DE10244287A1 - Production of dent-free composite elements, e.g. for car roofs or engine hoods, involves forming two layers of fibre-reinforced polyurethane with an intermediate spacer on a layer of foil in a mould - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbundelement, aufgebaut aus i) einer Folie und ü) einer Polyurethan enthaltenden Verstärkungsschicht, wobei in die Verstärkungsschicht eine Spacer-Schicht eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebettete Spacer-Schicht mindestens einen horizontalen Abstand von 10 mm bis 300 mm vom Rand des Verbundelementes aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbundelemente als auch deren Verwendung als Karosserieaußenteile.The invention relates to a composite element, constructed from i) a film and ü) a reinforcing layer containing polyurethane, wherein in the reinforcing layer a spacer layer is embedded, characterized in that the embedded spacer layer has at least one horizontal distance from 10 mm to 300 mm from the edge of the composite element, and a process for producing these composite elements as well as their Use as exterior body parts.
Die tiefgezogenen Folien verlaufen in der Regel exakt nicht nach der Kontur des Formwerkzeugs. Dadurch wird ein Luftpolster zwischen Folie und Formwerkzeug gebildet. Bei vollflächigen GF-PUR Eintrag kann die eingeschlossene Luft während des PUR Aufschäumens nicht zwischen der Folie und dem Werkzeug entweichen. Die so eingeschlossene Luft wird partiell komprimiert, der Schäumdruck ist niedriger als der Luftdruck zwischen Folie und Werkzeug, es kommt zur Ausbeulung der Folie in Richtung GF-PUR. Diese Delle bleibt auf der Folienoberfläche nach der Entformung des Bauteils sichtbar.The deep-drawn foils run usually not exactly according to the contour of the mold. Thereby an air cushion is formed between the film and the mold. at full-surface GF-PUR The trapped air cannot enter during PUR foaming escape between the film and the tool. The so enclosed Air is partially compressed, the foam pressure is lower than that Air pressure between film and tool, the film bulges towards GF-PUR. This dent remains on the film surface the demolding of the component is visible.
Die tiefgezogenen Folien aus Thermoplast, Aluminium Coil Coating oder Stahl Coil Coating können auch nach einem weiteren Verfahren verstärkt werden.The deep-drawn foils made of thermoplastic, aluminum Coil coating or steel coil coating can also be used after another Procedures are reinforced.
Bei diesem Verfahren werden die Folien in das Schäumwerkzeug eingelegt und mit einer Lage GF-PUR im LFI-PUR Verfahren belegt. In die noch feuchte Reaktionsmischung wird eine Pappwabe eingelegt. (Die Pappwabe kann beidseitig mit Glasvlies beschichtet sein. Die Pappwabe übernimmt die Funktion eines Spacers im Bauteil. Dadurch tritt gegenüber dem klassischen LFI-PUR Verfahren eine Gewichtsreduktion ein.) Nun wird auf die Pappwabe eine zweite Schicht GF-PUR nach dem LFI-PUR Verfahren eingetragen. Nachfolgend wird das Werkzeug geschlossen und die Pappwabe mit dem LFI-PUR in die gewünschte Form gebracht.In this process, the foils into the foaming tool inserted and covered with a layer of GF-PUR using the LFI-PUR process. A cardboard honeycomb is placed in the still moist reaction mixture. (The cardboard honeycomb can be coated on both sides with glass fleece Cardboard honeycomb takes over the function of a spacer in the component. This occurs against classic LFI-PUR process a weight reduction.) Now a second layer of GF-PUR on the cardboard honeycomb using the LFI-PUR process entered. The tool is then closed and the cardboard honeycomb into the desired one with the LFI-PUR Formed.
Die z.B. 12 mm starke Pappwabe wird dabei im Mittelbereich auf ca. 7 mm und im Randbereich auf ca. 2 mm verpresst. Durch den hohen Verpressungsgrad im Randbereich wird die zwischen Folie und Schäumwerkzeug befindliche Luft eingeschlossen und kann beim Schäumprozess nicht entweichen. Dadurch entstehen partielle Luftpolster, welche zur Bildung von Dellen in der Folie führen.The e.g. 12 mm thick cardboard honeycomb 7 mm in the middle area and 2 in the edge area mm pressed. Due to the high degree of compression in the edge area between the film and the foaming tool trapped air and can be in the foaming process do not escape. This creates partial air cushions which are used for Form dents in the film.
Auflerdem ist bei diesem Verfahren die Schwierigkeit, Gewinde-Inserts oder Blecheinleger mit Anschraubpunkten in der Art anzuschäumen, das hohe Ausreiflkräfte erreicht werden.Also in this process the difficulty of thread inserts or foam inserts with screw-on points in the way to foam the high Ausreiflkräfte can be achieved.
Die Beschnittkante des Bauteils ragt bei dieser Konstruktion im eingebauten Zustand in den Nassbereich des Fahrzeugs. Aufgrund der Kapillarwirkung und Hydrophilie der Pappwabe kann es zu einer unerwünschten Wasseraufnahme des Bauteils kommen. Die Feuchte Wabe kann von Mikroben befallen werden, oder/und bei Frost kann das Bauteil auffrieren (Eissprengen), es kommt zur Delamination der Außenbeschichtung und Verstärkung. Dies kann im schlimmsten Falle zu einem drastischen Abfall der mechanischen Eigenschaften führen.The trim edge of the component protrudes with this construction in the installed state in the wet area of the vehicle. Due to the capillary action and hydrophilicity of the Cardboard honeycomb can become an undesirable one Water absorption of the component. The moist honeycomb can be from microbes be attacked, and / or the component can freeze up in the event of frost (Ice blasting), there is delamination of the outer coating and reinforcement. This in the worst case, the mechanical Properties.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Spacer enthaltenden, dellenfreien Verbundelementen, insbesondere zur Verwendung als Karosserieaußenteilen, bereit zu stellen.The object of the invention was therefore to a process for the production of spacer-containing, dent-free Composite elements, in particular for use as exterior parts of the body, ready to provide.
