DE1544816A1

DE1544816A1 - Beschichtete faserverstaerkte Kunststoff-Bauplatte und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1544816A1
Application number: DE19631544816
Authority: DE
Inventors: Wesch Dr Ludwig; Kurt Schneider
Original assignee: WESCH DR LUDWIG
Current assignee: WESCH DR LUDWIG
Priority date: 1963-09-02
Filing date: 1963-09-02
Publication date: 1969-06-12
Also published as: DE1459703A1; DE1459703B2; DE1544816C3

Description

Beschichtete faserverstärkte Kunststoff-Bauplatte und Verfahren su deren Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine beachichtete Kunatstoff-Dauplatte, die faserverstärkt ist, sowie auf eine Verfahren zu deren Herstellung. Derartige Kunststoffplatten gestatten die Eröffnung neuer anwendungszwecke.
Zur Herstellung derartiger Bauplatten sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Dabei ist es bekannt, aus organischen Verbindungen über den Weg der Polyaddition oder der Polykondensation Kunstbetonsohichten zu gewinnen. Die Verbindung zweier verschiedenartiger Schichten mit unterechiedlichen mechanischen Eigenschaften und die für viele Anwedungszwecke notwendige Wechselbiegebelastung führte zu Schwierigkeiten, da sich bekannte Sohiohtenkombinationen, die beispielsweise aus mehreren jeweils glasfaserverstärkten Iunetatoffell bestehen, auftrennen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwerigkeiten zu vermeiden. Es soll eine faserverstärkte beschichtete Xunatstoffbauplatte geschaffen werden, die sich trotz gUnatlger Elastizität durch hohe Druck-und Biegefestigkeit auszeichnet, die mit geringen Herstellungskosten herstellbar und für viele anwendungszwecke geeignet ist.
Die Erfindung besteht darin, daß eine tragende Unterschicht, die aus Polyester-, Epoxyd- oder butadienmischoplymerisatharz < einerseits und Faserverstärkungen andererseits beteht, gegebenenfallsunterZwisehenfuguag!einerZwischenschicht, mit einer Oberschicht verbunden i, die eerseit ans einem Gemisch aus hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen, Polyesters und/oder Polyäthern mit Isocyanaten und/oder aus Epoxydharz mit Härtern und anderarseits aus Zuschlagstoffen besteht. derartige zusammengesetzte Schichtverbände gewähreisten, Sa mis aieh nicht ohne weiteres voneinander trannen und da8 sis die obn s Bedinangen nach hoher Druck- und ... biegefestigkeit sowie geringen herstellungskosten erfüllen.
Durch die anwendung einesin weiten Grenzen variablen Poly0-additionssystems aus insbesondere Polyäthern und Isocyanaten, insbesondere in Gemisch mit weiteren hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen, wie glyserin, ist es gelungen, für die Oberzchicht ähnliche elastische Eigenschaften wie für die Insbesondere mit Glasfasern oder auch mit Asbest-, Metall-und/oder organischen Fasern oder Fäden verstärkte Unterschicht zu erreichen. Darüber hinaus, zeichnetsich die Oberschicht durch so hohe Festigkeit aus, daß sie die Festigkeit von beispielsweise Eisenportlandzement übertrifft. Diese Festigkeit wird daducrch noch gesteigert, daß den Zuschlagstoffen, insbesondere Quarzsand, Kies verschiedener Körnung, Aluminiumoxyd, Eisenoxyd, Schwerspat und/oder Farbstoffen, ein Silan hinzugefügt wird. Dieses Silan soll mit Reatapuren son Wasser oder OH-haltigen Radikalen an den Zuschlagstoffen reagieren und so eine Brücke zwischen den organischen Rmststoffen und den anorganischen Füllstoffen herstellen. Dadurch entsteht eine sehr innige Verbindung zwischen dem organisachen Kunststoff und den Zuschlagstoffen. Als Zuschlag wid insbesondere etwa 0,05 bis 5 % Vinyl-tri-(2-methoxyäthoxy-)-silan verwendet.
Zur Regelung des Wassergehaltes, der bei dem System mit Isocyanat störend wirkt, ist es zweckmäßig, stark trocknende Partiel in das Gemisch einzuführen. zu diesem Zwecl eignen sich vor allem active Alkalialuminiumsilikate, insbesondere Hatriumaluminiumsilikat.
