DE2003625A1 - Mehrschichtiges formpressteil und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Mehrschichtiges formpressteil und verfahren zu seiner herstellung

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DE2003625A1 DE19702003625 DE2003625A DE2003625A1 DE 2003625 A1 DE2003625 A1 DE 2003625A1 DE 19702003625 DE19702003625 DE 19702003625 DE 2003625 A DE2003625 A DE 2003625A DE 2003625 A1 DE2003625 A1 DE 2003625A1
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Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHON WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
• Köln, den l6, Januar 1970 '. Fu/ak .
Firma Grillo-Werke Aktiengesellschaft, Duisburg-Hamborn, Weseler Str. 1 '
Mehrschichtiges Formpressteil und Verfahren zu seiner Herstellung .
Die Erfindung betrifft mehrschichtige Kunststoff-Formpressteile, die auchvals versteifte Pressteile oder als Sandwich-Eleinente bekannt sind.
Es ist bekannt,solche Sandwich-Elemente derart aufzubauen/ daß ein Kernstück aus einem Schaumstoff, insbesondere aus einem Kunstharz-Schaumstoff, mit einer versteifenden und insbesondere wenigstens weitgehend geschlossenen Kunstharzdeckschicht urnpreßt wird. Solche Formteile können in vielfältiger Weise Anwendung finden, beispielsweise in der Bauindustrie als Rahmen für Türen oder Fenster,, als Platten oder Planken oder auch als Kunststoffteile in ganz anderen Anwendungsgebieten, beispielsweise In der Automohilindusirie
Als Schäumstoffkern sind schon die verschiedenartigsten Materialien vorgeschlagen worden. So hat man Weichschäume oder aiich härter eingestellte Schäume bis hin-zu starren Schäumen als Kernstücke eingesetzt. Starre Kunststoffschäume sind beispielsweise entsprechende Schaumstoffe aus Duroplasten wie Phenolforrnalifchydharzen. Ein für die Praxis besonders wünschenswertes Schaumstoffmaterial ist heute Polyurethanschaumstoff. Dieser Polyurethanschaumstoff kann vorn Weichschaum bis zum starren Schaum eingestellt werden.
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Als geschlossene Kunststoffdeckschichten haben in der Praxis die verschiedenartigsten Polykondensationsharze Beachtung gefunden. Besondere Bedeutung besitzen Kunstharze auf der Basis ungesättigter Polyesterharze, beispielsweise also mit Styrol ^1er Acrylsäure- bzw. Methacrylsäure-Derivaten modifizierte ungesättigte Polyesterharze. Dabei kann es zweckmäßig oder wünschenswert sein, verstärkte Kunststoffdeckschichten auszubilden, die beispielsweise durch eine -Faserverstärkung, insbesondere durch eine Glasfaserverstärkung in ihren mechanischen Pestigkeitseigenschaften verbessert sind. Mit solchen Sandwich-Elementen aus einem Schaumstoffkernstück, das mit
k einer ausreichend starren und mechanisch widerstandsfähigen
geschlossenen Kunststoffdeckschicht umhüllt ist, gelingt es, mechanisch feste Werkstücke herzustellen, die sich durch ein vergleichsweise geringes Gewicht bei guten mechanischen Eigenschaften auszeichnen.
Durch die Anwendung von Wärme beim Preßvorgang wird nicht nur die Reaktionsdauer bei der Herstellung der Deckschicht und damit die Verweilzeit in der Form verkürzt, es v/erden auch besonders wünschenswerte Eigenschaften beim Fertigteil eingestellt. Bei der Durchführung einer solchen heißen Umpressung von Kernstücken aus KunststoffSchaumstoffen hat sich jedoch eine beachtliche Schwierigkeit gezeigt: Die thermische Belastung des Schaumstoffkernstücks beim Heißpressvorganü kann leicht zur Auslösung einer an sich unerwünschten Weiterreaktion beim Schaumstoff führen, deren Folge eine mehr oder weniger starke Volumenvergrösserung des Schaumstoffkerns ist. Insbesondere gilt dies für die Verwendung von Schaumsotffkernstücken aus Polyurethanschäumen. Nimmt man ein in üblicher Weise hergestelltes Polyurethanschaumstoffmaterial und umpreßt dieses in üblicher Weise mit einem Kunstharz auf der Basis ungesättigter Polyesterharze, so findet bei den Temperaturen des Umpressens - beispielsweise im Bereich von oO°C - eine gewisse Weiterschäumung oder Zersetzungsreaktion wenigstens in den äußeren Schichten des Schaumstoffkernstückos statt,
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die von einer Gasentwicklung begleitet ist. Bei der Verwendung von Weichschäumen oder wenigstens ausreichend plaädsehen Schäumstoffkernstücken muß diese Erscheinung nicht notwendigerweise stören. Der Schaumstoff kann in sich eine gewissen Druckspannung auffangen, so daß schädliche Einwirkungen auf die umhüllende geschlossene Kunststoffschicht nicht auftreten müssen. Anders ist es bei der Verwendung von starren Schaumstoff körper bzw. Hartschäumen. Der Versuch, beispielsweise Polyurethanhartschäume in dem bekannten Heiß-Press-Verfahren mit einer Schicht aus Kunstharzen auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen zu überziehen, bereitet bis heute erhebliche Schwierigkeiten. In der Regel platzt die Kunstharzumhüllung beim Entformen des gebildeten Sandwich-Elementes auf. Anlaß hierfür ist der bei dem Heißumpressen gebildete Innendruck des mehrschichtigen Materials, der durch Gase ausgebildet wird, die beimHeiß^Umpressen des Schaurastoffkernstückes aus diesem entstehen.