Das Einschließen der Luft zwischen Folie und Formwerkzeug konnte unerwartet dadurch verhindert werden, das die eingelegte Pappwabe nicht in den höher verpressten Randbereich des Bauteils hineinragt. Hiermit wird verhindert, das das Werkzeugoberteil über die Pappwabe Druck auf die Folie und somit auf das Werkzeugunterteil ausübt und damit das ausströmen der Luft aus dem Mittelbereich unterbindet. Dieser Randbereich wird durch einen erhöhten Materialeintrag im LFI-PUR Verfahren gefüllt.Enclosing the air between the film and Mold could be prevented unexpectedly by the Cardboard honeycomb not inserted into the higher pressed edge area of the component protrudes. This prevents that the upper part of the tool over the Cardboard honeycomb print on the film and thus on the lower part of the tool exerts and with that emanate that prevents the air from the middle area. This border area will by an increased Material entry filled in the LFI-PUR process.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundelementes, aufgebaut aus
- i) einer Folie und
- ii) einer Polyurethan enthaltenden Verstärkungsschicht, umfassend die Schritte:
- A) Einlegen einer Folie (i) in ein geöffnetes Formwerkzeug,
- B1) Einbringen von Polyurethansystemkomponenten in das Formwerkzeug auf die eingelegte Folie (i),
- B2) Einbringen einer Spacer-Schicht in das Formwerkzeug auf die eingetragenen Polyurethansystemkomponenten,
- B3) Einbringen von Polyurethansystemkomponenten in das Formwerkzeug auf die eingelegte Spacer-Schicht, und
- C) Schließen des Formwerkzeugs und Reaktion der eingebrachten Polyurethansystemkomponenten zu einem Polyurethan (ii), und
- D) gegebenenfalls Abtrennen von überstehender Folie,
- i) a film and
- ii) a reinforcement layer containing polyurethane, comprising the steps of:
- A) inserting a film (i) into an open mold,
- B1) introducing polyurethane system components into the molding tool on the inserted film (i),
- B2) introducing a spacer layer into the molding tool on the polyurethane system components entered,
- B3) introducing polyurethane system components into the molding tool on the inserted spacer layer, and
- C) closing the mold and reaction of the introduced polyurethane system components to form a polyurethane (ii), and
- D) if necessary, cutting off any excess film,
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verbundelement, aufgebaut aus
- i) einer Folie und
- ii) einer Polyurethan enthaltenden Verstärkungsschicht, wobei in die Verstärkungsschicht eine Spacer-Schicht eingebettet ist,
- i) a film and
- ii) a reinforcement layer containing polyurethane, a spacer layer being embedded in the reinforcement layer,
Unter dellenfrei wird im Rahmen dieser Erfindung verstanden, dass bei optischer Betrachtung des hergestellten Verbundelementes keine Unebenheiten, insbesondere keine Erhebungen oder Einbuchtungen der Folie (i) erkennbar sind, d.h. die Folie ist planar auf der Verstärkungsschicht angeordnet.Under dent-free is under this Invention understood that when looking at the manufactured Composite element no bumps, especially no bumps or indentations of the film (i) are recognizable, i.e. the foil is planar on the reinforcement layer arranged.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Verbundelemente finden bevorzugt als Karosserieaußenteile Verwendung, insbesondere als Dachmodule für Automobile und weisen vorzugsweise eine flächige Struktur auf. Die Dicke des Verbundelementes, insbesondere Dachmoduls, beträgt vorzugsweise 2 bis 100 mm, weiter bevorzugt 5 bis 30 mm und besonders bevorzugt 8 bis 20 mm. Die Flächengröße der flächigen Verbundelemente ist im allgemeinen nicht begrenzt, bevorzugt weisen die flächigen Verbundelemente ein Flächengröße von 0,1 bis 10 m2, bevorzugt von 1 bis 5 m2 auf, besonders bevorzugt 1,2 bis 3 m2.The composite elements obtainable by the method according to the invention are preferably used as exterior body parts, in particular as roof modules for automobiles, and preferably have a flat structure. The thickness of the composite element, in particular roof module, is preferably 2 to 100 mm, more preferably 5 to 30 mm and particularly preferably 8 to 20 mm. The area size of the two-dimensional composite elements is generally not limited, preferably the two-dimensional composite elements have an area size of 0.1 to 10 m 2 , preferably 1 to 5 m 2 , particularly preferably 1.2 to 3 m 2 .
Als Folie (i) wird im allgemeinen eine thermoplastische Folie oder eine Metallfolie verwendet.In general, as film (i) a thermoplastic film or a metal foil is used.
Als thermoplastische Folie (i) können allgemein bekannte Folien eingesetzt werden, beispielsweise übliche Folien auf der Basis von Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat (PC), thermoplastischem Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, und/oder Polyvinylchlorid (PVC). Bevorzugt wird als thermoplastische Folie (i) eine Zweischichtfolie, wobei die erste Schicht auf PMMA und die zweite Schicht auf ASA und/oder PC basiert, verwendet. Setzt man Zweischichtfolie ein, so haftet das Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte bevorzugt an ASA und/oder ASA/PC.As a thermoplastic film (i) can generally known films are used, for example conventional films based on acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile styrene acrylic ester (ASA), polycarbonate (PC), thermoplastic polyurethane, polypropylene, polyethylene, and / or Polyvinyl chloride (PVC). Preferred is as a thermoplastic film (i) a two-layer film, the first layer being on PMMA and the second layer based on ASA and / or PC used. You sit down Two-layer film, the polyisocyanate polyaddition product adheres preferably on ASA and / or ASA / PC.
Als Metallfolie (i) kommen alle üblichen Metallfolien in Betracht, bevorzugt verwendet man eine Aluminiumfolie oder eine Stahlfolie, insbesondere eine sogenanntes Aluminium-Coil-Coating.All usual come as metal foil (i) Metal foils into consideration, an aluminum foil is preferably used or a steel foil, in particular a so-called aluminum coil coating.
Derartige Folien sind kommerziell erhältlich und ihre Herstellung ist allgemein bekannt. Die Folien weisen im allgemeinen eine Dicke von 0,1 bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,6 bis 1,0 mm auf.Such films are commercial available and their manufacture is well known. The foils generally have a thickness of 0.1 to 5 mm, preferably 0.5 to 2 mm, particularly preferably from 0.6 to 1.0 mm.
Die Verstärkungsschicht (ii) besteht aus faserverstärktem, bevorzugt glasfaserverstärktem Polyurethan und dient als Träger, der dem Verbundbauteil vorteilhafte mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise hohe Festigkeit, verleiht. Unter faserverstärktem Polyurethan versteht man PUR, das Fasern zur Verstärkung enthält, wobei diese Fasern bevorzugt so beschaffen sind, dass sie nicht über einen herkömmlichen Hochdruckmischkopf verarbeitbar sind. Die Fasern können beispielsweise durch das aus dem Stand der Technik bekannte LFI-Verfahren (Long Fiber Injection) in die Polyurethansystemkomponenten eingebracht werden und weisen im allgemeinen eine Länge von mehr als 5 mm, bevorzugt von mehr als 10 mm, besonders bevorzugt von 10 mm bis 10 cm auf. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Langfasern in Form von Matten in das Polyurethan einzubringen.The reinforcing layer (ii) is made made of fiber reinforced, preferably glass fiber reinforced Polyurethane and serves as a carrier, the mechanical properties advantageous to the composite component, such as for example, gives high strength. Under fiber-reinforced polyurethane is understood to be PUR, which contains fibers for reinforcement, these fibers being preferred are designed so that they do not have a conventional High pressure mixing head can be processed. The fibers can, for example by means of the LFI process (Long Fiber Injection) introduced into the polyurethane system components are and generally have a length of more than 5 mm, preferably of more than 10 mm, particularly preferably from 10 mm to 10 cm. Possibly is it also possible insert the long fibers in the form of mats in the polyurethane.
Bei den verwendeten Langfasern kann es sich um Glasfasern, Naturfasern, wie beispielsweise Flachs, Jute oder Sisal, Kunstfasern, wie beispielsweise Polyamidfasern, Polyesterfaser, Carbonfasern oder Polyurethanfasern handeln. Bevorzugt werden Glasfasern verwendet.The long fibers used can it is glass fibers, natural fibers such as flax, jute or sisal, synthetic fibers, such as polyamide fibers, polyester fibers, Trade carbon fibers or polyurethane fibers. Glass fibers are preferred used.
Die Fasern zur Verstärkung werden üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 50, mehr bevorzugt von 5 bis 40 und besonders bevorzugt von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht ii) eingesetzt.The fibers for reinforcement are usually in an amount of 0.1 to 90 wt .-%, preferably from 1 to 50, more preferably from 5 to 40 and particularly preferably from 10 to 30% by weight, based on the total weight of layer ii) used.
