DE2753559A1

DE2753559A1 - Platte mit zusammengesetzter struktur und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2753559A1
Application number: DE19772753559
Authority: DE
Inventors: Peter H Hofer
Original assignee: COMPOSITE TECH CORP; COMPOSITE TECHNOLOGY CORP
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1978-06-08
Also published as: FR2372697A1; US4034137A; DE2753559C2; GB1595078A; FR2372697B1; JPS5373277A; CA1086626A; JPS5812859B2

Description

Dirl.-lr-.ς W. DsKH-.e τ

Di[I !no. 1 l.-'j.! !r-sv.rt 29. November 1977

5060 Ecg^ii G'c-il

Composite Technology Corporation Bloomfield Hills, Michigan, USA

ⁿ Platte mit zusammengesetzter Struktur und Verfahren zu deren Herstellung ^M

Die Erfindung betrifft eine plattenförmige geschichtete Struktur und ein Verfahren zur Herstellung einer geschichteten Platte, die aus einer Zusammensetzung von Werkstoffen besteht, die zur Bildung einer Struktur zusammengeklebt sind, die eine hohe mechanische Festigkeit und geringes Gewicht hat und die relativ einfach und billig herzustellen ist. Genauer gesagt, betrifft

- 2 -809823/0771

die Erfindung eine Zusammensetzung, die aus offenzelligem, nachgiebigem Harzschaum, wärmehärtendem Harz und faserigen Werkstoffen gebildet ist. Eine der speziellen Verwendungen für dieses zusammengesetzte plattenförmige,gemäß der Erfindung hergestellte Bauelement sind Platten für Automobilfahrzeuge, obwohl dieses Bauelement auf vielen anderen Gebieten verwendet werden kann, beispielsweise Bootsrümpfe, Möbel, architektonische Wandplatten und dergleichen.

Insbesondere in bezug auf Autmobile und andere selbstfahrende Fahrzeuge sind bereits eifrige Anstrengungen gemacht worden und werden noch heute gemacht, um eine Gewichtsverringerung zu erreichen, um die Operations-Leistungsfähigkeit zu steigern und damit eine Verringerung des Kraftstoffbedarfes zu bewirken. Eine der speziellen Anstregungen in dieser Verbindung war die Entwicklung von zusammengesetzten plattenförmigen Strukturen aus organischem Harz, um leichte Platten hoher Festigkeit zu schaffen, die von ebener oder gekrümmter Konstruktion zur Verwendung anstelle von Stahlblech für Automobilkarosserien oder Teilen davon benutzt werden können. Hervorragend für diesen Zweck sind geschichtete plattenförmige Strukturen, die nachgiebigen, offenzelligen organischen Harzschaum umfassen, der mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert und mit Oberflächenlagen verklebt ist, die aus faserigen Werkstoffen, wie

- 3 -809823/0771

Fieberglas, gemattet oder gewebt bestehen, das mit wärmehärtbarem Harz imprägniert ist (US-PS Nrn. 3 193 437, 3 193 441 und 3 944 707. Ein Verfahren zum Herstellen solcher plattenförmigen Strukturen besteht darin, eine Einheit aus zwei oder mehr Platten von flUssigkeitsdurchlässigem Werkstoff,von denen mindestens eine aus einem nachgiebigen offenzelligen organischen Harzschaum besteht,mit einer Lage von flüssigem wärmehärtbarem Harz zwischen den einander zugewandten inneren Oberflächen der Platten zu bilden und dann zusammenzupressen und diese Einheit zu erhitzen, um das flüssige wärmehärtbare Harz zu zwingen, die Platten zu durchdringen, und um das wärmehärtbare Harz auszuhärten. Die Einheit kann nur eine einzige Platte aus offenzelligem organischen Harzschaum oder zwei oder mehrere solcher Platten umfassen, die Rücken an RUcken gelegt sind, und die Einheit umfaßt im allgemeinen auch Lagen von faserigem Werkstoff, vorzugsweise gewebtes oder gemattetes Fieberglas, das über eine oder beide Außenflächen der Schaumplatte oder Schaumplattenkombinationen gelegt ist, wobei die Menge des flüssigen wärmehärtbaren Harzes, das zwischen die Schichten gebracht ist, groß genug ist, daß das wärmehärtbare Harz nicht nur die Schaumplatte oder Platten durchdringt und imprägniert, sondern auch die Faserschicht oder Schichten so durchdringt und imprägniert, daß die fertige ausgehärtete, zusammengesetzte Platte relativ glatte äußere Oberflächen und eine Fütterung aus imprägnierten organischem Harzschaum hat,

809823/0771 " ⁴ "

dessen Zellen zumindest teilweise eingefallen und teilweise mit wärraehärtbarera Harz gefüllt sind.

