DE2146409A1

DE2146409A1 - Verfahren zum herstellen von faserverstaerkten schaumstoffkoerpern

Info

Publication number: DE2146409A1
Application number: DE19712146409
Authority: DE
Inventors: Gustav Koenig
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1971-09-16
Filing date: 1971-09-16
Publication date: 1973-03-22

Description

Verfahren zum Herstellen von faserverstärkten Schaumstoffkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von faserverstärkten Schaumstoffkörpern mit stabiler Oberfläche Bei der Herstellung derartiger Schaumstoffkörper st eine feste Verbindung zwischen den Fasern und dem Schaumstoffkörper erforderlich. Zu; Erfüllung dieses Erfordernisses ist es bekannt ,auf Polystryrolschaumstoffe Epoxiharzschichten, die einen Harter enthalten und Faserschichten aufzubringen und die Epoxiharzschichten auszuhärten (DAS 1172419).
Es ist ferner bekannt, das einseitig beschichteie und verformte Bauelement auf der unbeschichteten Seite unter Verwendung einer Verstärkung, z.B.
mittels Gewebe oder Glasfaser mit Kunststoff zu beschichten und die zweite Kunststoffschicn't ebenfalls auszuhärten (DAS 1176 350).
Nach einem weiteren Vorschlag wird ein Treilmittel enthalfender Kunststoff in fester Form mit den Fasern eines Foservlieses verbunden und anschließend unter Wärme und Druck zj einem homogenen Gebilde aufgeschäumt (DOS 1504254) Schåumstoffformloörper köhnen auch dadurch hergestellt werden, daß man Schichten aus nicht vorgeschäumtem mit durch Wärme aufschäumenden Schäummittel versehene Kunststoff und ggf. Einlagen aus Geweben oder Faservliesen in beliebiger Reihenfolge in eine Form einbringt und durch Zufuhrung von Wärme aufschäumt (D OS 1946747).
Eine weitere Veröffentlichung betrifft einen Schaumstoffkörper aus Polyurethan mit einer äußeren Oberflächenschicht und einer an diese angrenzende verstärkenden Einlage;, welche aus einer Armierungsmatte und einem mit dieser fest verbundenen Fasergebilde gebildet ist. Die äußere Oberfläche kann dabei aus Metall, Glas oder Kunststoff, z.B.
Polyurethan bestehen (brit.Patent 12 33 910).
Durch Aufbringen von Epoxiharzen und Faserschichten auf Polystirolschaumstoffen werden Bauelemente mit guter Steifigkeit und Festigkeit erhalten. Das Verfahren ist jedoch nur zur Herstellung kleinflächiger Teile geeignet und erlaubt nur eine geringe Fertigungsgeschwi nd igke it.
Das Verkleben von Polystyrol ist zudem aufgrund des hydrophoben Charakters des Kunststoffes schwierig, so daß nur selten eine dauerhafte Verbindung gelingt.
Die Verfahren, die von festen, Treibmittel enthaltenden Kunststoffen ausgehen, haben den Nachteil, daß zum Aufschäumen des Kunststoffes eine relativ hohe Temperatur und Druck angewendet werden muß. Die Temperaturfuhrung und der Druck müssen sorgfältig aufeinander abgestimmt sein, um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. In der Regel sind speziell entwickelte Formen z.B. Formen mit beweglichen Wänden erforderlich, die recht kostspielig sind.
Bei den bekannten Schaum stoffkörpern mit einer verstärkenden Einlage ist es erforderlich, die Verstärkungsmatte mit dem losen Fasergebilde z.B. durch Nähen fest zu verbinden, wozu ein zusätzlicher Arbeitsgang notwendig ist, was die Herstellung des Schaumstoffkörpers verteuert.
Ferner ist eine spezielle Behandlung der langen Fasern des losen Fasergebildes erforderlich, damit ein Teil der Fasern so aufgerichtet wird, daß sie weit in den geschäumten Teil hineinragen und sichverankern.
