DE19647898A1 - Process hardening reinforcing duroplasts in mouldings for producing sanitary wares with acrylic surfaces - Google Patents

Process hardening reinforcing duroplasts in mouldings for producing sanitary wares with acrylic surfaces

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Abstract

A novel method for hardening mouldings containing one or more materials, which are reinforced by duroplasts is claimed. A photochemically-activated hardener is added to the duroplast, and the moulding is irradiated. The temperature is continuously maintained below a given maximum. Also claimed is the use of the process to make sanitary components with duroplastic protective casings and a surface layer of acrylic plastic.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten von duropla­ stischem Kunststoff in Formteilen, die aus einem oder mehre­ ren, mit einem duroplastischen Kunststoff verstärkten Werk­ stoffen bestehen, und dem duroplastischen Kunststoff ein photochemisch aktiver Härter zugegeben wird, mittels Bestrahlung.The invention relates to a method for hardening duropla plastic in molded parts consisting of one or more ren, reinforced with a thermosetting plastic exist and the thermosetting plastic photochemically active hardener is added by means of Radiation.

Duroplastische Kunststoffe werden unter anderem dazu verwen­ det, andere Materialien zu verstärken oder zu ummanteln, um diesen die nötige mechanische Festigkeit zu verleihen oder sie unempfindlich gegen Wasser und Feuchtigkeit werden zu lassen. Das zweite Material weist dann Gebrauchseigen­ schaften auf, die der duroplastische Kunststoff selber nicht besitzt, z. B. bestimmte Oberflächeneigenschaften. So beste­ hen beispielsweise Kunststoffbadewannen, Duschwannen und andere Bauelemente für den Sanitärgebrauch aus einer Acrylatschicht auf der Sicht- und Gebrauchsseite, die mit einer Stützschale aus Duroplast verstärkt ist. Andere Beispiele finden sich im Hoch- und Fahrzeugbau, bei Behäl­ tern und Rohren mit einer Innenschicht aus z. B. thermopla­ stischem Kunststoff und Laminate auf Holz oder verwandten Materialien.Thermosetting plastics are used for this among other things to reinforce or encase other materials to to give them the necessary mechanical strength or they become insensitive to water and moisture to let. The second material then has its own use that the thermosetting plastic itself does not owns, e.g. B. certain surface properties. So best hen, for example, plastic bathtubs, shower trays and other components for sanitary use from one Acrylic layer on the visible and usage side, with a thermoplastic support shell is reinforced. Other Examples can be found in building construction and vehicle construction, with containers ters and pipes with an inner layer of z. B. thermopla plastic and laminates on wood or related Materials.

Duroplaste sind Kunststoffe, die in der Verarbeitungsphase in einem flüssigen bis teigigen Zustand vorliegen und dann ausgehärtet werden müssen. Nach dem Härten weisen sie einen thermisch nicht mehr reversiblen Zustand auf.Thermosets are plastics that are in the processing phase be in a liquid to pasty state and then must be cured. After hardening they show one thermally irreversible state.

Zur Aushärtung ist die Zugabe von Härtern bekannt, die z. B. für duroplastische Kunststoffe aus ungesättigten Polyester­ harzen in Form von Peroxiden und/oder sogenannten Beschleu­ nigern auf der Basis von Metallseifen oder speziellen Amin­ verbindungen handelsüblich sind. For hardening, the addition of hardeners is known, which, for. B. for thermosetting plastics made of unsaturated polyester resins in the form of peroxides and / or so-called misting based on metal soaps or special amine connections are customary.  

Zur Härtung können auch Substanzen zugegeben werden, die eine spezifische Wellenlänge des technisch verfügbaren Spek­ trums der elektromagnetischen Wellen für das Aushärten aus­ nützen, insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichts und der angrenzenden Bereiche des infraroten und ultravioletten Lichtes.For hardening, substances can also be added that a specific wavelength of the technically available spec trums of electromagnetic waves for curing useful, especially in the area of visible light and the adjacent areas of infrared and ultraviolet Light.

In beiden Fällen entsteht in den Formteilen eine hohe Reak­ tionstemperatur, die einerseits die Festigkeit beeinträchti­ gende Eigenspannungen in dem duroplastischen Kunststoff ent­ stehen lassen, andererseits leicht zur Schädigung des weite­ ren Werkstoffs führen kann. So kann die Wärme Verwerfungen oder Beeinträchtigungen der Oberflächengüte des weiteren Materials hervorrufen.In both cases, a high reak occurs in the molded parts tion temperature, which impair strength on the one hand residual stresses in the thermosetting plastic Leave to stand, on the other hand, slightly to damage the distance ren material can lead. So the heat can warp or impairments of the surface quality further Cause material.

