DE19634360C2 - Verfahren zur Herstellung eines Komposit-Formteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Komposit-Formteiles, wobei ein Kernteil aus einem Kunststoff- Reaktionsgemisch hergestellt wird, das mit einer mit einem Kunstharz getränkten Gewebelage umgeben wird, und wobei das Gebilde aus Kernteil und getränkter Gewebelage in einer dem Formteil entsprechenden Form angeordnet und mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt wird, bei welcher das Kernteil und die getränkte Gewebelage zum Komposit-Formteil zusammenbacken, wonach eine Aushärtung erfolgt.

Bei einem solchen Komposit-Formteil besteht das Kernteil bspw. aus einem Polyurethan-Reaktionsgemisch, das bei Raumtemperatur in eine dem Kernteil entsprechende Gießform eingegossen wird und in der Gießform aufschäumt. Nach Ablauf der Reaktion des Polyurethan-Reaktionsgemisches ergibt sich ein Kernteil, das einen Formschwund von größenordnungsmäßig 1% aufweist. Dieser Formschwund kann durch geeignete Dimensionierung der Gießform für das Kernteil eliminiert werden. Ein solches Kernteil aus einem Polyurethan-Reaktionsgemisch weist jedoch außerdem bei längerer Lagerung bei erhöhten Umgebungstemperaturen, wie sie bspw. im Sommer auftreten, einen unkontrollierten Nachschwund auf. Ganz besonders störend ist der Nachschwund bei einem solchen Kernteil aus einem Polyurethan-Reaktionsgemisch beim Zusammenbacken des Gebildes aus Kernteil und der das Kernteil umgebenden getränkten Gewebelage. Dieser Nachschwund führt zu einer unsauberen, d. h. nicht der Form des Formteiles entsprechenden glatten, sondern zu einer entsprechend eingedellten buckligen Oberfläche des Komposit-Formteiles bzw. dazu, daß die Gewebelage partiell nicht durchtränkt ist. Das bedeutet jedoch ein entsprechendes Nachbearbeiten der Oberfläche des Komposit-Formteiles oder im Extremfall einen Herstellungs-Ausschuß.

Aus der DE 29 46 540 C2 ist ein Verfahren zum mindestens teilweisen Aus- bzw. Hinterfüllen eines Bauteils mit mindestens einer Schicht zur Wärme- oder Schallisolierung durch Einbringen einer Vergußmasse aus einem aus einzelnen Partikeln bestehenden Leichtzuschlagstoff und einem Polyurethanharz (PU-Harz) und Aufschäumen und Aushärten des PU-Harzes bekannt, wobei ein feuchtigkeitshärtendes Einkomponenten-PU-Harz verwendet wird, das im viskosen Zustand mit den einzelnen Partikeln des Leichtzuschlagstoffes vermischt wird. Zum Aufschäumen des Einkomponenten-PU-Harzes weisen entweder die Partikel einen die Luftfeuchtigkeit übersteigenden Feuchtigkeitsgehalt auf bzw. sie werden damit versehen. Dem Einkomponenten-PU-Harz kann auch zuvor Wasser beigegeben werden. Dort kommt also ein Einkomponenten-PU-Harz zur Anwendung, das durch Feuchtigkeit aushärtet.

Die DE 27 19 714 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Leichtbau-Plattenmaterial, das PU-Schaumkunststoff enthält. Dort wird ein PU-Schaumstoffgranulat mit einem aushärtenden Bindemittel, das die Zwischenräume zwischen den PU- Schaumstoffteilchen mindestens teilweise ausfüllt, vermischt und zu Platten geformt. Das Bindemittel wird danach zur Aushärtung gebracht. Die Formung der Platten erfolgt vorzugsweise durch Pressen. Das Pressen kann bei erhöhter Temperatur erfolgen.

Aus der DE-OS 19 17 271 ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff-Hartschaum bekannt. Bei den Formteilen handelt es sich bspw. um Schalungen. Mit diesem bekannten Verfahren werden Teilstücke beliebiger Form und Stärke aus einem ausgeschäumten Hartschaum-Polystyrol in eine Form aus einem beliebigen Werkstoff eingebracht. In die Zwischenräume wird ein die Teilstücke verbindender selbstschäumender Hartschaum-Kunststoff wie Hartschaum-PU o. dgl. eingespritzt.

Die DE-Z "Kunststoff-Berater", 7/1992, Seiten 562 bis 569, gibt einen Überblick über die Herstellung von Komposit-Formteilen mit einem Kernteil und einer Decklage. Dabei kann die Decklage bspw. GFK, CFK oder BFK verwenden, wie auf Seite 564 in der linken Spalte, Mitte, beschrieben wird. Das Kernteil kann bspw. aus einem Schaumstoff bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem ein Nachschwund und eine daraus resultierende bucklige Oberfläche des hergestellten Komposit-Formteiles mit einfachen Mitteln vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kunststoff- Reaktionsgemisch für das Kernteil mit größenordnungsmäßig 1 bis 10 Gew.-% Expansat gemischt wird, wobei als Expansat poröse Mikrokügelchen verwendet werden, die flüchtige Kohlenwasserstoffe enthalten.