Der Hauptnachteil aller bisher bekanntgewordenen Verfahren besteht jedoch darin, daß es bisher nicht gelang, verstärkte Schaumstoffkörper mit einer allseitig geschlossenen Oberfläche und auch einer an der Formnaht durchgehenden Verstärkung herzustellen.
Diese und andere Nachteile des Standes der Technik vermeidet die Erfindung.
Sie hat sich die Aufgabe gestellt, faserverstärkte Schaumstofflärper auf eine einfache und wirtschaftliche Weise herzustellen. Die hergestellten, verstärkten Erzeugnisse sollen leicht sein, aber trotzdem eine hohe, mechanische Festigkeit, insbesondere eine hohe Druckfestigkeit und Steifigkeit besitzen.
Die einzelnen Schichten oder Lagen sollen untrennbar miteinander verbunden sein, und sich auch bei Einwirkung von Wasser,verdünnn Säuren und anderen korrosiven Medien nicht lösen. Mit der Erfindung soll es auch möglich sein, nicht nur auf eine oder mehrere Seiten, sondern auch allseitig mit einer Deckschicht versehene verstärkten Schaumstoffkrirper herzusteilen, wobei die Verstärkung nahtlos sein solid Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geis, daß .a1 zunächst einen geschüumten Kern herstellt, indem man ein faseriges Gebilde mit einem Schaumstoff so verbindet, daß die dem Schaumstoff zugewandte Seite des faserigen Gebildes nur zum Teil von dem Schaumstoff durchdrungen wird und die Oberfläche des faserigen Gebildes frei von Schaumstoff bleibt, diesen geschäumten Kern ganz oder teilweise mit einem Binder umgibt und das ganze zu einem fest gebundenen Schaumstoffkärper abbindet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann man den geschäumten Kern ganz oder teilweise mit einem weiteren, faserigen Gebilde versehen.
In manchen Fällen ist es zweckmäßig, daß man vor dem Abbinden des Binders eine Deckschicht aufbringt. Diese Deckschicht kann aus einer metallischen Schicht, z.B. einer Metallfoliç, oder aus einer Kunststoffplatte bestehen. Ebenfalls ist das Aufbringen eines metallisierten Kunststoffs, einer dicken anorganischen Deckplatte z.B. aus Gips oder Marmor oder auch aus Holz oder Hartfaserplatte möglich.
Nach dem Abbinden des Binders haftet die Deckschicht sehr fest auf der Un terlage. Zwecks dekorativer Effekte kann die Deckschicht gefärbt, verziert oder gemustert sein.
Die im Rahmen der Erfindung verwendeten faserigen Gebilde können aus einem ungewebten oder einem gewebten Flächengebilde bestehen.
Ungewebte Flächengebilde sind beispielsweise: Wirrvliese oder non woven oder auch fabrics genannt.
Die faserigen Gebilde können auch gestrickt, gewirkt und /oder netz.-förmig sein oder auch auf sonstige, beliebige Weise verarbeitet sein.
Dabei können die faserigen Gebilde aus organischen fäden bestehen, unter denen Fäden aus Kunststoff be spielsweise aus Poiyolefinen, Polyamiden oder Pclyester bevorzugt sind; sie können aber auch aus anorganischen Fasern bestehen.
Solche anorganischen Fasern sind beispielsweise Glasfasern, Asbestfasern, Fasern aus Steinwolle.
FUr manche Fälle sind auch Flächengebilde geeignet, deren Fasern oder Fäden aus Metallen, Metall-Legierungen oder Whiskers bestehen.
Nach der Erfindung können auch mehrere Lagen fasriger Gebilde angewendet werden, wobei die einzelnen Gebilde aus unterschiedlichen Stoffen und unterschiedlicher Dichte bestehen können, beispielsweise aus einem Kunststofffaservlies und einem Glasfaservlies, die in beliebiger Reihenfolge übereinander angeordnet sein können.
