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Verstärktes, poröses material Die Erfindung betrifft ein versrtärktes,
poröses material.
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Das erfindungsgemäße, verstärkte, poröse Material besteht aus einem
federndem Schaummaterial aus miteinander verbundenen Zellen, deren Wände einen StUtzüberzug
aus einer harten Zusammensetzung haben, so daß sie eine im wesentlichen starre Struktur
bilden.
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Die erfindung betrifft auch ein Vertahren für ein Struktur- oder
Füllmaterial, bei dem die verbundenen Zellen aus federndem Schaummaterial mit einer
flüssigen Zusammensetsung getränkt werden, die durch Wärme gehärtet werden kann,
wobei dann das imprägnierte Material unter Bildung einer im wesentlichen starren
Struktur gehärtet wird.
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Das federnde Schaummaterial kann z. B. Yolyurethanschaum, Gummischaum,
Naturschwamm oder ein Sohwamm aus Cellulose oder einem Polymermaterial sein. Die
Zellen dieses Schaummateriale sollen überwiegend offen sein und üblicherweise liegt
die Dichte dieses Materials im Bereich von 0,004 - 0,25 g/cm3 (0,25 - 15 pounda
per cubic foot).
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Die erfindungsgemäßen, härtbaren Zusammensetzungen können Füllstoffe
und Pigmente oder andere färbende Materialien enthaltens Füllstoffe wie feingepulvertes
Siliciumoxyd kann einen thixotropie-Effekt ergeben, so daß das freie Fließen der
flüssigen Härtungszusammensetzung während des Imprägnierenß des Schaummaterials
und vor dem Härten verhindert wird0 Es können auch Lösungsmittel wie Toluol in der
Warmhärtungszusammensetzung verwendet werden, so daß das Imprägnieren des Schaummaterials
mit der warmhärtbaren Zusammensetzung erleichtert wird.
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Die härtbare Zusammensetzung muß während des Imprägnierens des Schaummaterials
flüssig sein. Brauohbare Zusammensetzungen sind beispielsweise Zusammensetzungen
auf der Basis eines Epoxyharzes mit einem Äminhärter oder eines härtbaren Polyester
harzes mit einem Peroxydinitiator. Die Zusammensetzung kann warmhärtbar und bei
normaler Temperatur fest sein, soll jedoch bei höherer Temperatur, z. B. bei 50
bis 1500C flüssig sein.
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Eine solche Zusammensetzung ist vorteilhaft für eine Verwendung als
zellstoff oder als geformtes Material komplizierter Form,
aa sie
sich bei der Warmhärtung ausdehnt. In Folien- oder Bandform kann die Ausdehnung
so stattfinden, daß ein unregelmäßiger Spalt ausgeführt wird, in den die Folie oder
das Band eingelegt ist, und in Kugelform kann eine Form durch diese Ausdehnung ausgefüllt
we den, Bei Verwendung als Füll- oder Dichtungsmaterial kann die härtbare Zusammensetzung
üblicherweise klebrig sein und zusammen mit dem Federungsvermögen des schaummaterials
ergibt sich eine Füllung, die beispielsveise in dem Spalt zwischen den eingezogenen
Randteilen punktverschweißter Bleche fest haftet. Die Ausdehnung des Materials beim
Härten kann die Fähigkeit des materials noch erhöhen, sich der Form einer unregelmäßigen
Üifnung anzupassen, die abzudichten ist.
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Das verstärkte, poröse, erfindungsgemäße Material kann auch kontinuierlich
hergestellt werden und je nach Eriordernis zu bestimmter Form und Größe aus einer
endlosen Matte des warmgehärteten, imprägnierten Scnaummaterials zugeschnitten werden.
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Das verstärkte Schaummaterial kann auch als Baumaterial verwendet
werden, z.B. in Form starrer lafeln für Trennwände, zum Verkleiden der Außenflächen
von Gebäuden und als Isolation gegen Schall und Wärme. Das Material kann an Unterlagstafeln
haftend angebracht oder in selbsttragender Form verwendet werden und es kann mit
einer viel glatteren Außenfläche versehen werde wenn beim Formen eine Unterlage,
z.B. ein Ölpapier oder eine Aluminiumfolie verwendet wird. Das Material kann auch
um gewölbt
Oberflächen geformt werden, so daß man feste Schalen
oder Mäntel erhält, z.B. in Form eines Bootsprumpfes.
