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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung leicht verklebbarer und anschäumbarer Laminate, bestehend aus einer faserverstärkten, duromeren Grundschicht und einer oder zwei Deckschichten aus einer faserverstärkten thermoplastischen Folie.
Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff werden im Skibau seit langem verwendet. Es sind dies mit duromerem Harz getränkte Fasern, Vliese oder Gewebe aus Glas oder Kohlenstoff, die unter Einwirkung von Hitze und Druck ausgehärtet werden. Wird das harzgetränkte Gewebe gemeinsam mit einer das Harz benetzenden Folie aus Kunststoff oder Metall verpresst, entsteht ein zweischichtiges Laminat. Werden weitere bedruckte oder unbedruckte Folien aus Papier, Metall oder Kunststoff, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von zusätzlichen Klebemitteln mitverpresst, entstehen entsprechend mehrschichtige Laminate, die als Ober- oder Untergurt eines Skis dienen. Die Weiterverarbeitung dieser Bauteile bereitet jedoch an den Flächen, an denen das duromere Harz freiliegt, etwa an der dem Skikern zugewendeten Seite, Schwierigkeiten, da das freiliegende Harz schwer verklebbar oder anschäumbar ist.
Es ist daher notwendig, entweder das Harz anzuschleifen, wodurch jedoch Harz verlorengeht und Glasfasern verletzt werden oder das Laminat gemäss AT-PS Nr. 339783 mit einer saugfähigen Schicht, z. B. Papier, gemeinsam zu verpressen, wobei die Beharzung und Durchtränkung dieser saugfähigen Schicht aus dem Harzangebot des Laminates erfolgt. In diesem Fall muss zwar nur die harzhältige Papierschicht abgeschliffen werden, und die Glasfasern des Laminates werden kaum verletzt, doch kann der arbeitsaufwendige und wegen des entstehenden Schleifstaubes gesundheitsschädliche Schleifvorgang nicht vermieden werden. Vor allem aber können diese angeschliffenen Laminate nur mit Hilfe teurer Epoxykleber mit dem Skikern verklebt werden.
In der DE-OS 2236492 wird vorgeschlagen, bei der Herstellung von Laminaten Thermoplastfolien mitzuverpressen, so dass Laminate entstehen, die auch mit billigen Holzklebern verklebbar sind. Die so hergestellten Schichtstoffe haben jedoch den Nachteil, dass infolge des hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Thermoplastschicht die Vorspannhöhe des Skis starken, temperaturabhängigen Schwankungen unterworfen ist. Darüber hinaus kann infolge des "kalten Flusses" der thermoplastischen Schicht die Vorspannhöhe des Skis, der ein vorgespannter Sandwichbauteil ist, bei dynamischer Beanspruchung stark abnehmen oder ganz verlorengehen, so dass der Ski weitgehend unbrauchbar wird.
Diese Nachteile können vermieden werden, wenn das Laminat mindestens eine Oberflächenschicht aus thermoplastischen Material besitzt, welches mit Gewebe, Vlies oder Einzelfasern verstärkt ist. Diese Laminate lassen sich dann an der faserverstärkten thermoplastischen Oberflächenschicht oder-schichten mit Hilfe einfacher und nicht gesundheitsschädlicher Klebstoffe mit andern Schichten verkleben oder können an dieser Oberfläche durch Anschäumen mit einem Schaumstoffkern verbunden werden. Da die faserverstärkte Thermoplastschicht keinen "kalten Fluss" aufweist, treten keine Nachteile bezüglich der Vorspannhöhe des fertigen Skis auf.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung leicht verklebbarer und anschäumbarer Laminate, dadurch gekennzeichnet, dass eine Thermoplastfolie mit einem Gewebe, Vlies oder mit Einzelfasern abgedeckt und unter Erhitzen über die Schmelztemperatur des Thermo-
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lig im Thermoplasten eingebettet wird, und dass die so verstärkte Thermoplastschicht gleichzeitig der anschliessend auf der mit dem Harz völlig getränkten Oberfläche mit einer Schicht aus faserverstärktem duromerem Harz, das sich in ungehärtetem (A-Zustand) oder vorgehärtetem Zustand (B-Zustand) befindet, verbunden wird, wobei gleichzeitig die duromere Harzschicht ausgehär- : et wird.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Schichtstoffe kann auf diskontinuierlichem oder kontinuierlichem Weg erfolgen, wobei die kontinuierliche Herstellung besonders bevorzugt ist. Die faserverstärkte Thermoplastfolie kann in einem gesonderten Arbeitsgang hergestellt werden, indem lie Verstärkungsfaser gemeinsam mit der Thermoplastfolie oder mit einem Thermoplastpulver ver- ?reist und anschliessend mit einem sich im B-Zustand befindlichen Bauteil (Prepreg) verbunden gird. Es ist in vielen Fällen jedoch vorteilhafter und weniger aufwendig, Verstärkungsfaser, Thermo- Jlastfolie und Prepreg in einem einzigen Arbeitsgang miteinander zu verbinden.