Wenn man mehrere solcher fasriger Gebilde gemeinsam verwendet, so ist es günstig, diese miteinander oder untereinander durch Kleben, Vernähen, Vernadeln, Kaschieren, Doubl ieren oder Verpressen fest w verbinden.
Auch kann man anstelle mehrer faseriger Gebilde übereinander anzuordnen einen mehrschichtigen Aufbau durch Beflocken herstellen, wobei sich sowohl organische Stoffe als auch anorganische Stoffe z.B. kurzgeschnittene Kunststofffasern oder Asbestfasern zum Beflocken eignen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfi ndungsgemäßen Verfahrens bringt man den Schaumstoff in teilweise geschäumterm Zustand auf. Darunter wird verstanden, daß die schaumföhige Masse bereits bis zu einem gewissen Grade aufgeschäumt t s:r. in diesem Stadium hat der Schaumstoff eine sahnige Konsistenz. Durch diese Arbeitsweise wird verhindert, daß flüssige Kunststoff durch dms faserige Gebilde oder die faserigen Gebilde hindurchtritt und die faserige Oberfläche verloren geht.
Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung al; Schaumstoff Polyurethan verwendet.
Als Birder für den geschäumten Kern können @rganische Verbindungen, ins besondere hatbare Kunstharze, d.h. Kuntstoffe, die durch Zusatz von Katalysat@@@n zie z.B. organische Peroxide @@@häuten oder auch anorganische Stoffe wie Zement und/oder Gips verge@@et werden Mit Verte@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@verfämige oder faserige Stoffs zugeber, @odruch @@@ eine Füll@rg oder einer zusörtzliche Verstärkung e@@ reichen konn.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen u.denfolgenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 Schematisch und beispielweise im Schnitt den erfindungsgemäßen Schaumstoffkörper mit einer auf 2 Seitem aufgebrachten Deckschicht aus gehärtetem Binder.
Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit einem zusätzlich auf dem geschäu@@@@@@@ @@n, bestehend aus Schaumstoff und faserigem Gebilde, aufgebrachten faserigen Gebilde und einer abschließendengel coat-Schicht.
Fig. 3 eine Weiterbildung der Erfindung mit einer auf die Binderschicht vor dem Abbinden aufgebrachten äußeren Deckschicht.
Es bedeuten 1 die aus der Binder bestehende Schicht, 2 Fasern des in den Binder hereinragenden faserigen Gebildes, 3 des vem Schaumstoff zum Tiel durchdrungene faserige Gebilde, 4 den Schaumstoff, 5 ein weiteres auf den geschäumtem Kern, bestehend aus Sch@ums@@@@@@@@ @@s@@@@@@@@de, aufgebrach@@ fas@@ige Gebilde mit under@@ Eigensch@@e@ zur Vers@chung des Binders, 6 eine mit dem Binder berbundene, äußeren Deckschicht und 7 eine Oberfläche versiegeinde gel coat-Schicht.
Ausführungsbeispiele: 1. Gemäß Figur 1 wird in eine übliche Form ein faseriges Gebilde, bestehend aus einem Wir@ies aus Polypro@@an-Ena@osfäden mit F@@enstärken von 15 den und einem Flächengewicht von 300 g/m² singe@@@ auf dieses faserige Gebilde @@@@@@@s@@@@@@@@@u@g@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@h sahnigen Zustand befindifchen fa@y@ren@@@@schaum@@@@ @@@@@@@@cht, beispielsweise durch Einspritzen, Der auf diese Weise herseste@@e Schaumstoffkern wird der Form entnommen in eine Form wird @@ Binder, bestehehend aus mit Wasser angerührtem schnell abbindenden Zement@@ @sschüttet, der geschäu@@@@ K@@m eingelegt und auf den Kern @ei@@@@ ge@@@ die obere Formhälfte wu@@es@@zt die Form geschlasse @n@d Genze@@@@ zum Abbinder verpreß@, Der dabei angewandte @ru@ beträgt 8,5 aim.