Die Schwierigkeit, die sich mit einer derartigen Zusammensetzung, insbesondere dann ergab, wenn mehr als eine organische Harzschaumplatte verwendet wurde, bestand darin, daß der Mittelbereich im Unterschied zu den Randbereichen der Schaumplatte oder Schaumplatten dazu neigte, nach dem Erwärmungs- und Preßschritt in der Stärke zum ungepreßten Stadfcium zu expandieren, was zu einer kissenartigen Struktur führte, die nutzlos ist und Schrott darstellt. Wegen dieses Problems mußte die Stärke der Einheit nach dem Preß- und Erwärraungsschritt auf etwa 3 nun und weniger beschränkt werden. Dies stellt eine bedenkliche Einschränkung dar, da die Steifigkeit, die erwünscht ist, eine Funktion der Dicke ist, d.h. Je größer die Dicke ist, umso größer ist die Steifigkeit der zusammengesetzten Platte. Obwohl die Stärke der fertig ausgehärteten Platte 3 mm und weniger betrug, mußte die Wärme und der Druck für einen übertrieben langen Zeitabschnitt ausgeübt werden, um sicher gegen eine Kissenbildung zu sein. Daher erbringt dieses Problem nicht nur schwere Einschränkungen im Hinblick auf die Stärke und infolgedessen auch auf die Steifigkeit der zusammengesetzten Platte, die hergestellt werden kann, sondern erstreckt sich auch auf die Behandlungszeit, die zum Herstellen erforderlich ist, wodurch die Herstellungsmengen verringert und die Herstellungskosten erhöht werden. Darüber hinaus ergab sich unabhängig davon, ob nur eine

809823/0771 - 5 -

oder zwei Schaumplatten verwendet werden und unabhängig davon ob die Stärke der zusammengesetzten Platte größer oder geringer als 3 mm ist, ein weiteres Problem, insbesondere dann, wenn ein polyesterartiges, flüssiges wärmeaushärtendes Harz verwendet wird, das in der relativen Schwäche der Verklebung zwischen den Oberflächen der Faserschichten und den Oberflächen der Schaumplatten bestand, d.h., wenn eine ausreichende Biegekraft auf eine solche zusammengesetzte Platte einwirkt, um einen Fehler zu verursachen, so ist dieser Fehler fast immer in der Verklebung zwischen der faserigen Schicht und der Schaumplatte, d.h. wiederum, daß die Fieberschicht sich von der Schaumplatte in dem örtlichen Bereich abtrennt, in dem die Biegung erfolgt ist.

Kurz gesagt, die Erfindung besteht darin, daß zur Beseitigung des Kissenbildungsprobleme und zur Erhöhung der Festigkeit der Platte gegen Fehler, die durch Anwendung einer Biegekraft auftreten können, in das flüssige wärmehärtbare Harz Fäserchen, vorzugsfiweise Glasfäserchen eingebracht werden, die vorzugsweise eine Länge haben, die 1,6 mm nicht übersteigt und die idealerweise eine Länge von 0,4 mm haben. Weitere Verbesserungen können erreicht werden, in dem auch in das flüssige wärmehärtbare Harz hohle Glasperlen, d.h. Blasen eingebracht werden, die einen Durchmesser haben, der kleiner als die Länge der Fäserchen ist und vorzugsweise einen Durchmesser von etwa

809823/0771 " ⁶ "