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Beim Imprägnieren des Schaummateriale sollten die Zellwände des Schaummaterials
entsprechend benetzt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Schaummaterial
zwischen zwei, durch einen engen Spalt getrennte Walzen hindurchgeführt wird, die
in einen Vorrat der härtbaren Zusammensetzung eintauchen. Die endgültige Aufnahmemenge
kann dann so eingestellt werden, daß das Material durch zwei weitere Walzen mit
einstellarmer Spaltbreite geführt wird. Als Hilfe für die Imprägnierung können auch
Verdünnungsmittel zugesetzt werden.
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Für die eraten fünf der folgenden Beispiele wurde ein Folyäther-Polyurethanschaumprodukt
verwendet, das eine Massendichte von 0,032 g/cm3 (2 pounds per cubic foot0 aufwies.
Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
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Beispiel I Gew.Teile Spikote 828 100 4,4' - Diaminodiphenylmethan
27 Tris (Dimethylaminomethyl) phenol 1 Epikote 828 ist ein im Handel erhältliches
Epoxyharz, das aus Epichlorhydrin durch Umsetzung mit Bisphenol A erhalten wird,
was der Handelename für ein Reaktionsprodukt aus Aceton und Phenol ist.
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Das Epikote 828 und das diaminodiphenylmethan werden miteinander
bei 45 - 500 C solange gemischt, bis man eine klare Lösung erhält. Nach dem Abkühlen
der Mischung auf Zdimmertemperatur wird das Trie (dimethylaminomethyl) phenol zugesetzt.
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Eine Probe des Polyätherpolyurethanschaums, der eine Dichte von 0,032
g/cm3 (2 pounds per cubic foot) hat, wurde mit dieser Lösung imprägniert. Nach einer
30-minütigen Härtung in einem Ofen bei 1300C bildete sich ein hartes Material mit
einer Diohte von 0,705 g/cm3 3 (44 pounds per cubic foot). sie Druckfestigkeit betrug
mehr als 232 kg/cm2 (3300 pounds per square inoh). eine andere Probe, die in entaprechender
heiße imprägniert war, wurde zwischen Metallplatten eingebracht und in gl eicher
Weise gehärtet. Das harte Produkt hatte eine Dichte von 0,848 (53 pounds per cubio
foot) und haftete fest an den Metallplatten, so daß eine scherkraft von 77 kg/om2
(1100 pounds per square inch) zum Zerreißen der Bindung' erforderlich war.
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Beispiel II Es wurde eine Lösung mit folgender (11ew.Teile Zusammensetzung
hergestellt: Epikote 828 100 BF 400 3 aerosil 2491 9 Toluol @@@@@@@ 30
BS
400 ist der Handelename eines Bortrifluoridmonoäthylaminkondensationspridukte. Aerosil
2491 ist der Handelsname für feingepulvertes Siliziumoxyd mit einer Teilchengröße
von 5 bis 20 Millimikron. Das Epikote 828 und das BF 400 wurden zusammen bei 70°C
solange verrührt, bis sich eine klare Lösung bildete. Diese Lösung wurde durch Vermischen
in dem Aerosil 2491 thixotrop gemaoht und duroh einen ZUsatz von Toluol wurde es
in eine für die Imprägnierung zweckmäßigere Form gebracht.
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Proben des Polyurethanschaums, der eine Dichte von 0,032 g/cm3 (2
pounds per cobic foot) hatte, wurden mit der oben angegebenen Zusammensetzung imprägniert.
Die behandelten Schaumprocben wurden zunächst 30 Minuten lang auf 800 erwärmt, damit
das Toluol abdampfte und anschließend wurden sie 3 Stunden bei 1200C behandelt,
damit sich das Harzsystem härtete. Auf diese Weise erhielt man harte, starre und
sehr gleichmäßige Produkte. Eine so hergestellte Probe hatte eine Dichte von 0,32
g/cm3 (20 pounds per oubic foot) und ergab eine Ablesung von 88 auf dem Dunlop Härtemeßgerät,
daß in der britischen Patentschrift 263 636 beschrieben ist.