Gemäß Figur 2 wird in eine Form ein faseriges Gebilde, bestehend aus einem Polypropylenwirrvlies mit Fädenstärken von 30 den und einem Flächengewicht von 400 g/m², das bis zu einem Vernadelungs-2 grad von 80 Einsiichen pro cm vernadelt ist, eingelegt. Auf dieses faserige Gebilde wird ein teilweise aufgeschäumter, in einem noch sahnigen Zustand befindlicher Polyurethanschaumstoff durch Aufgießen augebrncht. Dieser geschäumte Kern wird der Form entnommen und mit einem weiteren, faserigen Gebilde, bestehend aus einer 450 g/m2 schweren Glasfasermatte aus Endlosfasern umhüllt. Anstelle der Glasfasermatte aus Endlosfäden kann auch ein Metallgewebe oder ein Metallgestrick verwendet werden. In die Preßform wird eine oberflächenversiegelnde, grau eingefärbte gel coat-Schicht aufgespritzt. Nach dem Angelieren wird eine Binderschicht, bestehend aus Polyesterharz mittlerer Reaktivität und einer Viscosität von 1.300 CP, das mit einem Gewichs-% Katalisator (MEKP) versehen ist, eingegeben. Der mit der Glasfasermatte umhüllte, geschäumte Kern wird in das Formteil eingelegt, weiteres Kunstharz aufgegossen und das Formoberteil aufgesetzt und in einer Niederdruckpresse bei ca. 0,5 atm verpreßt und bis zum Abbinden unter Druck gehalten.
3. Gemäß Figur 3 wird ein geschäumter Kern wie fo9t hergestellt: Man legt ein 600 g/m schweres gestricktes Flächengebilde aus Polyhexamethylenadipinamid in eine Form. Gegen diese Einlage wird angeschäumtes Polyurethanschaumgem;sch aufgebracht. Der geschäumte Kern wird entformt. Auf ein Formblech wird eine Deckschicht bestehend aus Aluminiumblech von 0,8 mm Dicke gelegt, das rückseitig zur zusätzlichen Verbesserung der Haftung angeäzt ist.
Auf den geschäumten Kern wird als Binder mittels einer Lammfellwalze ein flüssiges Gemisch von 100 Teilen Epoxiharz (Araldid M; Ciba) und 20 Gewichtsteiaen Härter (Araldid HY 956; Ciba) auebracht.
Der Kern wird nun mit der Deckschicht aus Aluminium bei einem Druck von etwa 0,5 atm bis zum Aushärten verpreßt.
4. Beispiel 3 wird unter den gleichen Bedingungen wiederholt mit der Änderung, daß als äußere Deckschicht 6 nicht ein Alumirumblech sondern eine Melaminharz beschichtete Hartfaserplatte verwendet wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß man auf eine einfache und wirtschaftliche Weise faserverstärkte Schaumstoffkörper mit ungewöhnlichen Eigenschaften herstellen kann.
Die Erzeugnisse zeichnen sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit und außerordentliche mechanische Festigkeit und Steifigkeit aus. Die einzelnen Schichten oder Lagen des Schaumstoffkörpers sind unlösbar miteinander verbunden. Auch durch Einwirkung von Wasser und Chemikalien sind die einzelnen Lagen nicht voneinander zu trennen. Die nach der Erfindung hergestellten Schaumstoftkörper haben geringes, spezifisches Gewicht und weisen eine hohe Wärmedömmung auf. Sie besitzen ferner eine hohe Elastizität und hohe Druck- und Biegefestigkeit . Bei denen nach Beispiel 2 hergestellten verstärkten Schaumstoftkörpern wurde 2 beispielsweise eine örtliche Druckfestigkeit von 200 kp/cm gemessen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Verfahrenstechniken besteht darin, daß man Sandwich-Elemente mit vollständig geschlossener Oberfläche und auch mit an den Formnähten durchlaufender Verstärkung wie in Beispiel 2 beschrieben, herstellen kann. Bei den bekannten Verfahrenstechniken, bei denen das faserige Gebilde zuerst in die mit Binder ausgespritzte Form eingebracht und nachträglich hinterschäumt wird, ist die Herstellung eines Schaumstoffkörpers mit allseitig geschlossener und verstärkter Deckschicht nicht möglich.

