DE2240698A1

DE2240698A1 - Verfahren zur drucklosen herstellung von glasfaserverstaerkten polyurethanformteilen

Info

Publication number: DE2240698A1
Application number: DE19722240698
Authority: DE
Inventors: Joachim Ruhnau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1974-02-28

Description

Verfahren zur drucklosen Herstellung von glasfaserverstärkten Polyurethanformteilen Es ist bekannt, zellige bzw. geschäumte Polyurethanformteile unter Verwendung geschlossener Formen herzustellen, in die ein Gemisch von zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten eingespritzt wird, wonach man das Gemisch aufschäumen läßt.
ei diesem Verfahren müssen jedoch unter großem Aufwand und Kosten herzustellende Formen verwendet werden, die einer hohen Druckbeanspruchung beim Schäumvorgang ausgesetzt sind, Bei größeren Formteilen sind ferner sehr lange Aushärtzeiten notwendig.
Fs ist auch bekannt, kleinere normteile durch Besprtthen einer Form mit einem Gemisch von zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten herzustellen.
Größere Kunstruktionsteile konnten nach dieser Methode jedoch wegen ihrer geringen Oberflächenhärte und mangelnden Verwindungssteifigkeit nicht hergestellt werden.
Es ist ferner bekannt, Sandwich-onstruktionen mit einer Polyurethanschaumstoffkernlage herzustellen, wobei der Polyurethanschaumatoffansatz in einen Hohlkörper aus z.B. glasfaserverstärktem Polyester eingebracht wird. Beide Teil schalen können bei dieser Llethode ferner zur Verbesserung mit einer Glasfasernachspritzung versehen werden. Dieses Verfahren wird beispielsweise zur erstellung von Bootskörpern angewendet, wobei jedoch zumindest bei größeren Bootskörpern ein sehr aufwendiges Arbeiten erforderlich ist.
Aufgabe der erfindung war es daher, ein Verfahren zur drucklosen Herstellung von glasfaserverstärkten zelligen bzw. geschäumten Polyurethanformteilen aber auch homogenes .-Iaterial wie z.B. Coating und Heißgießmassen zu schaffen, bei dem keine I)n#ckkräfte aufnehmende, aufwendige, verschließbare Form benötigt wird, unabgängig von der durch die Form gegebenen Abmessungen die erzeugung von beliebig dicken Schichten möglich ist. und bei dem ein sehr schnell härtende Sprtthschaum verwendet werden kann, so daß unmittelbar nach Beendigung des Sprühvorgangs das Teil aus der Form herausgenommen werden kann. und somit lange Formstandzeiten vermieden werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man in eine offene Negativform gleichzeitig mit dem Gemisch der zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten Glasfasern aufsprtlht und die erhaltene Schicht ausreagieren läßt.
Gegenstand der erfindung ist somit ein Verfahren zur drucklosen Nerstellung von glasfaserverstärkten Polyurethanformteilen, das dadurch geken0izeichnet ist, daß man in eine Form ein Gemisch der zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten (nach, stehend als "Polyurethanschaumstoffansatz" bezeichnet) sowie gleichzeitig Glasfasern aufsprüht und die erhaltene Schicht ausreagieren läßt.
In den Zeichnungen (Fig. 1 bis 3) sind verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw.
der zu seiner Durchführung angewendeten Vorrichtungen gezeigt.
Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform sprüht man den Polyurethanschaumstoffansatz und die Glasfasern derart auf, daß sich die beiden SprUhstrahlen während des Auftreffens auf die Form bzw. auf der bereits darauf befindlichen Tasse vereinigen.
nach einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen AusfUllrungsforln sprüht man den I>olyurethanschaumstoffansatz derart auf, daß sich die beiden Spruhstrahlen in einem Abstand vor dem Auftreffen auf die Form bzw. auf die bereits darauf befindliche Masse vereinigen, so daß der Folyurethanschaumstoffansatz und die Glasfasern in Form einer homogenen Masse auftreffen.
