DD260829A3

DD260829A3 - Verfahren zur herstellung aeusserst leichter, biegesteifer sandwichformteile, insbesondere unsinkbarer bootskoerper und anderer schwimmkoerper aus polyurethanhartschaum und glasfaserverstaerktem, ungesaettigtem polyesterharz

Info

Publication number: DD260829A3
Application number: DD29391086A
Authority: DD
Inventors: Manfred Puhlmann; Wolfgang Kaiser; Horst Janz
Original assignee: Manfred Puhlmann
Priority date: 1986-08-28
Filing date: 1986-08-28
Publication date: 1988-10-12

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen direkten aeusserst haftfesten Grenzschichtverbund zwischen Polyurethanhartschaumkern und glasfaserverstaerkten, ungesaettigten Polyester-Deck- und Umhuellungsschichten herzustellen. Dadurch wird es moeglich, sehr leichte Sandwichformteile mit sehr duennen (2 mm) GUP-Deck- und Umhuellungsschichten unter Erreichung hoher Festigkeits- und Biegesteifigkeitswerte herzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass nach dem Einlegen der Glasfaserarmierung in das Formwerkzeug ein sehr duennes, mit Thermoplast getraenktes E-Glasvlies aufgelegt oder die Glasarmierung an der Oberflaeche mit einem Thermoplast beschichtet wird, der gegenueber dem einzutragenden PUR-Schaumreaktionsgemisch unloeslich ist, jedoch in dem anschliessend injizierten Polyesterharz aufgeloest wird.

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Bootskörper sowie andere Formteile in Sandwichbauweise mit PUR-Hartschaum-Stützkern und Deck- bzw. Umhüllungsschichten aus glasfaserverstärktem, ungesättigtem Polyesterharz (GUP) bekannt, wobei man meist zuerst die GUP-Hülle im Handauflegeverfahren (Kontaktverfahren) herstellt und danach der gebildete Hohlkörper mit PUR-Hartschaum ausgefüllt wird.

Es ist in der Fachwelt bekannt, daß bei dieser Verfahrensweise der PUR-Hartschaum aus GUP eine außerordentlich schfechte Haftfestigkeit besitzt und so hergestellte Formteile bei nur geringer Beanspruchung eine relativ kurze Lebensdauer haben.

Es wurden deshalb GUP-Deck- und Umhüllungsschichten mit den verschiedensten Verankerungen entwickelt, damit der später eingetragene PUR-Hartschaum diese Verankerungen umschäumt und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen Stützkern und Umhüllungsschicht entsteht.

Als Verankerungen dienen z. B. gebogene Metalldrähte, aufgestreute Granulate aus thermoplastischen Materialien, Quarzsand, kleine gebogene Metallbleche oder auch mehrere Lagen Glasfaservlies, Matten und/oder Gewebe mit unterschiedlichen Faserdurchmessern und mechanischer Bindung durch vernadeln oder vernähen.

Allen diesen Verfahren haftet der Mangel an, daß die Deck- oder Umhüllungsschichten zu dick und zu schwer werden und außerdem nur punktweise an den Ankerstellen ein mechanischer Verbund zwischen dem Stützkern und der Umhüllungsschicht vorhanden ist.

Bei den neuesten Verfahren wird der umgekehrte Weg beschriften, indem man zunächst den PUR-Schaumkern fertigt, dann wird dieser durch mechanisches Beschleifen von Trennmittelresten und der Oberflächenhaut befreit, danach heftet man mit mechanischen Klammern das trockene Glasfaserverstärkungsmaterial an den PUR-Schaumkern an und legt diesen in ein allseitig geschlossenes Formwerkzeug, danach wird mittels Vakuuminjektionsverfahren das ungesättigte Polyesterharz eingetragen und das Glasfaserverstärkungsmaterial durchtränkt. Dieser Verfahrensweg liefert Sandwichformteile mit relativ gutem Grenzschichtverbund, der dadurch erreicht wird, daß in dem Anteil offener Zellen an derPUR-Schaumkernoberfläche eine mechanische Verankerung erfolgt und zusätzlich eine physikalische Haftung durch Adhäsionskräfte des Polyesterharzes an der PUR-Hartschaumoberfläche.

Die Nachteile dieses Verfahrens sind eine relativ dicke Umhüllungsschicht aus GUP, bedingt durch das Vakuuminjektionsverfahren bei dem eine Wanddicke unter 4mm nicht möglich ist und ein hoher Verbrauch an Polyesterharz, da die Eindringtiefe des Polyesterharzes in den Anteil offener Zellen des PUR-Hartschaumkernes Undefiniert tief ist. Dadurch bedingt erreichen die Sandwichformteile eine unzulässig hohe Masse.

