DE102005060744A1

DE102005060744A1 - Polymeres Schaumkomposit-Material, Verfahren zu dessen Herstellung, Platte aus einem solchen Material sowie Verfahren zur Herstellung der Platte und bahnenförmiges Halbfabrikat

Info

Publication number: DE102005060744A1
Application number: DE102005060744A
Authority: DE
Inventors: Bengt Andersson
Original assignee: Kaefer Products and Systems Sales GmbH
Current assignee: Kaefer Products and Systems Sales GmbH
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2006-07-06
Also published as: SE0403056D0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein polymeres Schaumkomposit-Material, gebildet aus einem bahnenförmigen und nicht gewebten faserigen Material, das kein Bindemittel enthält oder weniger als 5 Gewichts-% Bindemittel enthält, vorzugsweise weniger als 4 Gewichts-%, und einer in das bahnenförmige faserige Material eingebrachten Mischung aus einem härtbaren Harz und nicht expandierten thermoplastischen Partikeln, wobei der genannte Harz und die nicht expandierten thermoplastischen Partikel nach Einbringen in das bahnenförmige faserige Material zum Härten bzw. Expandieren gebracht worden sind. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein bahnenförmiges Halbfabrikat, das durch Wärmebehandlung in der Lage ist, ein solches polymeres Schaumkomposit-Material zu bilden. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen polymeren Schaumkomposit-Materials und einer Platte, die mindestens eine Schicht eines solchen polymeren Schaumkomposit-Materials enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein polymeres Schaumkomposit-Material aus einem bahnenförmigen, faserigen Material, welches mit einer Mischung aus einem härtbaren Harz und nicht expandierten thermoplastischen Partikeln imprägniert ist, wobei das genannte Harz und die nicht expandierten thermoplastischen Partikel nach dem Imprägnieren zum Härten bzw. Expandieren gebracht worden sind. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials sowie ein bahnenförmiges Halbfabrikat, welches in der Lage ist, durch Wärmebehandlung ein polymeres Schaumkomposit-Material zu bilden, welches ein bahnenförmiges faseriges Material aufweist, das mit einer Mischung aus einem härtbaren Harz und nicht expandierten thermoplastischen Partikeln imprägniert ist. Schließlich befaßt sich die Erfindung mit einer Platte unter Verwendung eines vorgenannten polymeren Schaumkomposit-Materials sowie mit einem Verfahren zur Herstellung der Platte.

Ein solches polymeres Schaumkomposit-Material ist aus der EP 0 041 054 B1 (entsprechend AT-E 15989 oder US,362,778) oder der EP 0 647 182 B1 (entsprechend DE 692 27 847 T2 oder US 5,792,398 ) bekannt.

Der Vorteil von Platten aus polymerem Schaummaterial besteht in ihrem niedrigen Gewicht und ihrer guten Stabilität. Darüber hinaus sind sie unempfindlich gegen Feuchtigkeit und bieten eine gute Wärme- und Schallisolierung. Bei dem polymeren Schaumkomposit-Material nach der EP 0 041 054 B1 wird das bahnenförmige faserige Material mit Hilfe eines stickstoffhaltigen Bindemittels zusammengehalten. Der Bindemittelgehalt beträgt zwischen 5 und 25 Gew.-%. Wird dieses stickstoffhaltige Bindemittel, beispielsweise im Falle eines Brandes, hohen Temperaturen ausgesetzt, entwickeln sich giftige NO_x-Gase und HCN-Gase. Ferner liegen die Fasern in dem gewebten faserigen Material fest aneinander. Die Folge ist eine herabgesetzte Schubfestigkeit und Quersteifigkeit des Schaumkomposit-Materials.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein polymeres Schaumkomposit-Material sowie ein Verfahren zu deren Herstellung, ein bahnenförmiges Halbfabrikat, eine Platte und ein Verfahren zur Herstellung der Platte vorzuschlagen, bei dem das Schaumkomposit-Material, das Halbfabrikat oder die Platte unter hohen Temperaturen keine giftigen Gase entwickelt und/oder in ihren mechanischen Eigenschaften verbessert ist.