Die Schicht ii) weist üblicherweise eine Dichte von 0,1 bis 1,3 kg/l, bevorzugt von 0,2 bis 1,1kg/l, besonders bevorzugt von 0,3 bis 1,0 kg/l. Zur Erreichung dieser Dichte werden kompakte oder zellige Polyurethane eingesetzt, wobei Polyurethanhartschäume bevorzugt verwendet werden.Layer ii) usually has a density of 0.1 to 1.3 kg / l, preferably of 0.2 to 1.1 kg / l, particularly preferably from 0.3 to 1.0 kg / l. To achieve this density compact or cellular polyurethanes are used, preference being given to rigid polyurethane foams be used.
Die Dicke der Schicht ii) in den erfindungsgemäßen Verbundbauteilen beträgt üblicherweise 0,1 bis 100 mm, bevorzugt 0,5 bis 25 mm, mehr bevorzugt 1 bis 20 mm, besonders bevorzugt 1 bis 10 mm.The thickness of layer ii) in the Composite components according to the invention is usually 0.1 to 100 mm, preferably 0.5 to 25 mm, more preferably 1 to 20 mm, particularly preferably 1 to 10 mm.
Bei den erfindungsgemäßen Verbundbauteilen liegt bevorzugt Haftung zwischen Schicht i) und Schicht ii) vor, d.h. die Adhäsion zwischen den Schichten ist bevorzugt größer als die Kohäsion innerhalb einer Schicht.In the composite components according to the invention there is preferably adhesion between layer i) and layer ii), i.e. the adhesion between the layers is preferably greater than the cohesion within one shift.
Die Deckschicht, d.h. der Verbund aus Außenschicht (i) und Verstärkungsschicht (ii) weist bevorzugt eine Zugfestigkeit nach DIN EN 61 von 10 bis 21 N/mm2, ein Zug E-Modul nach DIN EN 61 von 800 bis 4000, besonders bevorzugt von 1500 bis 3600 N/mm2, eine Schlagzähigkeit nach DIN 53 453 von 14 bis 90 kJ/m2 (bzw. kein Brechen der Probekörper bei Raumtemperatur), ein Biege E-Modul nach DIN EN 63 von 800 bis 4000 N/mm2 und/oder eine Biegefestigkeit nach DIN EN 63 von 30 bis 90 N/mm2 auf.The cover layer, ie the composite of outer layer (i) and reinforcing layer (ii) preferably has a tensile strength according to DIN EN 61 of 10 to 21 N / mm 2 , a tensile modulus of elasticity according to DIN EN 61 from 800 to 4000, particularly preferably of 1500 to 3600 N / mm 2 , impact strength according to DIN 53 453 from 14 to 90 kJ / m 2 (or no breaking of the test specimen at room temperature), bending modulus according to DIN EN 63 from 800 to 4000 N / mm 2 and / or a bending strength according to DIN EN 63 from 30 to 90 N / mm 2 .
Der Begriff Polyurethan umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung jegliche Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, wie beispielsweise Polyurethan und/oder Polyisocyanurat. Diese sind im allgemeinen erhältlich durch Umsetzung von (a) Polyisocyanaten mit (b) Polyolen, gegebenenfalls in Gegenwart von (c) Katalysatoren, (d) Treibmitteln, (e) Hilfs- und Zusatzstoffen. Als Polyurethansystemkomponenten werden im Rahmen dieser Erfindung zwei Komponenten verstanden, wobei die erste im allgemeinen Polyisocyanate (a), gegebenenfalls in Form von Polyisocyanat-Prepolymeren, umfasst (sogenannte Isocyanatkomponenten), und die zweite Komponente im allgemeinen Polyole (b) und (c) Katalysatoren, (d) Treibmittel, (e) Hilfs- und Zusatzstoffe (sogenannte Polyolkomponente). Diese beiden Polyurethankomponenten werden als Flüssigkeiten in eine Form eingebracht, dort reagieren sie zu Polyurethanen, bevorzugt zu Polyurethanschaumstoffen.In the context of the present invention, the term polyurethane encompasses any polyisocyanate polyaddition products, such as, for example, polyurethane and / or polyisocyanurate. These are generally obtainable by reacting (a) polyisocyanates with (b) polyols, optionally in the presence of (c) catalysts, (d) blowing agents, (e) Auxiliaries and additives. In the context of this invention, polyurethane system components are understood to mean two components, the first generally comprising polyisocyanates (a), optionally in the form of polyisocyanate prepolymers (so-called isocyanate components), and the second component generally comprising polyols (b) and (c) catalysts , (d) blowing agents, (e) auxiliaries and additives (so-called polyol component). These two polyurethane components are introduced as liquids into a mold, where they react to form polyurethanes, preferably polyurethane foams.
Als Polyisocyanate (a) können allgemein bekannte (cyclo)aliphatische und/oder insbesondere aromatische Polyisocyanate eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formteile eignen sich besonders aromatische Diisocyanate, vorzugsweise Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und Toluylendiisocyanat (TDI). Die Isocyanate können in Form der reinen Verbindung oder in modifizierter Form, beispielsweise in Form von Uretdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Biureten, vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltenden Umsetzungsprodukten, sogenannten Polyisocyanat-Prepolymeren, eingesetzt werden. Sofern Polyisocyanatprepolymere verwendet werden, weisen diese im allgemeinen eine NCO-Gehalt von 8 bis 25 %, bevorzugt von 12 bis 20 % auf.As polyisocyanates (a) in general known (cyclo) aliphatic and / or in particular aromatic polyisocyanates be used. For the production of the molded parts according to the invention Aromatic diisocyanates are particularly suitable, preferably diphenylmethane diisocyanate (MDI) and tolylene diisocyanate (TDI). The isocyanates can be in the form the pure compound or in a modified form, for example in the form of uretdiones, isocyanurates, allophanates or biurets, preferably in the form of urethane and isocyanate groups Implementation products, so-called polyisocyanate prepolymers become. If polyisocyanate prepolymers are used, point these generally have an NCO content of 8 to 25%, preferably of 12 to 20%.
Als (b) Polyole werden im Rahmen dieser Erfindung alle Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen verstanden, wobei die reaktiven Wasserstoffatome bevorzugt ausgewählt sind aus OH-Gruppen, SH-Gruppen, NH-Gruppen, NH2-Gruppen und CH-aciden Gruppen, wie z.B. β-Diketo-Gruppen. Beispiele für Verbindungen, die unter die Komponente (b) fallen sind Polycarbonatdiole, Polyetherpolyole und/oder Polyesterpolyole, im Folgenden werden Verbindungen der Komponente (b) als "Polyole" bezeichnet.In the context of this invention, (b) polyols are understood to mean all compounds having at least two hydrogen atoms reactive toward isocyanate groups, the reactive hydrogen atoms preferably being selected from OH groups, SH groups, NH groups, NH 2 groups and CH-acidic groups such as β-diketo groups. Examples of compounds which come under component (b) are polycarbonate diols, polyether polyols and / or polyester polyols. In the following, compounds of component (b) are referred to as "polyols".