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Beispiel III Die Auswirkung eines Zusatzes eines inerten Pullstoffee
zu der Imprägnierungsmischung des Beispiels II wird im folgenden gezeigt, wobei
eine Mischung aus folgenden Materialien verwendet wird: Gew. Teile Epikote 828 100
BS 400 3 Aerosil 2491 909836/1350 8 Silioiumoxydmehl (200-400 meah) 50 Toluol 60
anschließend
an die Imprägnierung einer Probe des Polyurethanschaums mit dieser Mischung wurde
das Toluol bei 8000 -abgetrieben und abschließend wurde 3 Stunde lang auf 12000
erwärmt.
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Eine so erhaltene Probe hatte eine Dichte von 0,52 g/cm3 (32,5 pounds
per cubic foot) und ergab mit dem Dunpol Härtemeßgerät eine Ablesung von 91.
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Beispiel IV Eine Lösung wurde aus den folgenden Materialien hergestellt:
Gew.Teile Epikote 828 100 Dow-Epoxyharz 736 43 BS 400 43 Aerosil 2491 13 Toluol
30 Dow-Epoxyharz 736 ist der Hadndelsname für einen aliphatischen diglycidyläther.
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Anechlleßend an die Imprägnierung der Proben des Schaume mit der
oben angegebenen Mischung wurde das ToluoL entfernt und die Härtung so, wie die
in den Beispielen II und III beschrieben ist, vorgenommen, wobei man zähe Produkte
erhielt, die leicht flexibel waren. Beine Probe hatte eine Dichte von
0,464
g/cm3 (29 pounds per cubic foot) und ergabeine Härteablesung von 83. Die leichte
Biegsamkeit des Produkte ist bei manchen Anwendungen ein Vorteil, weil die stoßfestigkeit
höher ist als bei sprUdem Material. Wenn die Materialien als Verstärkungsglieder
an Stahlplatten angeklebt werden, dann sind biegsame Produkte zur Dämpfung von Vibrationen
besser als spröde Produkte.
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Beispiel V Die folgenden Bestandteile wurden bei 7000 gemischt: Gew.Teile
Epikote 828 100 Epikote 1001 50 4,4'-diaminodiphenylaulphon 40 Aerosil 2491 10 Epikote
1001 ist der Handelsname für ein festes Epoxyharz, das durch Kondensation von Epichlorhydrin
und Bisphenol A hergestellt wird.
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Eine Probe eines Schaums wurde mit dieser Mischung imprägniert, während
die Mischung noch heiß (600C) war. Naoh dem Imprägnieren wurde der Schaum zwischen
mit Polyäthylenfolien bedeckten Metallplatten gepreßt und gekitlilt. Die Harzmischung
verfeetigte sich und hielt den imprägnieren Schaum in reinem zusammengedrückten
Zustand, wobei er etwa die Hälfte
seiner ursprünglichen Dicke einnahme.
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Teile dieses zusammengedrückten, imprägnierten Schaums wurden 2 1/2
Stunden lang bei 140°C in einen Ofen eingebracht. dabei schmolz das Harzsystem und
der Schaum konnte seine normale Dicke wieder annehmen, worauf dann das Harzsystem
gehärtet wurde. las Endprodukt war sehr gleichmäßig imprägniert.
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Bin anderer Teil des komremiertenl, imprägnierten Schaums wurde in
kleine Stücke zerbrochen (7,2 mm; 1/8 Zoll). Diese Stücke wurden bei 1400C 3 Stunden
lang in einer Form erwärmt.
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Das Produkt war ein hartes, leichtes Formstück mit einer Dichte von
0,72 g/cm3 (45 pounds per cubic foot).
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Beispiel VI Eine Probe eines Celluloseschwamms mit einer Dichte von
0,069 (4,3 pounds per cubic foot) wurde mit der Mischung des Beispiels IV imprägniert.
Nach 4-atUndigem Härten bei 1200 C erhielt man ein hartes, etwas gummiartiges Produkt.
Die Dichte betrug 0,44 g/cm3 (27,5 pounde per cubic foot).
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Eine 10 %ige Druckverformung des unbehandelten Schwammes erforderte
einen Druck von 0,16 kg/cm2 (2,3 pounde per aquare inch). Beine entsprechende Verformung
des imprägnierten, gehärteten Produkts erforderte einen druck von 15,5 kg/cm2 (220
pounds per square inoh). Die beiden zusammengedrückten rodukte waren elastisch.