Zur Lösung dieses Problems ist das erfindungsgemäße polymere Schaumkomposit-Material sowie das Halbfabrikat dadurch gekennzeichnet, daß das bahnenförmige Material ein gewebtes faseriges Material ist, welches kein Bindemittel oder weniger als 5 Gew.-% Bindemittel enthält, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-%. Analog ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Schaumkomposit-Materials dadurch gekennzeichnet, daß als faseriges Material ein nicht gewebtes faseriges Material verwendet wird, welches frei von Bindemitteln ist oder weniger als 5 Gew.-% Bindemittel, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-% Bindemittel, enthält. Die erfindungsgemäße Platte weist zur Lösung des Problems wenigstens eine Schicht aus dem erfindungsgemäßen Schaumkomposit-Material auf. Sie wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Platte dadurch hergestellt, daß das erfindungsgemäße bahnenförmige Halbfabrikat in einer oder mehreren Schichten in eine Preßvorrichtung eingebracht und anschließend Wärme und Druck ausgesetzt wird, so daß das härtbare Harz in dem bahnenförmigen Halbfabrikat aushärtet.

Da das faserige Material nicht gewebt ist und auch kein oder nur geringe Mengen Bindemittel enthält, werden die Fasern in dem faserigen Material so lose miteinander verbunden sein, daß ein großer Teil der Fasern beim Expandieren der thermoplastischen Partikel dazu gebracht wird, eine erhebliche Neigung gegenüber der Ebene des bahnenförmigen faserigen Materials (xy-Ebene) einnehmen. Dadurch dehnen sie sich in Richtung quer zur Ebene des bahnenförmigen faserigen Materials (z-Ebene) aus. Das Schaumkomposit-Material enthält eine Menge Fasern, die sich mindestens teilweise in der z-Richtung ausdehnen. Hierdurch wird eine verbesserte Schubfestigkeit und Querzugfestigkeit des Schaumkomposit-Materials und einer Platte, die aus einer oder mehreren Schichten dieses Schaumkomposit-Materials hergestellt ist, erhalten. Da das bahnenförmige faserige Material kein oder nur noch geringe Mengen an Bindemittel enthält, erhöht sich auch die Sicherheit im Brandfall, da die Bildung giftiger Gase bei einem geringeren Anteil an Bindemitteln auch entsprechend niedriger ist bzw. keine giftigen Gase mehr entstehen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die Fasern in dem bahnenförmigen faserigen Material durch Vernadeln mechanisch miteinander verbunden. Dieses geschieht vor dem Imprägnieren. Hierdurch erhöht sich die Zugfestigkeit des bahnenförmigen faserigen Materials, so daß es während der Weiterverarbeitung, beispielsweise während des Imprägniervorganges, nicht so leicht reißt. Es wird ein bahnenförmiges faseriges Material auf Nadelfilzbasis erhalten. Um die Zugfestigkeit weiter zu steigern, kann das bahnenförmige faserige Material zusätzlich oder alternativ mit einem verstärkenden Gewebe versehen sein. Es wird nicht nur das Hantieren mit dem bahnenförmigen faserigen Material vor und während des Imprägnierens oder des hieraus erhaltenen Halbfabrikates erhöht. Das Verstärkungsgewebe verleiht dem so hergestellten Schaumkomposit-Material oder auch einer hieraus hergestellten Platte eine höhere Zugfestigkeit.

Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf Ausgestaltungen des bahnenförmigen faserigen Materials und des Harzes.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Platte mit den Erfindungsmerkmalen im Querschnitt,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Platte mit den Erfindungsmerkmalen im Querschnitt.
1 zeigt eine (Verbund-)Platte mit mindestens einer ersten Schicht 10 aus einem erfindungsgemäßen Schaumkomposit-Material sowie einer zweiten Schicht 11, welche eine Oberflächenschicht der Platte bildet. Selbstverständlich kann die Platte auch auf beiden Seiten der ersten Schicht 10 mit der Oberflächenschicht 11 versehen sein.
Die Oberflächenschicht 11 besteht beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere glasfaserarmiertem Kunststoff, oder aus Metall, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung.
