DE102016110307A1 - Verbundbauteil aus EPS Schaumkern mit einer Tragschicht aus hartem Kunststoffschaum höherer Dichte und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegenden Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils mit einem Kunststoff Hartschaumkern und einer Tragschicht aus hartem Kunststoffschaum, wobei der Kunststoff-Hartschaumkern eine geringere Dichte aufweist als die Tragschicht, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte Bereitstellen eines Kunststoff-Hartschaumkerns, Auftragen einer PUR-Schicht zur Bildung einer Deckschicht, Einbringen des mit der aufgetragenen PUR-Schicht versehenen Kunststoff Hartschaumkerns in eine Pressform, Verpressen des mit der aufgetragenen PUR-Schicht versehenen Kunststoff-Hartschaumkerns, Aushärten der PUR-Schicht vorsieht, wobei das Verbundbauteil eine Kante aufweist, und wobei der Kunststoff-Hartschaumkern im Bereich der Kante ein Übermaß aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils mit einem Kunststoff-Hartschaumkern und einer Tragschicht aus hartem Kunststoffschaum, sowie ein Verbundbauteil mit einem Kunststoff-Hartschaumkern und einer Tragschicht aus hartem Kunststoffschaum.
  • Bei Verbundkörpern wird mit Hartschaumkern und Tragschicht eine möglichst hohe Festigkeit bei möglichst geringem Gewicht angestrebt. Naturgemäß verringern sich alle Festigkeitswerte (Biegefestigkeit, Druckfestigkeit usw.) von Schaumstoffkörpern mit sinkender Dichte.
  • Verbundkörper, bei denen sowohl der Hartschaumkern als auch die Tragschicht aus Kunststoff-Hartschaum bestehen, letztere aus wesentlich dichterem und mechanisch festerem Material, haben gegenüber solchen, deren Tragschicht aus kompaktem Material besteht, wesentliche Vorteile.
  • Des Weiteren werden Verbundbauteile mit einem Hartschaumkern z. B. aus Polyurethan aufgrund ihrer kostengünstigen Herstellung und der weitgehend einfachen Montage in steigendem Maße im Industrie-, Gewerbehochbau sowie auch im Automobilbereich eingesetzt.
  • Ein Verbundbauteil der eingangs beschriebenen Ausprägung wird beispielsweise in der DE 10 2010 010 828 A1 beschrieben. Die Erfindungslehre hat hier insbesondere erkannt, dass Schaumkörper aus expandiertem Polystyrol (EPS) sich besonders vorteilhaft für die Herstellung von Karosseriebauteilen eignen. Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch das großvolumige Hinterschäumen mit EPS-Schaum/Styropor große Karosseriebauteile mit einem geringen Eigengewicht und einer hohen Gesamtfestigkeit realisierbar sind. Mit einem EPS-Schaum wird deshalb ein besonders kostengünstiger Werkstoff zur Anwendung gebracht.
  • Darüber hinaus ist in der US 2007 010 5969 A1 ein Multi-Dichte-Weichschaum und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt geworden, der bevorzugt bei Kopfstützen (Backset) von in der Regel in Serie hergestellten Fahrzeugsitzen, verwendet wird. Dieses Verbundbauteil umfasst eine Polyolmischung und eine Isocyanatmischung mit expandierbaren Kügelchen der Polyolmischung. Das Polyolgemisch und das Isocyanatgemisch reagieren entsprechend der Erfindungslehre exotherm miteinander und bilden einen flexiblen Schaum. Das resultierende Schaumstoffmaterial hat folglich einen Kern der sich in seiner Dichte, von der Dichte der Außenkante deutlich unterscheidet.