— oi-

IO bis 20 Mikron haben, wobei die Wandstärke etwa 0,5 bis 0,2 Mikron beträgt. In allen Fällen ist es vorzuziehen, daß die Fäserchen eine Länge haben, die größer als der Hauptdurchmesser der Schaumzellen ist, wenn sich der Schaum in unkomprimiertem Zustand befindet,und daß die Glasperlen einen Durchmesser haben der geringer als der Hauptdurchmesser der Schaumzellen ist. Wenn solche bevorzugten Ausführungen verwendet werden, wandern während des Kompressionsschrittes nur eine geringe Anzahl von Fäserchen mehr als eine kurze Distanz in die flüssigkeitsdurchlässigen Platten und infolgedessen ist die Konzentration der Fäserchen in der Nähe der Zwischenfläche zwischen den Platten in der endgültig ausgehärteten Struktur größer als die Konzentration der Fäserchen, die zur Nähe der äußeren Oberflächen der Platten gewandert sind. Wenn jedoch die hohlen Glasperlen ebenfalls beigefügt werden, was vorzuziehen ist, so wandern die Perlen wegen der geringeren Größe und der sphärischen Gestalt der Perlen weiter in die Platten und infolgedessen ist in der fertig ausgehärteten Struktur eine Abstufung der Konzentration der Fäserchen und der Perlen von der Zwischenfläche der beiden Platten zu deren Bereichen hin, die in einem Abstand von der Zwischenfläche liegen, wobei die Abstufung der Fäserchen wegen der längeren Form und der langgestreckten Gestalt der Fäserchen größer als die Abstufung der Perlen ist. Diese Abstufung wird durch den Druck gesteigert, der angewandt wird und der die Zellen des Schaums progressiv zusammendrückt. Zuerst

809823/0771 " ^? "

ist bei dem Kompressions- und Erwärmungsschritt die Menge der Wanderung relativ groß, Jedoch wenn die Kompression fortschreitet, werden die Schaumzellen progressiv kleiner, wodurch der Grad des Wanderns herabgesetzt wird. Wenn eine der Platten ein Faserwerkstoff, wie gemattetes Faserglasgewebe,ist, werden in gleicher Weise beim Fortschreiten der Kompression die Lücken oder Wege, die zum Wandern zur Verfügung stehen, progressiv kleiner, wodurch das Wandern verringert wird. Während des Komprimierens der Platte wird die Einheit infolgedessen ein variabler Klassifikator und die Fäserchen und die Perlen werden in unterschiedlichen Niveaus in der Einheit festgelegt. Wenn das Harz während des Aushärtens zur Härte polymerisiert, bilden die Fäserchen und die Perlen ein Verstärkungs-Netzwerk, das die mechanische Festigkeit der fertig ausgehärteten geschichteten Platte erheblich erhöht. Jedoch zusätzlich und als besonders wesentlich anzusehen, verfestigen die Fäserchen insbesondere die Verklebung an der Zwischenfläche und verhindern die Expansion der Platten nach Beendigung des aufgewendeten Druckes, wodurch das Kissenbildungs-Problem beseitigt wird. Infolgedessen kann bei Anwendung der erfindungsgemäß geschichteten zusammengesetzten Platten der vorbeschriebenen Art die Stärke wesentlich größer als 3 mm sein und unabhängig von der Stärke der Platten kann der Preß- und Aushärtschritt bei der Herstellung der Platten relativ kürzer sein, was die Herstellungsmenge erhöht und in folgedessen die Herstellungskosten ohne der Gefahr einer Kissen-

809823/0771 " ⁸ "

bildung der Platten herabsetzt. Darüber hinaus ist die Fähigkeit der sich ergebenden zusammengesetzten Platten Ausfällen durch Schlag- oder Biegekräften zu widerstehen, die auf die Platte einwirken, wesentlich erhöht. Tatsache ist es, daß durch Einschließen der Fäserchen und vorzugsweise eine Kombination von Fäserchen und hohlen Glasperlen in das wärmehärtbare zum Imprägnieren der Schaumplatten verwendete Harz das vorher bestehende Problem der Kissenbildung der zusammengesetzten Platte nach dem Preß- und Erwärmungsschritt beseitigt und die Festigkeit der zusammengesetzten Platte erhöht werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt mit weggebrochenen Teilen eines zusammengesetzten Bauteiles gemäß der Erfindung, wobei dieses zwischen der oberen und der unteren Erwärmungs und Preßform vor dem Erwärmungs- und Preßschritt dargestellt ist, wobei die Zellen des Schaumes nicht dargestellt sind;

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt, der jedoch das zusammengesetzte Bauteil zwischen der Erwärmungsund Preßform nach Beendigung des Erwärmungs- und Preßschrittes veranschaulicht;

809823/0771 . ₉ .