~s ist ferner sehr zweckmäßig, den Polyurethanschaum stoffansatz gleichzeitg mit Hilfe mehrerer Sprühpistolen aufzusprühen. Gemäß Fig. 2 geht man so vor, daß man den Polyuethanschawnstoffansatz mit Hilfe von zwei SprUhpistolen 5 auf spruht, deren SprUhstrahlen man im spitzen Winkel zueinander richtet und gleichzeitig in den spitzen Winkel die Glasfasern einsprüht. Gemäß Fig. 2 vereinigt man dabei alle Spnihstrahlen in einem Abstand von der Form miteinander, so daß der Polyurethanschaumstoffansatz und die Glasfasern in Form einer homogenen Masse auf die Form bzw. auf die bereits darauf befindliche Nasse auftreffen. Diese Methode ist bevorzugt; man kann die drei Sprtthstrahlen jedoch auch unmittelbar während des Auftreffens miteinander vereinigen.
Die Glasfasern werden erfindungsgemäß vorzugsweise in einem Zerhacker erzeugt, beispielsweise aus Glasseidenrovings, wobei man den Glasfaserstrahl aus einer Öffnung dieses Zerhackers austreten läßt. Ein solcher Zerhacker 1 ist in den Zeichnungen (Fig. 1 bis 3) gezeigt.
In Fig. 3 ist eine für das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut geeignete Vorrichtung gezeigt, wobei der Zerhacker 1 mit der Sprühpistole 2 zum nufaprtihen des Polyurethanschaumstoffansatzes kombiniert ist. Der Zerhacker 1 ist über der Sprühpistole 2 angebracht und zu dieser in verschiedenen ~winkeln einstellbar. Die mit Hilfe des Zerhackers wahlweise auf eine Länge bis zu 5 cm zerschnitzelten Glasfasern werden, wie aus Fig. 3 besonders deutlich ersichtlich ist, in den fächerförmig versprühten Polyurethanschaumstoffansatz eingesprüht und als gemeinsamer Sprühstrahl auf das zu beschichtende Material aufgegeben. Durch zeitweiliges Ausschalten es Zerhackers kann man dabei einen lagenweisen Auftrag erzeugen. Die Glasfasern werden beim Besprühen vollständig vom Polyurethan eingesch<#umt, wobei eine homogene Schicht entsteht, deren Biegesteifigkeits und Festigkeitswerte mit höher werdender Glasfasermenge ansteigen.
~ach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (vgl.
Fig. 1) erzeugt man dadurch einen lagenweisen Aufbau, daß man zwei voneinander unabhängige Sprühpistolen für den #olyurethanschaunistoffan satz verwendet, wobei man nur den von einer dieser Sprühpistolen ausgehenden Sprfthstrahl während des Juftreffens auf das zu beschichtende Material oder vor dem Auftreffen mit einem Glasfasersprühstrahl kombiniert. Das Kombinieren mit dem Glasfasersprühstrahl wird auch bei dieser Ausführungsform vorzugsweise in einem Abstand vom zu beschichtenden Material vorgenommen.
Im Verfahren der Erfindung ist es ferner vorteilhaft, Polyurethanschaumstoffansatze aufzusprühen, die Schaumstofflagen' mit unterschiedlichen Raumgewichten liefern.
Das erreicht man durch Aufbringen dünner Lagen gleichen Ansatzes, die durch die fehlende Wärmeentwicklung beim Aufschäumen weniger stark expandieren und einen schwereren Schaum ergeben. Je nach Auftragsstärke ist also das Raumgewicht variabel. man kann dabei natürlich für die verschiedenen Ansätze dieselbe(n) SprAhpistole(n) verwenden. Man bringt insbesondere solche Polyurethanschaunistoffansätze derart auf, daß die erzielten Schaumstofflagen nach außen hin ein immer geringeres Raumgeweicht, vorzugsweise bis zu 135 kg/m3, aufweisen.
Erfindungsgemäß erzeugt man vorzugsweise vor dem Aufsp-rflhen des Polyurethanschaumstoffansatzes und der Glasfasern auf der Form eine harte Außenhaut, vorzugsweise in Form einer Polyesterschicht und/oder einer Schaumstoffschicht mit hohem Raumgewióht. Zur Erzeugung der Polyesterschicht verwendet man insbesondere ein schnell aushärtendes Polyesterharz in mehreren Lagen, vorzugsweise in zwei Lagen. Nach der Polyesterschicht bringt man vorzugsweise mehrere, insbesondere zwei bis drei dünne, verhaltnismäßig geringfügig aufgeschäumte Schaumstofflagen auf. Auf die #olyesterschicht bzw. die letzte Polyesterlage werden mit Vorteil Glasfasern aufgeflockt, so daß eine gute Haftung zum anschließend aufgebrachten Polyurethan gewährleistet ist.
Die Aufbringung des Polyesterharzes kann von Hand oder maschinell in die mit einem bleichen Trennmittel versehene Form erfolgen. Zwischen die erste Polyesterlage und die weiteren Polyesterlagen werden dabei zweckmäßig Glasfasern aufgebracht.
Wenn man bei der Herstellung der harten Außenhaut auf die Polyesterschicht bzw. lagen eine dünne, schwere Schaumstoffschicht aufbringt, wendet man dabei mit Vorteil zwei bis drei Lagen an, die beispielsweise eine Dicke von 1 bis 2 mm aufweisen, Die dünnen Schaumstofflagen besitzen vorzugsweise ein Raumgewicht von etwa 350 bis 400 kg/m3.
