyestern gebildet sind, verwendet werden, um Artikel mit texturierten Oberflächen herzustellen, ohne die Formoberflächen schnell zu beschädigen oder zu verschleißen.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung besser verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Zeichnungsfig. stellt eine Querschnittsansicht einer offenen Werkzeugform zum Herstellen eines Verbundartikels mit einer texturierten Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis einer Untersuchung, die darauf abzielte, alternative Verfahren zum Herstellen von texturierten Glasfa serverbundstoffen unter Verwendung des offenen Werkzeugformprozesses zu entwickeln. Wie zuvor erläutert benötigt die derzeitige Technologie den Aufbau einer Stahlform mit einer texturierten Formoberfläche, um texturierte Verbundartikel herzustellen. Die vorliegende Erfindung vermeidet die hohen Kosten eines Texturierens einer Stahlform durch die Verwendung einer entfernbaren texturierten Zwischenschicht, die zulässt, dass weniger haltbare Formmaterialien als kostengünstiger Ersatz für eine texturierte Stahlform verwendet werden können. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Polymerlösung, wenn sie entsprechend auf eine glatte offene Werkzeugform aufgesprüht wird, getrocknet werden, um eine Zwischenschicht mit einer Oberflächentexturierung zu bilden, die negativ auf einen mit der Form hergestellten Verbundartikel gegossen werden kann, wodurch eine texturierte Oberfläche auf dem Artikel erzeugt wird. Wenn der Artikel entformt wird, trennt sich die Zwischenschicht von der Form und haftet an der texturierten Oberfläche des Artikels. Die Zwischenschicht kann anschließend als Schutzschicht dienen, um das Risiko zu verringern, die texturierte Oberfläche des Artikels während einer Handhabung und Lagerung zu zerkratzen oder zu ruinieren. Nach dem Formen kann die Zwischenschicht jederzeit problemlos von dem Verbundartikel entfernt werden, um die texturierte Artikeloberfläche freizulegen. Zum Beispiel kann die texturierte Zwischenschicht von dem Artikel entfernt werden, nachdem der Artikel zu einer anderen Einrichtung zur Montage oder zum Einbau gebracht wurde.
In der Zeichnungsfig. ist ein Querschnitt durch einen Abschnitt einer offenen Werkzeugform 10, auf dem sich ein Verbundartikel 12 gerade im Gießprozess befindet, veranschaulicht. Wie es im Stand der Technik typisch ist, wird der Artikel 12 gebildet, indem eine Gelüberzugsschicht 14 abgeschieden wird, über die ein faserverstärktes Laminat 16 aufgebracht wird. Anschließend an das Aushärten in der Form 10 bilden die Gelüber zugsschicht 14 und das Laminat 16 den einheitlichen Artikel 12, dessen äußere Oberfläche durch die ausgehärtete Gelüberzugsschicht 14 definiert ist. Verschiedene Zusammensetzungen können für die Gelüberzugsschicht 14 und das Laminat 16 verwendet werden. Da die Gelüberzugsschicht 14 die äußere Fläche des Artikels 12 nach dem Formen bildet, müssen die Materialien für die Gelüberzugsschicht 14 und das Laminat 16 kompatibel sein. In einer Ausführungsform, die besonders erwünschte Verarbeitungs- und Benetzungseigenschaften erzielte, wurde das Laminat 16 durch eine Mischung von 25 mm (ungefähr ein Zoll) langen Glasfasern und einem chemischen Harz gebildet, das enthält:
100 Teile eines ungesättigten Polyesterharzes mit einem Styrenmonomeranteil von ungefähr 32%, erhältlich von Alpha/ Owens-Corning unter dem Namen H834. Das Harz ist ein ungesättigter Polyester auf Maleinsäureanhydrid-Basis, modifiziert mit Dicyclopentadien, und enthält ein Thixotrop und Cobalt-2-ethylhexanoat als Beschleuniger, der mit Methylethylketonperoxiden (MEKP) reagiert, um ein Aushärten bei Raumtemperatur zu erleichtern. Das Harz weist ein relative Dichte von ungefähr 1,100 g/ml und eine Brookfield-Viskosität von etwa 670 cP bei Verwendung eines RVF-Viskosimeters bei 20 U/min mit einer #3-Spindel auf.