Wenn Epoxydharz in der Oberschicht verwendet wird, werden Amine und/oder Aminoanide, insbesondere Polyaminoamide, als Härter verwendete Derartige Substanzen sind beispielsweise ungenättigte Maphthanamid und / Fettsäureaminoamide Nit derartigen Härtern werden vorsügliche Festigkeitseigenschaften der Epoxydharz aufweisenden Oberschicht erreicht. Dabei ist es zweckaäßig, den Anteil von Epoxydhars an der Oberschicht bis zu 50 Gow.-% zu wälen.
Üborraschend S daß trotz einer verhältnismäßig geringen Dioke von etwa 2 bis 20 @@ für die Oberschicht sehr gute Festigkeitseigenschaften erreicht werden non Wird swischen die oberschicht und die Unterschicht eine Zwieohenechiaht eingefügt, um die Haftfestigkeit zwischen beiden Schichten noch waiter zu verbessern, dann ist es zweckmäßig, diese aus einem Kunststoff auf Polyurethanbasis oder unter VerwendungvonZpotihärBufeubauen.Auch te Natse aus Motall-, glas- oder organischen Fäden eignen sich vorzüglich zu diesen Zweck. Die Festigkeit der Oberschicht kann zuch dadruch verbesaart werden, daß in diese ein fei@@@@chiges Nets der oben erwähnten Fäden eingelegt wird.
In den Fig. 1 bis 4 sind Beispiels für die Erfindung dargsetallt, die im folgenden noch näher erlätert werden. gemäß Fig. 1 besteht die Kunststoffbauplatte aus einer Unterschicht 10 mit glasfaserverstärktem Material, das ale Geweba oder Matts oder in Form von Glasschnitzeln in Polyester-, Epoxyd- und/oder Butadienmischpolymerisatharz eingebettst ist. Butadienmischpoymerisate sind bekanntlich aus Buadien und polymerismierbaren Zusätzen, wie z.B. Vinylverbindungen, hergestellte Produkte. Als Vinylverbindng einget sich vor allem Styrol und Acrylinitril.
Die o. a. Visse kennen kali gehärtet werden oder week.
Erreichung sehr hoher Festigkeit warm verpreßt werden.
Dabei werden Glasfasergehalte von insbesondere etwa 50 bis 75 % verwendet.
Auf der Unterschicht 10 befindet sich die Oberschicht 11 aus Kunstbeton, der im wesentlichen aus einem Produkt folgender Substanzen besteht: hyroxylgruppenhaltige Verbidnungen, wie Rizinusölt geblasenes Rizinusölt partiell verestertes Glyoerin, Veresterungaprodukte von Fettsäuren, mit Polyolen epoxydierte öle, modifizierte Epöxydverbindungen, Polyester und Polyäther mit Isooyanaten, inabesondere Toluyien-diiaocyanatund/oderDiphenylmethan-4t4-diisocyanat.
Für höchste Festigkeiten weist der K@@tbeton zuschlagstaffe. im Verhältnis z den übrigen Bestandteilen von etwa 1 : 6 auf. Als Zuschlaßetoff dienen vor allem Quarzsand einer Körnung bis zu 2 mm, Kies einer Körnung von 1 bis 2 mm, Titandioxyd, Eisenoxyd, Schwerspat und/ oder organische oder anorganische Farbstoffe.
, s In der Fig. 2 lot eine aus einer nterschicht 12, einer Zwischenschicht 13 und einer Oberschicht 14 zusammengesetzte Kunststoffbsuplatte gemäß der Erfindung dargestellt. Die Zwiaohanaohioht 13 besteht aus einem Kleber auf Polyurethanbaeis oder ue Epoxyd-"Versamid"-Besis. Beide Kleber geben die Möglickeit, die verschiedonartige Ausdehnung zwischen der Unterschicht 12 und der Oberschicht 14 auszugleichen, wenn diese extrement Beanspruchungen ausgesetzt sind. Die Unterschicht und die Oberschicht entsprechen, den in Fig. 1 dargestellten Schichtzusa@@ensetzungen.
Ga Fig. 3 besteht die kunststoffbsuplatte aus einer Unteroohioht 15 entspreochend der Unterschicht 10 gemäß Fig. l, einr Zwiacheiasohipht 16, deren Zueammeneetzung der Zwiaohenaohioht 13 ge@ä@ Fig. 2 entaprioht und einer Oberschiaht 17 entsprechend der Oberschicht 11 gemäß Fig. 1.
In die Zwischenschicht 16 sind eine oder mehrere Lagen aus Ittmen feh@@@schigen Stahl-, @ronsedrahts, Glasfäden und/oder organiaohenFadeneingabattat.
Die E@@ststoffbsuplatte g@@@@ Fig. 4 entspricht der in Fig.3dargeataUtentunatatoffbauFlattaaitdeaUhtarschied, daß auch in der Oberschicht 20 entsprechende Verstärkungsnstze wie in der Zwischenschicht 19 gemäß der Zwiaohanßohioht 16 von Fig. 3 eingebettet sind. Durch diese Maßnahmen wird die f@@erverstärkte Kunstatoffbaupatte beabglich Schälfestigkeit besonders verbessert.
Die mischungen der Oberschichen 11, 14, 17 und 20 können beispielsweise folgendermaßen zusammengesetzt sein: @ischung A: 1, 000 kg Quarssand, Körnung 0 - 2 @@@ 0,002 kg Vinyl-tri-(@-methoxy-äthoxy-)silan 0,020 kg Xylol Mischung b: 13,2 g Ri2inusöl gebl.