Bisher wird dieses Problems dadurch beherrscht, daß die Duroplast-Verstärkung lagenweise aufgebracht und ausgehärtet wird. Damit ist jedoch eine hohe Zahl von Arbeitsgängen verbunden und die Fertigungszeiten werden entsprechend hoch. Zum anderen kann die Verbindung der Schichten untereinander ungenügend sein.So far, this problem has been mastered by the fact that Duroplast reinforcement applied in layers and hardened becomes. However, this is a high number of operations connected and the manufacturing times are correspondingly high. On the other hand, the layers can be interconnected be insufficient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem der duroplastische Kunststoff innerhalb kurzer Zeit gehärtet werden kann, ohne daß die Reaktionswärme der Duroplast bzw. das oder die weiteren Materialien negativ beeinflussen kann.The invention has for its object a method of Specify the type mentioned with which the thermosetting Plastic can be cured in a short time without that the heat of reaction of the thermoset or that other materials.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Temperatur des Formteils stets unterhalb einer vorgegebenen Höchsttemperatur gehalten wird. Die Höchsttemperatur wird so gewählt, daß keine hohen Eigenspannungen im Duroplast oder Beschädigungen in einem der weiteren beteiligten Materialien auftreten können. According to the invention the object is achieved in that the Temperature of the molded part always below a predetermined Maximum temperature is maintained. The maximum temperature will be like this chosen that no high internal stresses in the thermoset or Damage to one of the other materials involved may occur.  

Das Verfahren kann vorteilhaft so durchgeführt werden, daß die Dauer und/oder die Stärke der Bestrahlung geregelt oder gesteuert wird.The process can advantageously be carried out in such a way that the duration and / or the intensity of the radiation is regulated or is controlled.

Zur Temperaturmessung kann die Oberflächentemperatur des Formteils mittels eines Thermoelements oder mittels eines Infrarot-Strahlungsthermometers ständig erfaßt und zur Beeinflussung des Verfahrensablaufes verwendet werden, indem die Bestrahlungsstärke gerade soweit abgesenkt wird, daß die Temperatur des duroplastischen Kunststoffs nicht weiter ansteigt. Die gemessene Temperatur kann hierzu einem Regel­ kreis für die Bestrahlung aufgegeben werden. Als Regler eignet sich z. B. ein PID-Regler, ein Zwei- oder Dreipunkt­ regler. Verwerfungen, Eigenspannungen und Oberflächenbeein­ trächtigungen der übrigen beteiligten Materialien werden so vermieden.The surface temperature of the Molding by means of a thermocouple or by means of a Infrared radiation thermometers constantly detected and used Influencing the process flow can be used by the irradiance is reduced just enough that the Temperature of the thermosetting plastic no further increases. The measured temperature can be a rule circle for irradiation. As a controller is suitable for. B. a PID controller, a two or three point regulator. Warpage, residual stress and surface leg This will damage the other materials involved avoided.

Das Verfahren kann vorteilhaft auch so durchgeführt werden, daß der duroplastische Kunststoff mehrmals, jeweils von einer Abkühlphase unterbrochen, einer Bestrahlungsphase unterworfen wird.The method can advantageously also be carried out in such a way that the thermosetting plastic several times, each of interrupted a cooling phase, an irradiation phase is subjected.

Durch das Unterbrechen des Bestrahlungsvorgangs wird auch die Härtereaktion unterbrochen, so daß die Temperatur des wärmeempfindlichen weiteren Materials nur noch unwesentlich in dem Maße ansteigen kann, wie von dem unter Umständen bereits etwas heißerem Duroplast noch Wärmeenergie nachge­ liefert wird.By interrupting the radiation process, too the hardening reaction is interrupted so that the temperature of the heat-sensitive additional material is only insignificant may increase to the extent that it may increase already a little hotter thermoset added thermal energy is delivered.

Die Abkühlung des Formkörpers kann in den Abkühlphasen durch Selbstkühlung erfolgen. Um auszuschließen daß nach einer Bestrahlungsphase noch eine weitere Erwärmung erfolgt bzw. um eine schnelle Abkühlung des Formkörpers zu erreichen, kann dieser in der Abkühlphase auch fremdgekühlt z. B. bebla­ sen werden. The cooling of the shaped body can take place in the cooling phases Self-cooling take place. To rule out that after a Irradiation phase there is still further heating or in order to achieve rapid cooling of the molded body, this can also be externally cooled in the cooling phase. B. bebla will be.  