0,81 Teile eines Benetzungs- und Dispersionsadditivs mit einer relativen Dichte von ungefähr 1,010 g/ml und erhältlich von BYK unter dem Namen W-972.
0,23 Teile eines Benetzungs- und Dispersionsadditivs mit einer relativen Dichte von ungefähr 0,930 g/ml und erhältlich von BYK unter dem Namen R-605.
0,23 Teile eines silikonfreien Lufttrennadditivs erhältlich von BYK, A-555, um Schaumbildung zu vermindern.
23 Teile eines Calziumcarbonat (CaCO₃)-Pulvers mit einer Partikelgröße von ungefähr 50 Mikrometer.
1,23 Teile eines Quarzstaub-Thixotrops, erhältlich von Cab-O-Sil unter dem Namen TR-720; relative Dichte von ungefähr 0,050 g/ml.
1,50 Teile eines Methylethylketonperoxids (MEKP), erhältlich von Elf Atochem NA unter dem Namen DDM-9; relative Dichte von ungefähr 1,084 g/ml.
Die Gelüberzugsschicht 14 war ein Material auf Polyesterbasis und daher mit dem Laminat 16 chemisch kompatibel. Geeignete Dicken für die Gelüberzugsschicht 14 und das Laminat 16 sind ungefähr 0,5 mm bzw. ungefähr 3 mm, obwohl vorhersehbar ist, dass verschiedene Dicken verwendet werden könnten. Da die äußere Oberfläche des Artikels 12 durch die ausgehärtete Gelüberzugsschicht 14 definiert ist, ist es oft wünschenswert, dass die Gelüberzugsschicht 14 eine Pigmentierung enthält, um eine für den Artikel 12 gewünschte spezielle Farbe herzustellen.
In der Zeichnungsfig. ist auch eine Zwischenschicht 20 zwischen der Oberfläche 18 der Form 10 und dem Artikel 12 gezeigt. Wie in der Zeichnungsfig. gezeigt ist die Oberfläche 18 der Form 10 glatt während die Oberfläche 22 der Zwischenschicht 20 gegenüber der Form 10 texturiert ist. Demgemäß definiert die Oberfläche 22 der Zwischenschicht 20 die Formoberfläche für den Artikel 12, so dass die Oberfläche 18 der Form 10 keinen Schaden und Verschleiß während des Vorgangs des Entnehmens des Artikels 12 aus der Form 10 erfährt. Daher besteht ein besonderes Merk mal der Erfindung darin, dass die Form 10 aus Materialien gebildet werden kann, die weit weniger beständig und verschleißfest als Stahl sind, und Polymere wie z. B. Epoxide und Polyester umfassen. Es ist jedoch vorhersehbar, dass die Vorteile der Erfindung mit anderen Arten der Formbestückung und anderen Formmaterialien realisiert werden könnten.
Gemäß der Erfindung kann die Zwischenschicht 20 derart gebildet werden, dass sie eine gewünschte Oberflächentexturierung aufweist, indem ein geeignetes Polymermaterial auf die Formoberfläche 18 aufgesprüht wird. Geeignete Polymermaterialien umfassen Polyvinylacetat-Lösungen und Acryllatex-Emulsionen. Viele Faktoren wurden in der Entwicklung der vorliegenden Erfindung berücksichtigt. Zum Beispiel sollte die auf dem Artikel 12 hergestellte Textur, außer dass sie gefällig für das Auge und anzugreifen ist, über das gesamte Teil einheitlich und von Teil zu Teil wiederholbar sein. Um problemlos entfernt zu werden, darf die Zwischenschicht 20 auch nicht mit der Gelüberzugsschicht 14 oder der Form 10 chemisch reagieren. Überdies sollte die Zwischenschicht 20 eine annehmbare Aushärtungszeit und eine minimale Dicke aufweisen, damit sie kostengünstig ist. Wie aus der nachfolgenden Erläuterung offensichtlich wird, haben Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, bewiesen, dass das Spritzverfahren und die Dicke der Zwischenschicht 20 entsprechend gesteuert werden können und müssen, um den gewünschten Grad an Texturierung für die Überzugsoberfläche 22 herzustellen, und die Leichtigkeit zu fördern, mit der die Zwischenschicht 20 danach von dem Artikel 12 nach dem Formvorgang entfernt wird.