Der Prepreg kann einseitig, aber auch beidseitig mit einer verstärkten Thermoplastfolie versehen werden.
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An Stelle der Verwendung eines Prepregs ist es auch möglich, den gesamten Bauteil in einem einzi- gen Arbeitsgang in kontinuierlicher Weise herzustellen, indem etwa ein Glasgewebe mit einem duro- meren flüssigen Harz getränkt wird und diese sich im Härtungsvorgang befindliche Harz-Gewe- be-Bahn mit einer Thermoplastfolie und deren Verstärkungsgewebe unter Einwirkung von Hitze und Druck verbunden wird. Die für den jeweiligen Zweck geeignete Herstellungsform hängt von der Art der vorhandenen Pressen ab.
Die Thermoplastfolie kann mit der Verstärkungsfaser so verbunden werden, dass die Faser gleichmässig in der Folie verteilt ist, was bei einem zu verklebenden Skibauteil günstig ist. Soll das Laminat an der mit der Thermoplastschicht versehenen Seite angeschäumt werden, so wird man das Verstärkungsgewebe nicht vollständig in die Thermoplastschicht hineinpressen, da die Ver- ankerung mit dem Schaum besser ist, wenn eine grössere Haftungsoberfläche vorhanden ist.
Als Thermoplastfolien, die auch bedruckt oder eingefärbt sein können, eignen sich vor allem
Folien aus ABS sowie aus PVC, weiters Stoffe, die als Schmelzkleber in Folienform verwendbar sind : thermoplastisch verarbeitbares Polyurethan (TPU), Copolymere Polyamide und Polyester. Die
Faserverstärkung kann in Form von Geweben oder Gelegen, Vliesen oder Matten erfolgen oder in
Form von Rovings oder Kurzfasern. Als Fasermaterial eignen sich Baumwolle, Zellwolle u. a. Natur- fasern, ferner Kunststoffasern, wie hochfeste Polyesterfasern und vor allem Glasfasern und auch
Kohlenstoffasern.
Beispiel 1 : Als Grundschicht wird ein Glasfilamentgewebe von 540 g/m2 mit zirka
40 Gew.-% eines Epoxydharzes vom Typ des Diglycidyläthers des Bisphenol A mit Aminhärter, das auf einen Fluss von 10% eingestellt ist, imprägniert (Prepreg). Als Deckschichten dienen zwei
0,25 mm dicke Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) Folien und einseitig als äusserste Schicht ein
150 g/m2 schweres Baumwollgewebe. Prepreg, ABS-Folien und Baumwollgewebe werden bei 150 C,
5 bar Pressdruck und zirka 30 min Presszeit so verbunden, dass das Baumwollgewebe vom ABS an der Aussenkante vollständig eingeschmolzen wird, während ABS sich mit der Grundschicht verbin- det.
Der so hergestellte Schichtstoff ist ohne Aufrauhung mit Klebstoffen auf Aminoplastbasis verklebbar, wobei bei der Skiherstellung die baumwollverstärkte Seite dem Skikern zugewendet ist.