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil des in Fig· 2 veranschaulichten zusammengesetzten Bauelementes, in einem größeren Maßstab;

Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5 einen der Fig. 1 und 4 entsprechenden Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Die zwischen einer oberen und einer unteren Erwärmungs- und Preßform 2 und 4 dargestellte Einheit umfaßt zwei Platten 6 und 8 aus nachgiebigem Polyurethanschaum, der offene und verbundene Zellen hat. Zwischen den inneren einander zugewandten Oberflächen 10 und 12 der Schaumplatten 6 und 8 und mit diesen zusammenwirkend befindet sich eine gleichmäßige Mischung 14 von flüssigem wärmehärtbaren Harz, Glasfäserchen, die eine Länge von etwa 0,4 mm haben und hohlen Glasperlen, die einen Durchmesser von etwa 20 bis 130 Mikron aufweisen. In der Praxis kann Jeder der Oberflächen 10 und 12 mit der flüssigen Mischung 14, beispielsweise durch Burst- oder Rollbeschichtung,vor dem Vereinigen der beiden Platten 6 und 8 bedeckt sein. Die flüssigen Beschichtungen auf den Oberflächen vereinigen sich darauf in eine einzige Schicht der MLischung zwischen den beiden Platten, wie dies dargestellt ist. Wegen der zellularen Struktur der

zu
Platten dringt die Mischung mindest leicht vor dem Erwärmungs-

809823/0771

- 10 -

und Preßschritt, der nachstehend beschrieben werden wird, in die Platten ein.

Über den äußeren Oberflächen 16 und 18 der Platten 6 und 8 liegen Glasgewebeschichten 20 und 22. Die Menge der Mischung 14 zwischen den Polyurethanschaumplatten 6 und 8 ist genügend groß, um die Platten 6 und 8 und die Lagen 20 und 22 zu durchdringen und die Zellen und die Zwischenräume beim Einwirken von Druck auf die Einheit zu durchdringen. Aus diesem Grunde ist die Menge der Mischung, die zwischen die Platten 6 und 8 eingebracht wird, in der Tat abhängig von der Stärke dieser Platten und der Glasfaserschichten 20 und 22 nach dem Komprimieren.

Mit der vorbeschriebenen Einheit zwischen den Erwärmungs- und Preßformteilen 2 und 4 werden diese in heißem Zustand gegeneinander bewegt, wobei die Einheit und infolgedessen die nachgiebigen Polyurethanschaumplatten 6 und 8 zusammengepreßt werden· Wenn dieses Zusammenpressen progressiv erfolgt, dringt die flüssige Mischung 14 durch die offenporigen Platten 6 und 8 und dann durch die Glasgewebeschichten 20 und 22 und gelangt in Berührung mit den Teilen 2 und 4 der Erwärmungs- und Preßform. Während der ersten Phasen des Zusammendrückens wandert ein Teil der Glasfaserchen weiter in die Zellen der Schaumplatten wobei jedoch ein weiteres Wandern der Fäserchen aufgrund der Filterwirkung der Zellen verhindert wird, wenn diese

809823/0771 - 11 -

progressiv zusammengedrückt werden, wenn das Komprimieren fortgesetzt wird. Die hohlen Glasperlen unterliegen ebenfalls einem Wandern mit dem flüssigen wärmehärtbaren Harz in die zellulare Struktur der Schaumplatten 6 und 8. Jedoch wegen der kleineren Gestalt der Perlen und der besseren Fließeigenschaften durch ihre sphärische Gestalt wird das Wandern der Perlen durch das fortschreitende Zusammendrücken der Zellen weniger unterbunden, so daß die Perlen infolgedessen weiter durch die kombinierte Stärke der Platte 6 und der Lage 20 sowie der Platte 8 und der Lage 22 wandern können. Nachdem die Formteile soweit gegeneinander bewegt worden sind, daß sie einen Spalt zwischen sich bilden, der gleich der gewünschten Stärke des fertigen ausgehärteten zusammengesetzten Bauteiles ist, werden die Formteile in dieser Stellung für eine Zeit gehalten, die ausreicht, das wärmehärtbare Harz auszuhärten. Darauf werden die Formteile zurückbewegt und der fertige zusammengesetzte Bauteil entnommen. Die genaue Zeit, die erforderlich ist, um das wärmehärtbare Harz auszuhärten, hängt in der Tat von der genauen, verwendeten Formtemperatür, dem verwendeten wärmehärtbaren Harz und auch von der Stärke der Einheit und der Menge des verwendeten wärmehärtbaren Harzes ab. Jedoch durch den Einschluß der Glasfaser, insbesondere auch der Glasperlen im wärmehärtbaren Harz kann die Haltezeit, die erforderlich ist, ein Aushärten ohne die Gefahr eines anschließenden Kissen-Effektes zu bewirken, kürzer sein, als die-

809823/0771

- 12 -

jenige, wenn nur warmehärtbares Harz als Imprägnierungsmittel verwendet worden wäre.