Die in der Herstellung des Verbundartikels 12 gemäß der Zeichnungsfig. allgemein notwendigen Schritte sind zuerst das Reinigen und dann das Abscheiden eines geeigneten Formtrennmittels auf der Oberfläche 18 der Form 10. Die Zwischenschicht 20 wird dann bis zu einer geeigneten Dicke abgeschieden und getrocknet, bevor ein Gelüberzugsmaterial auf die Zwischenschicht 20 aufgesprüht wird, um die Gelüberzugsschicht 14 zu bilden. Eine zweite Schicht von Formtrennmittel kann direkt auf die Oberfläche der Zwischenschicht 20 vor dem Bilden der Gelüberzugsschicht 14 aufgebracht werden, um das spätere Entfernen der Zwischenschicht 20 von dem Artikel 12 zu erleichtern. Anschließend wird die Gelüberzugsschicht 14 teilweise gehärtet, wonach das Laminat 16 aufgebracht wird. Die Zwischenschicht 20, die Gelüberzugsschicht 14 und das Laminat 16 werden anschließend vor dem Entformen vollständig gehärtet, was den Artikel 12 ergibt, der eine texturierte Oberfläche aufweist, die in der Gelüberzugsschicht 14 definiert ist und von der die Zwischenschicht 20, die zu jeder gewünschten Zeit entfernt werden kann, überzogen ist.
In einer Reihe von Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, wurde eine Acryllatex-Emulsion, erhältlich von AC Products unter dem Namen AC940-Blue in Form einer wässrigen Lösung verwendet. Die Emulsion wurde im Originalzustand verwendet oder mit ungefähr 10% deionisiertem Wasser verdünnt. Verschiedene Spritzverfahren und -einrichtungen wurden in der Untersuchung bewertet, die Fließbehälter-, Siphonbehälter- und Druckbehälter-Spritzpistolen, sowie elektrische und druckluftlose Pumpen, ausgestattet mit verschiedenen Düsen, umfassten. In einer Untersuchung wurde gezeigt, dass, wenn die Dicke der Zwischenschicht nicht ausreichend ist, der Vorgang des Entfernens der Zwischenschicht 20 oft schwierig und zeitaufwändig ist. Andererseits erhöht eine übermäßige Dicke der Zwischenschicht unnötig die Herstellungskosten. Daher wurden Studien mit flachen Glasformen mit 0,3 × 0,3 m (ungefähr 1 × 1 Fuß), die mit einem Formtrennmittel vorbereitet wurden, das im Handel von Meguair unter dem Namen Mirror Glaze #8 Maximum Mold Release Wax erhältlich ist, durchgeführt. Zwischenschichten 20 wurden gebildet, indem eine Überzugslösung unter Verwendung einer Binks (Modell M1-G) Fließzufuhr-Spritzpistole mit hohem Volumen und niedrigem Druck (HVLP) unter Verwendung einer Nr. 10 Spritzdüse und eines Luftdrucks von ungefähr 1 bar (ungefähr 15 psi) auf die Formen aufgesprüht wurde. Die Überzugslösung wurde zubereitet, indem die oben angeführte Acryllatex-Emulsion mit deionisiertem Wasser in einem Emulsion:Wasser-Verhältnis von 10:1 verdünnt wurde. Die Formen wurden in einer Farbspritzkabine bei Nennraumtemperatur und -feuchtigkeitsgraden angeordnet, wobei die Luftströmung durch die Kabine derart eingestellt wurde, dass ein schwacher Unterdruck erzeugt wurde. Die Überzugslösung wurde auf die Formen aufgesprüht, um verschiedene Nassfilmdicken herzustellen, die mit einem Bink Nassfilmdicken-Messinstrument gemessen wurden. Nach dem Lufttrocknen für 24 Stunden, um eine feste texturierte Zwischenschicht zu bilden, wurde ein Gelüberzugsmaterial und ein Glasfaser-Verbundlaminat auf jede überzogene Form aufgebracht und gehärtet, wonach die resultierenden gehärteten Tafeln aus den Formen entnommen wurden. Anschließend wurde die Haftung der Zwischenschichten an den Tafeln bei Nennraumtemperatur und -feuchtigkeit beobachtet, wonach die Trockenfilmdichten der Zwischenschichten unter Verwendung eines Filmdicken-Messinstruments gemessen wurden.