24,0 g Desmophen 550 U* (Polyester mit etwa 11,5 % OE-Gehalt 21,6 g zusetgmittel @AS* (wasserentsiehondes Mittel vom Seolieth-Typ) 36,0 g Desmodur VL* (Isocyansäurester mit etwa 30 % NCC-Gehalt) * Produkte der Bayer-Werks, leverkusen Mischung C: Aus der Mischung A werden vorsugsweise 568,8 g mit 94,8 g der Mischung B möglichst mittels Zwangmischer innig gemischt und auf die Unterlage aufgebracht.
Mischungen dieser art haben eine Druckfestigkeit von rund 1200 bis 1400 kg/cm2, eins Biegezugfestigkeit von 600 bis 700 kg/cm2 und einen Abrieb (über Böhm'sche Schliefschsibe gemesen) von rund 7,2 ocm. Diese Mischungen sind in ihrer Druckfestigkeit praktisch viermal besser als Eisch@@@tlandzement. in ihrer Beigezugfestigkeit zehmal besser und haben einen um die Hälte geringeren Abrieb. Es ist möglich, die Mischung B in iher Elastizität zu verändern, und zwar dadruch, das Desmophan 550 U @@@@ Rizinusöl ersetzt wird, und zwar muß bierbei 1 g Desmophen durch 2 g Rizinusöl ausgetauscht werden. Weiterhin läßt sich das Verhältnis der Mischung B zur Mischung A von 1 : 1 bis 1 : 24 variieren.
Im falle der Verwendung von Epoxydharzen wird folgendermaßen gearöeitet: Mischung D: wie Mischung A Mischung E: 1 Teil Polyamidharz GNI 250 2 Telle Epoxydharz BN 710 Die Produkte GMI 250 eind Produkte der Firma Scherinkg AG, Berlin und die Produkte BW 710 können Über Bayer Leverkuaen btw. BAbP.. Ludwigahafen bs. Schering AG Berlin bezogen warden* Mischung F: Es werden 3 Teil der Mischung E und 27 Teile der mischung D am beeten tuber Zwangsmischer gründlich durchgemischt.
Durch Variation des Polyamidharzeanteiles läßt sich auch hier nieder die entsprechende Elastizität des Materials einstellen. Ee lot ohne weiteres möglich, die Mischun, g C und die Mischung F 2 übereinanderzulegen, um weitere und härtere Anteile mit großer Festigkeit zu gewinnen. Da die hdchsten Festigkeiten mit der Mischung C erreicht werden und die Mischung E leicht feuchtigkeitsempfindlich ist, erweist es sich als günstig, imm er die Mischungen C über die Mischungen E zu legen.
Die verwendeten Füllstoffe und die notwendigen Korngroßen für den Quarzaand ergeben sich aus dem jeweiligen anwendungsfall.
Mit der neuen Art der Fiberplast-Bauplatten it es gelungen, die hochelastischen, glasfaserverstärkten Kunststoffplatten auch mit einem weniger elastischen jdoch druckfesten und außerordentlich biegfesten Baumaterial zu verbinden.
Im Durchschnitt dürfen gegenüber bischerigen Methoden 60 % Gewicht an Glasfaserplatten bzw. der Dicke an Glasfaserplatten eingespart werden. Die wesentlich billigeren Schichten der Mischu@@@@ E ergeben ein sehr billiges Gesamtprodukt GemiB einam anderen ausführungsbeispiel besteht die Unterschicht aus glasfaserverstärktem Material, daß als Gewebs in ein Gießharz aus Butadienmischpolymeripat eingebracht is@@@ Das Grundharz ist ein reines Kohlenwasserstoffmischpolymeriset < aus mindestens 80 % butadien und in übrigen Styrol. DAs Molekulargewicht liegt im Bereich von 8000 bis 10000, die Viskosität bei 4000 bis 6500 bie 25°C.
Daa Grundharz enthält insbesonders Vinylgruppen und copolymerisiert daher mit Styrol.
.-Zur Berstelluag der Unterschicht wird die folgende Formulérung verwondats Grundhars A 500 der Firma Saxo, Hamburg 60 Gew.-Teile Styrol 40" Divinlbenzol, 55 %ig 4 " dicumylperoxyd, 95 %ig 2 " Disert @butylperoxyd, 97 %ig 2 " Vinylailanester A-172, 100%ig 0,5 " 2, 6 Ditert. butylphenol 0,25 " .
Die Platten werden unter einem Druck von 10 kg/cm2 hergestellt, Temperatur 1500°C, Preßseit ungfähr 40 Minuten ; Nachhärtung der Platten für zwei Studen bei 180°C.
Die Oberschicht wird, wie oben angegeben, aus den Mischungen A und 3 dorant zusammengesetzt, daß 569 g der Mischung A mit 95 g der Mischung B innig veraischt und unmittelbar auf die Unterschicht aufgebracht werden.
Die Festigkeitswerte dieser Kunststoffbauplatte sind: Druckfestigkeit etwa 1200 kg/cm2, biegezugfestigkeit etwa 600 kg/cm2, Abrieb von rund ? 2 acx (Böhm' sche Schleifscheibe).