  • Ein Verbundbauteil, welches ebenfalls unterschiedliche Dichten in den jeweiligen Schichten auffweist wird in ähnlicher Weise in der EP 0 069 076 A1 beschrieben. Hier geht es um einen Verbundkörper mit einem Kern aus sehr leichtem Hartschaumstoff, z. B. Polystyrol-Partikel-Schaumstoff, eine Schicht aus einem kompaktem Material, z. B. Kunststofflaminat, und eine Tragschicht aus Hartschaumstoff, vorzugsweise chemisch getriebenem Epoxydharzschaumstoff, dessen Dichte ein Vielfaches höher ist als diejenige des Kernes. Im konkreten Fall besteht der Kern aus niederdichtem Schaumstoff mit kapillarer Struktur, insbesondere Polystyrol-Partikel-Schaumstoff, vernetztem oder unvernetztem Polyäthylen Partikel-Schaumstoff, Polyurethan-Schaumstoff oder Epoxy-Schaumstoff niederer Dichte. Die Dichte der in dieser Erfindungslehre gewählten Kernmaterialien liegt im Bereich von 0,01 bis 0,10 g/cm3. Die Tragschicht hingegen besteht, verglichen mit dem Kern, aus wesentlich dichterem Schaumstoff höherer Festigkeit, vorzugsweise aus physikalisch oder chemisch getriebenem Epoxy-Schaumstoff oder Polyurethan-Schaumstoff mittlerer Dichte. Die Dichte der Tragschicht-Schaumstoffe liegt nach der EP 0069076 A1 im Bereich von etwa 0,10 bis 0,90 g/cm3, vorzugsweise 0,10 bis 0,50 g/cm3. Zudem schlägt die EP 0069076 A1 auch vor die Schaumstoff-Tragschicht durch Faser- und/oder Gewebeeinlagen zu verstärken.
  • Eine Verstärkung einer Trägerschicht wird zudem auch in der DE 44 42 014 A1 offenbart. Hier wird die Verstärkung einer Trageschicht aus Fasern in einem mehrlagigen Bauelement vorgeschlagen. Genauer genommen ist mindestens auf einer Oberfläche des Kerns eine Deckschicht mit einem Tragkörper aus Fasern bzw. Fäden angeordnet und mit diesem kraft- und formschlüssig verbunden. Die Fasern bzw. Fäden des Tragkörpers sind in eine die Deckschichten bildende Schicht aus thermoplastischem Kunststoff eingebettet und über diese zumindest am Kern angeformt und kraft- bzw. formschlüssig mit diesem verbunden.
  • In einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines ähnlichen Bauelementes wird in der DE 196 04 692 A1 zudem vorgeschlagen, die mehrschichtigen Bauelemente so herzustellen, dass die einzelnen Schichten bzw. Lagen nacheinander aufeinander gelegt werden und in einer Plattenpresse unter Aufbringung von Temperatur und Druck miteinander verbunden werden, falls als Material für eine Zwischenschicht eine Matte aus losen Polypropylenfäden mit den darin eingebrachten Verstärkungsfäden verwendet wird, ist es gemäß dieser Erfindungslehre wesentlich, dass diese bereits vor der Erwärmung mittels einer Pressvorrichtung einen entsprechenden Flächendruck ausübt, um diese Zwischenschicht zwischen den beiden Deckschichten, und, falls vorhanden, der Zwischenlage in ihrer Lage festzuspannen bzw. zu haltern. Dieser aufgebrachte Druck ist je nach den verwendeten Materialien voreinstellbar zu wählen. Dadurch wird bei der anschließenden Erwärmung eine Schwindung aufgrund der dem Material innewohnenden Eigenspannungen vermieden, wodurch nach der Abkühlung unter die Einfrier- oder Fließtemperatur des thermoplastischen Kunststoffes eine über die gesamte Fläche der Deckschichten durchgängige Hartschicht aus dem thermoplastischen Material erzielt wird.
