DE1944222A1

DE1944222A1 - Hartschaum-Formkoerper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1944222A1
Application number: DE19691944222
Authority: DE
Inventors: Helmut Brango; Fritz Lutz
Original assignee: Presswerk Koengen GmbH
Current assignee: Presswerk Koengen GmbH
Priority date: 1969-02-17
Filing date: 1969-08-30
Publication date: 1970-09-17

Description

Rarts s chaum-Fo rmkd rp er und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen Formkörper, insbesondere eine Platte oder ein Tablett, mit einem tragenden Teil aus Hartschaum und einer damit verbundenen dichten Oberflächenschicht aus einem bahn- oder blattförmigen, porösen Maserial, das mit gehärteten Kondensations- und/oder Additionsharzen durchsetzt ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Es ist bekannt, Schichtplatten herzustellen, indem auf eine oder beide Seiten einer für sich durch Pressen hergestellten Gragerplatte, z.B. Faser- oder spanplatte, ein mit einem vorkondensierten Kondensationsharz getränktes Papier aufgelegt und dann unter Druck und Hitze mit der Platte verbunden wird, wobei durch Aushärten des vorkondensierten Harzes unter Druck eine harte und glatte Oberfläche entsteht Die Anmelderin hat versucht, dieses Verfahren auf die Herstellung von solchen Platten zu übertragen, bei denen die Trägerplatte aus einem Hartschaumstoff bsteht.
Hierbei hat sich jedoch herausgestellt. daß die Güte der Verbindung zwischen dem Beschichtnngsmaterial und der Schaumstoffplatte davon abhängt, ob die Schaumstoffplatte an der Oberfläche gleichmäßig verdichtet ist. An weniger stark verdichteten Stellen ist die Verbindung mangelhaft, und es entsteht Ausschuß. Auch ist die Oberbläche der Platten an diesen Stellen porig und fleckig. Gewöhnlich werden mit Kunstharzpapieren beschichtete Platten mit einem Trägermaterial aus Hartschaum dadurch hergestelt, daß auf eine fertige Hartschaumplatte mit Hilfe eines Klebers eine Oberflächenschicht aufgeklebt wird, in der das Kunstharz bereits vorher vollständig ausgehärtet ist.
Diese Herstellungsweise ist einerseits sehr langwierig, andererseits können sich beim Aufkleben von bereits ausgehärteten Kunstharzpapaieren an den verschieden dichten Stellen der Schaurstoff-Trägerplatte Erhöhungen oder Vertiefungen bilden.
Durch die Erfindung soll ein Bartschaum-Formkärp er geschaffen werden, der die oben erwähnten Mängel nicht aufweist und außerdem in einfacher Weise herstellbar ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Formk8rper, insbesondere eine Platte oder ein Tablett, mit einem tragenden Teil aus Hart schaum und einer damit verbundenen dichten Oberflächenschicht aus einem bahn- oder blattförmigen porösen Material, das mit gehärteten Kondensations-und/oder Additionsharzen durchsetzt ist.
Dieser Formkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflädhenschicht durch gemeinsames Aushärten des Hatrschaumes und des Harzes unmittelbar und fugenlos mit dem Hart schaum verbunden ist.
Bei erfindungsgemäßen Formkörper besteht eine innige Verbindung zwischen der Oberflächenschicht und dem schaum.
Zwischen der Oberflächenschicht und dem Hartschaum befindet sich weder eine Klabstoffschicht noch sind dort irgendwelche Figen oder schwärchere Verbindungsstellen vorhanden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das harz, lit dem das blatt- oder bahnförmige Material getränkt war, und das aufschäumende Hartschaumausgangsprodukt jeweils noch vor der Aushärtung miteinander in Berührung gekommen und gemeinsam ausgehärtet sind. Sowohl der Hartschaum als auch die Oberflächenschicht sind gleichmäßig verdichtet. Der erfindungsgemäße Formkörper weist daher keine Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hartschaum ein Polyurethan-Hartschaum. Ein solcher Hartschaum weist gute mechanische Eigenschaften auf. Ein besonders geeigneter Hartschaum ist ein Struckturschaum. Ein solcher Struckturschaum weist im allgemeinen zwei oder mehr Zonen auf; eine feinstporige Außenzone, die praktisch keine Zellen enthält, und eine Mittelzone aus eine geschlossenzelligen schaumstoff. Häufig befindet t sich zwischen der Außenzone und der Mittelzone noch eine Zwischenzone, deren Dichte zwischen derjenigen der Mittelzone und derjenigen der Außerzone liegt.
