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Prallwandelement und Verfahren zu
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seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Prallwandelement
zur Rückstoßverminderung, vorzugsweise zur Rückstoßverminderung an Wänden, aus Weichschaum
mit hohem Raumgewicht und einer hautartigen Oberfläche und ein Verfahren zur Herstellung
dieses Elements.
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Derartige Prallwände werden als Weichwand zur Stoß- und Prallabsorption
in Turn- oder Sporthallen, Kindergärten, Krankenhäusern und dergleichen eingesetzt.
Sie sollen die Verletzungsgefahr durch Aufprall oder andere Kontaktnahme von Personen
mit harten oder rauhen Wänden vermeiden oder verringern. Dies geschieht durch den
Abbau der Stoßenergie des auftreffenden Körpers durch die Nachgiebigkeit des Prallwandelementes.
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Die Nachgiebigkeit des Prallwandelementes darf nicht so groß sein,
daß ein Durchschlagen auf den harten Untergrund möglich ist, andererseits darf kein
erhöhter Rückpralleffekt entstehen, welcher wiederum eine Verletzungsgefahr darstellt.
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Diese Forderungen werden beispielsweise durch einen trägelastischen
Schaum erfüllt. Ein derartiges Prallwandelement
wird vorzugsweiseforn#eschäumt,
wobei sich beim Schäumvorgang durch den Schäumdruck eine dichte hautartige Oberfläche
bildet. Nachteilig ist dabei jedoch, daß diese Oberfläche durch scharfkantige Gegenstände
leicht beschädigt werden kann. Besondere Verwendungszwecke erfordern auch ein Einfärben
der Oberfläche, wobei diese Einfärbung gleichmäßig und dauerhaft sein soll. Aufgrund
des chemischen Aufbaus der derzeit verwendeten Schaumstoffe ist eine derartige Einfärbung
jedoch äußerst schwierig, zudem vergilben diese Oberflächen nach relativ kurzer
Zeit.
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Es ist auch schon versucht worden, derartige Prallwandelemente aus
Weichschaum mit verschiedenen Folien oder Kunstledern zu klebekaschieren. Aber auch
diese Elemente weisen eine recht hohe Rückprallelastizität auf, außerdem ist dieses
Verfahren sehr aufwendig, weil hierzu mechanisch zugeschnittene Schaumstoffblöcke
verwendet werden, wodurch Schaumstoff-Abschnitte geringer Qualität und Weiterverwendungsmöglichkeiten
entstehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Prallwandelement der
eingangs beschriebenen Art mit hohem Stoßabsorptionsvermögen und geringer Rückprallelastizität
zu schaffen, das eine gegen mechanische Beanspruchung unempfindliche, dauerhafte
Oberfläche aufweist, einfach und wirtschaftlich herstellbar ist und eine lange Lebensdauer
gewährleistet.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die hautartige Oberfläche ein
schaumfremdes Oberflächenmaterial ist, das den Weichschaum zumindest teilweise umgibt,
wobei der Weichschaum in das vorgefertigte Oberflächenmaterial hineingeschäumt
ist
und ihm anorganische und/oder mineralische Füllstoffe zugesetzt sind.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung näher dargestellt,
die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 den schematischen Aufbau eines neuerungsgemäßen
-- Prallwandelementes, geschnitten; Fig. 2 den Zuschnitt für das Oberflächenmaterial
eines Prallwandelementes nach Fig 1; Fig. 3 einen Kantenabschnitt eines Prallwandelementes
nach Fig. 1 mit schematischer Darstellung der Kantenführung des Oberflächenmaterials.
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In Fig. 1 ist ein Prallwandelement 4 schematisch dargestellt, bei
dem schaumfremdes Oberflächenmaterial 1 einen Kern aus Weichschaum 2 vollständig
umgibt. In den Weichschaum 2 ist ein anorganischer und/oder mineralischer Füllstoff
3 eingemischt. Ein Zuschnitt für das Oberflächenmaterial 1 ist in Fig. 2 dargestellt.
Dabei sind die Ecken 5 beschnitten, so daß beim Umklappen der Seitenkanten 6 eine
stumpfe Kantenverbindung entsteht.
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Diese Seitenkanten bilden zusammen mit den Deckflächen 8 einen quaderförmigen
Hohlraum, in den die Reaktionsmasse für den Weichschaum 2 einbringbar ist. Dadurch
entsteht eine innige, konturengetreue Anpassung des aufgeschäumten Weichschaumes
2 mit dem Oberflächenmaterial 1.
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Um die gewünschten Konturen des fertigen Prallwandelementes 4 zu gewährleisten,
ist es vorteilhaft, wenn dieser Schäumvorgang in einer nicht dargestellten Form
durchgeführt wird.