  • Die Qualität jedes Verbundkörpers bzw. jedes Verbundbauteils ist vor allem durch die Festigkeit der Schichtenverbindung bestimmt und damit überwiegend herstellungstechnisch bedingt. Die damit zusammenhängenden Probleme bei der Herstellung eines für stark beanspruchte Bereiche erzeugten Verbundbauteils mit einem EPS Schaumkern und einer entsprechender Trageschicht konnten bisher durch die bekannt gewordenen Vorgehensweisen nicht in allen Aspekten überzeugen. So kann der Stand der Technik bisher keine Verbundbauteile offenbaren, die insbesondere über eine optimiert verlaufende EPS-Schaumdichte verfügen, die insbesondere in stark beanspruchten Bereichen ausgebildet ist, um so die Festigkeit aber auch Haltbarkeit eines Verbundbauteils insgesamt zu erhöhen.
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren so weiter zu entwickeln, mit deren Hilfe bevorzugt großflächige Verbundbauteile mit einer erhöhten Festigkeit und Haltbarkeit in stark beanspruchten Bereichen unter größtmöglicher Effizienz aus Kunststoff, insbesondere mit einem EPS-Schaumkern, herstellbar sind, sowie ein Verbundbauteil aus Kunststoff, insbesondere mit einem EPS-Schaumkern bereitzustellen, das bevorzugt in großflächiger Ausgestaltung in stark beanspruchten Bereichen eine erhöhte Festigkeit und Haltbarkeit aufweist unter größtmöglicher Effizienz.
  • Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils mit einem Kunststoff-Hartschaumkern und einer Trageschicht aus hartem Kunststoffschaum vor, wobei das Verbundbauteil eine Kante aufweist. Im Verfahren wird zunächst ein Kunststoff-Hartschaumkern bereitgestellt, wobei der Kunststoff-Hartschaumkern eine geringere Dichte als die Trageschicht aus hartem Kunststoffschaum und im Bereich der Kante ein Übermaß aufweist. In einem weiteren Schritt wird eine PUR-Schicht zur Bildung der Deckschicht aufgetragen, so dass anschließend der mit der aufgetragenen PUR-Schicht versehene Kunststoff-Hartschaumkern in eine Pressform eingebracht wird. Daran schließt sich ein Verpressen des mit der aufgetragenen PUR-Schicht versehenen Kunststoff-Hartschaumkerns sowie ein Aushärten der PUR-Schicht an.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der Kunststoff-Hartschaumkern bevorzugt offenporig ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Kunststoff-Hartschaumkern offenporig ist und die Poren nicht geschlossen sind. Offenporige Strukturen haben eine sehr hohe Luftdurchlässigkeit, verfügen über einen sehr guten Druckverformungsrest und bieten eine hervorragende Stanzbarkeit. Mit diesen Voraussetzungen sind sie damit bestens geeignet für Tränkverfahren jeglicher Art.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass die Verfahrensparameter beim Verpressen des mit der aufgetragenen PUR-Schicht versehenen Kunststoff-Hartschaumkerns (insb. Druck und Temperatur) so gesteuert werden, dass das PUR während des Pressvorgangs in die offenporigen Strukturen des Kunststoff Hartschaumkern eindringt und dort aushärtet.
  • In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kunststoff-Hartschaumkern von dem Auftragen des PUR zumindest teilweise mit einem Faservlies umhüllt. Das Verbundbauteil erhält so eine verbesserte Festigkeit.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Pressform und zwei Pressformteile aufweist, die einen Innenbereich bilden, und, dass das Faservlies nach dem Einlegen des mit dem Faservlies umhüllten und der aufgetragenen PUR-Schicht versehenen Kunststoff-Hartschaumkerns in die Pressform zumindest teilweise über den Innenbereich der Pressform übersteht, wobei das Faservlies beim Verpressen zwischen den Formteilen eingeklemmt ist, wobei sich ein Spalt zwischen den Pressformteilen bildet. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen einen Druckausgleich zwischen Pressform und Umgebung zu erreichen, wodurch ein Überdruck in der Pressform verhindert wird.