2 zeigt eine Platte, welche mindestens eine erste Schicht 10, wiederum aus dem erfindungsgemäßen polymeren Schaumkomposit-Material, und mindestens auf einer Seite der ersten Schicht 10 eine flexible Schicht 12, beispielsweise aus Glasgewebe, aufweist. In die erste Schicht 10 ist eine Nut 13 gefräst, welche im vorliegenden Fall V-förmig ausgebildet ist. Die Nut 13 erstreckt sich quer über die gesamte erste Schicht 10 zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten derselben. Wie in 2 gut zu erkennen ist, erstreckt sich die Nut 13 von der freien Oberfläche 14 der ersten Schicht 10 bis im wesentlichen zur flexiblen Schicht 12, also bis zur Verbindungsebene 15 zwischen der ersten Schicht 10 und der flexiblen Schicht 12. Hierdurch ist die erste Schicht 10 in zwei Teile 16 und 17 getrennt, welche durch die flexible Schicht 12 schwenkbar miteinander verbunden sind. Die flexible Schicht 12 bildet im Bereich der Nut 13 eine Art Filmscharnier.
Wird die flexible Schicht 12 auf beiden Seiten der ersten Schicht 10 angebracht und die Nut 13 mal von der einen und mal von der anderen Seite in die erste Schicht 10 und damit auch in einer der beiden äußeren, flexiblen Schichten 12 eingebracht, läßt sich die so erhaltene Platte zick-zack-förmig falten.
Das polymere Schaumkomposit-Material der ersten Schicht 10 enthält ein faseriges Material, ein ausgehärtetes Harz und einen Thermoplast in Form expandierter Partikel. Das Schaumkomposit-Material kann auch Kügelchen aus anorganischem Material enthalten, wie zum Beispiel Glas. Zwischen 1 und 10 Gew.-% des Schaumkomposit-Materials können aus solchen Glaskügelchen bestehen. Die Dichte des Schaumkomposit-Material beträgt zwischen 50 und 1000 kg/m³, vorzugsweise zwischen 70 und 500 kg/m³.
Nachfolgend werden die Beschaffenheit und mögliche Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schaumkomposit-Materials näher erläutert:
Ein bahnenförmiges, nicht gewebtes faseriges Material wird mit einer Mischung imprägniert, welche ein härtbares Harz und nicht expandierte thermoplastische Partikel enthält. Das faserige Material weist vor dem Imprägnieren mit der Mischung aus Harz und thermoplastischen Partikeln keine Bindemittel oder weniger als 5 Gew.-% Bindemittel auf. Vorzugsweise ist der Bindemittelanteil im bahnenförmigen faserigen Material vor der Imprägnierung unterhalb von 4 Gew.-%, besser noch 3 Gew.-%. Das bahnenförmige faserige Material muß in seinem Ursprungszustand, also vor der Imprägnierung, eine Zugfestigkeit besitzen, welche groß genug ist, um das faserige Material während der Imprägnierung mit der Mischung aus Harz und thermoplastischen Partikeln und der anschließenden weiteren Bearbeitung effektiv handhaben zu können, ohne daß es reißt. Dieses kann durch den oben genannten, geringen Bindemittelanteil von unter 5 Gew.-% oder dadurch erfolgen, daß die Fasern in dem faserigen Material durch Vernadelung mechanisch miteinander verbunden sind. Im letzten Fall kann das faserige Material völlig frei von Bindemittel sein. Ferner kann in das faserige Material eine Bewehrung aus beispielsweise einem Glasfasergewebe eingelegt sein, was zusätzlich auch die Zugfestigkeit des Endproduktes erhöht. Die Fasern des nicht gewebten faserigen Materials können durch Vernadelung mit der Bewehrung aus beispielsweise Glasfasergewebe mechanisch verbunden sein, so daß die Bewehrung in den Nadelfilz integriert ist.
Ferner muß das nicht gewebte faserige Material eine Porigkeit aufweisen, welche groß genug ist, daß ein großer Teil der Fasern eine erhebliche Neigung im Verhältnis zur Ebene des bahnenförmigen Materials (xy-Ebene) einnehmen kann. Wenn die in der Mischung enthaltenen thermoplastischen Partikel bei einem nachfolgend noch zu beschreibenden weiteren Bearbeitungsschritt expandieren, stellen sich die Fasern in dem nicht gewebten faserigen Material auf, indem sie sich zur xy-Ebene neigen. Bezogen auf die xy-Ebene sollte die Neigung der Fasern im Endprodukt zwischen 40 und 80° betragen. Ein geeignetes, nicht gewebtes faseriges Material wird zum Beispiel von der Firma Johns Manville unter der Marke EcoMat^® angeboten.