Ein solcher Strukturschaum hat den wesentlichen Vorteil, daß die Oberflächenschicht sehr dflnn gehalten werden kann, da sie durch die feste Außenzone des Strukturschaumes verstärk wird. Hierdurch wird die Kerbschlagfestigkeit der erfindungsgemäßen Formkörper erhöht.
Das poröse bahn- oder blattformige Material kinn ein Papier, ein Gewebe oder ein Vilies sein. Geeignete Materialien für ein Gewebe oder ein Vlies sind Baumwolle, Zellstoff irnd Glasfaser. Das bahn- oder blattförmige Material ist häu fig eingefärbt und/oder bedrückt. Es kann beispielsweis das Aussehen eines Holzfurniers haben oder mit einem Muster versehen sein. Bei Formkörpern, deren Oberfläche besonders hohen mechanischen Beanßpruchungen ausgesetzt ist, iut das bahn- oder blattförmige Material vorteilhafterweise mehr schichtig in der Oberflächenschicht angeordnet.
Geeignete Kondensationsharze sind Melaminharze Phenolharze, Harnstoffharze und dergleichen, wovon die Melaminharze wegen ihrer besonderen Härte bevorzugt sind. Beispiele fitr Additionsharze sind Polyester und Epoxydharze. Das bahn- oder blattförmige Material in der Oberflächenschicht kann auch mit einer Mischung aus Kondensations- und/oder Additionsharzen durchsetzt sein, beispielsweise einer Mischung aus Polyester und Melaminharz. Auch die Harze der Oberflächenschicht können gefärbt sein.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formkörper besteht darin, daß man mindestens ein als Oberflächenschicht dienendes, mit härtbaren Kondensations- und/oder Additionsharzen getränktes, poröses, blatt- oder bahnförmiges Material an mindestens eine Innenwand einer Form anlegt, unter Erwärmung der Form ein Hartschaumsgangsgemisch in diese einbringt und unter Druck gegen die Ober£lächenschicht aufschäumt und dabei den Schaum und die Oberflächenschicht miteinander verbindet und gemeinsam vernetzt bzw. aushärtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine erhebliche Vereinfachung gegenüber dem bekannten Verfahren dar, bei dem sowohl die Oberflächenschicht als auch der Hartschaum-Träger zunächst für sich allein hergestellt und dann in einem be sonderen Arbeitsgang miteinander verbunden werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist dagegen die Herstellung des fertigen Formkörpers in einem einzigen Arbeitsgang möglich, Der bisher beim Aufkleben eines Harzpapiers auf einen Träger notwendige Preßdruck wird beim erfindungsgemäßen Verfahren durch den Schaumdruck ersetzt. Das at schäumende Hartschaum-Ausgangsprodukt legt sich ähnlich wie eine unter Druck stehende Flüssigkeit mit völlig gleichmäßiger Flächenpressung an das blatt- oder bahnförmige Material an und drückt dieses an die erwäl'inten Formwände, die eben oder profiliert sein können.