Es ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem in ein allseitig geschlossenes Formwerkzeug nach dem Trennmittelauftrag das Glasverstärkungsmaterial eingelegt wird, danach eine Sperrschicht, bestehend aus einer unlöslichen Folie, auf der sowohl Polyesterharz als auch PUR-Hartschaum haftet. Er kann auch ein feinmaschiges Gewebe mit einer Spachtelmasse aus Polyvinylacetat verwendet werden, danach wird eine Verankerungsschicht aus bauschigem Material mit der noch nassen Polyvinylacetat-Spachtelmasse verklebt.

In den sich bildenden Hohlraum wird zunächst PUR-Hartschaum eingetragen, der den Hohlraum ausfüllt, in die Verankerungsschicht eindringt und mit der Sperrschicht eine Haftung eingeht, nach der Abbindezeit des PUR-Hartschaumes wird mit Polyesterharz im Vakuuminjektionsverfahren des Glasfaserverstärkungsmaterial getränkt, so daß auf der anderen Seite der Sperrschicht ebenfalls eine Haftung erfolgt. Dieses Verfahren umgeht somit den direkten Grenzschichtverbund zwischen PUR-Hartschaum und dem GUP, in dem eine physikalische Haftung durch Adhäsion an der jeweiligen Seite einer unlöslichen Sperrschicht erzeugt wird, auf der PUR-Schaumkernseite durch mechanische Verankerung mittels des eingelegten bauschigen Faservlieses etwas verstärkt.

Der entscheidende Nachteil dieses Verfahrens ist die erhebliche Wanddicke, die zwar definiert und relativ gleichmäßig, aber wegen der relativ dicken Sperrschicht und des verwendeten Vakuuminjektionsverfahrens mindestens zwischen 6 und 8 mm liegt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erzeugung eines direkten äußerst haftfesten Grenzschichtverbundes zwischen Polyurethanhartschaumkernen und glasfaserverstärkten ungesättigten Polyester Deck- und Umhüllungsschichten, wodurch es möglich ist, sehr leichte Sandwichformteile mit sehr dünnen (S2 mm) GUP-Deck- und Umhüllungsschichten unter Erreichung hoher Festigkeits- und Biegesteifigkeitswerte herzustellen, insbesondere zur Produktion von unsinkbaren Bootskörpern, Segelbrettern und anderen Schwimmkörpern, wobei eine hohe Ökonomie erreicht wird, Materialkosten, Arbeitszeit und Werkzeugkosten eingespart werden.

Wesen der Erfindung

Das Wesen der Erfindung besteht darin,

1. den schlechten Grenzschichtverbund, wie er beim nachträglichen Ausschäumen mit PUR-Hartschaum in einer vorgefertigten GUP-Hülle entsteht, zu vermeiden und

2. ungleichmäßige und dicke Deckschichten, wie sie bei den anderen Verfahren in Verbindung mit der . Vakuuminjektionstechnologie verfahrensbedingt sind, auszuschalten sowie

3. nachträgliche Bearbeitungen eines vorgefertigten PUR-Schaumkemes und zu tiefes Eindringen von Polyesterharz in die offenen Zellen des PUR-Schaumkernes zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird eine definierte Wanddicke der Umhüllungsschicht von ^ 2 mm und ein direkter Grenzschichtverbund von Polyester auf PUR-Hartschaum durch Verwendung einer in PUR unlöslichen, jedoch in Polyesterharz löslichen Zwischenschicht in Verbindung mit dem Druckinjektionsverfahren erreicht.

Merkmale der Erfindung

Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß nach dem Einlegen dertrockenen Glasfaserarmierung in das Formwerkzeug ein sehr dünnes, mit Thermoplast getränktes Ε-Glasvlies (Flächenmasse 30-60 g/m²) aufgelegt oder im Spritzverfahren die Glasfaserarmierung an der Oberfläche mit einem Thermoplast beschichtet wird, der gegenüber dem einzutragenen PUR-Schaumreaktionsgemisch unlöslich ist, jedoch in dem anschließend injizierten Polyesterharz aufgelöst wird. Damit wird erreicht, daß der PUR-Schaum nach dem Ausfüllen des Hohlraumes das Glasfaserarmierungsmaterial zwar fest an die Formwerkzeugwandung preßt, jedoch nicht in den Glasfasermattenverband eindringen kann. Bei der, nach dem Abbindevorgang des PUR-Schaumes, erfolgenden Polyesterharzdruckinjektion wird das nun außen um den PUR-Schaumkern liegende Glasarmierungsmaterial durchtränkt und dabei die Thermoplastzwischenschicht aufgelöst, so daß Polyesterharz direkt an den PUR-Schaumkern angreifen kann und nach der Aushärtung einen chemischen wie auch physikalischen Haftverbund erzeugt.