Nach dem Imprägnieren des bahnenförmigen, nicht gewebten faserigen Materials mit der Mischung aus härtbarem Harz und den nicht expandierten thermoplastischen Partikeln, wobei auf eine ausreichende Verteilung der nicht expandierten thermoplastischen Partikel im bahnenförmigen Material zu achten ist, werden das Harz zum Härten und die thermoplastischen Partikel zum Expandieren gebracht. Dabei wird vorzugsweise in einem ersten Durchgang ein Halbfabrikat erzeugt, welches eine geeignete Anzahl von Lagen zur Herstellung der ersten Schicht 10 der in den 1 oder 2 gezeigten Platten aufweist.
Im Folgenden werden in Bezug auf das Harz in dem Schaumkomposit-Material die Begriffe A-, B- und C-Stadium verwendet (sh. auch EP 0 041 054 A2 ). Ein A-Stadium liegt vor, wenn das härtbare Harz schmelzbar, wenig vernetzt und in Azeton oder anderen Lösungsmitteln lösbar ist. Ein C-Stadium liegt vor, wenn das Harz durch Aushärten nicht mehr schmelzbar, vollständig vernetzt und nicht mehr löslich ist. Das B-Stadium liegt zwischen dem A- und dem C-Stadium und liegt beispielsweise bei dem vorstehend genannten Halbfabrikat vor.
Um das Halbfabrikat zu erhalten, wird nach dem Imprägnieren so viel Wärme zugeführt, daß das härtbare Harz vom A-Stadium in das B-Stadium übergeht. Gegebenenfalls kann auch schon so viel Wärme zugegeben werden, daß die noch nicht expandierten thermoplastischen Partikel zum Expandieren gebracht werden. In diesem Fall hat das Halbfabrikat den Charakter eines geschäumten Kompositmaterials mit steifer Struktur. Wird jedoch nur so viel Wärme zugeführt, daß zwar das Harz in das B-Stadium übergeht, die thermoplastischen Partikel aber noch nicht expandieren, weist das Halbfabrikat ein geringeres Frachtvolumen auf und bleibt flexibel, so daß es zum Beispiel zu Bobinen aufgerollt werden kann. Dieses Halbfabrikat wird in einem späteren Bearbeitungsschritt durch Wärmebehandlung in geschäumtes Kompositmaterial mit steifer Struktur umgewandelt. Bei einer solchen Wärmebehandlung erfolgt die abschließende Aushärtung des Harzes, so daß es in das C-Stadium übergeht, während gleichzeitig die thermoplastischen Partikel expandieren.
Das insoweit beschriebene Kompositmaterial kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden:
Ein Vorkondensat eines härtbaren Harzes auf Wasserbasis wird auf konventionelle Weise hergestellt, wobei der Wassergehalt so reguliert wird, daß der Anteil der Trockenmasse zwischen 30 und 75 Gew.-% beträgt. Diese Harzlösung wird mit nicht expandierten thermoplastischen Partikeln, sogenannten Mikrosphären, in einer solchen Menge versetzt, daß das Gewichtsverhältnis von Mikrosphären zu Harz im gepreßten Schaumkomposit-Material zwischen 4:1 und 1:50 variiert. Vorteilhaft ist es, wenn die Mikrosphären in einer solchen Menge zugegeben werden, daß sie im expandierten Zustand zwischen 50 und 95, vorzugsweise 75 und 95, Volumen-% des bahnenförmigen Materials und der Harzmischung ausmachen.
Nun wird das bahnenförmige, nicht gewebte faserige Material mit der Mischung aus dem Harz und den Mikrosphären imprägniert, zum Beispiel, indem die Bahn durch ein Bad aus der Mischung geführt oder mit der Mischung besprüht wird. Der Grad der Imprägnierung der Bahn kann dabei zum Beispiel über den Druck von Walzen, durch welche die Bahn gezogen wird, reguliert werden.