Je nach Verwendungszweck des Formkörpers können für die Herstellung des Formkörpers sämtliche Innenwände der Form oder nur ein Teil hiervon mit dem mit Kunstharz getränkten blatt- oder bahnförmigen Material belegt werden. Um eine möglichst gleSchzeitlge Aushärtung des Hartschaumes und der Oberflächenschicht sicherzustellen, werden wärmehärtbare tondensationsz und/oder Additionsharze bevorzugt. Besonders geeignet sind solche Harze, die zu ihrer Härtung im wesentlichen nur noch einer Vernetzung bedürfen, also beispielsweise vorkondensiert sind. Unter dem sich in der beheizten Form aufbau enden Schäumungsdruck verfließt das Harz in und auf dem blatt- oder bahnförmigen Material und härtet zu einer porenfreien, slatten Oberfläche aus. Vorteilhafterweise werden die Innenwände der Form vor dem Einlegen der mit dem Harz getränkten Oberflächenschicht mit einem Trennmittel versehen.
lis Trennmittel kann ein Trennwachs oder ein Silikon -verwendet werden. Es reicht für mehrere Arveitsgänge aus. Soll die Oberflächenschicht des fertigen Formkör per. verstärkt sein, dann werden mehrere, gegebenenfalls verschiedenartige, mit Harz getränkte Lagen tibereinander in die Form eingelegt. Besonders bei der Herstellung von Platten kann auch ein vorbereiteter mit Harz getränkter Verbund aus mehreren Lagen des blatt- oder bahnförmigen Naterials eingelegt werden.
Als Ausgangsmaterialien für den Rartschaum, insbesondere für einen Strukturschaum, werden zweckmäßigerweise solche v rendet, die ein Treibmittel enthalten. Das Treibmittel sorgt für den Aufbau eines ausreichend hohen Druckes in der Form, damit die Ausbildung einer porenfreien Oberflächenschicht des Formkörpers geWährleistet ist. Das Treibmittel wird entsprechend den Temperatur- und Druckbedingungen in der Form auqewMhit. Im allgemeinen wird das Hartschaumausgangsmaterial so eingestellt, daß beim Aufschäumen des Materials ein Druck von ca. 5 atil und mehr auf das mit dem Kunstharz Betrinkte blatt- oder bahnförmige Material ausgeübt wird.
Die Härtungstemperatur hängt im wesentlichen von der Art des Kunstharzes ab, mit dem das blatt- oder bahnförmige Material getränkt ist. Im allgemeinen werden Temperaturen zwischen ca. 50 und 1600 C angewendet. Ist das blatt- oder bahnförmige Material mit vorkondensierten londensationsharzen getränkt, dann liegen die Temperaturen vorzugsweise zwischen ca. 130 und 140° C. Die Schäumungs- und Härtungszeit hängt im wesentlichen von der Temperatur und der Dicke der Forskdrper ab. Sie liegt in der Regel zwischen ca. 10 und 30 Minuten. Die AuSheizzeit der Form wird in der Regel unter 5 Minuten halten. Ein besonders gleichmäßiges Aufchäumen des Hartschaum-Ausgangsmateriais wird erzielt, wenn die Form etwas schräg gestellt wird. Die erfindungsgemäßen Formkörper können auch eine oder mehrere Einlagen oder Unterlagen aus verschiedenartigen Materialien, wie Metall, Papier, Pappe und insbesondere Holz. enthalten. Diese, können zum Verstärken der Formteile dienen oder zur Einsparung von Schaumstoffmaterial verwendet werden. Der Hartschaum baut sich bei der Herstellung der Formkörper unter Verwendung solcher Einlagen oder Unterlagen zwischen diesen und dem mit Harz getränkten bahn- oder blattförmigen Material auf.
Die Erfindung wird nachstehend an Rand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Zig. 1 einen Schnitt durch eine tAr das Einschäumen vorbereitete Form für die Harstellung von Platten.
Fig. 2 den entsprechenden Schnitt durch eine anders gestaltete Form.
Die Form nach Figur 1 besteht aus zwei beispielsweise elektrisch beheizbaren Formplatten 1 und 2 und einem zwischen diese einspannbaren Rahmen 3, der die Dicke der herzustellenden Platten bestimmt.
Zwei mit einem vorkondensierten Kondensationsharz getränkte Papiere F1 und 72 werden zwischen den Rahmen 3 und die vorgeheizten Formplatten 1 und 2 durch eine an den Formpiattsn angreifende Schließkraft eingespannt.