Das flüssige wärmehärtbare Harz kann eines der bekannten sein, die zum Herstellen von Autokarosserien, Bootsrümpfen, Möbel oder dergleichen verwendet werden. Beispiele solcher flüssigen wärmehärtbaren Harze sind in den vorgenannten Patenten erwähnt und die am häufigsten verwendeten sind die flüssigen wärmehärtbaren Polyesterharze und die flüssigen wärmehärtbaren Epoxyharze. Die Menge an Glasfäserchen, die in die Mischung eingeschlossen werden, sollte vorzugsweise in der Größenordnung von 13 bis 15 Gewichtsteilen für 100 Gewichtsteile flüssigen wärmehärtbaren Harzes liegen. Dort wo hohle Glasperlen ebenfalls in die Mischung eingeschlossen sind, ist es vorzuziehen, daß die Menge der Perlen ebenfalls 3 bis 15 Gewichtsteile für je 100 Gewichtsteile des Harzes beträgt. Es ist klar, daß durch die Filterwirkung der zellularen Struktur der Schaumplatten und die sich ergebende Abstufung der Fäserfchen und der Perlen, die in der fertig ausgehärteten Einheit von deren Mitte zu den äußeren Oberflächen hin erfolgt, die Konzentration der Fäserchen in dem gehärteten Harz in der Nähe der Verbindung der beiden Schaumplatten größer sein wird, als die Konzentration der in der flüssigen Mischung eingeschlossenen Fäserchen, wo hingegen an der äußeren Oberfläche des ausgehärteten zusammengesetzten Bauteiles nur relativ weniger oder gar keine Fäserchen sein

- 13 -

809823/0771

werden. Andererseits wird die Abstufung der Perlen durch die Stärke der Platten von deren Mittelbereich zu den äußeren Oberflächen hin mehr graduell sein, da eine größere Anzahl von Perlen zu der, oder zumindestens in die Nähe der äußeren Oberflächen der Schaumplatten und sogar in die Glasgewebelagen gewandert sind.

Fig. 2 zeigt die Einheit in ihrem zusammengepreßten und ausgehärteten Zustand zwischen den Formteilen nach Beendigung des Erwärmungs- und Preßschrittes. Durch das Zusammenpressen hat die fertige Einheit eine Stärke, die im allgemeinen weniger als ein Viertel der Stärke der nicht zusammengepreßten Ausgangseinheit ist. Das genaue Verhältnis der Stärken der zusammengepreßten und ungepreßten Einheiten hängt in der Tat von der Größe der Zellen und daiiit der Dichte der verwendeten Schaumplatten und auch von der genauen Menge der zum Imprägnieren verwendeten Mischung 14 ab. In dem fertig ausgehärteten Bauteil bildet das durch Wärme ausgehärtete Harz eine kontinuierliche Phase, die sich durch den Schaum und die Glasgewebeschichten erstreckt.

Fig. 3 zeigt schematisch die Abstufung der Konzentration der Fäserchen und der Perlen über die Dicke des fertig ausgehärteten Bauelementes von dessen Mitte zu den äußeren Oberflächen hin.

- 14 809823/0771

- Mr-

Daraus ist ersichtlich, daß die Konzentration der Fäserchen 24 in der Nähe der inneren Oberfläche 10 der Schaumplatte 6 an ihrer Verbindung mit der inneren Oberfläche der Schaumplatte 8 großer ist und daß die Konzentration der Fäserchen in Richtung zur äußeren Oberfläche 16 der Schaumplatte 6 abnimmt. In der Nähe der Oberfläche 16 befinden sich noch wenige Fäserchen, falls überhaupt noch welche vorhanden sind. Andererseits ist die Abstufung der hohlen Glasperlen 26 gradueller. Eine große Anzahl von Perlen ist dichter zur Oberfläche 16 und einige der Perlen sind sogar in die Glasgewebelage 20 gewandert.

Es ist klar, daß das flüssige wärmehärtbare Harz zusätzlich ein Polymerisa ti ons-Ka "IaLy sator enthält und ebenfalls pulverförmige Pigmente oder Füller enthalten kann, wie beispielsweise Titanoder Kalziumkarbonat, das vorzugsweise eine Partikelgröße von weniger als 10 Mikron, im allgemeinen eine Gesamtpartikelgröße von etwa 3 Mikron hat. Auch kann ein Form-Trennmittel bekannter Art verwendet werden, um zu verhindern, daß die ausgehärtete Einheit an den Preß-und Erwärmungsformen anhaftet.