Als Harze kommen Harze auf Formaldehydbasis in Frage, welche Karbamid, Phenol, Resorzinol oder Melamin oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Komponenten aufweisen. Das Harz sollte zwischen 5 und 95 Gew.-% Melamin-Resorzinol enthalten. Ferner können polykondensierte Harze, zum Beispiel Polyimid oder polyaddierte Harze, zum Beispiel Polyurethan, verwendet werden.
Das bahnenförmige faserige Material kann aus organischem oder anorganischem Fasermaterial bestehen, wie zum Beispiel Glasfaser, Mineralfaser, Zellulosefaser, Kohlefaser, Aramidfaser, Naturfaser, Kevlartaser oder Polyesterfaser. Wie bereits erwähnt, sollte das bahnenförmige Material eine ausreichende Porosität besitzen, um mit der Mischung aus dem Harz und den Mikrosphären imprägniert werden zu können. Damit das bahnenförmige Material, als einzelne Schicht betrachtet, leicht trocknet und verarbeitet werden kann, sollte es eine Dicke zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 6 mm, aufweisen. Das Flächengewicht des bahnenförmigen faserigen Materials beträgt vor der Imprägnierung zwischen 50 und 1000 g/m³, vorzugsweise zwischen 150 und 500 g/m³. Der Anteil der Fasern an dem fertigen Schaumkomposit-Material beträgt zwischen 15 und 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%.
Die Mikrosphären weisen eine Schale auf, die beispielsweise aus Mischpolymeren aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid oder aus Vinylchlorid und Akrylnitril oder aus Vinylidenchlorid und Akrylnitril oder aus Styren und Akrylnitril oder aus Methylmetakrylat mit bis zu ca. 20 Gew.-% Styren, oder aus Methylmetakrylat mit bis zu ca. 50 Gew.-% kombierten Monomeren aus Ethylmetakrylat mit bis zu ca. 70 Gew.-% Orthoclor-Styren besteht. Die Partikelgröße der nicht expandierten Mikrosphären, und damit auch der expandierten Mikrosphären, kann in weiten Grenzen, je nach den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes, variiert werden. Die Partikelgröße der nicht expandierten Mikrosphären liegt zwischen 1 Mikrometer bis 1 Millimeter, vorzugsweise zwischen 2 Mikrometern bis 0,5 Millimetern, besonders bevorzugt zwischen 5 Mikrometern bis 50 Millimetern. Bei der Expansion nimmt der Durchmesser der Mikrosphären mit einem Faktor von 2 bis 5 zu. Die nicht expandierten Mikrosphären enthalten flüchtige, flüssige Gärmittel, die bei der Wärmezufuhr verdampfen. Diese Gärmittel können zum Beispiel aus Freonen, Kohlenwasserstoffen, wie n-Pentan, i-Pentan, Neopentan, Butan, i-Butan oder anderen Gärmitteln, die üblicherweise in Mikrosphären der hier genannten Art benutzt werden, verwendet werden. Das Gärmittel macht zwischen 5 und 30 Gew.-% der Mikrosphären aus. Die Mikrosphären werden der Harzlösung als getrocknete Partikel oder in einer Suspension zugeführt. In letzterem Fall werden die Mikrosphären zum Beispiel in Wasser oder einem Alkohol, wie Methanol, suspendiert.
Wie bereits erwähnt, kann das Verhältnis von Harz zu Mikrosphären in der Imprägnierungslösung in weiten Grenzen, je nach den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes, variiert werden. Welches Mischungsverhältnis konkret eingesetzt wird, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen, läßt sich auf einfache Weise durch vorbereitende Versuche im Labor bestimmen.
Bei Bedarf können der Mischung aus Harz und Mikrosphären weitere Zusätze zugeführt werden, wie beispielsweise Stabilisatoren, Koppler, Füllmittel, Pigmente und/oder brandhemmende Zusätze. Als brandhemmende Zusätze kommen zum Beispiel die bereits erwähnten Partikel oder Kügelchen aus anorganischem Material, beispielsweise Glas, in Frage.