Tabelle 1 fasst die Ergebnisse dieser Untersuchung zusammen. Tabelle 1

Trockenfilmdicke	Beobachtungen
0,04 ± 0,01 mm	leicht gerissen; sehr schwierig zu entnehmen
0,12 ± 0,02	entnommen unter geringfügigem Reißen
0,16 ± 0,02	problemlos entnommen, kein Reißen
0,21 ± 0,02	vorzeitige Entfernung während Blechentformung
0,25 ± 0,02	vorzeitige Entfernung während Blechentformung

Die Ergebnisse zeigten an, dass eine minimale Trockenfilmdicke von ungefähr 0,1 mm notwendig war, um die Entfernung der Zwischenschichten von den Blechen zu erleichtern, während Trockenfilmdicken von mehr als 0,18 mm darin resultierten, dass die Zwischenschichten bevorzugt an den Formen anstatt an den Blechen hafteten. In Folge dieser Ergebnisse wird angenommen, dass das Aufsprühen eines Formtrennmittels auf die texturierte Oberfläche der Zwischenschicht die minimale Filmdicke weiter verringern könnte, obwohl dadurch auch die Verarbeitungskosten erhöht werden. Ein geeignetes Formtrennmittel für diesen Zweck wäre Frekote700, im Handel erhältlich von Frekote, obwohl vorhersehbar ist, dass andere Formtrennzusammensetzungen verwendet werden könnten.
Es zeigte sich, dass die Trocknungszeit der Zwischenschichten eine Funktion der Filmdicke, der Luftzirkulation und der Temperatur war. Es stellte sich heraus, dass eine unverdünnte Überzugslösung, die zu einer Dicke von ungefähr 0,1 mm abgeschieden wurde, eine Trocknungszeit von weniger als 30 Minuten bei einer Temperatur von ungefähr 42 °C unter Verwendung einer Luftzirkulation von ungefähr 0,6 m/s aufwies.
In einer zweiten Untersuchung wurde die Fähigkeit bewertet, eine trockene Zwischenschicht auf der Form mit einer einheitlichen Textur herzustellen. Mehrere Tests wurden durchgeführt, um das optimale Verfahren zum Spritzen der Lösung für die Zwischenschicht zu bestimmen. Wie zuvor wurden Nennraumtemperatur und -feuchtigkeitsgrade sowie ein schwacher Unterdruck in einer Spritzkabine erzeugt. Formen in Form flacher Glasplatten (30 × 30 cm) wurden in einer horizontalen Position in der Kabine angeordnet. Vor dem Spritzen wurden die Oberflächen der Platten mit einem Formtrennmittel vorbereitet. Spritzdrücke, Düsen und Spritzabstände wurden während der gesamten Tests variiert, um eine gleichmä ßige Textur zu erzielen. Da die Textur einer Zwischenschicht das negative Abbild der Textur des fertigen Artikels ist, wurde davon ausgegangen, dass visuelle Beobachtungen der Zwischenschichten eine ausreichende Maßnahme zur Qualitätskontrolle darstellten.