Claims

Patentansprüche

1. .) Verfahren zum Herstellen von faserverstärkten Schaumstoffkörpern mit stabiler Oberfläche, dadurch gekannzeichnet, daß man zunächst einen geschäumten Kern herstellt, indem man ein faseriges Gebilde mit einem Schaumstoff so verbindet, daß die dem Schaumstoff zugewandte Seite des faserigen Gebildes nur zum Teil von dem Schaumstoff durchdrungen wird und die Oberfläche des faserigen Gebildes rrei von Schaumstoff bleibt, diesen geschäumten Kern ganz oder teilweise mit einem Binder umgibt und das Ganze zu einem fest gebundenen Schaumstoffkörper abbindet.

2. Verfahren 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 man den geschäumten Kern garz@@@ eilweise mit einem weiteren faserigen Gebilde versieht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man vor dem Abbinden der Binders eine Deckschicht aufbringt.

4. Verfahren nach einem oder memers@ der vor@ergehs@den Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man als faseriges Gebilde ein ungewebtes Flächegebilde vorwendet.

5. Verfahren nach einem oder mehre@@, der vorhergehenden Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man als faseriges Gebilde ein gewebtes Flächengebilde verwander.

6. Verfahren nach einem oder mehrererm der vorhergehenden Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man als faseriges Gebilde ein gestridktes gewirktes und/ oder metzförmiges Gebilde verwendet.

7. @ Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Gebilde aus organischen Fäden besteht.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Gebilde aus Kuntstoffbesieht.

9. Verfahren nach einem oder @@ehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Gebilde aus anorganischen Fasern besteh.

10c verfähren nach ein-m - --der mehreren der vorhergehenden An sprüche 1 - 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die anorganischen Fasern aus Glasfasern bes;'ehen

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Fasern aus Metallen bestehen.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen Ansprüche 1 - 11, durch gekennzeichnet, daß man mehrere faserige Gebilde aus unterschiedlichen Stoffen und ggf unter; schiedlicher Dichte in beliebiger Reihenfolge anordnet.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung mehrer faseriger Gebilde diese miteinander oder untereinander durch Kleben, Vernähen, Vernadeln, Kaschieren, Doublieren oder Verpressen fest verbindet.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß man anstelle mehrer übereinander angeordneter faseriger Gebilde einen mehrschichtigen Aufbau durch Beflocken herstellt.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 14r dadurch gekennzeichnet, daß man den Schaumstoff in teilweise aufgeschäumtem Zustand aufbringt.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß man als aufgegeschäumten Kunststoff Polyurethan verwendet.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - ló, dadurch gekennzeichnet, daß man als Binder härtbare Kunstharze verwendet.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 171 dadurch gekennzeichnet, daß man als rinder anorganische Stoffe verwendet.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganische Stoffe Zement und/oder Gips verwendet.

20. Verfahren nach einem oder rnehrnin der vorhergehenden Ansprüche 1 - 19, dadurch gekennzeichnet, dglf man den Binder mit pulverförmigen und/oder faserigen Stoffen füllt und/oder verstärkt.

21. Schaumstoffkörper hergestellt, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Schaumstoff eine Deckschicht mit Hilfe eines faserigen Gebildes, dessen Fasern sowohl in den Schaumstoff als auch in die Deckstclicht hineinragen, fest verbunden ist.

22. Schaumstofflcörper nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, daß auf dem geschäumten Kern, bestehend aus Schaumstoff und einem faserigen Gebilde, ein weiteres faseriges Gebilde aufgebracht ist.

23. Schaumstoffkörper nach den Ansprüchen 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem geschäumten Kern ein Binder aufgebracht ist.

24. Schaumstoffkörper nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 21 - 23, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Binder eine Declssehicht aufw gebrac ht ist.

25. Schaumstoffkörper nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 21 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die faserigen Gebilde aus ungewebten, gewebten und /oder gestrickten, gewirkten oder netzförmigen Gebilden bestehen.

26. Schaumstoffkörper nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 21 - 25 dadurch gekennzeichnet, daß die faserigen Gebilde al organischen und/oder anorganischen oder metallischen Fasen oder Fäden bestehen.

27. Schaumstoffkörper nacht einem oder mehreren der vorhergehenen Ansprüche 21 - 26 dadurch gekennzeichnet daß die faserigen Gebilde aus Kunststoff un4/oder Glasfasern bestehen.

28. Schaumstoftkörper nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 21 - 27 dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einem härtbaren KunstharÇement und/oder Gips besteht und ggf. mit pulverförmigen und/oder faserigen Stoffen gefällt und/oder verstärkt ist.

29. Schaumstoffkörner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 21 - 28 dadurch gekennzeichnet, daß auf die Deckschicht eine Oberflächen versiegelnde, ggf. eingefärbte, gel coat-Schicht aufgebracht ist.