  • In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens entweicht während des Pressvorgangs das überschüssige PUR-Material aus dem Spalt zwischen den Pressformteilen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine derartige Menge PUR auf den Kunststoff-Hartschaumkern aufgetragen, dass die PUR-Schichten nach dem Pressvorgang eine mittlere Dicke zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweisen, bevorzugt zwischen 1 mm und 2 mm.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Kunststoff-Hartschaumkern verwendet, der im Bereich der Kante des Verbundbauteils ein Übermaß aufweist.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird im Bereich der Kante des Verbundbauteils zusätzliches Material auf den Kunststoff-Hartschaumkern aufgebracht, um das Übermaß des Kunststoff-Hartschaumkerns im Bereich der Kante des Verbundbauteils zu erzeugen.
  • Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch ein Verbundbauteil aus einem Kunststoff-Hartschaumkern und mindestens einer PUR-Schicht gelöst, wobei das Verbundbauteil zumindest eine Kante und der Kunststoff-Hartschaumkern im unmittelbaren Umfeld zur Kante einen Dichtegradienten aufweist.
  • In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung nimmt die Raumdichte des Kunststoff Hartschaums in dem Verbundbauteil aus einem Kunststoff-Hartschaumkern und mindestens einer PUR-Schicht im Bereich des Dichtegradienten im unmittelbaren Umfeld der Kante von außen nach innen ab. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere im Bereich der Kanten die Oberfläche des Verbundbauteils eine erhöhte Stabilität gegen eine elastische und/oder plastische Verformung der Oberfläche des Verbundbauteils im Vergleich zu den Oberflächen in den Bereichen ohne Dichtegradienten aufweist. In einer optionalen Weiterbildung der Erfindung liegt nur im Bereich einer Kante des Verbundbauteils ein Dichtegradient im Kunststoff Hartschaumteil vor.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Dichtegradient des Kunststoff-Hartschaumkerns drei Zonen mit unterschiedlicher Dichte aufweist. In einer optionalen Ausführungsform des Verbundbauteils aus einem Kunststoff-Hartschaumkern und mindestens einer PUR-Schicht ist die äußere Zone hochverdichtet und weist eine Raumdichte bevorzugt größer als 130% der Raumdichte des ungepressten Kunststoff-Hartschaumkerns auf, besonders bevorzugt mehr als 145%. Die mittlere Zone, die benachbart zur äußeren Zone liegt, weist eine erhöhte Raumdichte auf, die kleiner der Raumdichte der äußeren Zone ist und bevorzugt eine Raumdichte zwischen 115% und 130% der Raumdichte des ungepressten Kunststoff-Hartschaumkerns aufweist. Die innenliegende Zone, die benachbart zur mittleren Zone liegt, weist eine mäßig erhöhte Raumdichte auf, wobei die innenliegenden Zone eine Raumdichte größer als die Raumdichte des ungepressten Kunststoff-Hartschaumkerns und kleiner der Raumdichte der mittleren Zone aufweist, bevorzugt kleiner als 115% des ungepressten Kunststoff-Hartschaumkerns.
  • In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verbundbauteil aus einem Kunststoff-Hartschaumkern und mindestens einer PUR-Schicht, dass diese PUR-Schicht eine Faserverstärkung aufweist. Die Faserverstärkung verleiht dem Verbundbauteil eine erhöhte Festigkeit nach der Oberfläche des Verbundbauteils, was wiederum zu einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen plastische und/oder elastische Verformung führt.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die PUR-Schicht des Verbundbauteils aus einem Kunststoff-Hartschaumkern nach dem Aushärten eine mittlere Dicke zwischen 1 mm und 2 mm auf. Die PUR-Schicht dient zur Bildung einer besseren, glatten Oberfläche und dem Halten des Faservlieses.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung weist das Verbundbauteil aus einem Kunststoff-Hartschaumkern und mindestens einer PUR-Schicht eine offenporige Struktur des Kunststoff-Hartschaumkerns auf. Dies gibt dem PUR die Möglichkeit, nach dem Aufspritzen in den Kunststoff-Hartschaumkern einzudringen und sich fest mit dem Kern zu verbinden.
  • Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass das PUR-Material während es Pressvorgangs in die offenen Poren des Kunststoff-Hartschaumkerns des Verbundbauteils eindringt und dort dann aushärtet. Das PUR verzahnt sich formschlüssig mit dem Kunststoff-Hartschaumkern in den Poren.
  • Bevorzugt dringt das PUR-Material bis in eine Tiefe von 50 μm bis 500 μm in den Kunststoff-Hartschaumkern ein. Hierdurch wird gewährleistet, dass eine dauerhaft feste Verbindung zwischen dem PUR ggfs. den aufgebrachten Fasern und Kunststoff-Hartschaumkern hergestellt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Kunststoff-Hartschaumkern des Verbundbauteils aus Polystyrol. Polystyrol zeichnet sich durch seine mechanischen Eigenschaften aus und gibt dem Verbundbauteil die nötige Festigkeit. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass Polystyrol sehr leicht ist und sich daher überall dort eignet, wo bevorzugt Leichtbaumaterialien eingesetzt werden.,
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der weiteren Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar. Ausführungsbeispiele eines Verbundbauteils nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1a Schematische Darstellung eines Kunststoff Hartschaumkörpers mit zusätzlichen Kunststoff-Hartschaumteilen zum Herstellen eines Übermaßes
  • 1b Schematische Darstellung eines Verbundbauteils aus einem Kunststoff-Hartschaumkörper mit einer PUR-Schicht
  • 1c Schematische Darstellung eines Kunststoff-Hartschaumkörpers mit zusätzlichen Kunststoff-Hartschaumteilen zum Herstellen eines Übermaßes nach dem Verpressen sowie Darstellung der Dichtegradienten im Kunststoff-Hartschaumkörper
  • 2a Schematische Darstellung eines Kunststoff-Hartschaumkörpers mit zusätzlichen Kunststoff-Hartschaumteilen zum Herstellen eines Übermaßes umgeben von einem Faservlies
  • 2b Schematische Darstellung eines Verbundbauteils aus einem Kunststoff-Hartschaumkörper mit einer faserverstärkten PUR-Schicht nach dem Verpressen sowie Darstellung der Dichtegradienten im Kunststoff-Hartschaumkörper
  • 3a Schematische Darstellung eines Kunststoff-Hartschaumkörpers mit zusätzlichen Kunststoff-Hartschaumteilen zum Herstellen eines Übermaßes umgeben von einem Faservlies
  • 3b Schematische Darstellung eines Verbundbauteils aus einem Kunststoff-Hartschaumkörper mit einer faserverstärkten PUR-Schicht nach dem Verpressen sowie Darstellung der Dichtegradienten im Kunststoff-Hartschaumkörper
  • Zur Herstellung eines Längsprofils mit sehr genauer Kantenform aus schaumgefülltem Polyurethan (PUR) mit Hilfe eines Pressverfahrens wurde bisher ein geeignet geformter Füllkörper aus Schaum hergestellt. Dieser wird mit Faserlagen und kompakten ungeschäumten PUR Lagen umhüllt und gepresst. Dabei entsteht gemäß Stand der Technik ein ungenau und teilweise unschön ausgeformter Randbereich, der zudem wenig Stabilität gegen mechanische Beanspruchung aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung (1a bis 1c) wird ein Schaumkörper 2 dem Profil entsprechend hergestellt, der um die Dicke der aufzutragenden PUR-Schicht 3 kleiner ist als die Pressform. Der Schaumkörper 2 aus