In der Praxis ist weiterhin beobachtet worden, daß solche mehrschichtigen Formpressteile häufig dann unbrauchbar sein können;, wenn sie in dem späteren Gebrauch der Einwirkung erhöhter Temperaturen ausgesetzt sind. Selbst wenn also das mehrschichtige Formpressteil zunächst fehlerfrei hergestellt worden ist, können leicht Zerstörungen der geschlossenen Kunstharzdeekschicht auftreten, wenn der Gegenstand zu einem späteren Zeitpunkt erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.
Ziel der Erfindung ist, die hier geschilderten Nachteile zu beseitigen. Die Erfindung geht dabei von der PeststelluTg aus, daß es möglich wird, die unerwünschten Erscheinungen bei der Herstellung der mehrschichtigen Formpressteile oder bei ihrem Gebrauch dann zu vermeiden, wenn man das Kernstück aus Kunststoffschaum vor der Umhüllung mit der geschlossenen Kunststoffschicht einer ausreichenden Tempera turbeiastung; aussetzt und damit die Reaktionen vorwegnimmt, die später bei dem Umhüllen im Heiß^Press-Verfahren T09 833/1 6'8'ΐ
bzw. beim Gebrauch unter erhöhten Temperaturen auftreten können.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein mehrschichtiges Formpressteil, bei dem ein Kernstück aus insbesondere starrem Kunststoffschaum mit einer geschlossenen Kunststoffschicht umpresst ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein wenigstens auf die beim Umpressen bzw. Gebrauch des Pormpressteils auftretenden Spitzentemperaturen vorgeheiztes Schaumstoffkernstück vorgesehen ist. Das Kernstück der erfindungsgemäßen Porrnpressteile besteht insbesondere aus Polyurethan-Hartschäumen. Die bevorzugten W Raümgewichte dieser Polyurethan-Hartschaummassen lie gen im Bereich von etwa 150 bis 300 kg/nr. Besonders geeignet kann ein Raumgewicht im Bereich von etwa 200 kg/nr sein.
Die bevorzugte Masse für die geschlossene Kunstharzschicht ist ein Material auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen, das vorzugsweise faserverstärkt ist.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Pormpressteils, die weiterhin Gegenstand der Erfindung ist, erfolgt derart, daß man ein vorgeformtes Kernstück aus insbesondere starrem Kunststoffschaum, vorzugsweise aus L· Polyurethan-Hartschaum, wenigstens auf die beim anschliessenden Umpressen bzw. beim Gebrauch auftretenden Spitzentemperaturen aufheizt und dann in an sich bekannter V/eise mit einer Kunststoffschicht umpresst. Hierbei kommt allerdings dem Ziel der Erfindung in aller Regel auch die thermische Entstehungsgeschichte des Schaumstoffkernstückes zu Hilfe. Die Riyurethanbildungsreaktion ist eine exotherme Reaktion. Beim Ausschäumen des Kernstückes werden im Inneren des Schaumstoffes in aller Regel bereits so v-eit ' erhöhte Temperaturen erreicht, daß die späterhin beim Umpressen bzw. beim Gebrauch auftretenden Spitzentemperaturen überschritten werden. Schwierigkeiten sind daher ins-
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besondere aus den äußeren nicht ausreichend'hocherwärmten -Materialschichten zu erwarten. Ziel der Erfindung ist es, der thermischen Vorbehandlung diese unzureichend vorge-' heizten Materialaußenschiehten zu unterwerfen.