Bevorzugt sind Polyole mit einer Funktionalität von 2 bis 8, insbesondere von 2 bis 4, einer Hydroxylzahl von 20 bis 1000 mg KOH/g, bevorzugt von 25 bis 500 mg KOH/g, sowie 10 bis 100 % primären Hydroxylgruppen. Die Polyole weisen im allgemeinen ein Molekulargewicht von 400 bis 10000 g/mol, bevorzugt von 600 bis 6000 g/mol auf. Polyetherpolyole sind aufgrund ihrer höheren Hydrolysestabilität besonders bevorzugt.Polyols with a are preferred functionality from 2 to 8, in particular from 2 to 4, a hydroxyl number of 20 up to 1000 mg KOH / g, preferably from 25 to 500 mg KOH / g, and 10 to 100% primary Hydroxyl groups. The polyols generally have a molecular weight from 400 to 10,000 g / mol, preferably from 600 to 6000 g / mol. Are polyether polyols because of their higher hydrolytic stability particularly preferred.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Gemisch aus mindestens zwei Polyetherpolyolen verwendet, wobei das erste Polyetherpolyol eine OH-Zahl von 20 bis 50, bevorzugt von 25 bis 40, aufweist und das zweite Polyetherpolyol eine OH-Zahl von 100 bis 350, bevorzugt von 180 bis 300, aufweist, wobei im allgemeinen das Gewichtsverhältnis vom ersten zum zweiten Polyetherpolyol 99 : 1 bis 80 : 20 beträgt.In a preferred embodiment a mixture of at least two polyether polyols is used, the first polyether polyol preferably having an OH number of 20 to 50 from 25 to 40, and the second polyether polyol has an OH number of 100 to 350, preferably from 180 to 300, generally the weight ratio from the first to the second polyether polyol is 99: 1 to 80:20.
Geeignete Polyetherpolyole werden zumeist durch basisch katalysierte Anlagerung von niederen Alkylenoxiden, insbesondere Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, an 2 bis 8-funktionelle, insbesondere 2 bis 4-funktionelle Startsubstanzen, hergestellt. Der Gehalt an primären Hydroxylgruppen kann erreicht werden, indem man die Polyole zum Abschluss mit Ethylenoxid umsetzt.Suitable polyether polyols mostly by base-catalyzed addition of lower alkylene oxides, in particular ethylene oxide and / or propylene oxide, on 2 to 8-functional, in particular 2 to 4-functional starter substances. The content of primary Hydroxyl groups can be achieved by using the polyols to Finished with ethylene oxide.
Als Polyetherpolyole (b) können weiterhin sogenannte niedrig ungesättigte Polyetherole verwendet werden. Unter niedrig ungesättigten Polyolen werden im Rahmen dieser Erfindung insbesondere Polyetheralkohole mit einem Gehalt an ungesättigten Verbindungen von kleiner als 0,02 meq/g, bevorzugt kleiner als 0,01 meq/g, verstanden. Derartige Polyetheralkohole werden zumeist durch Anlagerung von Alkylenoxiden, insbesondere Ethylenoxid, Propylenoxid und Mischungen daraus, an mindestens difunktionelle Alkohole in Gegenwart von sogenannten Doppelmetallcyanidkatalysatoren hergestellt.As polyether polyols (b), so-called low unsaturated Polyetherols can be used. Taking low unsaturation In the context of this invention, polyols are especially polyether alcohols containing unsaturated compounds of less than 0.02 meq / g, preferably less than 0.01 meq / g. Such polyether alcohols are mostly produced by the addition of alkylene oxides, especially ethylene oxide, propylene oxide and mixtures thereof at least difunctional alcohols in the presence of so-called double metal cyanide catalysts manufactured.
Zu den gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen (b) können auch Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmitteln gehören. Bei den Kettenverlängerungsmitteln handelt es sich überwiegend um zwei- oder drei funktionelle Alkohole mit Molekulargewichten von 60 bis 399, beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5. Bei den Vernetzungsmitteln handelt es sich um Verbindungen mit den Molekulargewichten von 60 bis 499 und 3 oder mehr aktiven H-Atomen, vorzugsweise Aminen und besonders bevorzugt Alkoholen, beispielsweise Glyzerin, Trimethylolpropan und/oder Pentaerythrit.To the compounds reactive towards isocyanates (b) can also chain extension and / or Crosslinking agents belong. For chain extenders it is predominantly around two or three functional alcohols with molecular weights from 60 to 399, for example ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol. The crosslinking agents are compounds with molecular weights from 60 to 499 and 3 or more active H atoms, preferably amines and particularly preferably alcohols, for example glycerin, trimethylolpropane and / or pentaerythritol.
Als Katalysatoren (c) können übliche Verbindungen eingesetzt werden, welche die Reaktion der Komponente (a) mit der Komponente (b) stark beschleunigen. In Frage kommen beispielsweise tertiäre Amine und/oder organische Metallverbindungen, insbesondere Zinnverbindungen. Bevorzugt werden als Katalysatoren solche eingesetzt, die zu einem möglichst geringen Fogging, d.h. zu einer möglichst geringen Abgabe von flüchtigen Verbindungen aus dem Polyisocyanat-Polyadditionsprodukt führen, beispielsweise tertiäre Amine mit reaktiven Endgruppen und/oder höher siedende Aminkatalysen. Beispielsweise können als Katalysatoren folgende Verbindungen eingesetzt werden: Triethylendiamin, Aminoalkyl- und/oder Aminophenyl-imidazole, zum Beispiel 4-Chlor-2, 5-Dimethyl-1-(N-methylaminoethyl)-imidazol, 2-Aminopropyl-4, 5-Dimethoxy-1-methylimidazol, 1-Aminopropyl-2,4,5-tributylimidazol, 1-Aminoethyl-4-hexylimidazol, 1-Aminobutyl-2, 5-Dimethylimidazol, 1-(3-Aminopropyl)-2-ethyl-4-methylimidazol, 1-(3-Aminopropyl)imidazol und/oder 1-(3-Aminopropyl)-2-methylimidazol, Zinn-(II) salze von organischen Carbonsäuren, zum Beispiel Zinn-(II)-diacetat, Zinn-(II)-dioctoat, Zinn-(II)-diethylhexoat und Zinn-(II)-dilaurat und Dialkylzinn-(IV)-salzen von organischen Carbonsäuren, z.B. Dibutyl-zinndiacetat, Dibutylzinn-dilaurat, Dibutylzinn-maleat und Dioctylzinn-diacetat.Conventional compounds can be used as catalysts (c) are used, which the reaction of component (a) with the Accelerate component (b) strongly. For example, come into question tertiary Amines and / or organic metal compounds, especially tin compounds. Preferred catalysts are those which, if possible, are used low fogging, i.e. at the lowest possible levy of volatile Lead compounds from the polyisocyanate polyaddition product, for example tertiary Amines with reactive end groups and / or higher boiling amine catalysts. For example the following compounds are used as catalysts: triethylenediamine, Aminoalkyl and / or Aminophenyl imidazoles, for example 4-chloro-2, 5-dimethyl-1- (N-methylaminoethyl) imidazole, 2-aminopropyl-4, 5-dimethoxy-1-methylimidazole, 1-aminopropyl-2,4,5-tributylimidazole, 1-aminoethyl-4-hexylimidazole, 1-aminobutyl-2, 5-dimethylimidazole, 1- (3-aminopropyl) -2-ethyl-4-methylimidazole, 1- (3-aminopropyl) imidazole and / or 1- (3-aminopropyl) -2-methylimidazole, tin (II) salts of organic carboxylic acids, for example tin (II) diacetate, tin (II) dioctoate, tin (II) diethylhexoate and tin (II) dilaurate and dialkyltin (IV) salts of organic carboxylic acids, e.g. Dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and Dioctyltin diacetate.