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Die schematische Darstellung nach der Fig. 3 verdeutlicht die Stoßverbindung
der Seitenkanten eines fertigen Prallwandelementes 4. Der mit dem Füllstoff 3 vermischte
Weichschaum 2 weist exakt die von dem Oberflächenmaterial 1 vorgegebenen Konturen
auf. Um das zu verdeutlichen, ist ein Teil der Seitenkante heruntergeklappt dargestellt,
tatsächlich jedoch besteht eine feste und dauerhafte Verbindung zwischen den Seitenkanten
gegenüber dem Weichschaum-Kern 2.
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Ein derartiges Prallwandelement absorbiert Stoß- oder Schlagkräfte
bei einem äußerst geringen Rückprall, d.h., die einwirkende Stoßenergie wird sanft
und allmählich abgebaut. Gleichzeitig wist ein derartiges Prallwandelement eine
hohe Lastwechsel-Beständigkeit auf. In Versuchen wurde festgestellt, daß die bleibende
Restverformung nach 100.000 Lastwechseln nur etwa 1 % beträgt.
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Dieses spricht für das gute Rückstellvermögen des neuerungsgemäßen
Prallwandelementes. Die hohe Absorption der einwirkenden Kräfte kann durch die recht
hohe Stauchhärte belegt werden, sie beträgt bei 25 % Stauchung ca. 7 kPa, 40 % Stauchung
ca. 12 kPa, 65 % Stauchung ca. 45 kPa.
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Auch wurde eine sehr niedrige Rückprallelastizität von etwa 37 % gemessen,
dies weist auf eine sanfte Absorption der einwirkenden Kräfte hin.
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Diese guten Absorptions- und Rückpralleigenschaften werden mit einem,
mit anorganischen Füllstoffen, z.B. Kreide, gefüllten Polyurethan-Schaumsystem erreicht.
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Grundsätzlich ist auch ein Polyurethan-Halbhartschaumsystem geeignet,
jedoch zeigt dieser bei wechselnder Lastbeanspruchung ein ausgeprägtes Ermüdungsverhalten.
Er ist zur Herstellung von Prallwandelementen deshalb nur bedingt geeignet.
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Die vorgefertigten Prallwandelemente sollen in einem Verfahren hergestellt
werden, das mit einem Minimum von Arbeitsgängen auskommt, Werkstoffverluste vermeidet
sowie kurze Taktzeiten und einen kostengünstigen Produktionsfluß erlaubt.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch folgende Verfahrensschritte: a) Die
Schäumform wird mit dem Oberflächenmaterial ausgelegt, b) die Schaumstoff-Reaktionsmasse
wird mit den Füllstoffen vermischt, c) das Schaumstoffreaktionsmasse-Füllstoff-Gemisch
wird in die mit dem Oberflächenmaterial ausgelegte Form eingetragen, d) die Schäumreaktion
wird eingeleitet, vorzugsweise durch einen Temperaturstoß.
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Zur weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn
das Oberflächenmaterial in der Schäumform vor dem Reaktionsmasse-Eintrag erwärmt
wird. Auf die Weise kann ein Prallwandelement erzeugt werden, das einwirkende Stoßenergie
möglichst sanft und schnell abbaut und das eine hohe Lastwechselbeanspruchung aufweist,
dabei sehr strapazierfähig ist und auch einer stärkeren mechanischen Beanspruchung
widerstehen kann. Der Grad der mechanischen Beanspruchbarkeit läßt sich dabei, ebenso
wie die Farbgebung, leicht durch unterschiedliche Oberflächenmaterialien variieren,
das Oberflächenmaterial
haftet fest und dauerhaft und ohne störende
Hohlräume (Luftblasen) an dem Schaum-Kern. Zur Erzielung einwandfreier Hinterfüllung
und Formgenauigkeit ist es nach einer weiteren Ausgestaltung vorteilhaft, wenn das
Oberflächenmaterial an den Ecken ausgestanzt und zu einem Quader gefaltet in die
Schäumform eingelegt wird.
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Mine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens
sieht vor, daß die Schäumform eine biegesteife, infrarot beheizte Aluminium-Plattenform
ist, wobei die Aluminium-Platten eine Asbesthinterfüllung aufweisen.
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Zum kostensparenden und gleichmäßigen Produktionsablauf ist nach einer
weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß die Reaktionsmasse über. eine Dosieranlage
in die Form eingetragen wird.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt,
die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 4 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung eines Prallwandelementes; Fig. 5 der schematische Aufbau einer Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 4; Fig. 6 einen Eckabschnitt eines nach
dem vorliegenden Verfahren hergestellten Prallwandelementes.