Auf diese Weise ist der Formhohlraum II an seinen beiden Stirnflächen von den Harzpapieren begrenzt, In den Formhohlraum wird ein geeignetes Ausgangsmaterial für den die Trägerplatte bildenden Hartschaum H1 eingebracht. Dies geschieht bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durch eine in den Rahmen 3 vorgesehene Düsenöffnung 4. Zur Vermeidung von Luftpolstern zwischen den Papieren und den Formplatten sind in den Formplatten 1 und 2 ntlüftungskanäle 5 vorgesehen. Zur Entlüftung des Formhohlraumes beim Aufschäumen des Hartschaumes dienen Lüftungskanäle 6 im Rahmen 3. Die gesamte Form ist leicht geneigt, wobei das die Düsenöffnung 4 aufweisende Ende der Form etwas erhöht ist.
Der sich bildende Hartschaum baut im Formhohlraum den gewunachten Druck auf und preßt die Papiere F1 und F2 mit gleichmäßiger Flächenpressung fest an die glatten Flächen der beheizten Formplatten 1 und 2 an. Rierbei härten die Oberflächenschichten aus den mit dem Kondensationsharz getränkten Papieren im wesentlichen gleichzeitig mit dem Hartschaum aus, wobei eine feste Verbindung der Oberflächenschicht mit dem Hartschaum entsteht. Der durch die Auf schäumung aufgebaute Druck fördert einerseits die innige Verbindung zwischen dem Kodensationsharz und dem artschauttimaterial und bewirkt andererseits eine porenfreie Aushiirtung der Oberflächenschicht0 Die Schlißkraft der Formplatten 1 und 2 muß so bemessen sein, daß die Form durch den Schäumdruck nicht gesprengt wird. Die Dichte der aus dem Hartschaummaterial gebildeten Trägerplatte richtet sich nach der in den Formhohlraum eingebrachten Kunstharzmenge und ist an der Schäumapparatur einstellbar.
Sieht man nur an einer der beiden Formplatten 1 und 2 ein Papier vor, so erhält man eine einseitig beschichtete Platte.
Be der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist der die Dicke der Platte bestimmnde Rahmen in zwei gleiche Rahmenteile 7a und 7b unterteilt. Werden zwei mit Kunstharz getränkte Papiere F3 und F4 in der aus Figur 2 ersichtlichen Weite mit Randteilen zwischen den beiden Rahmen 7a und 7b durch die Schließkraft der Form eingespannt, so wird der Formhohlraum vollständig mit Harzpapier ausgekleidet. Das Papier hellt also die durch den Hartschaum gebildeteTrägerplatte H2 vollständig ein. Der durch die eingespannten Randteile der Papiere entstehende Grat wird durch Abschleifen entferuta Eine Düsenöffnung 8 zum inbringen des Hartschaum-Ausgangsmateriala wird bei der Ausführungsform nach Figur 2 zweckmäßig in einer der Beheizten satten 9 und 10 vorgesehen. Diese Anordnung derDüsenöffnung ist auch bei der Aufiiiirungsfqrm nach Figur 1 möglich. Entlüftungsöffnungen 11 und 12 sind auch hier vorgesehen. Die in Fig. 2 dargestellte Platte kann auch eine Einlage, z.B. in Form einer Hozplatte 13., enthalten, die vom Harschaum umgeben ist0 Zur Herr stellung der Platte wird die Holzeinlage 13 in der Form auf Stützen 14 gelagert, damit eie vom Schaum allseitig eingebettet werden kann.
Beispiel Ein bedrucktes Papier wird mit bei 80° C aushärtbaren Polyesterharzmischung getränkt und dann nach Abquetschen von überschüssigem :Polyesterharz mittels Abquetschwalzen befreit. Das Harzpapier wird in eine Form eingelegt, worauf diese auf caD 806 e aufgeheizt wird0 Im wesentlichen gleichzeitig wird in die Form eine vorgegebene Menge eines Ausgangsmaterials für ei nen Polyurethan- Strukturschaum eindrückt. Das Poly urethan schäumt gegen die Papierschichten unter Ausbildung eines Druckes von ca 6 atü auf und drückt die se völlig gleichmäßig gegen die Innenwände der Formt Je iiach Dicke der Platte härten der Hartschaum und das Polyesterharz in der Oberflächen schicht innerhalb von 10 bis 30 Minuten vollständig aus Die fertige Platte kann der Form noch warm entnommen werden. Zwischen der Oberflächenschicht aus dem mit dem gehärteten Polyesterharz durchsetzten Papier und dem Strukturschaumträger besteht eine innige Verbindung. Die Ober-Fläche der Platte ist völlig glatt und porenfrei.