Das nachstehend aufgeführte spezielle Beispiel dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

809823/0771

Eine Einheit wurde hergestellt unter Verwendung von zwei Polyurethanschaumplatten, die offene und verbundene Zellen hatten, wobei die Stärke jeder der Schaumplatten etwa 13 mm und die Durchschnittszellengröße etwa 0,63 mm betrugen, wobei die Schaumdichte etwa 19,2 kg/m* betrug. Vor dem Zusammenfügen wurden die inneren sich gegenüberliegenden Oberflächen der Schaumplatten mit einer Mischung beschichtet, die 100 Gewichtsteile flüssiges wärmehärtbares Polyesterharz, 5 Gewichtsteile Glas Fäserchen von einer Durchschnittslänge von etwa 0,4 mm und 5 Gewichtsteilen hohler Glasperlen enthielt, die einen Durchschnittsdurchmesser von 20 bis 130 Mikron hatten. Die Menge der auf die inneren Oberflächen der Schaumplatten aufgebrachten Mischung war so groß, daß bei aneinandergefügten Schaumplatten die Menge der Mischung zwischen diesen etwa 364 g / 929 cm war. Jede der äußeren Oberflächen der Schaumplatten wurde mit einer Fieberglasmatte belegt, die eine Stärke von etwa 0,9 mm und eine Dichte von etwa 42,5kg/ u? hat. Diese Einheit wurde dann zwischen die Ober- und Unterteile einer Preß- Erwärmungsform gebracht und die Formteile wurden gegeneinander bewegt, bis der Abstand zwischen diesen 5 mm betrug, so daß die vorbeschriebene Einheit auf eine Stärke von 5 mm zusammengepreßt war. Die Form hatte eine Temperatur von 150⁰C und die Haltezeit, die zum vollständigen Aushärten des wärmehärtbaren Harzes erforderlich war, betrug 2 Minuten. Das dabei entstandene geschichtet

- 16 809823/0771

zusammengesetzte Bauelement hatte ausgezeichnete Oberflächeneigenschaften und es war kein Kisseneffekt eingetreten.

Wenn der vorbeschriebene Vorgang mit allen Werkstoffen und unter identischen Bedingungen mit der Ausnahme wiederholt wird , daß das flüssige wärmehärtbare Harz keine Glas Fäserchen und keine hohlen Glasperlen enthält,oder daß das flüssige wärmehärtbare Harz hohle Glasperlen ,jedoch keine Glas Fäserchen enthält, trat bei dem entstandenen geschichteten zusammengesetzten Bauelement der Kisseneffekt ein.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Einheit, bei der zwei Schaumplatten verwendet wurden und bei der das flüssige Harzgemisch nur auf die inneren Oberflächen der Schaumplatten aufgebracht worden war, hatte das gewünschte Merkmal, daß, nachdem die beiden Schaumplatten mit der flüssigen Harzmischung dazwischen zusammengefügt waren, die sich ergebende ZweiSchichteneinheit ein flüssiges Harz an den äußeren Oberflächen hatte und infolgedessen leicht zu handhaben ist. Eine derartige Einheit kann vorteilhaft verwendet werden, insbesondere dann, wenn das benutzte flüssige Harz ein Polyester ist, da, obwohl bei Polyester das Kissenproblem akut ist, das Problem der Trennung der Schaumschichten von der Glasgewebelage nach Anwendung einer Biegekraft auf das fertige zusammengesetzte Bauelement nicht so groß ist, als beispielsweise dann, wenn Epoxyharz verwendet

- 17 -

809823/077 1

wird. Wegen der Anwesen eit der Fäserchen an der Zwischenfläche der Schaumplatten ist die Kissenwirkung eliminiert. Da ferner die Schaumplatten der Einheit relativ dünn sein können, wenn zwei oder mehr Schaumplatten verwendet werden,