Ausführungsbeispiel

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung äußerst leichter, biegesteifer Sandwichformteile, insbesondere unsinkbarer Bootskörper und anderer Schwimmkörper aus Polyurethanhartschaum und glasfaserverstärktem, ungesättigtem Polyesterharz.

Nachdem das Formwerkzeug mit einem Trennmittel versehen wurde, wird die Gelcoatschicht auf die Formwandung aufgetragen und nach der Härtung das Glasarmierungsmaterial trocken aufgelegt als letzte Lage von außen nach innen aufbauend, wird ein Ε-Glasvlies aufgelegt, welches erfindungsgemäß außerhalb der Form mit Thermoplast beschichtet wurde oder nach dem Auflegen mittels einer pneumatischen Spritzpistole im Formwerkzeug mit einer Thermoplastlösung, z.B. Zelluloseacetat, Methylmetacrylat, Polystyrol oder Zellulosenitrat in einem Lösungsmittelgemisch, besprüht wird. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels und dem Schließen des Formwerkzeuges kann das erforderliche PUR-Hartschaumreaktionsgemisch durch einen Formanschlußstutzen in den verbleibenden Formhohlraum eingetragen werden. Nach Ablauf einer Reaktions- und Kühlzeit ist der Werkzeughohlraum völlig mit PUR-Hartschaum ausgefüllt und hat das Glasarmierungsmaterial fest an die Formwerkzeugwandung, auf dereine Gelcoat (Oberflächenfeinharzschicht) aufgetragen ist,, angepreßt, ohne das Glasmaterial zu durchdringen. Ohne das Formwerkzeug zwischendurch zu öffnen, wird in kontinuierlicher Folge jetzt mittels eines Zweikomponentendruckinjektionsgerätes das flüssige Polyesterharzgemisch durch einen Injektionskanal zwischen Gelcoat und PUR-Schaumkern in die Glasfaserarmierungslagen gepumpt und somit das Glasfasermaterial getränkt, dieThermoplastbeschichtung aufgelöst und der PUR-Schaumkern an der Oberfläche Luftblasen frei benetzt.

Nach der Härtung des Polyesterharzes liegt ein chemisch wie auch physikalisch einwandfreier Haftverbund zwischen dem GUP-Laminatunddem PUR-Stützkern vor. Das Formwerkzeug kann geöffnet werden und der fertige Sandwichformkörper wird entnommen. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte ist dabei einzuhalten und zwischen Ausschäumen und Polyesterharzdruckinjektion sollte keine längere Zeitdifferenz als 3Std. liegen, um einen maximalen Grenzschichtverbund zu erreichen.

Claims

Verfahren zur Herstellung äußerst leichter, biegesteifer Sandwichformteile, insbesondere unsinkbarer Bootskörper und anderer Schwimmkörper aus Polyurethanhartschaum und glasfaserverstärktem, ungesättigtem Polyesterharz, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einlegen der trockenen Glasfaserarmierung in das Formwerkzeug ein mit Thermoplast getränktes Ε-Glasvlies aufgelegt oder die Glasfaserarmierung beschichtet wird und danach der PUR-Schaum mittels Niederdruckgießverfahren in das Formwerkzeug eingebracht und nach Aushärtung des PUR-Schaumes die Glasfaserarmierung mit UP-Harz mittels Druckinjektionsverfahren getränkt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung äußerst leichter, biegesteifer Sandwichformteile, insbesondere unsinkbarer Bootskörper und anderer Schwimmkörper, welche aus einem Polyurethanhartschaumkern als Stützkem und einer aus einem Stück bestehenden äußeren sehr dünnwandigen (2-3 mm Wanddicke) Umhüllungsschicht aus glasfaserverstärktem, ungesättigtem Polyesterharz bestehen, wobei ein sehr haftfester Grenzschichtverbund zwischen dem Polyurethanhartschaumkern und der Umhüllungsschicht aus glasfaserverstärktem, ungesättigtem Polyesterharz erreicht wird.