Durch die Zumischung des Expansates zum Kunststoff- Reaktionsgemisch für das Kernteil ergibt sich der Vorteil, daß ein unkontrollierter Nachschwund bei der Lagerung des Kernteiles bzw. beim Zusammenbacken des Gebildes aus dem Kernteil und der das Kernteil umgebenden getränkten Gewebelage durch das bei Wärmeeinwirkung expandierende Expansat vermieden wird. Daraus resultiert der Vorteil, daß eine Nachbearbeitung der Oberfläche des fertigen Komposit-Formteiles bzw. ein Herstellungs-Ausschuß vermieden wird.

Bei einem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Komposit-Formteil kann es sich bspw. um ein Sportgerät wie einen Golf- oder Tennisschläger, ein Snowboard o. dgl. oder um Teile von Sportgeräten wie Masten von Segelschiffen, Komponenten von Segelflugzeugen o. dgl. handeln. Ganz allgemein kann es sich um Komposit-Formteile relativ geringen Gewichtes mit ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften handeln.

Das Mischungsverhältnis des größenordnungsmägig 1 bis 10 Gew.-% Expansat aufweisenden Kunststoff-Reaktionsgemisches ist insbes. von der Form und von der Größe des herzustellenden Komposit- Formteiles und davon abhängig, welches Mengenverhältnis zwischen Kernteil und Gewebelage bei dem entsprechenden Komposit-Formteil gegeben ist.

Als flüchtiger Kohlenwasserstoff im erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden Expansat kann Pentan verwendet werden. Als Reaktionsgemisch für das Kernteil wird vorzugsweise ein Polyurethan verwendet. Ein solches Polyurethan-Reaktionsgemisch kann einfach bei Raumtemperatur in die dem Kernteil entsprechende Gießform eingegossen werden, wo es - wie eingangs erwähnt worden ist - aufschäumt und die Kernteil-Gießform vollständig ausfüllt.

Die Gewebelage kann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Epoxydharz oder mit Polyesterharz getränkt werden. Als Gewebelage wird vorzugsweise eine Karbongewebelage verwendet. Selbstverständlich sind auch Gewebelagen aus anderen Materialien verwendbar.

Die getränkte Gewebelage wird vorzugsweise um das Kernteil herumgewickelt. Dabei kann die getränkte Gewebelage das Kernteil in mehreren Lagen umschlingen.

Nach dem Einbringen des Gebildes aus Kernteil und das Kernteil umgebender getränkter Gewebelage wird die dem Komposit-Formteil entsprechende Form mit einem eine bestimmte Aufheiz-, Halte- und Abkühlphase aufweisenden Temperaturprofil beaufschlagt. Hierbei kann die Aufheizphase bspw. eine Dauer von 20 Minuten besitzen, um die besagte Form von Raumtemperatur auf größenordnungsmäßig 120°C aufzuheizen. Die Haltephase bei 120°C kann ebenfalls bspw. 20 Minuten betragen. Entsprechend kann die Abkühlphase von 120°C auf Raumtemperatur größenordnungsmäßig 20 Minuten betragen. Selbstverständlich sind auch andere Temperaturprofile möglich.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines Komposit-Formteiles, wobei ein Kernteil aus einem Kunststoff-Reaktionsgemisch hergestellt wird, das mit einer mit einem Kunstharz getränkten Gewebelage umgeben wird, und wobei das Gebilde aus Kernteil und getränkter Gewebelage in einer dem Formteil entsprechenden Form angeordnet und mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt wird, bei welcher das Kernteil und die getränkte Gewebelage zum Komposit­ formteil zusammenbacken, wonach eine Aushärtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff-Reaktionsgemisch für das Kernteil mit größenordnungsmäßig 1 bis 10 Gew.-% Expansat gemischt wird, wobei als Expansat poröse Mikrokügelchen verwendet werden, welche flüchtige Kohlenwasserstoffe enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flüchtiger Kohlenwasserstoff Pentan verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsgemisch für das Kernteil ein Polyurethan verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelage mit Epoxydharz oder mit Polyesterharz getränkt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Gewebelage eine Karbongewebelage verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die getränkte Gewebelage um das Kernteil herumgewickelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form nach dem Einbringen des Gebildes aus Kernteil und getränkter Gewebelage mit einem eine bestimmte Aufheiz-, Halte- und Abkühlphase aufweisenden Temperaturprofil beaufschlagt wird.