Die Bestrahlungsphasen werden solange wiederholt bis die Härtung abgeschlossen ist. Die Ein- und Ausschalttemperatur kann dabei nach einem vorzugebenden Regime in Abhängigkeit von der jeweiligen Verfahrensstufe veränderlich sein. Mit dem Ausschalten der Strahlungsquelle kann gleichzeitig ein Gebläse zur Beschleunigung der Kühlung eingeschaltet werden.The radiation phases are repeated until the Curing is complete. The switch-on and switch-off temperature can depend on a given regime be changeable by the respective process stage. With the radiation source can be switched off at the same time Blowers are turned on to accelerate cooling.

Um in der industriellen Fertigung einen kontinuierlichen Materialfluß zu gewährleisten, können taktweise durchlau­ fende Stationen entlang einer Fertigungslinie vorgesehen sein, in denen das Formteil mit verschiedener Bestrahlungs­ stärke und/oder Bestrahlungszeit bestrahlt wird oder jeweils ein Formteil bestrahlt wird, während das oder die anderen gekühlt werden.To ensure a continuous in industrial manufacturing To ensure the flow of material can be cyclically intermittent fende stations provided along a production line be in which the molding with different radiation strength and / or irradiation time is irradiated or in each case one molding is irradiated while the other or the other be cooled.

Die Bestrahlung erfolgt bevorzugt mit ultraviolettem Licht, wobei der Hauptanteil bevorzugt bei 200-400 nm Wellenlänge liegt.The irradiation is preferably carried out with ultraviolet light, the main part preferably at a wavelength of 200-400 nm lies.

In erfindungsgemäß besonders bevorzugter Weise wird als duroplastischer Kunststoff ein ungesättigtes Polyesterharz verwendet. Der duroplastische Kunststoff kann in bekannter Weise mit organischen und/oder anorganischen Füllstoffen angereichert sein.In a particularly preferred manner according to the invention, as thermosetting plastic is an unsaturated polyester resin used. The thermosetting plastic can be known Way with organic and / or inorganic fillers be enriched.

In ebenfalls erfindungsgemäß besonders bevorzugter Weise wird für das Verfahren ein photochemisch aktiver Härter verwendet, der in dem duroplastischen Kunststoff eine maxi­ male Reaktionstemperatur von weniger als 90°C bewirkt.In a manner which is also particularly preferred according to the invention becomes a photochemically active hardener for the process used that a maxi in the thermosetting plastic male reaction temperature of less than 90 ° C.

Das Verfahren eignet sich zum Härten von duroplastischen Kunststoffen in Formteilen aus Verbundwerkstoffen und ist vorteilhaft z. B. für die Herstellung von Sanitärbauteilen mit duroplastischen Stützschalen und einer Oberflächen­ schicht aus Acrylatkunststoff anwendbar. The process is suitable for hardening thermosetting Plastics in molded parts made of composite materials and is advantageous z. B. for the production of sanitary components with thermosetting support shells and a surface layer made of acrylic plastic applicable.  

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert werden.The invention is illustrated below with the aid of an embodiment be explained in more detail.

Eine aus Acrylatkunststoff tiefgezogene Badewanne wird mit einem aufgespritzten, glasfaserhaltigen Polyesterharz verstärkt, wobei diesem zuvor ein photochemisch aktiver Härter in Höhe von 1 Gew.-%, bezogen auf die reine Poly­ estermasse, beigegeben wurde. Die Schichtstärke liegt im Mittel bei 3 mm. Das Polyesterharz wird nunmehr durch Bestrahlung mit mehreren Lichtquellen, deren Licht haupt­ sächlich bei einer Wellenlänge von 200-400 nm strahlt, aus­ gehärtet. Aus Gründen der optimalen Lichtausbeute und der möglichst gleichmäßigen Lichtverteilung auf dem Bestrah­ lungsobjekt werden die Lichtquellen mit Spiegelblechen umgeben. A deep-drawn bath made of acrylic plastic is included a sprayed-on, glass fiber-containing polyester resin amplified, with this previously a photochemically active Hardener in the amount of 1 wt .-%, based on the pure poly ester mass was added. The layer thickness is in Average at 3 mm. The polyester resin is now through Irradiation with multiple light sources, their light at all radiates at a wavelength of 200-400 nm hardened. For reasons of optimal light output and light distribution on the beam as uniform as possible The light sources with mirror plates are the object of the project surround.