Bei den verwendeten Polyurethanen kann es sich um kompaktes oder zelliges Polyurethan handeln. Bevorzugt handelt es sich um zelliges Polyurethan, wobei die Herstellung von zelligem Polyurethan durch Zugabe von Treibmittel erfolgt. Als Treibmittel (d) können allgemein bekannte chemisch oder physikalisch wirkende Verbindungen eingesetzt werden. Als chemisch wirkendes Treibmittel kann bevorzugt Wasser eingesetzt werden. Beispiele für physikalische Treibmittel sind beispielsweise (cyclo)aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise solche mit 4 bis 8, besonders bevorzugt 4 bis 6 und insbesondere 5 Kohlenstoffatomen, teilhalogenierte Kohlenwasserstoffe oder Ether, Ketone oder Acetate. Die unterschiedlichen Treibmittel können einzeln oder in beliebigen Mischungen untereinander zum Einsatz kommen. Besonders bevorzugt wird nur Wasser als Treibmittel eingesetzt. Sofern physikalische Treibmittel verwendet werden, ist es bevorzugt, dass diese in einer Menge von < 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente (b), eingesetzt werden.With the polyurethanes used, it can are compact or cellular polyurethane. It is preferably cellular polyurethane, the production of cellular polyurethane being carried out by adding blowing agents. Well-known chemically or physically active compounds can be used as blowing agents (d). Water can preferably be used as the chemical blowing agent. Examples of physical blowing agents are, for example, (cyclo) aliphatic hydrocarbons, preferably those having 4 to 8, particularly preferably 4 to 6 and in particular 5 carbon atoms, partially halogenated hydrocarbons or ethers, ketones or acetates. The different blowing agents can be used individually or in any mixtures with one another. Only water is particularly preferably used as the blowing agent. If physical blowing agents are used, it is preferred that they are used in an amount of <0.5% by weight, based on the weight of component (b).
Die Menge der eingesetzten Treibmittel richtet sich nach der angestrebten Dichte der Schaumstoffe.The amount of blowing agent used depends on the desired density of the foams.
Die Umsetzung erfolgt gegebenenfalls in Anwesenheit von (e) Hilfs- und/oder Zusatzstoffen, wie z.B. Füllstoffen, Zellreglern, Formtrennmittel, Pigmenten, oberflächenaktiven Verbindungen und/oder Stabilisatoren gegen oxidativen, thermischen oder mikrobiellen Abbau oder Alterung.The implementation takes place if necessary in the presence of auxiliaries and / or additives, e.g. fillers, Cell regulators, mold release agents, pigments, surface-active compounds and / or stabilizers against oxidative, thermal or microbial degradation or aging.
Zur Herstellung der Polyurethane werden im allgemeinen die Polyurethansystemkomponenten, d.h. die Polyisocyanate (a) und die Polyole (b) in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, dass das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen von (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome von (b) bevorzugt 0,7 bis 1,5:1, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,2:1 und insbesondere 1 bis 1,15:1, beträgt.For the production of the polyurethanes generally the polyurethane system components, i.e. the Polyisocyanates (a) and the polyols (b) are reacted in such amounts brought that equivalence ratio of NCO groups of (a) to the sum of the reactive hydrogen atoms of (b) preferably 0.7 to 1.5: 1, particularly preferably 0.9 to 1.2: 1 and in particular 1 to 1.15: 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Polyurethansystem so eingestellt, dass sich ein geschlossenzelliger oder nur geringfügig offenzelliger Schaumstoff als Polyurethanmatrix bildet, da die Spacer-Schicht, insbesondere im Falle einer Pappwabe, gegen Umwelteinflüsse, wie Wasserdampf, Mikrobenbefall abgedichtet werden soll. Bevorzugt weist der verwendete Polyurethanschaumstoff eine Offenzelligkeit von weniger als 50 %, mehr bevorzugt von weniger als 30 %, besonders bevorzugt von 0 bis 10 %, insbesondere von 0 bis 5 %, gemessen nach DIN EN ISO 7231, auf.In a preferred embodiment the polyurethane system is adjusted so that a closed cell or only slightly forms open-cell foam as a polyurethane matrix because the spacer layer, especially in the case of a cardboard honeycomb, against environmental influences, such as Water vapor, microbe infestation to be sealed. Preferably points the polyurethane foam used has an open cell of less than 50%, more preferably less than 30%, particularly preferred from 0 to 10%, in particular from 0 to 5%, measured according to DIN EN ISO 7231, on.
Das erfindungsgemäße Formteil findet im allgemeinen zur Herstellung von Karosserieaußenteilen für Verkehrsmittel, wie Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe, und Schienenfahrzeuge, Verwendung, beispielsweise zur Herstellung Dachmodulen, Kotflügel, Endkantenklappen und Kofferraumdeckeln. Bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Formteile zur Herstellung von Dachmodulen.The molding according to the invention is generally found for the production of exterior body parts for means of transport, such as motor vehicles, Airplanes, ships, and rail vehicles, use, for example for the manufacture of roof modules, fenders, end edge flaps and trunk lids. Preference is given to using the moldings according to the invention for the production of roof modules.
Die Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente umfassen hierbei folgende Schritte:
- A) Einlegen einer Folie (i) in ein geöffnetes Formwerkzeug,
- B1) Einbringen von Polyurethansystemkomponenten in das Formwerkzeug auf die eingelegte Folie (i),
- B2) Einbringen einer Spacer-Schicht in das Formwerkzeug auf die eingetragenen Polyurethansystemkomponenten,
- B3) Einbringen von Polyurethansystemkomponenten in das Formwerkzeug auf die eingelegte Spacer-Schicht, und
- C) Schließen des Formwerkzeugs und Reaktion der eingebrachten Polyurethansystemkomponenten zu einem Polyurethan (ii), und
- D) gegebenenfalls Abtrennen von überstehender Folie,
- A) inserting a film (i) into an open mold,
- B1) introducing polyurethane system components into the molding tool on the inserted film (i),
- B2) introducing a spacer layer into the molding tool on the polyurethane system components entered,
- B3) introducing polyurethane system components into the molding tool on the inserted spacer layer, and
- C) closing the mold and reaction of the introduced polyurethane system components to form a polyurethane (ii), and
- D) if necessary, cutting off any excess film,
Üblicherweise wird in Schritt (A) eine Folie in die Formunterhälfte eines Formwerkzeuges eingelegt. Es ist bevorzugt, dass es sich hierbei um eine vorgeformte Folie handelt. d.h. die Folie weist bereits die Form des Formwerkzeuges auf. Das Vorformen kann durch übliche Vorformverfahren, beispielsweise durch Tiefziehen, insbesondere Vakuumtiefziehen, durchgeführt werden.Usually In step (A), a film is placed in the lower mold half of a mold. It is preferred that this is a preformed film is. i.e. the film already has the shape of the mold on. The preforming can be done by conventional Preforming processes, for example by deep drawing, in particular Vacuum deep drawing, carried out become.
Im Schritt B1) werden zunächst Polyurethansystemkomponenten in das Formwerkzeug auf die eingelegte Folie (i) eingebracht. Das Einbringen der Polyurethansystemkomponenten kann beispielsweise durch Handguss, durch Hochdruck- oder Niederdruckmaschinen in offenen Formwerkzeugen durchgeführt werden. Geeignete PU-Verarbeitungsmaschinen sind handelsüblich erhältlich (z.B. Fa. Elastogran, Isotherm, Hennecke, Krauss Maffei u.a.). Die Polyurethansystemkomponenten werden auf die bereits eingelegte Folie aufgebracht.In step B1), polyurethane system components are first placed in the mold on the inserted film (i). The The polyurethane system components can be introduced, for example by hand casting, by high pressure or low pressure machines in open Molds performed become. Suitable PU processing machines are commercially available (e.g. Elastogran, Isotherm, Hennecke, Krauss Maffei and others). The polyurethane system components are applied to the already inserted film.
