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Bauteil aus Schaumstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
Es besteht seit langem der Bedarf, billige Bauelemente geringen Gewichts herzustellen. Für diesen Einsatz bieten sich u. a. Schaumstoffe auf Polystyrolbasis wegen ihres geringen Gewichts, wegen ihrer sehr guten Schall- und Wärmedämmung und wegen ihrer Feuchtigkeits- und Bakterienunempfindlichkeit mit besonderem Vorteil an. Diese Schaumstoffe sind z. B. in Form von Platten für sich allein wegen ihrer ge- ringen mechanischen Festigkeit als Bauelemente zumeist nicht brauchbar und bedürfen einer Verstärkung, Beidseitig mit Kunststoffen beschichtete Schaumstoffplatten sind bereits bekannt.
Sie werden zu verschiedenenZwecken in der Praxis verwendet, doch ergeben auch die beidseitig aufgebrachten Kunststoffschich- ten in vielen Fällen keine ausreichende Festigkeit.
Eine derartige Verstärkung wäre aber auch nicht durch Aufbringen von glasfaserverstärkten, ungesättigten Polyesterharzen möglich, da diese sich als unverträglich mit dem Polystyrol erwiesen haben.
Es wurde nun gefunden, dass einseitig oder beidseitig mit Kunststoff beschichtete Schaumstoffkörper wertvolle Bauteile sind, deren Kunststoffschicht zweckmässig mechanisch, z. B. durch Einarbeiten von Geweben, Glasfasern od. dgl. verstärkt ist, wenn die Kunststoffe aus Epoxydharz und Aminen, insbesondere Amidoaminen auf Basis von di- oder polymerisierter Fettsäure als Härter bestehen.
Als Schaumstoffe können z. B. solche aus Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Hartgummi, Harn- stoffharz, Siliconharz usw. Verwendung finden. Dabei muss auf Verträglichkeit zwischen Schaumstoff und
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zeitig geringem Gewicht sowie bei nur einseitiger Beschichtung auch in der grossen Einfachheit, mit der geformte Teile erhalten werden können.
Von den zur Verwendung vorgesehenen Schaumstoffen hat sich Polystyrol als besonders geeignet erwiesen. In dieser Hinsicht wurde gefunden, dass z. B. Stangen, Rohre und insbesondere Platten aus Polystyrolschaumstoffen, welche einseitig oder beidseitig eine Schicht aus mechanisch verstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoffen aus Epoxydharz mit den vorstehend genannten Aminhärtem tragen, direkt Bauelemente mit vorzüglichen Eigenschaften ergeben. Die Härtbarkeit bei genügend tiefer Temperatur ist bei derartigen Kunststoffbeschichtungen gewährleistet.
Es war nicht vorauszusehen, dass härtbare Epoxydharz sich für die Beschichtung von Polystyrol eignen würden, zumal ungesättigte Polyesterharze für diesen Zweck unbrauchbar sind.
Die Einsatzfähigkeit von Epoxyharzen auf Polystyrol beschränkt sich auf Härtungstemperaturen des Harzes unterhalb von 60 C. Oberhalb dieser Temperatur wird Polystyrol von nicht ausgehärteten Epoxydharzen, die sich vom Dian oder andern aromaten Grundkörpern herleiten, angelöst. Amidoaminharze auf Basis von di-und polymerisierten Fettsäuren als Härter zu Epoxyharzen geben Gewähr dafür, dass während der Aushärtung die Temperatur von 600C nicht überschritten wird.
Diese neuen Bauelemente sind von besonders geringem Gewicht ; einseitig mit armiertem Kunststoff beschichtete Polystyrolplatten lassen sich kalt verformen. Bei Verwendung von Amidoaminharzen auf Basis von di-und polymerisierten. Fettsäuren als Härter für Epoxydharze werden die Spannungen, die bei derartigen Biegebeanspruchungen im Harz auftreten, durch die diesem Harztypus eigene intramolekulare Plastifizierung aufgefangen, ohne dass im Laminat Haarrisse auftreten. Stangen, Rohren sowie den beidseitig laminierten Platten ist hohe Steifigkeit, ausgezeichnete Festigkeit bei Beanspruchung auf Biegung, Zug, Druck und Stoss zu eigen. Sie sind ferner wasserabweisend, chemisch weitgehend beständig und gut isolierend gegen Wärme, Kälte und Schall.