Beispiel 2 : Eine nach Beispiel 1 hergestellte Grundschicht wird auf beiden Seiten mit je einer 0, 15 mm dicken ABS-Folie abgedeckt, worauf auf einer Seite ein 400 g/m'schweres, unidirektionales Glasgewebe aufgelegt wird. Sämtliche Schichten werden nun bei einem Druck von 3 bar und einer Temperatur von 150 C miteinander verbunden, wobei das Glasgewebe nur teilweise in den Thermoplasten eindringt und an der Aussenseite ein unimprägniertes Glasgewebe vorliegt. Dieses wird bei der Herstellung eines Kunststoffskis nach dem Polyurethan-Injektionsverfahren vom PUR-Integralschaum benetzt bzw. durchdrungen und trägt dadurch auch wesentlich zur Steifigkeit des Skis bei.
Beispiel 3 : In eine kontinuierliche Doppelbandpresse werden folgende Schichten eingeführt : a) ein zirka 100 g/m2 schweres Zellstoffgewebe b) eine zirka 0, 3 mm dicke ABS-Folie c) eine 0, 4 mm dicke Harzschicht, aufgerakelt vor der Presse auf die ABS-Folie mit folgen- der Zusammensetzung : 100 Teile Bisphenol A-Diglycidyläther, 10 Teile Cyanamid und
0,5 Teile Dimethylbenzylamin d) eine Schicht 2400 tex Glasrovings, 4 Fäden pro cm, die in spitzem Winkel in die Harz- schicht eingedrückt werden e) ein zirka 120 g/m2 schweres a-Cellulosepapier.
Diese Schichten werden in der Presse bei 180 C und 4 bar Pressdruck in zirka 30 min verbunden bzw. ausgehärtet, wobei ein Verbundwerkstoff entsteht, bei dem das Zellstoffgewebe vollständig in die ABS-Folie eingedrungen ist. Der Schichtstoff besitzt eine Gesamtdicke von 1,2 mm und kann als Skiobergurt verwendet werden, wobei die Dekorpapierseite auch bedruckt und lackiert, die ABS-Zellstoffgewebeseite mit Harnstoffharzleim auf Holz verklebt werden kann.
Beispiel 4 : Die Grundschicht wird wie in Beispiel 1 hergestellt. Als Deckschicht wird auf der einen Seite eine unverstärkte 0,3 mm dicke ABS-Folie verwendet, auf der andern Seite eine 0, 4 mm dicke Folie aus Polyamid. In einer kontinuierlichen Presse werden bei 180 C, 5 bar Press-
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druck und zirka 5 min Presszeit die drei Schichten miteinander verpresst, wobei gleichzeitig an der Aussenseite der Polyamidfolie Kohlefaserrovings (5 Fäden pro cm, 200 tex) zugeführt werden, welche vollständig in die Polyamidfolie eingeschmolzen werden.
Beispiel 5 : In einem getrennten Arbeitsgang wird eine 300 g/m'schwere Glasseiden-Endlosmat- te mit einer 400 g/m'schweren Folie aus thermoplastisch verarbeitbarem Polyurethan (TPU) bei 200 C und 3 bar Pressdruck verschmolzen. In einer kontinuierlichen Doppelbandpresse wird auf die so erzeugte verstärkte Folie eine 0,4 mm dicke Harzschicht folgender Zusammensetzung aufgerakelt :
100 Teile Bisphenol A-Diglycidyläther
10 Teile Cyanamid
0, 8 Teile Dimethylcyclohexylamin.
In diese Harzschicht werden 1200 tex Glasrovings (6 Fäden pro cm) eingedrückt. Nach einer Gelierzeit von zirka 1 min wird in die Doppelbandpresse eingefahren, wobei noch oberseitig eine 0, 2 mm dicke, transparente und hinterdruckte PVC-Folie zugeführt wird, die als Skioberfläche dient. Nach einer Presszeit von zirka 5 min bei 190 C und 4 bar Pressdruck und einer Rückkühlzeit von 4 min auf zirka 100 C unter 4 bar Pressdruck verlässt ein 1, 0 mm dicker Verbundbauteil die Presse.
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