Es reicht dabei in der Regel, den Schaumstoffkern für einige Minuten der gewählten Spitzentemperatur auszusetzen. Besonders geeignet kann eine Zeitdauer von etwa 5 bis 15 Minuten für diese thermische Vorbehandlung sein. Eine langer dauernde thermische Vorbehandlung ist in der Regel nicht schädlich. Ganz besonders wird es erfindungsgemäß bevorzugt, diese thermische Vorbehandlung in einfacher Weise derart durchzuführen, daß die Herstellung der Schaumstoffkernstücke in beheizten Formen erfolgt. Vorzugsweise sind diese Formen wenigstens dabei auf die später auftretenden Spitzentemperaturen aufgeheizt. Man beläßt dann ganz einfach das Schaumstoffkernstück für die gewählte Zeitdauer, beispielsweise also bis zu etwa 15 Min. in der beheizten Form, bevor man es dem anschließenden Umpressen mit der geschlossenen Kunststoffdeckschicht, zuführt. Es kann dabei zweckmäßig sein, für das Vorheizen des Schaumstoffkernstückes Temperaturen zu wählen, die oberhalb der später auftretenden Spitzentemperatur beim Umpressen, bzw. beim Gebrauch liegen. Im allgemeinen ist es nicht notwendig, sehr weife über diese Spitzentemperaturen hinauszugehen, -50C. bis IQ0C oder 2O°C sind in der Regel ausreichend. Für die Praxis des Heiß-Umpressens mit modifizierten ungesättigten Polyesterharzen bedeutet das das folgende: Das Heiß-Umpressen wird beispielsweise im Bereich um 800C durchgeführt, das dabei eingesetzte Schaumstoffkernstück sollte auf Temperaturen von wenigstens 8o°C bis maximal 1000C vorerwärmt.'-worden sein. '
Die vorgeheizten Schaumstoffkernstücke können noch warm umpresst werden, in der Regel werden sie jedoch nach ' · Erkalten der Weiterverarbeitung zugeführt. Der hier gebrauchte Begriff des "vorgeheizten SchaumstOffkernstücks" bedeutet also nicht etwa, daß ein warmes Schaümstof fmaterial , 109833/16 81
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- 6 dem Umpressen zugeführt werden müsse.
In der anliegenden Figur ist in stark schematisierter Darstellung der Schnitt du. h ein erfindungsgemäßes mehrschichtiges Formpressteil gezeigt. Ein plattenförmiger Schaumstoffkern (1) ist mit Rippen (2) versehen und mit einer geschlossenen Umhüllung (3) aus glasfaserverstärktem Kunstharz auf Basis ungesättigter Polyesterharze überzogen. Der Schaumstoffkern 1 ist dabei vor dem Überziehen mit der Deckschicht j5 auf die zu erwartenden Spitzentemperaturen, ■beispielsweise also auf etwa 1000C für den Zeitraum von etwa 5 bis 15 Minuten, ausgeheizt worden.
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Claims (1)

  1. - 7 Patentansprüche
    1. Mehrschichtiges Formpressteil, bei dem ein Kernstück aus insbesondere starrem Kunststoffschaum mit einer geschlossenen Kunststoffschicht umpresst ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein wenigstens auf die beim Umpressen, bzw. Gebrauch des Formpressteiis auftretenden Spitzentemperaturen vorgeheiztes Schaumstoffkernstück vorgesehen ist. .
    2. Formpressteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernstück ein Polyurethan-Hartschaum ist, der vorzugsweise Raumgewichte von etwa 150 bis j300 kg/nr besitzt. -
    J. Formpress-teil nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichet, daß ein vor dem Umpressen auf Temperaturen bis etwa IQO0C vorgeheiztes Sehaumstoffkernstück vorliegt.
    4. Formpressteil nach Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Kunststoffumhüllung aus faserverstärktem Kunstharz, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunstharz auf Basis eine ungesättigten Polyesterharzes, besteht.
    .\ Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Formpressteils nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kernstück aus insbesondere starrem Kunststoffschaum, vorzugsweise einen PoIyurethan-Hartschaumy wenigstens auf die beim anschließenden Umpressen bzw. beim Gebrauch auftretenden Spitzentemperaturen für den Zeitraum von wenigstens einigen Minuten aufheizt und dann in an sichbekannter V/eise mit einer Kunststoffschicht umpresst.
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    6; Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß man das Schaumstoffkernstück in einer wenigstens auf die genannte Spitzentemperatur aufgeheizten Form herstellt, bei dieser Temperatur für etwa 5 biß 15 Minuten hält und dann mit der geschlossenen vorzugsweise faserverstärkten Kunstharzschicht umpresst.
    7. Verfahren nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaumstoffkern auf etwas höhere, z.B. etwa 100C höhere Temperaturen - bezögen auf die später auftretenden Spitzentemperaturen - vor dem Umpressen aufheizt.
    8. Verfahren nach Ansprüchen 5 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaumstoffkern auf Temperaturen von max. etwa 1000C vorheizt und dann bei Temperaturen im Bereich von 8o°C mit glasfaserverstärktem Kunstharz auf Basis ungesättigter Polyesterharze umpresst.
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