Bei dem bereits erwähnten Halbfabrikat des Schaumkomposit-Materials sind die thermoplastischen Partikel nicht expandiert und das härtbare Harz liegt im A- oder B-Stadium vor. Gegebenenfalls können in die thermoplastischen Partikel auch schon (teil-)expandiert sein, wie ebenfalls bereits weiter oben beschrieben. Dieses Halbfabrikat kann nach dem Trocknen zu einem Lösemittelgehalt von 5 bis 25 Gew.-% für die weitere Bearbeitung durch Warmpressen vorbereitet werden. Es bietet sich an, es für Lager- und Transportzwecke aufzurollen.
Um nun die erste Schicht 10 der oben anhand der 1 und 2 beschriebenen Platten zu erhalten, wird die gewünschte Anzahl von Lagen des Halbfabrikates, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Materialschichten, in einer Preßvorrichtung, konkret einer Warmpresse, eingelegt. Durch eine Kombination von Wärme und Druck härtet das Harz aus und es erfolgt gegebenenfalls eine (Rest-)Expansion der thermoplastischen Partikel. Hierdurch verbinden sich auch die einzelnen Lagen der ersten Schicht 10 untereinander und gegebenenfalls mit weiteren Materialschichten.
Beim Warmpressen kann auf einer oder auf beiden Seiten des Halbfabrikates eine poröse Materialschicht aufgebracht werden. Auch können sich poröse Materialschichten zwischen zwei Halbfabrikaten befinden. Poröse Materialschichten sind Schichten, welche Öffnungen oder Löcher haben, in welche die Harzmischung teilweise eindringen kann. Des weiteren ist ein Lösemittelaustrieb entlang und/oder durch die poröse Materialschicht möglich. In der Praxis wird die poröse Materialschicht aus faserigen Schichten oder einer faserigen Bahn bestehen, zum Beispiel aus einem gewebten oder nicht gewebten, organischen oder anorganischen Fasermaterial. Zum Beispiel können Fasermatten aus Glasfaser, Mineralfaser, Zellulosefaser oder Polyesterfaser eingesetzt werden. Besonders geeignet sind Glaswolle oder Mineralwolle.
Ein weiteres Beispiel für die poröse Materialschicht ist sogenanntes Streckmetall, welches eine netzartige Metallstruktur, gebildet aus einem einzigen zusammenhängenden Metallstück, ist. In einem solchen Streckmaterial gibt es verbindende Brücken, die im Verhältnis zur Hauptebene der Streckmetallschicht mehr oder weniger schräg gestellt sind. In solchen Brücken hat die Streckmetallschicht durchgehende Öffnungen. Aus diesem Grund erlaubt die Streckmetallschicht ebenfalls den Lösemittelaustrieb durch die Öffnungen und/oder parallel zur Streckmetallschicht.
Eine weitere Alternative für die poröse Materialschicht ist eine Schaumschicht, zum Beispiel aus Melaminschaum oder Polyesterschaum. Eine solche Schaumschicht kann beim Warmpressen auf einer Seite des imprägnierten bahnenförmigen Materials oder zwischen zwei Lagen des Halbfabrikates eingelegt werden. Die Schaumschicht ist vorzugsweise relativ weich und weist eine Dichte von etwa 200 kg/m³ oder weniger auf. Vorteilhaft ist eine Dichte von ca. 5 kg/m³ oder weniger. Besonders gute Ergebnisse wurden in Versuchen mit einer Dichte zwischen 5 und 80 kg/m³ erzielt.
Wird für die poröse Materialschicht Glaswolle oder Mineralwolle verwendet, so weist diese vorzugsweise eine Dichte zwischen 50 und 300 kg/m³, besonders vorteilhaft zwischen 100 und 200 kg/m³ auf.
Während des Warmpressens dringt die Harzmischung teilweise in die poröse Materialschicht ein, wenn die thermoplastischen Partikel expandieren. Hierdurch entsteht eine gute gegenseitige Verbindung zwischen der Harzmischung, dem bahnenförmigen faserigen Material und der porösen Materialschicht.
Selbstverständlich läßt sich das Halbfabrikat auch ohne weitere Schichten anderer Materialien zu einer Platte weiterverarbeiten. Die Platte weist dann nur eine oder mehrere Lagen des Halbfabrikates auf. Dabei sollte das Halbfabrikat so eingestellt werden, daß der Lösungsmittelgehalt im Halbfabrikat vor dem Warmpressen zwischen 5 und 25 Gew.-% beträgt. Dieses kann beispielsweise durch Trocknen des Halbfabrikates eingestellt werden.