Polystyrol (PS) wird an den der Entformungsrichtung zugewandten Seiten durch zusätzliche Lagen 11, 12, 13 aus geschäumtem Material mit der lokalen Dicke d verstärkt, wobei diese Lagen bevorzugt mit dem Schaumkern 2 fest verbunden sind. Hierdurch entsteht ein Schaumkörper 2, der an ausgewählten Stellen ein Übermaß gegenüber den Abmessungen der Pressform abzgl. der Dicke der noch aufzutragenden PUR-Schicht 3 aufweist. Anschließend wird der so verstärkte Schaumkern 2 optional mit einer bis zwei Lagen Glasfaservlies 4 umhüllt, dann mit ca. 0,8 bis 1,2 mm fluidem PUR 3 beaufschlagt und mit 7 bis 10 Newton pro Quadratzentimeter gepresst. Die feste Verbindung zwischen der PUR-Schicht und dem mit dem optionalen Glasfaservlies 4 umhüllten Kunststoff-Hartschaumkern 2 wird durch einen Formschluss zwischen Kunststoff Hartschaumkern 2 und PUR-Schicht 3 dadurch hergestellt, dass während des Pressvorgangs das flüssige PUR 3 in die offenporige Struktur des Kunststoff-Hartschaumkerns 2 eindringt und dort aushärtet. Das mittels diesem Verfahren hergestellte Verbundbauteil 1 weist an den verstärkten Kanten 5 eine vom Rand zum Kerninneren abfallende Schaumdichte und zugleich eine glatte an der Pressform genau anliegende Oberfläche auf. Die Verdichtungszone A am pressdruckseitigen Rand weist erfindungsgemäß eine Verdichtungsschicht mit besonders hoher Dichte rho auf, in der bevorzugt zusätzlicher Kunststoff die Raumdichte des Schaums auf mehr als 130% der Raumdichte rho des ungepressten Schaums erhöht, bevorzugt mehr als 145%. Darunter folgt eine Verdichtungszone B, in der die Raumdichte rho des Schaumes auf einen Wert zwischen 115% und 130% erhöht ist. Darunter erstreckt sich eine Füllschicht C mit einer Raumdichte rho von unter 115% des ungepressten Materials. Hierdurch entsteht insbesondere an den besonders beanspruchten Kantenbereichen 5 eine besonders formstabile Struktur, die gegenüber den anderen, nicht mit zusätzlichen Lagen Polystyrol verstärkten Bereichen deutlich verbesserte Festigkeitskennwerte aufweist.
  • In einer weiteren Ausführungsform (2a und 2b) der Erfindung wird die Verstärkung um die Dicke d an den Kantenbereichen 5 durch einen besonders temperaturfesten Schaumstoff ausgeführt und zudem durch eine zusätzliche Lage aus Glasfaservlies 4 mit Maschenweite 0,5 bis 2,0 mm abgedeckt. Das Vlies 4 wird seitwärts flach laufend aus dem Fügeberich der Formhälften hinaus geführt. Das Vlies 4 wird mit einer Schicht 3 aus flüssigem aushärtbarem Polyurethan 3 beschichtet. Beim Pressen wird das Gewebe flach an den Schaumkörper gepresst und das Polyurethan 3 dringt teilweise einige 50 bis 500 Mikron tief in die Schaumstruktur 2. Die Schicht A wird durch den Druck und durch das eindringende PUR 3 verdichtet. Das seitwärts aus der Form führende Gewebe ist jedoch durchlässig für flüssiges PUR 3 und erlaubt das Entweichen von PUR 3. Dadurch reduziert sich der lokale Pressdruck und eine übermäßige Verdichtung an den Kanten 5 wird wirksam verhindert. Die maximale Verdichtung erreicht ca. 180% der unverdichteten Raumdichte rho. Das Detail zeigt die Verdichtungsschichten A, B, C unter der Oberfläche des Schaumkerns 2.