Anfängliche Versuche, Zwischenschichten unter Verwendung von Fließ- und Siphonbehälter-Spritzpistolen abzuscheiden, erzeugten ein Spritzmuster, das sehr wenig Material enthielt, was eine beträchtliche Zeit erforderte, um die gewünschte Schichtdicke aufzubauen. Ein Ändern des Spritzdruckes löste dieses Problem nicht. Überdies war die Viskosität des Überzugsmaterials hoch genug, um dem Siphoneffekt der Pistolen, selbst mit der Unterstützung der Schwerkraft in der Fließpistole, entgegenzuwirken. Versuche, die Viskosität der Lösung durch weitere Verdünnung mit Wasser zu verringern, machten es möglich, dass die Lösung einheitlicher mit einer vernünftigen Menge an Materialfluss aus der Pistole heraus möglich war. Die Überzugslösung erzeugte jedoch keinen akzeptablen Grad an Genarbtheit. Stattdessen neigte die abgeschiedene Lösung dazu, auf den Oberflächen der Formen zu fließen, was einen weichen wellenartigen Effekt anstelle des gewünschten lederartigen Effekts bewirkte. Im Gegensatz dazu zeigte sich, dass eine Druckbehälter-Spritzpistole in der Lage war, die Lösung in einer unverdünnten Form zu spritzen, um eine Textur mit lederartigem Aussehen schnell herzustellen. Eine Komplikation bei der Verwendung von Spritzpistolen, die Druckluft verwenden, um die Überzugslösung zu befördern, bestand jedoch darin, dass die Überzugslösung auszuhärten begann, während sie sich in der trockenen Luft mit hoher Geschwindigkeit innerhalb des Pistolenkopfes befand, was Taschen aus getrocknetem Überzugsfilm erzeugte. Dieser Film würde schließlich abbrechen und sich auf der Form abscheiden, was in einer Verunreinigung der texturierten Zwischenschicht resultiert.
Um das oben stehende Problem zu vermeiden, wurden druckluftlose Spritzsysteme bewertet. Solche Systeme sind derart konstruiert, dass sie Materialien spritzen, die höhere Viskositäten aufweisen, als es mit Siphon- und Fließbehälter-Pistolensystemen möglich ist. Der Fluss des Materials kann entweder durch ein Ändern der Spritzdüse oder der Geschwindigkeit des Spritzmotors reguliert werden. Ein unerwünschter Pulsationseffekt wurde mit einem Typ von druckluftloser Spritzpistole erzeugt, was anzeigt, dass die Viskosität der Überzugslösung zu hoch war, um die gewünschten Effekte herzustellen, selbst wenn diese verdünnt war. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden jedoch mit einem zweiten druckluftlosen Spritzsystem erzielt, das von Glasscraft erhältlich ist und speziell zum Spritzen hoch viskoser Materialien konstruiert wurde. Dieses Spritzsystem verwendet eine 35:1-Hauptpumpe, die die Überzugslösung einer druckluftlosen Einkomponenten-Spritzpistole zuführt. Mit einer Spritzdüse mit einer kleinen Öffnung (ungefähr 0,75 mm) und niedrigen Luftdrücken [1 bis 2,8 bar (ungefähr 15 bis 40 psi)] erreichte das Spritzsystem eine relativ feine und gleichmäßige Narbung, die Leder ähnlich war. Unter Verwendung des gleichen Luftdrucks erzeugte eine Spritzdüse mit einer größeren Öffnung (ungefähr 2,0 mm) eine deutlich gröbere Narbungstextur. In beiden Fällen war das Spritzmuster sehr einheitlich und zeigte keines der Probleme, mit denen die anderen untersuchten Spritztechnologien behaftet waren.
Obwohl mehrere Durchgänge der druckluftlosen Spritzpistole notwendig waren, um eine akzeptable Filmschichtdicke von ungefähr 0,1 mm aufzubauen, betrug die benötigte Zeit weniger als zwei Minuten. Nach dem Trocknen der abgeschiedenen Überzugslösungen, um Zwischenschichten geeigneter Dicke zu erzielen, wurden Glasfaser-Verbundtafeln auf diesen Formen gebildet. Wenn die Bleche aus den Formen entnommen wurden, zeigten sie jeweils eine gleichmäßige Genarbtheit, deren Textur abhängig von dem Pumpendruck und dem Spritzdüsendurchmesser war. Daraus wurde abgeleitet, dass das Glasscraft-Spritzsystem zum Abscheiden von Zwischenschichten, die für die Zwecke dieser Erfindung geeignet sind, tauglich war.