Mittels eines Infrarot-Strahlungsthermometers wird die Ober­ flächentemperatur der Badewanne erfaßt und auf einen Zwei­ punktregler geschaltet. Die Messung erfolgt möglichst direkt, d. h. auf der Polyesterharz-Seite. Hat die Oberflä­ che eine Temperatur von ca. 35°C erreicht, wird die Licht­ quelle wieder ausgeschaltet. Die Badewanne kühlt nun ab bis auf eine Temperatur von ca. 28°C. Für die zweite Bestrah­ lungsphase wird eine obere Temperatur von 43°C und für die anschließende zweite Abkühlphase eine Temperatur von 32°C vorgegeben Nach der dritten Bestrahlungsphase, in der wie­ derum 43°C ereicht werden, ist der Härtevorgang abgeschlossen.The upper is measured using an infrared radiation thermometer surface temperature of the bathtub recorded and on a two point controller switched. The measurement is made if possible direct, d. H. on the polyester resin side. Has the surface temperature reaches approx. 35 ° C, the light turns source switched off again. The bathtub now cools down to to a temperature of approx. 28 ° C. For the second punishment phase is an upper temperature of 43 ° C and for the subsequent second cooling phase a temperature of 32 ° C given After the third irradiation phase, in which how which is reached by 43 ° C is the hardening process completed.

Bei einer dauerhaften Bestrahlung wären im Vergleich dazu 83°C erreicht worden, bei denen sich die Acrylschicht ver­ formt hätte, was bei den Temperaturen, die mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren erreicht werden, nicht der Fall ist.In the case of permanent radiation would be compared 83 ° C have been reached, at which the acrylic layer ver would have shaped what at the temperatures that invented method according to the invention can be achieved, is not the case.

Claims (12)

1. Verfahren zum Härten von duroplastischem Kunst­ stoff in Formteilen, die aus einem oder mehreren, mit einem duroplastischen Kunststoff verstärkten Werkstoffen bestehen, und dem duroplastischen Kunststoff ein photochemisch aktiver Härter zugegeben wird, mittels Bestrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Formteils stets unterhalb einer vorgegebenen Höchsttemperatur gehalten wird.1. A method for curing thermosetting plastic in molded parts, which consist of one or more materials reinforced with a thermosetting plastic, and the thermosetting plastic is added a photochemically active hardener, by irradiation, characterized in that the temperature of the molded part is always below a predetermined maximum temperature is maintained. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer und/oder die Stärke der Bestrahlung geregelt oder gesteuert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the duration and / or the intensity of the radiation is regulated or controlled. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der duroplastische Kunststoff mehrmals, jeweils von einer Abkühlphase unterbrochen, einer Bestrah­ lungsphase unterworfen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the thermosetting plastic several times, each interrupted by a cooling phase, a irradiation is subjected to the development phase. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperatur des duroplastischen Kunststoffs gemessen und in einem Regler als Regelgröße für die Stärke der Bestrahlung verwendet wird. 4. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the temperature of the thermosetting plastic measured and in a controller as a control variable for the strength radiation is used.   5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dar das Formteil nach einer Bestrahlungsphase fremdgekühlt wird.5. The method according to claim 3, characterized in the molded part is externally cooled after an irradiation phase becomes. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen durch Beblasen erfolgt.6. The method according to claim 5, characterized in that the cooling is done by blowing. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung im ultraviolet­ ten Bereich des elektromagnetischen Spektrums erfolgt.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the radiation in the ultraviolet range of the electromagnetic spectrum. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dar die Bestrahlung im Wellenlängen­ bereich zwischen 200 und 400 nm erfolgt.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, represents the radiation in the wavelength range between 200 and 400 nm. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der duroplastische Kunststoff ein ungesättigtes Polyesterharz ist.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermosetting plastic is an unsaturated polyester resin. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem duroplastischen Kunststoff organische und/oder anorganische Füllstoffe beigegeben werden.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermosetting plastic organic and / or inorganic fillers added will. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der photochemisch aktive Härter in dem duroplastischen Kunststoff eine maximale Reaktions­ temperatur von weniger als 90°C bewirkt.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the photochemically active hardener maximum reaction in the thermosetting plastic temperature of less than 90 ° C. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung bei der Herstellung von Sanitärbauteilen mit duroplastischen Stützschalen und einer Oberflächenschicht aus Acrylatkunststoff.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the application in the production of Sanitary components with thermosetting support shells and one Surface layer made of acrylic plastic.
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