In ähnlicher Weise können auch Fornikörper hergestellt werden deren Oberflächenschicht aus einem mit einem Kondensationsharz getränkten blatt- oder bahnförmigen Material gebildet wird Hierbei wird im allgemeinen bei höheren Härtungstemperaturen gearbeitet? wobei die Zeitdauer entsprechend kürzer sein kann. Bei ent sprechender Gestaltung der Schäumungsforin können auch profilierte Formteile, beispielsweise Tabletts, hergestellt werden

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Formkörper, insbesondere Platte oder Tablettr mit einem tragenden Teil aus Hartschaum und einer da mit verbundenen dichten Oberflächenschicht aus einem bahn- oder blattförmigaii porösen Material, das mit gehärteten Kondensations- und/oder Additionsharzen durchsetzt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Oberflächenschicht (F1; F2; F3; F4) durch gemeinsames Aushärten des Hartßchaumes und des Harzes unmittelbar und fugenlos mit dem Hartschaum (H1; H2) verbunden ist.
2. Formkörper nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hartschaum ein Polyurethanschaum ist.
3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Hartschaum ein Strukturschaum ist.
4. Forinkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das poröse bahn- oder blattförmige Material Papiers ein Gewebe oder e.

Vlies ist.
5. Formkörper nach einem der vorgehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,daß das bahn- oder blattförmige Material eingefärbt und/oder bedruckt ist,
6. Formkörper nach einem der Vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das das bahn- oder blattförmige Material mehrschichtig in der Oberflächenschicht angeordnet ist.
7. Formkörper nach einem der vorhergehenden AnsprUches dadurch gekennzeichnet, daß er eine zusatzliche Einlage (13) oder Unterlage aufweist und der Hartschaum (H2) zwischen der Einlage (13) bezlehungsweise'Unterlage und. dor Oberflächenschicht (F3; F4) angeordnet ist,
8 Verfahren zur Herstellung von Formkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekaiinzeichnet, daß man mindestens ein als Oberflächenschicht dienendes mit hirtbaren Konlensations- und/oder Additionsharzen getränktes poröses blatt- oder bahnförmiges Material an mindestens eine Innenwand einer Form anlegt, unter Erwärmung der Form ein Hartschaumausgangs gemisch in diese einbringt und unter Druck gegen die Oberflächenschicht aufschäumt und dabei den Schaum und die Oberflächenschicht miteinander verbindet und gemeinsam aushärtet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, gegebenenfalls verschiedenartige, mit Harz getränkte Oberflächenschichten übereinander in die Form eingelegt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß warmehärtbare Kondensations- und/oder Additionsharze verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form vor dem Einlegen der Oberflächenschicht mit einem Trennmittel versehen wird; 12: Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet. daß ein treibmittelhaltiges S'hauinstoffausgangsgemisch verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Aufschäumen ein Druck von ca. 5 atfi und mehr auf die Oberflächenschicht ausgeübt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13? dadurch gekennzeichnet, daß die Form zur Härtung auf eine Temperatur zwischen ca. 50 und ca. 1600 C aufgeheizt wird 15* Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Form während des Aufschäumens des Hartschaumausgangsmaterials schräg gestellt wird.

16. Verfahren nach einem der Anspräche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet daß vor dem Einbringen und Aufschäumen des Hartschaumausgangsmaterials mindestens eine zusätzliche Einlage oder Unterlage für den Fornikörper in der Form angeordnet und beim Aufschäumen mit dem Hartschaum verbunden wird.

L e e r s e i t e