Bei der Herstellung der dünnen Schaumstofflagen kann man denselben Polyurethanschaumstoffansatz verwenden wie bei der Herstellung der Glasfasern enthaltenden dickeren Polyurethanschaumstoffschicht.
Im Anschluß an die erzeugung der Glasfasern enthaltenden Polyurethanschaumstoffschicht wird zweckmäßig nochmals eine dünne Schicht aus Polyurethanschaumstoff, die dann ein hohes Raumgewicht ergibt, aufgebracht.
ltach dem Verfahren der l?rfindung lassen sich in einfacher und billiger Weise zellige bzw. geschäumte Folyurethanformteile mit großen Abmessungen herstellen. Das Verfahren der Erfindung eignet sich besonders zur erzeugung von Bootskörpern, jedoch auch z.B. von Fassadenelementen, Dachbeschichtungen und für die Möbelherstellung.
Bei der erzeugung von Boo-ttslrörpern ist die vorstehend beschriebene IIethode besonders vorteilhaft, zunächst eine rclyesterschicht (Gelcoat) auf die Form aufzubringen, darauf zunächst mehrere dünne, schwere Polyurethanschaumstofflagen aufzutragen und schließlich 1 zur Solstärke dickere, mit Glasfasern versetzte Polyurethanschaumstoffschichten mit geringerem Raumgewicht aufzubringen. Es wird auf diese Weise eine Art Sandwich-Formteil erhalten, welches den Vorteil hat, daß es an der häufig stark belasteten Außenseite hochverdichtet ist und dadurch Schläge, wie sie beim Auffahren eines Bootes auf Steine auftreten können, auffangen kann. Die dickere Polyurethanschaumstoffschicht bleibt dabei unbeschädigt, so daß kaum Reparaturen erforderlich sind, die dann schnell und leicht mit Polyesterspachtel ausgeführt werden können. Durch die dickere Polyurethanschaumstoffschicht werden die Verwindungssteifigkeit des Formteils, eine mechanische Dämpfung bei Gewaltdurchschlägen sowie eine akustische Dämpfung gewährleistet. Die letztere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet ferner eine sehr gute Haftung zwischen der Polyesterschicht und dem Polyurethan, welche nicht durch Trennmittelreste gestört wird, die bei direkter Aufbringung des Polyurethans auf die Form vorhanden sein würden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur druclclosen He-rstellung von glasfaserverstärkten zelligen bzw. geschäumten Polyurethanformteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine Form ein Gemisch der zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs benötigten Komponenten sowie gleichzeitig Glasfasern im Sprühverfahren aufträgt und die erhaltene Schicht ausreagieren läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch der zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs benötigten Komponenten und die Glasfasern derart auf sprüht, daß sich die beiden SpAShstrahlen während des Auftreffens auf der Form oder der bereits darauf befindlichen Masse vereinigen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch der zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten derart aufsprüht, daß sich die beiden ~#prtthst:r'ahlen in einem Abstand vor dem Auftreffen auf die Form oder die bereits dalauf befindliche tasse vereinigen, so daß das Gemisch der zur Bildung des Polyurethanschaumstoffs befähigton Komponenten und die Glasfasern in Form einer homogenen Masse auftreffen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch der zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten gleichzeitig mit Hilfe mehrerer Spri5hpistolen aufsprüht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch der zur Bildung eines Polyurethanschauinstoffs befähigten Kornponenten mit Hilfe von zwei Sprühpistolen auf sprüht, deren Sprühstrahlen man im spitzen Winkel zueinander richtet und gleichzeitig in den spitzen Winkel die Glasfasern einsprt#t, wobei man alle Sprühstrahlen vorzugsweise in einem Abstand von der Form miteinander ve-reinigt, so daß das Gemisch der zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten und die Glasfasern in Form einer homogenen lasse auf die Form oder die bereits darauf befindliche Tasse auftreffen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Glasfasern in einem Zerhacker erzeugt und den Glasfaserstrahl aus einer Düse dieses Zerhackers austreten läßt.