In einer bevorzugten Ausführungsform
halten die PUR-Dosierungsanlagen im allgemeinen folgende Parameter
ein:
Austragsleistung Polyolkomponente:
10 g/s bis 400
g/s, besonders bevorzugt 20 bis 250 g/s;
insbesondere 30 bis
70 g/s.
Austragsleistung Isocyanat:
10 g/s bis 400 g/s,
besonders bevorzugt 20 g/s bis
250 g/s; insbesondere 30 bis
70 g/s
Komponentendrücke
im Hochdruckkreislauf:
Isocyanat: 120 bis 200 bar;
Polyol:
120 bis 200 bar;
Komponentendruck in den Vorratsbehältern: 1,5
bis 4,5 bar;
Temperatur der Polyolkomponente im Vorlagebehälter:
15°C bis 50°C, bevorzugt
20°C bis
35°C;
Temperatur
der Isocyanatkomponente im Vorlagebehälter:
15°C bis 50°C, bevorzugt
20°C bis
35°C.In a preferred embodiment, the PUR dosing systems generally adhere to the following parameters:
Discharge rate polyol component:
10 g / s to 400 g / s, particularly preferably 20 to 250 g / s;
especially 30 to 70 g / s.
Discharge rate isocyanate:
10 g / s to 400 g / s, particularly preferably 20 g / s to
250 g / s; especially 30 to 70 g / s
Component pressures in the high pressure circuit:
Isocyanate: 120 to 200 bar;
Polyol: 120 to 200 bar;
Component pressure in the storage containers: 1.5 to 4.5 bar;
Temperature of the polyol component in the storage container:
15 ° C to 50 ° C, preferably 20 ° C to 35 ° C;
Temperature of the isocyanate component in the template container:
15 ° C to 50 ° C, preferably 20 ° C to 35 ° C.
Bei der Verarbeitung mit Polyurethan-Maschinen ist es auch vorteilhaft, wenn während der Verarbeitung die Vorlagebehälter unter vermindertem Druck stehen.When processing with polyurethane machines it is also beneficial if during the processing of the storage containers are under reduced pressure.
Nach dem Schritt (B1) wird im Schritt (B2) eine Spacer-Schicht in das Formwerkzeug auf die bereits eingetragenen Polyurethansystemkomponenten eingebracht. Als Spacer-Schicht ist im allgemeinen jede Schicht geeignet, welche einen Abstand zwischen den beiden Polyurethanschichten gewährleistet. Bevorzugt weist die Spacer-Schicht eine Dichte auf, die geringer ist als die Dichte der faserverstärkten Polyurethanschicht als solches. Weiterhin sollte die Spacer-Schicht derart aufgebaut sein, dass die vorstehend genannten mechanischen Werte des resultierenden Verbundelementes eingehalten werden.After step (B1) is in step (B2) a spacer layer in the mold on top of the one already entered Introduced polyurethane system components. As a spacer layer generally suitable any layer that has a distance between the two polyurethane layers guaranteed. Preferably points the spacer layer a density that is less than the density of the fiber-reinforced polyurethane layer as such. Furthermore, the spacer layer should be constructed in this way be that the above mechanical values of the resulting Composite element are observed.
Üblicherweise weist die Spacer-Schicht eine Dicke von 1 mm bis 20 mm, bevorzugt von 2 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt von 5 mm bis 15 mm auf .Usually the spacer layer has a thickness of 1 mm to 20 mm, preferably from 2 mm to 15 mm, particularly preferably from 5 mm to 15 mm.
Als Spacer-Schicht ist im allgemeinen jede Schicht geeignet, die Abstand zwischen den Polyurethanschichten gewährleistet, somit kann die Spacer-Schicht auch als Trennschicht bezeichnet werden. Vorteilhafterweise sollte die Spacer-Schicht eine derartige Bauweise aufweisen, dass die Stabilität des resultierenden Verbundelementes, z.B. die Druckfestigkeit, im Vergleich zu Verbundelementen ohne Spacer-Schicht nicht beeinträchtigt wird. Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Spacer-Schicht eine derartige Bauweise aufweisen, dass die Dichte des resultierenden Verbundelementes im Vergleich zu Verbundelementen ohne Spacer-Schicht reduziert wird.In general, the spacer layer is each layer suitable, the distance between the polyurethane layers guaranteed thus the spacer layer can also be referred to as a separating layer. The spacer layer should advantageously be of such a construction have that stability the resulting composite element, e.g. the compressive strength, in Compared to composite elements without a spacer layer is not impaired. It is also advantageous if the spacer layer is such Have construction that the density of the resulting composite element is reduced compared to composite elements without a spacer layer.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Spacer-Schicht derart gewählt, dass die Dichte des resultierenden Verbundelementes um im Vergleich zu entsprechenden Verbundelementen ohne Spacer-Schicht mindestens 10 %, besonders bevorzugt um mindestens 15 %, insbesondere um mindestens 20 $ verringert wird. Ebenfalls wird in einer bevorzugten Ausführungsform die Spacer-Schicht derart gewählt, dass die Zugfestigkeit und/oder der Zug-E-Modul und/oder der Biege-E-Modul des resultierenden Verbundelementes, im Vergleich zu entsprechenden Verbundelementen ohne Spacer-Schicht, um maximal 10 % abnimmt, besonders bevorzugt um mindestens 10 % zunimmt, insbesondere um mindestens 20 % zunimmt. Die physikalischen Kenndaten werden nach vorstehend beschriebenen Normen bestimmt.In a preferred embodiment the spacer layer is chosen such that the density of the resulting Composite element in comparison to corresponding composite elements without spacer layer at least 10%, particularly preferably by at least 15%, in particular is reduced by at least $ 20. It is also preferred embodiment the spacer layer is selected in such a way that the tensile strength and / or the tensile modulus and / or the flexural modulus of the resulting composite element, in comparison to the corresponding Composite elements without spacer layer, decreases by a maximum of 10%, especially preferably increases by at least 10%, in particular by at least 20% increases. The physical characteristics are as above described standards.
Beispiele für geeignete Spacer-Schichten sind Schichten aus expandierbaren Kunststoffe wie EPP, EPC, EPS, sowie Schichten aus Metalle wie Aluminium oder Magnesium oder Naturwerkstoffschichten, wie Holz Pappe oder Papier. Die vorstehend genannten Stoffe liegen zur Erhöhung der Stabilität bevorzugt in nicht glatter Form vor, beispielsweise in Wellblechform oder Wabenform. Bevorzugt werden als Spacer-Schicht Pappwaben verwendet. Bevorzugte Wabenschichten bestehen aus Pappe und weisen eine durchschnittliche Wabengröße von ca. 5 mm Durchmesser auf.Examples of suitable spacer layers are Layers of expandable plastics such as EPP, EPC, EPS, as well Layers of metals such as aluminum or magnesium or layers of natural materials, like wood cardboard or paper. The substances mentioned above are to increase of stability preferably in a non-smooth form, for example in corrugated sheet form or honeycomb shape. Cardboard honeycombs are preferably used as the spacer layer. preferred Honeycomb layers are made of cardboard and have an average Honeycomb size of approx. 5 mm diameter.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Spacer-Schicht eine Pappwabenschicht verwendet, welche auf beiden Seiten mit einer Schicht aus Glasfasern beschichtet ist. Die Glasfaserschicht verhindert das Eindringen von Polyurethansystemkomponenten in die einzelnen Pappwaben und weist im allgemeinen eine Dicke von 0,01 mm bis 2 mm, bevorzugt von 0,1 mm bis 1 mm auf.In a preferred embodiment a cardboard honeycomb layer is used as the spacer layer, which is coated on both sides with a layer of glass fibers. The glass fiber layer prevents the penetration of polyurethane system components into the individual cardboard honeycombs and generally has a thickness of 0.01 mm to 2 mm, preferably from 0.1 mm to 1 mm.