Das Härten des härtbaren Harzes in der Warmpresse und die gegebenenfalls (restliche) Expansion der thermoplastischen Partikel erfolgt gleichzeitig, wobei gleichzeitig auch das Lösungsmittel ausgetrieben werden sollte. Alternativ kann die Prozeßführung auch so gestaltet werden, daß zunächst die Expansion der thermoplastischen Partikel und der Lösemittelaustrieb gleichzeitig erfolgt und das Aushärten des Harzes erst erfolgt, wenn zumindest der Hauptteil des Lösemittelvolumens ausgetrieben ist.
Beim Warmpressen wird die Presse bis zu einer vorbestimmten, definierten Spaltgröße geschlossen. Durch Zufuhr von Wärme erfolgt die Expansion der thermoplastischen Partikel, wodurch sich das Volumen, konkret die Dicke, erhöht.
Hierdurch entsteht zwischen den Preßflächen der Warmpresse eine Preßfunktion, ohne daß die Spaltbreite zwischen den Preßflächen verändert wird. Die Temperatur in der Warmpresse beträgt zwischen 100 und 200°C, vorzugsweise 120 und 160°C. In Versuchen wurden besonders gute Ergebnisse mit 140°C erreicht.
Die Funktion der bereits erwähnten porösen Materialschicht ist nicht auf den Lösemittelaustrieb beschränkt. Sie kann auch als distanzbildende Schicht in einem sandwichartigen Kompositmaterial oder als verbilligendes Füllmaterial eingesetzt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem zu beiden Seiten einer porösen Materialschicht ein oder mehrere Lagen aus dem Halbfabrikat aufgebracht werden, wird das Halbfabrikat und die Bedingungen in der Warmpresse so eingestellt, daß das härtbare Harz und/oder die thermoplastischen Partikel verbindende Brücken durch die poröse Materialschicht bilden. Die Brücken erstrecken sich also von der einen äußeren Schicht auf der einen Seite der porösen Materialschicht zu der anderen äußeren Schicht auf der anderen Seite der porösen Materialschicht. Die Brückenbildung sollte dabei allerdings nicht so umfangreich sein, daß der Lösemittelaustrieb behindert wird. Durch die gegenseitige Verbindung der beiden äußeren Schichten erhöht sich die Stabilität der Verbundplatte. Insbesondere wird die Widerstandsfähigkeit gegen Splittern entlang der porösen Schicht verbessert. Bei relativ weichen porösen Materialschichten mit einer entsprechenden Kompressibilität erhöht sich die Festigkeit gegen Zusammenpressen der porösen Materialschicht. Die Brückenbildung empfiehlt sich besonders dann, wenn die poröse Materialschicht aus Schaumstoff oder vergleichbaren Materialien besteht, die relativ weich sind und eine geringe Dichte aufweisen. Trotz dieser Weichheit und der geringen Dichte läßt sich eine gute Festigkeit der fertigen Verbundplatte erzielen.

10: erste Schicht
11: äußere Schicht
12: Glasfasergewebe
13: Nut
14: Oberfläche
15: Verbindungsebene
16: Teil
17: Teil

Claims

Polymeres Schaumkomposit-Material aus einem bahnenförmigen, faserigen Material, welches mit einer Mischung aus einem härtbaren Harz und nicht expandierten thermoplastischen Partikeln imprägniert ist, wobei das genannte Harz und die nicht expandierten thermoplastischen Partikel nach dem Imprägnieren zum Härten bzw. Expandieren gebracht worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnenförmige Material ein nicht gewebtes, faseriges Material ist, welches kein Bindemittel oder weniger als 5 Gew.-% Bindemittel enthält, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-%.
Polymeres Schaumkomposit-Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in dem bahnenförmigen faserigen Material (vor dem Imprägnieren) durch Vernadeln mechanisch miteinander verbunden sind.
Polymeres Schaumkomposit-Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnenförmige faserige Material zur Verbesserung seiner Zugfestigkeit mit einem Verstärkungsgewebe versehen ist.