7. Verfahren nach Anspruch-1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Zerhacker arbeitet, der mit der Sprtthpistole zum Aufsprühen des Gemisches der zur Bildung eines Folyurethanschaumstoffs befähigen Komponenten in Form einer gemeinsamen Vorrichtung kombiniert ist, wobei der Zerhacker über der Sprühpistole angebracht und zu dieser in verschiedenen Winkeln einstellbar ist.

8. Verfahren nach Ansprllch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Verwendung von zwei von einan der unabhängigen Sprithpistolen für das Gemisch der zur Bildung eines rolyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten einen lagenweisen Aufbau erzeugt, wobei man nur den von einer dieser SprUhpistolen ausgehenden Sprühstrahl während des Auftreffens oder vor dem Auftreffen mit einem Glasfaserstrahl kombiniert.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man durch zeibjeiliges Abschalten des Zerhackers einen lagenweisen Auftrag erzeugt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man verschiedene Gemische von zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten auf sprüht, welche Schaumotofflagen mit unterschiedlichen Raumgewichten liefern.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische von zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffs befähigten Komponenten derart aufbringt, daß die erzielten Schaumstofflagen durch unterschiedliche Auftrags stärken und dem damit verbundenen geringeren Aufschäumungsgrad nach außen hin ein immer geringeres Raumgewicht, vorzugsweise bis zu 135 kg/m3, aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Aufsprühen des Gemisches der zur Bildung eines Folyurethanschaumstoffs befähigen Komponenten wnd der Glasfasern auf der Form eine harte außenhaut erzeugt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als Außenhaut eine Polyesterschicht, AD-Schicht, PVC o.ä. und/oder eine Schaumstoffschicht mit sehr hohem Raumgewicht erzeugt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß man zur erzeugung der Außenhaut nach Versehen der Form mit einem Trennmittel ein schnell aushärtendes Folyesterharz in mehreren Lagen, vorzugsweise zwei Lagen und anschließend mehrere, vorzugsweise zwei bis drei dünne, verhältnismäßig geringfügig aufgeschäumte Schaumstofflagen aufbringt.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung der harten Außenhaut auf die Polyesterschicht bzw.

letzte Polyesterlage Glasfasern aufflockt.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung der harten Außenhaut zwischen die erste Polyesterlage und die weiteren Polyesterlagen Glasfasern aufbringt.

17. Verfahren nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekenn-Zeichnet, daß man bei der Herstellung der harten Außenhaut die dünnen Schaumstofflagen (in einer Dicke von jeweils 1 bis 2 mm und) einem Raumgeweicht von etwa 350 bis 400 kg/m3 erzeugt.

18. Verfahren nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung der dünnen Schaumstofflagen dasselbe Gemisch von zur Bildung eines Polyurethanschaumstoffsbefähigten Komponenten verwendet, wie bei der Herstellung der Glasfasern enthaltenden Polyurethanschaumstoffschicht.

19. Verfahren nach Anspruch 1 bis ln, dadurch gekennzeichnet, daß man ii Anscllluß an die Erzeugung der Glasfasern entshaltenden Polyurethanschaumstoffschicht nochrnals eine Schicht aus einem härteren Material, vorzugsweise eine Polyurethanschaumstoffschicht mit hohem Raumgewicht aufbringt.

20. Verfahren nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgesprühten Materialien aus Polyurethan in den verschiedensten Formen wie z.B.

Coating, Heißgießmassen, Vulkollanen und Zellvulkollanen und vielen anderen mehr bestehen können, in die dann Glasseidenfasern und andere Fasern wie z.B. Kohlefasern eingebracht werden können.

L e e r s e i t e