DE2142759B2 - Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und der Haftfestigkeit von geschäumtem Kunststoff als Kernmaterial bei der Herstellung von Sandwichgebilden - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und der Haftfestigkeit von geschäumtem Kunststoff als Kernmaterial bei der Herstellung von SandwichgebildenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und Haftfestigkeit von
geschäumtem Kunststoff als Kernmaterial bei der Herstellung von Sandwichgebilden mit Deckschichten
aus verstärkten ungesättigten Polyesterharzen, die Styrol al als Vernetzungskomponenten enthalten.
Es ist bekannt, daß bei ungesättigten Polyesterharzen
vorzugsweise Styrol-monomer als Vernetzungskomponente benutzt wird, das die nachteilige Eigenschaft
besitzt, in Kunststoffschäume einzudringen, diese anzuquellen, aufzuweichen oder zu zerstören, sobald sie
in längeren Kontakt mit noch ungehärtetem Polyesterharz kommen. Die Folgen davon sind eine Verschlechterung
der mechanischen Eigenschaften des Schaumstoffes sowie eine ungenügende Vernetzung des Harzes
nächst der Kernlage, woraus, infolge ungenügender Haftfestigkeit, wiederum ein Abfall der Gesamtfestigkeit
des Sandwich resultiert Die teilweise Abwanderung des Monostyrols in den Schaumstoff hat ferner zur
Folge, daß es seine Funktion als Vernetzer im Polyesterharz quantitativ nicht oder nur mehr beschränkt
zu erfüllen vermag, wodurch die Härtung des Harzes verzögert bis verhindert werden kann. Ein
Schutz gegen Styroleinwirkung durch beispielsweise eine »Versiegelung« der Oberflächen des Schaumstoffes
mit z. B. schnellhärtenden, hochreaktiven Polyesterharzen ist umständlich sowie aufwendig und hat eine nur
zeitlich beschränkte Wirkung, da die zumeist nur sehr dünne und infolge der Porenstruktur gleichfalls bedingt
lückenhafte »Versiegelung« nach etwa 2 Stunden vom Monostyrol durchwandert bzw. aufgeweicht wird und
dann keine Wirkung mehr besitzt.
Zwecks Vermeidung des schädlichen Styroleinflusses auf Kunststoffschäume mußten daher neben der
obenerwähnten »Versiegelung« auch die Härtungszeiten (Topfzeiten) des Polyesterharzes relativ kurz
gewählt werden, was sich besonders bei großflächigen Sandwichgebilden, die nicht innerhalb der vorgegebenen
kurzen Topfzeiten in einem Arbeitsgang fertig aufgebaut werden konnten, nachteilig auswirkte und zu
System 1
a) Härter:
Hydroperoxide, wie z. B.
Hydroperoxide, wie z. B.
Methyläthylketonperoxid etc.
b) Beschleuniger:
Metallseifen, vorzugsweise von Cobalt, Nickel, Cer, Eisen und Kupfer, wie z. B. die Naphthenate, oder
Octoate, Cobalt-II-Chlorid, etc.
System 2
a) Härter:
organische Peroxide, wie z. B.
Benzoylperoxid, Laurylperoxid etc.
Benzoylperoxid, Laurylperoxid etc.
b) Beschleuniger:
tertiäres Amin, wie z. B.
Dimethylanilin, Diäthylanilin etc.
tertiäres Amin, wie z. B.
Dimethylanilin, Diäthylanilin etc.
Durch Variierung der mengenmäßigen Anteile beider Komponenten je System können der Härtungsablauf
und die Aushärtezeit des Harzes gesteuert werden.
Zweck der Erfindung ist es, die bei der Herstellung von Sandwichgebilden geschilderten Verarbeitungs-Schwierigkeiten
und -nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß vor der Weiterverarbeitung tin Beschleuniger, der für die
Kalthärtung des Härter und Beschleuniger enthaltenden Polyesterharzes geeignet ist, auf die Oberfläche des
Kernmaterials so aufgebracht oder in das Kernmaterial so inkorperiert wird, daß bei der Weiterverarbeitung
dieser Beschleuniger mit dem Polyesterharz in Kontakt kommt, wodurch es in der Berührungszone zu einer
Konzentration des Beschleunigers und somit zu einer raschen Härtung der Kontaktschicht kommt.