Polymeres Schaumkomposit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnenförmige faserige Material im nichtimprägnierten Zustand ein Gewicht von 50 bis 1000 g/m², vorzugsweise 150 bis 500 g/m², aufweist.
Polymeres Schaumkomposit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Faseranteil von 15 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%.
Polymeres Schaumkomposit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material anorganisch ist.
Polymeres Schaumkomposit-Material nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material aus Glasfasern oder Mineralfasern gebildet ist.
Polymeres Schaumkomposit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz auf Formaldehydbasis hergestellt ist, welches vorzugsweise Karbamid, Phenol, Resorzinol oder Melamin oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Komponenten enthält.
Verfahren zur Herstellung eines polymeren Schaumkomposit-Materials, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in dem ein bahnenförmiges faseriges Material mit einer Mischung aus einem härtbaren Harz und nicht expandierten thermoplastischen Partikeln imprägniert wird, anschließend das imprägnierte bahnenförmige Material Wärme ausgesetzt wird, so daß das härtbare Harz zum Aushärten und die thermoplastischen Partikel zum Expandieren gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß als faseriges Material ein nicht gewebtes faseriges Material verwendet wird, welches frei von Bindemitteln ist oder weniger als 5 Gew.-% Bindemittel, vorzugsweise weniger als 4 Gew,-% Bindemittel, enthält.
Bahnenförmiges Halbfabrikat, welches in der Lage ist, durch Wärmebehandlung ein polymeres Schaumkomposit-Material zu bilden, welches ein bahnenförmiges faseriges Material aufweist, das mit einer Mischung aus einem härtbaren Harz und nicht expandierten thermoplastischen Partikeln imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material ein ungewebtes faseriges Material ist, welches kein Bindemittel enthält oder weniger als 5 Gew.-% Bindemittel, vorzugsweise weniger als 4 Gew.-% Bindemittel, enthält.
Bahnenförmiges Halbfabrikat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in dem bahnenförmigen Material im nichtimprägnierten Zustand durch Vernadelung mechanisch miteinander verbunden sind.
Bahnenförmiges Halbfabrikat gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnenförmige faserige Material im nichtimprägnierten Zustand zur Erhöhung seiner Zugfestigkeit ein Verstärkungsgewebe aufweist.
Bahnenförmiges Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material im nichtimprägnierten Zustand ein Gewicht von 50-1000 g/m², vorzugsweise 150-500 g/m², aufweist.
Bahnenförmiges Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch einen Faseranteil von 15 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%.
Bahnenförmiges Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material anorganisch ist
Bahnenförmiges Halbfabrikat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material aus Glasfasern oder Mineralfasern gebildet ist.
Bahnenförmiges Halbfabrikat nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz auf Formaldehydbasis hergestellt ist, welches vorzugsweise Karbamid, Phenol, Resorzinol oder Melamin oder eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Komponenten enthält.
Platte mit mindestens einer Schicht (10) aus dem polymereren Schaumkomposit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8 besteht.
Platte gemäß Anspruch 18 aus einem Laminat aus der Schicht (10) aus dem polymeren Schaumkomposit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie mindestens einer weiteren Schicht (11, 12) aus einem anderen Material.
Verfahren zur Herstellung einer Platte, welche mindestens eine Schicht (10) eines polymeren Schaumkomposit-Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein bahnenförmiges Halbfabrikat gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17 in einer oder mehreren Schichten in eine Preßvorrichtung eingebracht und anschließend Wärme und Druck ausgesetzt wird, so daß das härtbare Harz des bahnenförmigen Halbfabrikats aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit den mehreren Schichten des bahnenförmigen Halbfabrikats eine oder mehrere Schichten eines anderen Materials in die Preßvorrichtung eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine restliche Expansion der thermoplastischen Partikel im bahnenförmigen Halbfabrikat unter Wärme und Druck erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnenförmige Halbfabrikat vor dem Einlegen in die Preßvorrichtung wärmebehandelt wird, derart, daß eine wenigstens teilweise Expansion der thermoplastischen Partikel des bahnenförmigen Halbfabrikates und/oder ein Teilhärten des härtbaren Harzes des bahnenförmigen Halbfabrikates in ein B-Stadium erfolgt.