In einer zusätzlichen Bewertung des Glasscraft-Spritzsystems wurden Glasplattenformen mit 0,3 × 0,3 m (ungefähr 1 × 1 Fuß) mit einer Schicht des gleichen Trennwachses Mirror Glaze überzogen, das in einer vorhergehenden Bewertung verwendet wurde. Eine Polyvinylacetat-Lösung wurde auf einige der Formen bei einem Druck von ungefähr 1 bar (ungefähr 15 psi), einem Düsendurchmesser von ungefähr 0,75 mm und einem Spritzabstand von ungefähr 0,9 m (ungefähr 36 Zoll) aufgesprüht. Unter diesen Bedingungen wurde ein feiner Sprühnebel erzeugt, der eine feine Narbungstexturierung auf den Formen abschied. Auf andere Formen wurde die Polyvinylacetat-Lösung bei einem Druck von ungefähr 2 bar (ungefähr 30 psi), einem Düsendurchmesser von ungefähr 2,0 mm und einem Spritzabstand von ungefähr 0,3 m (ungefähr 12 Zoll) aufgesprüht. Unter diesen Bedingungen wurde ein dichter Sprühnebel erzeugt, der ein stärker lokalisiertes Muster mit einer großen groben Narbungstexturierung auf den Formen abschied. Durch diese Untersuchung wurde gezeigt, dass der Grad an texturiertem Finish durch Anpassen des Drucks, der Düsengröße und des Spritzabstands einer druckluftlosen Spritzpistole einfach gesteuert werden kann.
Schließlich wurde die Polyvinylacetat-Lösung unter Verwendung eines zweistufigen Prozesses auf die verbleibenden Formen aufgesprüht. Der erste Schritt bestand darin, schnell eine dicke Basisschicht der Überzugslösung unter Verwendung von groben Spritzparametern aufzubauen; und zwar eines Druckes von ungefähr 2 bar (ungefähr 30 psi), eines Düsendurchmessers von ungefähr 2,0 mm und eines Spitzabstands von ungefähr 0,3 m (ungefähr 12 Zoll). Danach wurde die Überzugslösung als ein feiner Sprühnebel abgeschieden, um unter Verwendung der feinen Spritzparameter und zwar eines Druckes von ungefähr 1 bar (ungefähr 15 psi), eines Düsendurchmessers von ungefähr 0,75 mm und eines Spritzabstands von ungefähr 0,9 m (ungefähr 36 Zoll) eine feine Narbungstexturierung herzustellen. Auf diese Weise wurde eine feinnarbig texturierte Zwischenschicht schneller hergestellt als es unter Verwendung nur der feinen Spritzparameter möglich ist.
Aus dem Obenstehenden ist ersichtlich, dass ein beträchtlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung darin besteht, dass ein entfernbarer texturierter Überzug als ein alternatives Mittel verwendet werden kann, um ein texturiertes Finish auf der Oberfläche eines mit einem offenen Werkzeugformprozess hergestellten Verbundartikels zu erzeugen. Im Ergebnis überwindet die Erfindung das bisherige Erfordernis, eine kostspielige texturierte Stahlform zu verwenden, um texturierte Verbundartikel herzustellen. Stattdessen können weniger haltbare Formmaterialien verwendet werden, um Formen mit nicht texturierten (d. h. glatten) Formoberflächen zu bilden, die anschließend mit der texturierten Zwischenschicht der Erfindung überzogen werden, um den Verbundartikeln die gewünschte texturierte Oberfläche zu verleihen. Während bestimmte Spritzsysteme, Spritzparameter und Überzugslösungen bewertet wurden und es sich erwiesen hat, dass sie in der Lage sind, eine wünschenswerte texturierte Zwischenschicht herzustellen, ist vorhersehbar, dass andere Systeme, Parameter und Materialien verwendet werden können. Demgemäß soll der Umfang der Erfindung nur durch die nachfolgenden Ansprüche begrenzt sein.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Verbundartikels (12) mit einer texturierten Oberfläche, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: eine Lösung auf eine nicht texturierte Formoberfläche (18) einer Form (10) aufgesprüht wird, so dass die Lösung eine texturierte Zwischenschicht (20) auf der Formoberfläche (18) bildet; ein Verbundmaterial auf die texturierte Zwischenschicht (20) abgeschieden wird, so dass das Verbundmaterial mit der texturierten Zwischenschicht (20) in Kontakt gelangt und eine Oberfläche aufweist, die durch die texturierte Zwischenschicht (20) texturiert ist; das Verbundmaterial und die texturierte Zwischenschicht (20) in der Form (10) ausgehärtet werden, so dass das Verbundmaterial einen Verbundartikel (12) bildet, der eine texturierte Oberfläche aufweist und bei dem die texturierte Zwischenschicht (20) über der texturierten Oberfläche liegt; und anschließend die texturierte Zwischenschicht (20) von dem Verbundartikel (12) entfernt wird, um die texturierte Oberfläche des Verbundartikels (12) freizulegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung eine wässrige Polymerlösung ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyvinylacetat-Lösungen und Acryllatex-Emulsionen besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, das darüber hinaus den Schritt umfasst, dass der Verbundartikel (12) aus der Form (10) entnommen wird, bevor die texturierte Zwischenschicht (20) von dem Verbundartikel (12) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die texturierte Zwischenschicht (20) von dem Verbundartikel (12) entfernt wird, nachdem der Verbundartikel (12) an eine Stelle außerhalb der Form (10) gebracht worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lösung unter Verwendung einer druckluftlosen Spritzpistole abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die texturierte Zwischenschicht (20) abgeschieden wird, indem die Lösung durch eine erste Düse gespritzt wird, um eine erste Unterschicht der texturierten Zwischenschicht (20) zu bilden, und anschließend die Lösung durch eine zweite Düse gespritzt wird, um eine zweite Unterschicht der texturierten Zwischenschicht (20) zu bilden, wobei die zweite Öffnung kleiner als die erste Öffnung ist, so dass die zweite Unterschicht feiner texturiert ist als die erste Unterschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Formoberfläche (18) durch ein Polymermaterial definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die texturierte Zwischenschicht (20) eine Dicke von ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,18 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verbundmaterial eine Gelüberzugsschicht und ein faserverstärktes Laminat umfasst, wobei die Gelüberzugsschicht auf der texturierten Zwischenschicht abgeschieden wird und das faserverstärkte Laminat auf die Gelüber zugsschicht aufgebracht wird, wobei die Gelüberzugsschicht und das faserverstärkte Laminat miteinander in der Form gehärtet werden, um den Verbundartikel zu bilden, in welchem die gehärtete Gelüberzugsschicht die texturierte Oberfläche des Verbundartikels definiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Gelüberzugsschicht ein Polymermaterial enthält, und das faserverstärkte Laminat ein mit Polymermaterial gefülltes Fasermaterial umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das darüber hinaus den Schritt umfasst, dass vor dem Abscheiden der Polymerlösung eine Formtrennzusammensetzung auf der Formoberfläche abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das darüber hinaus den Schritt umfasst, dass vor dem Abscheiden des Verbundmaterials eine Formtrennzusammensetzung auf der texturierten Zwischenschicht abgeschieden wird.
Form (10) zum Herstellen eines Verbundartikels (12) mit einer texturierten Oberfläche, wobei die Form (10) eine nicht texturierte Formoberfläche (18) und eine texturierte Zwischenschicht (20) auf der Formoberfläche (18) umfasst, so dass ein durch die Form (10) hergestellter Verbundartikel (12) eine Oberfläche aufweist, die mit der texturierten Zwischenschicht (20) in Kontakt steht, so dass sie durch die texturierte Zwischenschicht (20) texturiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die texturierte Zwischenschicht (20) aus einer wässrigen Polymerlösung gebildet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyvinylacetat-Lösungen und Acryllatex-Emulsionen besteht.
Form (10) nach Anspruch 12, wobei die Form (10) eine offene Werkzeugform ist.
Form (10) nach Anspruch 12, wobei die Formoberfläche (18) durch ein Polymermaterial definiert ist.
Form (10) nach Anspruch 12, wobei die texturierte Zwischenschicht (20) eine Dicke von ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,18 mm aufweist.
Form (10) nach Anspruch 12, die darüber hinaus eine Formtrennzusammensetzung zwischen der Formoberfläche (18) und der texturierten Zwischenschicht (20) umfasst.
Form (10) nach Anspruch 12, die darüber hinaus eine Formtrennzusammensetzung zwischen der texturierten Zwischenschicht (20) und dem Verbundmaterial umfasst.