Eine solche erfindungsgemäß erzielte lokale Konzentration an Beschleuniger im Grenzbereich Harz-Schaumstoff
aktiviert den Härtungsablauf der Verbindungszone in gewelltem Maße. Die infolge Überreaktion
rasch härtende Gremschicht des Harzes gewährleistet sowohl eine gute und sichere Haftung zum
Schaumstoff als sie auch das Abwandern von Monostyrol und somit eine Erweichung der Zerstörung der
Kernlage verhindert. Die rasch härtende Grenzschicht hat jedoch keinen Einfluß auf die evtl. länger eingestellte
Härtungszeit des übrigen verstärkten Harzansatzes.
Die Beschleuniger, die vor der Weiterverarbeitung des Kernmaterials zu Sandwichgebilden auf den
geschäumten Kunststoff aufgebracht oder in manchen, weiter unter gezeigten Fällen, während der Herstellung
des Schaumstoffes in diesen eingebracht werden, sind zweckmäßig dieselben, die in den Härtungssystem des
ungesättigten Polyesterharzes Verwendung finden.
Besteht das Härtungssystem für das Polyesterharz aus Hydroperoxiden/Metallseifen, so wird der Schaumstoffkern
zweckmäßig mit Metallseifen präpariert Besteht das System aus Peroxiden/Aminen, wird der
Schaumstof fkera zweckmäßig mit Aminen präpariert
Als Härter (Katalysatoren) kommen vorteilhaft Hydroxide, wie beispielsweise Methyläthylketonperoxid,
Cyclohexanonperoxid, Dicyclohexylhydroperoxid, oder organische Peroxide, wie Benzoylperoxid, Butylperbenzoat
oder Laurylperoxid, zur Anwendung.
Als Beschleuniger (Acceleratoren) kommen vorzugsweise
Metallseifen beispielsweise Naphthenate, Octoate, Cloride, (Chlorüre), Linoleate, Resinate von Cobalt,
Nickel, Cer, Eisen, Kupfer, Mangan und Vanadin oder Amine, beispielsweise Dimethylanilin, Diäthylanilin, zur
Anwendung.
Die anzuwendende Menge, d. h. die zur Präparierung
nötige Menge ist nicht kritisch und kann durch Testversuche k:icht ermittelt werden. Meist genügen
ganz geringe Mengen bereits, nämlich Mengen von 0,05 mg Beschleuniger (berechnet auf Festsubstanz) pro
cm2 Kernoberfläche, um den nötigen Erfolg herbeizuführen.
Mit Beschleunigern präparierte Kernmaterialien sind nahezu unbegrenzt haltbar und es können in diesem Fall
die Kernmaterialien gelagert und transportiert werden,
ohne daß bis zu ihrerWeiterverarbeitung eine Inaktivierung der Beschleuniger eintritt Ein weiterer Vorteil
besteht darin, daß die Beschleuniger bereits bei der Herstellung des Schaumstoffkernes diesem beigesetzt
werden können. Selbstverständlich kann auch ein Aufbringen auf die Oberfläche zweckmäßig als Lösung
oder Suspension durch Aufspritzen, Aufsalben, Aufbürsten, Aufstreichen, Gießen, Tauchen usw. durchgeführt
werden.
Als Kernmaterial kommen Kunststoffschäume in Betracht, die eine weitgehend geschlossenzellige Struktur
und die für Sandwichzwecke erforderlichen mechanischen Eigenschaften und Festigkeiten aufweisen.
Dies sind beispielsweise Schäume aus Celluloseacetat, Phenolharz, Epoxyd-, Polyester-, Acryl- und
Methacryl-Harzen usw. Vorzugsweise werden Kunststoffschäume auf Basis von hartem Polyvinylchlorid
und/oder Polyurethan verwendet. Unter Polyvinylchlorid-Schaumstoffen werden auch solche Materialien
verstanden, die eine vernetzte Struktur aufweisen, und die mindestens einen Anteil von 40% Polyvinylchlorid
enthalten.