  • Zur Herstellung von 3-dimensionalen Formkörpern 1 mit besonders hoher Stabilität und besonders hoher Kantengüte wird gemäß der vorliegenden Erfindung (siehe 3a und 3b) der auf den Seiten wie ein Kasten hochgezogene Formkörper 1 dadurch hergestellt, dass ein entsprechend geformter etwas dünnwandigerer Kunststoff Hartschaumkörper 2 aus Polystyrol Schaum gefertigt wird, wobei eine einstückig ausgeführte Zulage im Sinne einer Verstärkung der schmalen in Pressrichtung stehenden Seiten um die lokale zusätzliche Schicht mit Dicke d ausgeführt wird. Anschließend wird der verstärkte Formkörper (1) mit einer Lage Glasfaservlies 4 und einer weiteren Lage Naturfaservlies 4 umhüllt und mit 1,2 bis 1,5 mm PUR-Fluid 3 beschichtet. Anschließend wird der mit den Vliesen 4 umgebene und PUR 3 beaufschlagte Formkörper 2 gepresst. Der Pressdruck beträgt 8 bis 15 Newton pro Quadratzentimeter. Das überflüssige Fluid entweicht entlang der Vliesfasern 4 nach außen.
  • Die Kanten 5 werden glatt und perfekt geformt ausgebildet. Unterhalb der ehemals verstärkten Kanten 5 entsteht ein Dichteverlauf der Raumdichte rho des Schaumstoffes von außen nach innen abnehmend. Dabei zeigen sich bevorzugt drei Zonen A, B, C. Die hochverdichtete Zone A in der bevorzugt zusätzlicher Kunststoff die Raumdichte des Schaums auf mehr als 130% der Raumdichte rho des ungepressten Schaums erhöht, bevorzugt mehr als 145%. Darunter folgt eine Verdichtungszone B, in der die Raumdichte rho des Schaumes auf einen Wert zwischen 115% und 130% erhöht ist. Darunter erstreckt sich eine Füllschicht C mit einer Raumdichte rho von unter 115% des ungepressten Materials. Hierdurch wird durch die Ausführung der erfindungsgemäßen Technologie eine perfekte und bisher nicht erreichbare Qualität und Festigkeit erreicht.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Ausführung den Vorteil, dass die Kanten 5 durch die Dichteerhöhung massiver gebaut und gegen Kantenverletzung besser geschützt sind. Die einstöckige Ausführung gemäß 2a und 2b hat gegenüber der Variante mit zusätzlichen Kunststoff-Hartschaumteilen 11, 12, 13 den weiteren Vorteil, dass die Herstellung des Schaumkerns 2 noch einfacher ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbundbauteil
    2
    Kunststoff-Hartschaumkern
    3
    PUR-schicht
    4
    Faservlies
    5
    Verstärkte Kante
    11, 12, 13
    zusätzliche Kunststoff Hartschaumteile
    d1, d2, d3
    Dicke des Übermaßes
    r1, r2, r3
    Dichteverlauf
    x1, x2, x3
    Tiefe gemessen von der Oberfläche
    A
    äußere Zone
    B
    mittlere Zone
    C
    innenliegende Zone
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010010828 A1 [0005]
    • US 20070105969 A1 [0006]
    • EP 0069076 A1 [0007, 0007]
    • EP 0069076 A [0007]
    • DE 4442014 A1 [0008]
    • DE 19604692 A1 [0009]

Claims (20)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1) mit einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und einer Tragschicht (3) aus hartem Kunststoffschaum, wobei der Kunststoff-Hartschaumkern (2) eine geringere Dichte aufweist als die Tragschicht (3) aus hartem Kunststoffschaum, das folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Bereitstellen eines Kunststoff-Hartschaumkerns (2) b) Auftragen einer PUR-Schicht (3) zur Bildung einer Deckschicht c) Einbringen des mit der aufgetragenen PUR-Schicht (3) versehenen Kunststoff-Hartschaumkerns (2) in eine Pressform d) Verpressen des mit der aufgetragenen PUR-Schicht (3) versehenen Kunststoff-Hartschaumkerns (2) e) Aushärten der PUR-Schicht (3), wobei das Verbundbauteil (1) eine Kante (5) aufweist, wobei der Kunststoff-Hartschaumkern (2) im Bereich der Kante (5) ein Übermaß (11, 12, 13) aufweist.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Hartschaumkern (2) offenporig ist.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das PUR (3) während des Pressvorgangs in den Kunststoff-Hartschaumkern (2) eindringt und dort aushärtet.