AT383989B

AT383989B - Verfahren zur herstellung dynamisch hochbeanspruchter glasfaserpolyester-polyurethansandwichbauteile

Info

Publication number: AT383989B
Application number: AT21182A
Authority: AT
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Freund; Werner Ing Kiessling; Hubert Dr Ing Ochmann
Original assignee: Grube Veb Kraftfahrzeug
Priority date: 1981-02-02
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1987-09-10
Also published as: ATA21182A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung dynamisch hochbeanspruchter
Glasfaserpolyester-Polyurethan-Sandwichbauteile mit Deckschichten aus Glasfaserpolyester und mit einem Stützkern aus Polyurethan-Hartschaum zur Verwendung im Fahrzeugbau u. dgl. mit vorwiegend tragenden Funktionen.

Es sind Sandwichbauteile mit PUR-Hartschaum-Stützkern und Deckschichten aus Glasfaserpoly- ester bekannt, die in Hull- un Füllbauweise hergestellt werden, wobei für hochbeanspruchte Tei- le teilweise im Stützkern verankerte Deckschichten verwendet werden. Solche Verankerungen sind z. B.

1. eine Art formschlüssige Verbindung zwischen Stützkern und Tragschicht, indem in der vorgefertigten Deckschicht eingebettete, granulate Verankerungszonen für den danach aus- geschäumten Stützkern vorgesehen sind.

2. Bauteile, die im Depot-Verfahren nach DD-PS Nr. 110210 hergestellt werden, wobei die Tie- fenverankerung aus mehreren Schichten Verstärkungsmaterial besteht und im Aufbau, von innen her gesehen, die innere Schicht aus mehreren Lagen Vlies, deren Faserdurchmes- ser von Lage zu Lage abnimmt, und die äussere Schicht aus mehreren Lagen Gewebe be- stehen, wobei beide Schichten untereinander vernadelt sind ;
3. geringfügiger Art, die dadurch erreicht werden, dass der Stützkern vorgefertigt und abge- schliffen wird und darauf die Tragschichten aufgebracht werden, wobei das Matrixmaterial (Harz) die angeschliffenen Schaumporen ausfüllt und auf diese Weise eine oberflächige
Verankerung mit unbedeutender Tiefenwirkung bildet.

Die Füllbauweise nach 1. und 2. hat gegenüber der Hüllbauweise nach 3. zwar den Vorteil, dass eine tiefere Verankerung erfolgt, jedoch wird die negative chemische Beeinflussung zwischen ausgehärtetem Polyesterharz und angeschäumtem PUR-HS nicht eliminiert, so dass aus diesen Grün- den meistens Epoxydharz an Stelle von Polyesterharz bevorzugt wird, um diesen für den Haftver- bund festigkeitsmindernden Prozess auszuschliessen.

Bei 3. wird diese negative Erscheinung vermieden, da durch die Hüllbauweise das flüssige
Polyesterharz auf den ausgehärteten Polyurethan-Hartschaum aufgebracht wird und dadurch die bekannten, verbundstörenden, chemischen Beeinflussungen vermieden werden. Beim Depot-Verfahren nach 2. werden diese Vorgänge nicht vermieden, sondern lediglich durch Verankerungseffekte über- deckt.

Hochbeanspruchte Sandwichkonstruktionen müssen so bemessen sein, dass die Deckschichtdicke, Stützkerndicke und-dichte den Beanspruchungen entsprechen. Deshalb müssen durch den technologischen Vorgang die vorgegebenen Werte eingehalten und zuverlässig gewährleistet sein. Das lässt sich beim Depot-Verfahren durch das handwerkliche Handauflegeverfahren erreichen, indem in das nasse Laminat die vernadelte Verankerungsschicht eingedrückt wird. Nach dem Aushärten des Harzes liegt dann die vorgefertigte Deckschicht so vor, dass der tragende Glasfaserpolyesterbereich die vorherbestimmte Dicke zur Aufnahme der Zug- und Druckkräfte definiert besitzt und der Restbereich für die Durchschäumung freigeblieben ist.

Mit dem qualitativ besseren Injektionsverfahren, das für das Depot-Verfahren vorgesehen ist, lässt sich bei gekrümmten Bauteilen die exakt definierte Abgrenzung nicht zuverlässig erreichen, da das injizierte Harz der Verankerungsschicht in nicht definierbarer Tiefe mit durchtränkt und somit die Deckschicht in der für die vorausbestimmte Festigkeit festgelegten Dicke regellos schwankt, wobei eine Verdickung für die Schaumverankerung eine Reduzierung bedeutet und eine zu dünne Deckschicht die geforderte Festigkeit nicht gewährleistet.

In der DE-AS 1147029 ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern beschrieben, bei denen die Deckschicht aus einer Kunststoffolie besteht, die im fertigen Zustand auf einen Schaumstoffkern aufgebracht und mit diesem verklebt wird. Aus der DE-AS 2127582 ist ein Verfahren zur Füllung einer Form mit drei verschiedenen Schaummaterialien bekannt und in der AT-PS Nr. 229561 ist gezeigt, dass man zwischen einer Kunststoffolie und einem Kern eine Sperrschicht anordnen kann.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, dynamisch hochbelastbare Stützkernbauteile mit Deckschichten aus Glasfaserpolyester und Polyurethan-Hartschaum-Stützkern beanspruchungsgerecht so herzustellen, dass die genannten Nachteile der chemischen Beeinflussung und der regellosen Deck-

schicht-Dickenschwankung bei injizierten Deckschichten unter Beibehaltung der Tiefenverankerung ausgeschlossen werden, die Herstellung der Bauteile jedoch technologisch rationell und zuverlässig erfolgen soll, wobei Arbeitskosten und Material eingespart werden.