Claims

@eue Patentsnspurüche 1. Beschichtete faserverstärkte Kunststoffbauplatte, dadurch gekennseichnet, da8 eine tregande Unterschicht (10 ; 12 ; 15 ; 18), die aus Polyester-, Expoxyd- oder ButedienmischpolymerisatharS eineraeita und Ftaerreretärkungen andererseits besteht, gebenenfalls unter Zwischenfügung einer Zwischenschicht (13; 16 ; 19) nit einer Oberaohicht ( 14; 17; 20) verbunden ist, die einerscits aus einem Produkt aus hydroxylgruppenhltigen Verbindungen, Polyestern und/oder BolyMhem mit Isocyanaten und/oder aus Epoxydhars mit Hartem und andoreseits nw Zuschlagstoffen bestaht.
2. Kunststoffbauplatte nach anspruch 1, daduch gekennzeichnet, daß als Fasern glas-, Asbest-, Metall- und/oder organisohe Fasern oder Fäden verwendet sind.
3. Kunststoffbauplatte nach anspruch 1 oder 2, daduch gekenn--seichnot, dal ale Zuschlagstoffe Quar, Kies, Aluminiumoxyd, Eisenoxyd, Schwerspat, Titanoxyd und/oder Farbstoffe verwendet sind.
4. Kunstatoffbauplatte nach Anspruch 3, daduch gekennzeichnet, daß etwa 0,05 bis 5 % Vinyl-tri-(2-methoxy-äthoxy-)-silan zugesetst ist.
5. Kunststoffbauplatte nach einem der vorhergehMden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Härter für Epoxydhars Amide und/oder Aminoamide verwenet @ind.
6. Kuststoffbauplatte nach einem der Vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß risnusöl als hydroxygruppenhaltige Verbindung verwendet ist.
7. Kunststoffbauplatte nach einem der vorhergehenden Anpruche, dadurch gekennseichnet, daß die Oberschicht eine Dicke son 2 bis 20 m aufweist.
8. Xunststoffbauplatte nach einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gkennzeichnet, daß der Anteil von Epoxydharz an der Obereohioht bis xu 50 Gew.-% beträgt.
9. Kunststoffbauplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß der Anteil an Glasfasern an der Unterschicht 50 bis 75 % beträgt.
10. Kunststoffbauplatte anch einem der vorhergehenden ansprüche, daduch gekennzeichnet, daß der Anteil an ZuschlagstoffenanderOberzcnioM:i*&Yarhältnizzadzn.

Ubrigon Bestandteilen etwa 1 : 6 beträgt.
11. Kunatetoffbauplatte nach einem der vorhergehenden Anpruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusehlagoatoffe sine tbrnung ton bis su 2 mm aufweisen.
12. Kunststoffbauplatte nach einem der vorhergehenden Anprdoh*, dadurch gekennseichnet, daß die Zwischenschicht sintu Kunstatoff auf polyurethanbasis aufweist.
13. Xunatatoffbauplatte nach einem der AnprUche-1 bis 11, dadurch gekenn-zeichnet, daß die' zwischenschicht Rpoxydhxrs aufweiet.
14. Knststoffbauplatte anch einem der vorhergehenden Anaprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein feinmaschiges hetz aus Metall-, Glas- oder organischen loden autre
15. Kunststoffbauplatte nach sinues der vorhergehenden Anaprüche, dadurch gekennzeichnt, daß die Oberschicht mit einem feinmaschigen netz aus Metall-, Glas- oder organischen Fäden verschen ist.
16. Verfahre@ zur Herstellung einer Kunststoffbauplatten nach sinem der vorhergehenden ansoprüche, dadruch gekannzichnet, daß dem Oberschicht-Produkt aus hydroxylhaltigen Verbindungen, Polyestern und/oder@@ Polyäthorn und Isooyanat-hätern vor der Polyaddition sturk@@@sser-entziehende mittel zugsestzt werden.
17. Verfahren nach anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ets stark wasaerentzlihende Mittel Alkalialuminiumailikate verwendet werden.

Leeriseite