kann ein ausreichendes Wandern der Fäserchen in den Zwischenerfolgen raum zwischen dem Schaum und dem Glasgewebe^ um der Verbindung zwischen diesen Lagen zusätzliche Festigkeit zu verleihen. Es ist jedoch klar, daß jedoch, wenn dies gewünscht ist, eine Lage von flüssiger wärmehärtbarer Harzmischung (die Fäserchen und, falls gewünscht, auch Perlen enthält) zwischen die äußeren Oberflächen der Schaumplatten und die Glasgewebelagen eingebracht werden kann, was besonders vorteilhaft ist, wenn Epoxyharz verwendet wird.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der drei Platten aus offenzelligem Harzschaum im Bauelement verwendet werden. In Fig. k sind mit 28 und 30 Glasgewebe und mit 32, 34 und Polyurethanschaumplatten bezeichnet, die offene und verbundene Zellen haben, wobei die mittlere, relativ dicke Schaumplatte und jede der relativ dünnen Schaumplatten 32 und 36 beiderseits mit einer Mischung 37 beschichtet sind, die flüssiges wärmehärtbares Harz, Glas Fäserchen und kleine hohle Glasperlen, wie vorbeschrieben, umfaßt. Es ist klar, daß nach dem Zusammenstellen dieser Einheit, wie dargestellt und beschrieben, diese gepreßt und erwärmt wird, wie dies bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Einheit der Fall war, um ein ausgehärtetes zusammenge-

809823/0771 - 18 -

-versetztes plattenartiges Bauelement zu erhalten.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung der Erfindung, in der eine Platte aus offenzelligera Schaum und zwei Schichten aus Fieberglas verwendet werden. In Fig. 5 ist mit 38 eine Schicht aus nachgiebigem offenzelligen Polyurethanschaum und mit 40 und 42 Fieberglasgewebematten bezeichnet, wobei beide Oberflächen der Schaumplatte 38 mit einer Mischung 43 beschichtet sind, die aus flüssigem wärmehärtbaren Kunststoff, Glas Fäserchen und hohlen Glasperlen besteht, wie dies vorher erläutert wurde. Eine derartige Einheit ist besonders vorteilhaft, wenn wärmehärtbares Epoxyharz verwendet wird, da dieses eine hohe Konzentration der Fäserchen an der Zwischenfläche zwischen dem Schaum und dem Glasgewebe ergibt, weil Epoxy imprägnierte Einheiten ihre größte Schwäche haben und infolgedessen die größte Fehlerwahrscheinlichkeit besteht, wenn eine Biegekraft einwirkt. Nachdem die in Fig. 5 dargestellte Einheit zusammengefügt ist, wird sie wie vorbeschrieben gepreßt und erwärmt, um ein fertiges zusammengesetztes plattenartiges Bauteil zu schaffen.

Es ist klar, daß die Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben worden sind, in Verbindung mit den

- 19 809823/0771

Merkmalen benutzt werden können, die in bezug auf eine andere Ausführungsform beschrieben wurden, und daß zahlreiche Änderungen und Modifikationen gemacht werden können. Zum Beispiel können bei der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform, in der zwei oder mehr Schaumstoffplatten verwendet werden, die Schaumstoffplatten die gleiche Zellgröße und Dichte haben oder können unterschiedliche Zellgrößen und Dichten haben. Auch kann der zusammengesetzte plattenförmige Bauteil jedes Ausführungsbeispiels gekürmmt oder drei-dimensional anstelle der flache^ in der Zeichnung dargestellten Gestalt ausgebildet sein. Wenn es erwünscht ist, beide Seiten der Schaumplatte oder Schaumplatten mit einer flüssigen Harzmischung zu beschichten und wenn das benutzte flüssige Harz ein solches ist, das eine lange Topfzeit hat, beispielsweise ein Polyesterharz, so kann das Harz durch Hindurchführen der Schaumstoffplatte durch einen Tank mit Flüssigharzmischung anstelle von Aufspritzen, Aufrollen oder Aufbürsten aufgebracht werden.

809823/0771

-ZG-Leerseite

Claims

■»V

Ooinosite Technology Corpor? t Lon
■iloomfield hills, 'iiic},j.<j,v:i, \·ϊΑ

Patentansprüche

. Zusammengesetzte struktur, die zwei mit dexi inneren L'berfliichen aneinander liegende Schichten aus «anfänglich fliissißkeitsduvchlässigern Werkstoff, von denen mindestens eine ein anfänglich nachgiebiger Ilarzschaum mit offenen und miteinander verbundenen Zellen ist, und einen v/Lrmchärtbaren harzigen Werkstoff umfaüt, der die besagten Schichten imprägniert und der unter Aufrechterhaltung eines Druckes auf die Schichten ausgehärtet worden ist, v/odurch der harzige Werkstoff in den Schichten und zwischen diesen in einer ununterbrochenen starren Phase vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dai3 der wärmehärtbare harzige i/erkstoff Fäserchen (24) enthält, die eine Länge haben, die 1,6 mm nicht übersteigt.