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Hartschaumkern (2) vor dem Auftragen des PUR (4) zumindest teilweise mit einem Faservlies (9) umhüllt wird.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressform einen Innenbereich und zwei Pressformteile aufweist und, dass das Faservlies (4) nach dem Einlegen des mit dem Faservlies (4) umhüllten und der aufgetragenen PUR-Schicht (3) versehenen Kunststoff-Hartschaumkerns (2) in die Pressform zumindest teilweise über den Innenbereich der Pressform übersteht, wobei das Faservlies (4) beim Verpressen zwischen den Pressformteilen eingeklemmt ist, wobei sich ein Spalt zwischen den Pressformteilen bildet.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das überschüssige PUR-Material (3) aus dem Spalt zwischen den Pressformteilen austritt.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass PUR-Schicht (3) eine mittlere Dicke zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweist, bevorzugt zwischen 1 mm und 2 mm.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Übermaß (11, 12, 13) des Kunststoff-Hartschaumkerns (2) im Bereich der Kante (5) des Verbundbauteils (1) durch zusätzlich aufgebrachtes Material erzeugt wird.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Hartschaumkern (2) im Bereich der Kante (5) des Verbundbauteils (1) ein Übermaß (11, 12, 13) aufweist.
  10. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3), wobei das Verbundbauteil (1) zumindest eine Kante (5) aufweist. dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Hartschaumkern (2) im unmittelbaren Umfeld zur Kante (5) einen Dichtegradienten aufweist.
  11. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumdichte des Kunststoff-Hartschaums (2) im Dichtegradienten im unmittelbaren Umfeld der Kante (5) von außen nach innen abnimmt.
  12. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtegradient des Kunststoff-Hartschaumkerns (2) drei Zonen (A, B, C) mit unterschiedlicher Dichte aufweist.
  13. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Zone (A) hochverdichtet ist und eine Raumdichte bevorzugt größer als 130% der Raumdichte des ungepressten Kunststoff-Hartschaumkerns aufweist, besonders bevorzugt mehr als 145%, die mittlere Zone (B), die benachbart zur äußeren Zone (A) liegt, eine erhöhte Raumdichte aufweist, die kleiner der Raumdichte der äußeren Zone ist, bevorzugt eine Raumdichte zwischen 115% und 130% der Raumdichte des ungepressten Kunststoff-Hartschaumkerns (2) aufweist, die innenliegende Zone (C), die benachbart zur mittleren Zone liegt, eine mäßig erhöhte Raumdichte aufweist, wobei die innenliegende Zone (C) eine Raumdichte größer als die Raumdichte des ungepressten Kunststoff-Hartschaumkerns (2) und kleiner der Raumdichte der mittleren Zone (B) aufweist, bevorzugt kleiner als 115% des ungepressten Kunststoff-Hartschaumkerns (2).
  14. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die PUR-Schicht (3) eine Faserverstärkung (4) aufweist.
  15. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die PUR-Schicht (3) eine mittlere Dicke zwischen 1 mm und 2 mm aufweist.
  16. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das PUR-Material (3) in die Poren des Kunststoff-Hartschaumkern (2) eingedrungen ist.
  17. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das PUR-Material (3) bis in eine Tiefe von 50 μm bis 500 μm in den Kunststoff-Hartschaumkern (2) eingedrungen ist.
  18. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Hartschaumkern (2) eine offenporige Struktur aufweist.
  19. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Hartschaumkern (2) aus Polystyrol besteht.
  20. Verbundbauteil (1) aus einem Kunststoff-Hartschaumkern (2) und mindestens einer PUR-Schicht (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundbauteil (1) nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.
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