Nach dem Einbringen der Spacer-Schicht werden im erfindungsgemäßen Verfahren im Schritt (B3) erneut Polyurethansystemkomponenten in das Formwerkzeug auf die eingelegte Spacer-Schicht eingebracht und anschließend wird im Schritt(C) das Formwerkzeug geschlossen und die Reaktion der eingebrachten Polyurethansystemkomponenten zur Verstärkungsschicht (ii) durchgeführt, wobei die Verstärkungsschicht zwei faserverstärktes Polyurethan enthält, in das die Spacer-Schicht eingebettet ist.After inserting the spacer layer in the method according to the invention in step (B3) again polyurethane system components in the mold placed on the inserted spacer layer and then in step (C) closed the mold and the reaction of the introduced Polyurethane system components to the reinforcing layer (ii) carried out, wherein the reinforcement layer two fiber reinforced Contains polyurethane, in which the spacer layer is embedded.
Erfindungswesentlich ist, dass das Einbringen der Spacer-Schicht im Schritt (B2) derart erfolgt, dass der äußere Rand der Spacer-Schicht innerhalb des Verbundelementes mindestens einen Abstand von 10 mm bis 300 Millimeter (mm), bevorzugt 15 bis 250 mm, mehr bevorzugt 25 bis 220 mm, besonders bevorzugt 40 bis 200 mm, vom Rand des resultierenden Verbundelementes aufweist.It is essential to the invention that The spacer layer is introduced in step (B2) in such a way that the outer edge the spacer layer within the composite element at least a distance of 10 mm to 300 millimeters (mm), preferably 15 to 250 mm, more preferably 25 to 220 mm, particularly preferably 40 to 200 mm, from the edge of the resulting Has composite element.
Ferner ist es bevorzugt, dass zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Abmessungen der äußere Rand der Spacer-Schicht innerhalb des Verbundelementes so gewählt wird, dass er nicht in den hochverpressten Randbereich des Verbundbauteils hineinragt. Unter hochverpressten Randbereich wird hierbei der Bereich verstanden, wo im fertigen Verbundbauteil der Verpressungsgrad der Spacer-Schicht mehr als 20 % (d.h. eine Reduzierung der Dicke der Spacer-Schicht um mehr als 20 %), besonders bevorzugt ein Verpressungsgrad von mehr als 40 %, insbesondere ein Verpressungsgrad von mehr als 55 % beträgt.It is further preferred that in addition to above dimensions of the outer edge of the spacer layer is chosen within the composite element so that it is not in protrudes the highly compressed edge area of the composite component. The highly compressed edge area is understood to mean the area where in the finished composite component the degree of compression of the spacer layer is more than 20% (i.e. a reduction in the thickness of the spacer layer by more than 20%), particularly preferably a degree of compression of more than 40%, in particular a degree of compression of more than 55%.
Veranschaulicht wird dieser erfindungswesentliche
Schritt durch die
In den
-
1 Folie (i) -
2 Polyurethansystemkomponenten, enthaltend Fasern -
3 Spacer-Schicht -
4 Formwerkzeug (Unterteil) -
5 Formwerkzeug Oberteil -
6 Schnittstelle, an der die überstehenden Folie des im Verfahrensschritt (C) entnommenen Verbundelementes abgetrennt wird (Schritt D) -
7 Randstreifen ohne Spacer-Schicht -
8 Gewinde-Insert.
-
1 Slide (i) -
2 Polyurethane system components containing fibers -
3 Spacer layer -
4 Molding tool (lower part) -
5 Mold upper part -
6 Interface at which the protruding film of the the composite element removed in process step (C) is separated (step D) -
7 Edge strips without spacer layer -
8th Threaded insert.
Aus verfahrenstechnischer Sicht ist es oft wünschenswert, wenn die Folie (i) über die Abmessungen des im Verfahren hergestellten (=resultierenden) Verbundelementes hinausreicht. In diesem Fall wird bevorzugt in einem Schritt (D) die überstehende Folie vom resultierenden Verbundelement abgetrennt.From a procedural perspective it is often desirable when the slide (i) over the dimensions of the (= resulting) Composite element extends. In this case it is preferred in a step (D) the protruding film separated from the resulting composite element.
Der im Schritt (B2) einzuhaltende
Abstand der Spacer-Schicht von 10 bis 300 mm vom Rand bezieht sich
folglich auf den Abstand vom Rand des resultierenden Bauteils auf
den Rand der eingelegten Spacer-Schicht. Beispielsweise entsteht
in
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in den Schritten (B1) und (B2) mit dem Einbringen der Polyurethansystemkomponenten im Mittelbereich des Formwerkzeuges begonnen (Schussbeginn) zum Randbereich der Form aufgehört (Schussende), dies gewährleistet ein besonders vorteilhaftes Verdrängen der Luft unter der Folie zum Rand hin.In a preferred embodiment in steps (B1) and (B2) with the introduction of the polyurethane system components started in the middle of the mold (start of shot) to Edge of the shape ceased (End of shot), this ensures a particularly advantageous displacement of the air under the film to the edge.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine vorteilhafte homogene Dichteverteilung im Bauteil erzielt, da nicht die im Stand der Technik üblicherweise auftretende Verdichtung des Schaums zum Kavitätsrand stattfindet. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die aus dem erfindungsgemäßen Verfahren resultierenden Verbundelemente eine Dichteverteilung auf, wobei innerhalb des Verbundelementes der Unterschied zwischen der Stelle mit der größten Dichte zu der Stelle mit der geringsten Dichte maximal 250 g/l, bevorzugt weniger als 150 g/l, mehr bevorzugt weniger als 100 g/l und besonders bevorzugt weniger als 50 g/l aufweist.By the method according to the invention an advantageous homogeneous density distribution in the component is achieved, since it is not the compression that usually occurs in the prior art the foam to the edge of the cavity takes place. In a preferred embodiment, the from method according to the invention resulting composite elements on a density distribution, wherein the difference between the location within the composite element with the greatest density to the point with the lowest density a maximum of 250 g / l, preferred less than 150 g / l, more preferably less than 100 g / l and especially preferably has less than 50 g / l.
In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
die Verstärkungsschicht
(ii) in den Randbereichen, in denen das Polyurethan keine eingebettete Spacer-Schicht
umfasst (beispielsweise veranschaulicht durch
Unter Einleger sind zu verstehen Blecheinleger, die durch Umschäumen Möglichkeiten geben, zur Fixierung von Haltegriffen, Sonnenblenden, Lampen, Antennen und sonstigen im Dachmodul angebrachten Teilen.Inlays are to be understood Sheet metal inserts caused by foaming possibilities give, for fixing handles, sun visors, lamps, antennas and other parts installed in the roof module.
Unter Gewinde-Inserts sind zu verstehen Gewindebuchsen, die durch Einbindung in die Polymermatrix Möglichkeiten zur Fixierung von Haltegriffen, Sonnenblenden, Lampen, Antennen und sonstigen im Dachmodul angebrachten Teilen bieten.Thread inserts are threaded bushings, the possibilities for fixation by integration into the polymer matrix Handles, sun visors, lamps, antennas and others in the roof module offer attached parts.