809823/0771

BAD ORIGINAL

?. Zusannenretzuη~ nach nspruch 1, dadurch g e ;ο η Ii 7. e i c h η e t, da^ die !''äserchen (24) in der ni'he der inneren Oberflächen (1o, 12) der iJohichten
(G, ü) zahlreicher sind, als in joreicnen der Jchichten, die von den besagten inneren Oberflächen entfernt sind.

j. Zusammensetzung nach /.nspruch 1, dad ure h gekennzeichnet, daii die Fäserchen (24) eine
Liinge von (J,^/l mm bis 1,6 min haben.

h. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h ne t; dai'3 die Fäserchen (24) in einer i-ienge von etwa 3 bis Vj üewiohtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des harzigen V/erkstoffes vorhanden sind.

^cj. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet, dau der v/ärmehartbare harzige Werkstoff auch hohle Glasperlen (26) enthält, die einen
Durchmesser haben, der kleiner als die Lange der Fäserchen (24) ist.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch g e kenn ze ichnet, daß die Glasperlen (26) in
einer Menge von 3 bis 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichts-

809823/0771 ~³~

ORIGINAL

teile des harzigen /erksto.ffes vorhanden sind.

?. Zusammensetzung nach /αϊ Spruch. 5» d ad ur c h gekennzeichnet, daß die Fäserchen (2h) unu die Perlen (26) in der iJähe der inneren Oberfläche der besagten schichten (6, ö) zahlreici:er sind als in aereichen der Schichten, die von den inneren über .fluchen (10, 12) entfernt sind und dai3 die Abstufung der Konzentration von den inneren Oberflächen zu den von diesen entfernten Bereichen für die Fäserchen größer als .für die Perlen ist.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch g e k ennzeichnet, dau beide der Schichten (G, ..) ou:: anfänglich nachgiebigem Harzschauia Mit offenen und miteinander verbundenen Zellen bestehen.

y. Zusammensetzung nach Anspruch H, d a d u r c h ■■■ c kennzeichnet, daij mindestens eine der iluiJeren Oberflächen mit einer Lage faserigen Verkstoffes belegt ist, der mit dem besagten harzigen Werkstoff imprägniert ist.

8 0 9 8 '/ '■'> I (J 7 7 1

10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der faserige Werkstoff ein Glasgewebe ist.

11. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch göekennzeichnet, daß eine der Schichten aus dem besagten anfänglich nachgiebigem Harzschaum mit offenen und miteinander verbundenen Zellen und die andere der Schichten aus faserigem Werkstoff besteht.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der faserige Werkstoff ein Glasgewebe ist.

13. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäserchen (24) aus Glas bestehen.

14. Verfahren zum Herstellen einer zusammengesetzten Struktur nach Anspruch 1 bis 13» dadurch geke nnzeichnet, daß eine Einheit gebildet wird, die zwei Schichten aus flüssigkeitsdurchlässigem Werkstoff umfaßt, zwischen deren einander zugewandten inneren Ober-

- 5 -809823/0771

flächen ein gleichförmiges Gemisch von flüssigem wärmehärtbaren Harz und Fäserchen mit einer 1,6 mm nicht übersteigenden Länge vorgesehen ist, wobei mindestens eine der besagten Schichten aus einem nachgiebigen Harzschaum mit offenen und miteinander verbundenen Zellen besteht, daß die Einheit dann einem Druck und einer Wärme so ausgesetzt wird, daß das flüssige wärmehärtbare Harz durch diese Schichten dringt und daß das wärmehärtbare Harz ausgehärtet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Päserchen größer als der Durchschnittsdurchmesser der Zellen des Schaumes ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtbareSHarz umfassende Gemisch auch hohle Glasperlen enthält, die einen Durchmesser haben, der kleiner als die Länge der Fasern ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Perlenkleiner als der Durchschnittsdurchmesser der Zellen des Schaumes ist.

- 6 -809823/0771

18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schichten aus einem anfänglich nachgiebigem Harzschaum mit offenen undciiteinander verbundenen Zellen bestehen.

19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der äußeren Oberflächen mit einer Lage von Faserwerkstoff bedeckt ist.

20. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schichten aus einem anfänglich nachgiebigen Harzschaum mit offenen und miteinander verbundenen Zellen und die andere der Schichten aus einem faserigen Werkstoff besteht.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der faserige Werkstoff eine Glasgewebematte ist.

809823/0771