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Bei der schematischen Darstellung nach Fig. 4 ist zunächst die Schäumform
9 leer und in geöffneter Stellung als Form für ein flaches, quaderförmiges Prallwandelement
entsprechend dem Formhohlraum 14 dargestellt. In diesen Formhohlraum wird das Oberflächenmaterial
1 eingelegt. In einem getrennten Arbeitsgang ist dieses Oberflächenmaterial zuvor
mit Eckenausstanzungen
12 versehen worden, die beim Einlegen in
die Form die stumpf aneinanderstoßenden Eckenfaltungen 13 ergeben. Dies geschieht
in der Position 27. In der Position 27 wird das Oberflächenmaterial nach dem Einlegen
erwärmt; je nach Material und Beheizungsart ist hierfür eine unterschiedliche Zeitdauer
erforderlich, bei Versuchen mit Oberflächenmaterial aus Kunstleder und einer Infrarotbeheizung
hat sich eine Erwärmungsdauer von ca. 1 Minute als zweckmäßig erwiesen.
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Während die Schäumform 9 vorgeheizt und das Oberflächenmaterial vorbearbeitet
wird, wird in einer Vorrichtung 17 die Reaktionsmasse aus getrennten Rohstoffbehältern
15 zusammengewogen und in einem Mischer 18 miteinander vermischt. Um eine vorzeitige
Reaktion zu vermeiden, hat das Vermischen rasch und gründlich zu geschehen, mit
entsprechenden Einrichtungen dauert das Mischen ca. 15 Sekunden. Über eine geeignete
Dosiereinrichtung 26, die vorzugsweise lochkartengesteuert ist, gelangt die Reaktionsmasse
an der Position 28 in die mit dem Oberflächenmaterial ausgelegte Schäumform. Die
Form wird daraufhin geschlossen, wobei das Oberflächenmaterial den gesamten Formhohlraum
14 umgibt und die eigentliche Form darstellt, die durch die Schäumform lediglich
abgestützt wird.
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Durch einen Temperaturstoß, d.h. durch eine rasche Temperaturerhöhung,
wird die Reaktion der Reaktionsmasse eingeleitet.
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Nach einer durch die Formtemperatur und die Art der Reaktionsmasse
bestimmten Reaktionszeit kann das fertige Prallwandelement 30 in der Form-Position
29 entnommen werden.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens
zeigt die Fig. 5. Hierbei handelt es sich um eine Schäumform, die aus der glattflächigen
Oberform 25 und der mit dem Formhohlraum versehenen Unterform 24 besteht. Zum Schutz
der nicht näher gezeigten Transporteinrichtungen -vorteilhafterweise werden eine
Vielzahl von Formen auf ein
umlaufendes Band montiert - weist die
Unterform 24 eine Asbesthinterfüllung 10 auf. In den Formhohlraum der Unterform
ist das Oberflächenmaterial eingelegt dargestellt.
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Dabei schließen die Seitenkanten 21 mit der Oberkante der Unterform
ab, die untere Deckfläche 19 liegt glatt in der Form an, während die obere Deckfläche
20 in leicht angehobenem Zustand dargestellt ist. Die Schäumform ist vorzugsweise
als Aluminium-Plattenform ausgeführt und ist z.B.
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durch Infrarotstrahler 31 beheizbar.
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Ein fertiges Prallwandelement ist in der Fig. 6 als Eckabschnitt,
teilweise geschnitten, dargestellt. Hierbei ist ersichtlich, daß der Weichschaumkern
22 in das Oberflächenmaterial eingeformt ist. Der Weichschaumkern ist darüber hinaus
mit mineralischen und/oder anorganischen Füllstoffen versetzt. Durch die Vermischung
des Weichschaumes mit Füllstoffen entsteht ein Schaum mit hohem Raumgewicht, der
Stoß-oder Schlagkräfte gut absorbieren kann.
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Ein so gefertigtes Prallwandelement weist aufgrund des hohen Raumgewichtes
des Weichschaumkernes eine geringe Rückprallelastizität auf, Stoß- oder Schlagkräfte
werden sanft absorbiert, so daß der auftreffende Körper nicht bis auf die harte
Hinterfüllungswand durchschlagen kann. Die Oberfläche ist dabei aufgrund des gewählten
Oberflächenmateriales sehr strapazierfähig, einfärbbar und leicht zu reinigen und
hält auch die Beanspruchung durch harte oder kantige Gegenstände aus.
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Selbst eine hohe Lastwechselbeanspruc.hLng führt zu einer kaum meßbaren
Restverformung, so ist nach 100.COO L&stwechseln eine bleibende Restverformung
vcn etwa 1 % gefurden hcrden. Dieses spricht frir das gute Pt:ckste#ivermögen.
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Diese guten Eigenschaften werden beispielsweise durch ein mit anorganischen
Füllstoffen gefülltes Polyurethan-Schaumsystem erreicht, als anorganischer Füllstoff
kann beispielsweise Kreide verwendet werden. Ein geeignetes Schaumsystem ist z.B.
in der DT - OS 23 51 844 beschrieben. Das für Versuche verwendete Schaumsystem mit
den vorgenannten Eigenschaften wies ein Raumgewicht von etwa 300 kg/m3 auf.
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