Das Wesen der Erfindung besteht darin :
1. die negative chemische Beeinflussung zwischen Polyesterharz und Polyurethanschaum, die durch die Füllbauweise bedingt ist, indem das flüssige Schaumgemisch mit dem bereits ausgehärteten Polyesterharz zu für den Haftverbund festigkeitsmindernden Erscheinungen führt, zu vermeiden und
2. die bei Anwendung des rationellen Injektionsverfahrens in Verbindung mit einer tiefen
Verankerung unterschiedlichen Deckschichtdicken, die verfahrensbedingt sind, auszuschal- ten.

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass in einer Form die Deckschichtmaterialien, dann eine Sperrschicht, wie Papierfolien, getränktes Feingewebe usw., und ein Verankerungsmaterial, vorzugsweise in Form eines aus Sperrschicht und Verankerungsmaterial verklebten, formstabilen
Vorformlings, eingelegt werden, worauf dann schäumbares, Polyurethan-Hartschaum bildendes Ge- misch eingebracht und ausgeschäumt wird, worauf das zur Bildung des Glasfaserpolyesters verwen- dete Harz eingespritzt und ausgehärtet wird. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine definierte Wanddicke der Deckschichten durch Verwendung von schaum- und harzhemmenden
Mitteln durch ein rationelles Kombinationsverfahren erreicht.

Es wird also der Schäumungsprozess und das Injizieren in einer Form und in einem Arbeits- gang durchgefügt. In die für den Schäumdruck bemessene Form werden die Deckschicht- und Verankerungsmaterialien eingelegt, wobei zwischen beiden Materialien die Sperrschicht liegt. Diese
Schicht sperrt den reagierenden Schaum nach der Durchtränkung der Verankerungsschicht so ab, dass dieser nicht in das undurchtränkte Deckschichtmaterial eindringen kann. Nachdem der Schaum seine feste Phase erreicht hat, wird das Harz für die Deckschicht in dieser Form injiziert. Die durch den exothermen Schäumvorgang entstandene Wärme verflüssigt das Injektionsharz und beschleunigt zugleich den Härteprozess des Harzes.

Das in die Form eingelegte Deckschichtmaterial wird am Formrand beim Schliessen der Form mitgehalten, wobei das Verankerungsmaterial als Vorformling so hergestellt wird, dass dieses formstabil ist und den festgelegten Abstand, unter Umständen durch geeignete Distanzstücke in der Form, ohne Faltenbildung gewährleistet. Das wird dadurch erreicht, dass das Material z. B. mit Polyvinylacetat eingesprüht und trocken eingelegt wird. Das Verankerungsmaterial besteht aus einer Schicht, die je nach Beanspruchungshöhe mehr oder weniger bauschig ist. Die Sperrschicht kann als gesonderte Schicht lose mit dem Verstärkungsmaterial eingelegt werden bzw. auch mit der Verankerungsschicht verklebt sein. Die Sperrschicht kann z.

B. aus Spezialpapier bestehen, das sowohl für den Schaum als auch für das Matrixmaterial der Deckschicht eine gute Klebeverbindung ergibt ; es eignet sich auch Spezialfolie. Für sphärisch gekrümmte Bauteile besteht die Sperrschicht aus einem feinmaschigen Gewebe, auf das z. B. Polyvinylacetat-Spachtelmasse aufgetragen und in nassem Zustand mit der Verankerungsschicht verklebt wird. Dieses durchtränkte Spezialgewebe (z. B. Polyesterfeingewebe) ist für den aufsteigenden Schaum, auch für extreme Schäumdrücke eine dichte Sperrschicht, die das Durchwandern des Schaumes in das Deckschichtverstärkungsmaterial völlig verhindert. Verfahrensgemäss wirkt die Sperrschicht hemmend gegenüber dem Vordringen des Schaumes. Die Sperrwirkung tritt auch dann ein, wenn das Injizieren vor dem Schäumen vorgenommen wird.

Claims

PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung dynamisch hochbeanspruchter Glasfaserpolyester-Polyurethan-Sandwichbauteile mit Deckschichten aus Glasfaserpolyester und mit einem Stützkern aus Polyurethan- -Hartschaum zur Verwendung im Fahrzeugbau u. dgl. mit vorwiegend tragenden Funktionen, dadurch <Desc/Clms Page number 3> gekennzeichnet, dass in einer Form die Deckschichtmaterialien, dann eine Sperrschicht, wie Papierfolien, getränkte Feingewebe usw., und ein Verankerungsmaterial, vorzugsweise in Form eines aus Sperrschicht und Verankerungsmaterial verklebten, formstabilen Vorformlings, eingelegt werden, worauf dann schäumbares, Polyurethan-Hartschaum bildendes Gemisch eingebracht und ausgeschäumt wird, worauf das zur Bildung des Glasfaserpolyesters verwendete Harz eingespritzt und ausgehärtet wird.