Sie weisen eine glatte und glänzende Oberfläche auf, so dass sich
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eine zusätzliche Lackierung erübrigt. Dem Laminat können auch zur Erzielung farbiger Oberflächen Pig mente zugesetzt werden. Ein bedeutender Vorteil besteht noch darin, dass die Festigkeit der Bauelemente vorausberechnet bzw. die Dimensionen der Bauelemente auf die geforderten Festigkeiten abgestimmt werden kann, was bei den meisten bekannten Kunststoffteilen erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Bauteile wird vorteilhaft in der Weise vorgenommen, dass ein Bauelement aus Schaumstoff ein-oder beidseitig mit der beschriebenen härtbaren Kunststoffmischung beschichtet, mit einer Verstärkungseinlage versehen und schliesslich ausgehärtet wird. Beispielsweise kann man so vorgehen, dass eine Platte aus Schaumstoff auf Polystyrolbasis ein-oder beidseitig zunächst mit einem Gemisch aus Epoxydharz und dem Härter mittels einer Spachtel bestrichen wird. Danach werden Kunststoffgewebe, Fasern verschiedener Art, Glasfasern, Glasmatten oder Glasgewebe usw. aufgebracht, die wiederum mit Harzgemisch bedeckt werden. Zur Erzielung glatter Oberflächen genügt Spachtelung, jedoch können die Bauelemente auch im Pressverfahren hergestellt werden.
Nach Aushärtung des EpoxydharzHärter-Gemisches ist das Bauelement gebrauchsfähig.
Beidseitig mit glasfaserverstärktem Epoxydharz-Härter-Gemisch beschichtete Polystyrolschaumstoffplatten sind völlig steife Elemente, einseitig laminierte dagegen mechanisch leicht verformbar. Es ergibt sich daraus der grosse Vorteil, dass man einseitig planbeschichteten Polystyrolschaumstoffteilen durch Biegung die gewünschte Gestalt geben kann und anschliessend die zweite Seite des Polystyrolschaumstoffteiles beschichtet, um damit zu einem in der Biegung fixierten völlig steifen Bauteil zu kommen.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann daher zur Herstellung von direkt gebrauchsfertigen Formteilen der verschiedensten Gestalt so vorgegangen werden, dass man ein einseitig beschichtetes und ausgehärtetes Bauelement bzw. ein daraus hergestelltes Schnittmuster z. B. durch Biegen in die gewünschte Form bringt, danach auch die zweite Seite dieses Körpers zweckmässig unter Verwendung einer Verstärkung, z.. B. mittels Gewebe, Glasfasern od. dgl. mit der härtbaren Kunststoffmischung beschichtet und dann die zweite Kunststoffbeschichtung aushärten lässt. Der so verformte Bauteil ist danach völlig steif und geht nicht mehr in seine alte Lage zurück.
Diese Verfahrensweisehat sichvorzüglich. besonders im Bootsbau bewährt. kann jedoch auch auf anderen
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wie z. B. im Bauwesen, Maschinen-und Karosseriebau, Flugzeug-und Raketenbau, fürstellung von geformten Leichtbauelementen, für Nissenhütten, Tanks, Wittelrohre, Kühlschränke, Möbel usw. zur Anwendung kommen.
Allgemein ergeben sich fUr die neuen einseitig und doppelseitig laminierten Schallmstoffbauteile vie- lerlei andere Anwendungsgebiete, wie z. B. im Baugewerbe zur Herstellung von Aussen-, Innen- bzw. Zwischenwänden, Türen, Dachkonstruktionen, Baracken, Garagen, Leichtbauhäusern, ferner im Fahrzeugbau zur Herstellung von Dächern und Seitenwänden für Waggons, Autobussenund Lastwagen, fUr Rohre, Fässer und Tanks, Tiagkästen usw., ferner zur Anwendung für Fertig-und Halbfertigartikel, bei denen hohe Formstabilität bei sehr geringem Leergewicht gefordert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bauteil aus Schaumstoff, wie Platten, Stangen, Rohre und unmittelbar gebrauchsfertige Formteile, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoffbauteil einseitig oder beidseitig mit Kunststoff beschichtet ist, wobei die Kunststoffschicht mechanisch, z. B. durch Einarbeitung von Geweben, Glasfasern od. dgl. verstärkt ist, und wobei diese Kunststoffschicht aus Epoxydharz besteht, welches ein oder mehrere Amine, insbesondere ein oder mehrere Amidoamine auf Basis di- oder polymerisierter Fettsäuren als Härter enthält.