Weiter besteht die Möglichkeit Dome auszuformen, die keine Einleger oder Gewindeinserts enthalten. In diese kann dann mit herkömmlichen Schnellbauschrauben geschraubt und dadurch bereits genannte Teile befestigt werden.There is also the possibility Form domes that contain no inserts or threaded inserts. This can then be done with conventional drywall screws screwed and thereby already mentioned parts are attached.
Als Formwerkzeuge zur Herstellung der Produkte können übliche und kommerziell erhältliche Werkzeuge eingesetzt werden, deren Oberfläche beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Emaille, Teflon, Epoxyharz oder einem anderen polymeren Werkstoff besteht. Bevorzugt sollten die Formwerkzeuge temperierbar, um die bevorzugten Temperaturen einstellen zu können, verschließbar und bevorzugt zur Ausübung eines Druckes auf das Produkt ausgerüstet sein. Die Temperatur des Formwerkzeugs beträgt vorzugsweise 30 bis 80°C, weiter bevorzugt von 40 bis 60°C. Bei der Umsetzung von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten wird eine Temperatur der Ausgangskomponenten von vorzugsweise 15 bis 50°C, besonders bevorzugt 20 bis 35°C bevorzugt. Die Aushärtung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte (Schritt F) erfolgt bevorzugt in einer Zeit von üblicherweise 0,5 bis 10 Minuten, besonders bevorzugt 1,5 bis 4 Minuten.As molds for manufacturing of the products can be usual and commercially available tools are used, the surface of which, for example made of steel, aluminum, enamel, teflon, epoxy resin or another polymeric material. The molds should be preferred temperable to be able to set the preferred temperatures, closable and preferred for exercise be equipped with a pressure on the product. The temperature of the Mold is preferably 30 to 80 ° C, more preferably 40 to 60 ° C. When implementing polyisocyanate polyaddition products a temperature of the starting components of preferably 15 to 50 ° C, particularly preferably 20 to 35 ° C preferred. The curing the polyisocyanate polyadducts (step F) are preferably carried out at a time of usual 0.5 to 10 minutes, particularly preferably 1.5 to 4 minutes.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, die Ausgangskomponenten bzw. das Reaktionsgemisch für den Schaumkern mit einem robotergeführten Mischkopf in das Formwerkzeug einzubringen. Diese Verfahrensweise bringt den Vorteil, dass die Ausgangskomponenten für den Schaumstoff in reproduzierbarer weise in die Form eingebracht werden, was bei einer Einbringung von Hand nicht immer gewährleistet ist. Ein sehr gleichmäßiger und vor allem großflächiger Eintrag der Ausgangskomponenten bzw. des Reaktionsgemisches in die Form kann erreicht werden, indem eine Fächerdüse zum Einbringen der Ausgangskomponenten in die Form eingesetzt wird. Durch einen großflächigen Eintrag des flüssigen Reaktionsgemisches kann die Eintragzeit und somit die gesamte Zykluszeit reduziert werden.A preferred embodiment of the method according to the invention provides for the starting components or the reaction mixture for the foam core with a robot-guided Insert the mixing head into the mold. This procedure brings the advantage that the starting components for the foam are reproducibly introduced into the mold, which is the case with an introduction by hand is not always guaranteed. A very even and especially large-scale entry the starting components or the reaction mixture in the form can be achieved by using a fan nozzle to introduce the starting components is used in the mold. Through a large-scale entry of the liquid reaction mixture can reduce the entry time and thus the total cycle time become.
Die Erfindung soll durch nachfolgendes Beispiel veranschaulicht werden.The invention is intended to be accomplished by the following Example.
BeispieleExamples
Als Folie (i) wurde eine tiefgezogene, zweischichtige, coextrudierte, thermoplastische Folie aus PMMA und ASA/PC verwendet. Die zu hinterschäumende Seite der Folie wurde vor dem Einlegen in das Formwerkzeug beflammt. Anschließend wurde die beflammte Folie in ein geöffnetes Formwerkzeug im Werkzeugunterteil der LFI-Anlage eingelegt, wobei das Werkzeugunterteil auf ca. 36 bis 45°C beheizt war. Anschließend wurden Polyurethansystemkomponenten nach dem LFI-Verfahren eingetragen. Der Eintrag der mit PUR benetzten Glasfasern erfolgte in programmierten Bahnkurven durch einen Roboter mit LFI-Mischkopf und dazugehörigem Faserschneidwerk. Anschließend wurde eine auf beiden Seiten mit Glasfasern beschichtete Pappwabenschicht (Dicke 12 mm) eingetragen. Danach wurde eine erneute Schicht glasfaserverstärktes Polyurethan nach oben beschriebenen LFI-Verfahren eingetragen.A thermoformed, two-layer, coextruded, thermoplastic film made of PMMA and ASA / PC was used as film (i). The side of the film to be back-foamed was flamed before being placed in the mold. The flamed film was then placed in an open mold in the lower part of the LFI system, the lower part being heated to approx. 36 to 45 ° C. Then polyurethane system components were entered using the LFI method. The glass fibers wetted with PUR were entered in programmed path curves by a robot with an LFI mixing head and associated fiber cutting unit. Then a cardboard honeycomb layer (thickness 12 mm) coated on both sides was inserted. A new layer of glass fiber reinforced polyurethane was then inserted using the LFI process described above wear.
In Beispiel 1 erfolgte der Eintrag der Pappwabe derart, dass der Rand der Pappwabe einen Abstand zum Rand des resultierenden Verbundbauteils von 40 mm aufwies.In example 1, the entry was made the cardboard honeycomb such that the edge of the cardboard honeycomb is a distance from the Edge of the resulting composite component of 40 mm.
In Vergleichsbeispiel 2 erfolgte d der Eintrag der Pappwabe derart, dass der Rand der Pappwabe einen Abstand zum Rand des resultierenden Verbundbauteils von 5 mm aufwies.In Comparative Example 2 d the entry of the cardboard honeycomb such that the edge of the cardboard honeycomb one The distance to the edge of the resulting composite component was 5 mm.
Als PUR-System wurde Elastoflex® E 3509 (Elastogran GmbH), sowie daraus resultierende Entwicklungssysteme eingesetzt, das 10 bis 40 Gew.-% Glasfasern enthielt. Die Eintragszeit betrug zwischen 15 und 30 Sekunden (sec), pro Verstärkungsschicht auf den beiden Seiten der Pappwabe. Nach Beendigung des Eintrag der PUR benetzten Glasfaser wurde das Werkzeug für eine Zeit von 300 bis 1000 sec geschlossen. Nach Ablauf der Reaktionszeit wurde das Werkzeug geöffnet und das hergestellte Bauteil entformt und die überstehende Folie entfernt.Elastoflex ® E 3509 (Elastogran GmbH) and the resulting development systems containing 10 to 40% by weight of glass fibers were used as the PUR system. The entry time was between 15 and 30 seconds (sec) per reinforcement layer on both sides of the cardboard honeycomb. After the entry of the PUR-wetted glass fiber had ended, the tool was closed for a period of 300 to 1000 seconds. After the reaction time had expired, the tool was opened and the component produced was removed from the mold and the excess film was removed.
Eine optische Überprüfung der resultierenden Verbundelemente zeigte keine Dellen in Beispiel 1 und deutliche Dellenbildung in Vergleichsbeispiel 2, wobei sich etwa 25 Dellen pro m2 mit einer Größe von ca. 50 mm Durchmesser abgezeichnet haben.An optical inspection of the resulting composite elements showed no dents in Example 1 and clear dents in Comparative Example 2, about 25 dents per m 2 with a size of approximately 50 mm in diameter having emerged.
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