Die ungesättigten, styrolmodifizierten Polyesterharze
können verstärkt sein durch Füllstoffe, Fasern, wie Glas-, Kohlenstoff-, Bor- und Asbestfasern, Hanf, Jute,
ferner durch Gewebe, Matten usw.
Ein Kernmaterial aus geschlossenzelligem, weichmacherfreiem, reinem PVC von 20 mm Dicke wurde
durch Aufsprühen von einer l%igen Lösung von Cobalt-Naphthenat in Aceton in der Konzentration von
0,075 mg Feststoff/cm2 präpariert Der so präparierte Kern wurde 6 Monate unter verschiedenen Bedingungen
gelagert und getestet Die Lager- und Testbedingungen wurden so gewählt, daß diese praktischen
Bedingungen entsprechen könnten. (Mehrfaches Aufwärmen auf 500C während jeweils einer Stunde und
anschließendes Abkühlen auf Raumtemperatur von ca. 18°C sowie 50stündiges Bestrahlen mit dem UV-Licht
Quarzlampe.)
Dieses so behandelte Kernmaterial wurde darauf mit einem handelsüblichen, ca. 40% Styrol enthaltenden
Polyesterharz unter Zugabe von 1% Methyläthylhydroperoxid (MEKP 40%ig) und 0,1 % Cobaltnaphthenat
(l%ige Lösung) zusammen mit Glasseidenmatten beidseitig ca. 3 mm dick beschichtet, wobei die Härtung
des Polyesterharzes der Kunststoffschicht zum Schaumstoff nach ca. 45 Min. beobachtet wurde, während das
übrige Harz-Glasfaser-Gemisch erst nach 3 Std. aushärtete.
Nach Htägiger Lagerung des Sandwichs wurde dieser einem Zerreißversuch senkrecht zu den Deckschichten
unterzogen. Die Zerreißfestigkeit des Sandwichs betrug im Mittel ca. 16kp/cm2 und die
Haftfestigkeit der Deckschichten bei dem Kernmaterial war in jedem Falle größer als die Zerreißfestigkeit des
Kernmaterials.
Ein auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben, hergestelltes Kontroll-Muster mit unbehandeltem
Schaumstoffkern zeigte nach Aushärtung der Glasfaser-Polyester-Deckschichten nach etwa 3i/2Std. eine
starke Styrolerweichung des Schaumstoffkernes und die Beschichtungen ließen sich mühelos vom Kern ablösen.
Claims (2)
1. Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und der Haftfestigkeit von geschäumtem
Kunststoff als Kerniiaterial bei der Herstellung von
Sandwichgebilden mit Deckschichten aus verstärkten ungesättigten Polyesterharzen, die Styrol als
Vernetzungskomponenten enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Weiterverarbeitung
ein Beschleuniger, der für die Kalthärtung des Härter und Beschleuniger enthaltenden Polyesterharzes
geeignet ist, auf die Oberfläche des Kernmaterials so aufgebracht oder in das Kernmaterial
so inkorpiert wird, daß bei der Weiterverarbeitung dieser Beschleuniger mit dem Polyesterharz in
Kontakt kommt, wodurch es in der Berührungszone zu einer Konzentration des Beschleunigers und
somit zu einer raschen Härtung der Kontaktschicht kommt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als geschäumter Kunststoff ein solcher
mit harter oder zähharter sowie weitgehend geschlossenzelliger Struktur verwendet wird.
Arbeitsunterbrüchen führte. Eine kurze Topfzeit des Polyesterharzes hatte ferner den nachteiligen Effekt
einer sehr hohen exothermen Reaktion, die sich namentlich bei dickwandigen, großflächigen Formkörpern
in Form extremer Schrumpfungen, Spannungen und Verformungen auswirkte.
Bei der Herstellung von Sandwichgebilden mit ungesättigten styrolmodifizierten, verstärkten Polyesterharzen
im sogenannten Handauflegeverfahren
ίο oder Faserspritzverfahren, erfolgt die Härtung der
Polyesterharze bei Raumtemperatur durch Beimischung eines Härters sowie eines Beschleunigers, wobei man
grundsätzlich zwei Härter-Beschleunigersysteme unterscheidet:
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