DE3200355A1

DE3200355A1 - Verfahren zur herstellung dynamisch hochbeanspruchter glasfaserpolyester-polyurethan-sandwichbauteile

Info

Publication number: DE3200355A1
Application number: DE19823200355
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 9623 Langenbernsdorf Freund; Werner Ing. 9620 Werdau Kießling; Hubert Dr.-Ing. 8010 Dresden Ochmann
Original assignee: GRUBE VEB KRAFTFAHRZEUG
Current assignee: GRUBE VEB KRAFTFAHRZEUG
Priority date: 1981-02-02
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DD156071A1; DE3200355C2; IT1147812B; CS255509B1; IT8247686A0; HU185498B

Description

Titel der Erfindung
Verfahren zur Herstellung dynamisch hochbeanepruchter Glasfaserpolyester-Polyurethan-Sandwichbauteile Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung dynamisch hochbeanspruchter Glasfaserpolyester-Polyurethan-Sandwichbauteile mit Deckschichten aus Glasfaserpolyester und mit einem Sttttzkern aus Polyurethan-Hartschaum zur Verwendung im Fahrzeugbau u. dgl. mit vorwiegend tragenden Funktionen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es sind Sandwichbauteile mit PUR-Hartschaum-St#tzkern und Deckschichten aus GlasSaserpolyester bekanat, die in HUll- und FEllbauweise hergestellt werden, wobei fiir hochbeanspruchte Teile teilweise im Sttitzkern verankerte Deckschichten verwendet werden. Solche Verankerungen sind z. B.
1. eine Art formschliissige Verbindung zwischen Stützkern und Tragschicht, indem auf der vorgefertigten Deckschicht eingebettete granulate Verankerungezonen ftir den danach ausgeschäumen Stützkern darstellen; 2. Bauteile, die im Depot-Verfahren nach Patentschrift DD 110 210 hergestellt werden, wobei die Tiefenverankerung aus mehreren Schichten Verstärkungamaterial besteht und im Aufbau von innen her gesehen die innere Schicht aus mehreren Lagen Vlies, deren Faserdurchmesser von Lage zu Lage abnimmt, und die äußere Schicht aus mehreren Lagen Gewebe besteht, wobei beide Schichten untereinander vernadelt sind; 3. geringfLigiger Art, die dadurch erreicht werden, indem der Stützkern vorgefertigt und abgeschliffen wird und darauf die Tragschichten aufgebracht werden, wobei das Matrixmaterial (Harz) die angeschliffenen Schaumporen ausfUllt und auf diese Weise eine oberflächige Verankerung mit unbedeutender Tiefenwirkung bildet.
Die Ftlllbauweise nach 1. und 2. hat gegenüber der--Hullbauweise nach 3. zwar den Vorteil, daß eine tiefere Verankerung erfolgt, jedoch wird die negative chemische Besinflussung zwischen ausgehärtetem Polyesterharz und angeschäumtem PUR-HS nicht eliminiert, so daß aus diesen Gründen meistens Epoxidharz anstelle von Polyesterharz bevorzugt wird, um diesen fur den Haftverbund festigkeitsmindernden Prozeß auszuschließen.
Bei 3. wird diese negative Erscheinung vermieden, da durch die Htillbauweise das flüssige Polyesterharz auf den ausgehärteten Polyurethan-Hartschaum aufgebracht wird und dadurch die bekannten verbundetörenden chemischen Beeinflussungen vermieden werden. Beim Depot-Verfahren nach 2. werden diese Vorgänge nicht vermieden, sondern lediglich durch Verankerungseffekte überdeckt.
Hochbeanspruchte Sandwichkonstruktionen müssen so bemessen sein, daß die Deckschichtdicke, Stützkerndicke und -dichte den Beanspruchungen entsprechen. Deshalb müssen durch den technologischen Vorgang die vorgegebenen Werte eingehalten und zuverlässig gewährleistet sein. Das läßt sich beim Depot-Verfahren durch das handwerkliche Handauflegeverfahren erreichen, indem in das nasse Laminat die vernadelte Verankerungsachicht eingedrückt wird.
Nach dem Aushärten des Harzes liegt dann die vorgefertigte Deckschicht so vor, daß der tragende Glasfaserpolyesterbereich die vorherbestinirnte Dicke zur Aufnahme der Zug- und Druckkräfte definiert besitzt und der Restbereich ftlr die Durchechäumung freigeblieben ist. Mit dem qualitativ besseren Injektionsverfahren, das fUr das Depot-Verfahren vorgesehen ist, läßt sich bei gekrunllnten Bauteilen die exakt definierte Abgrenzung nicht -zuverlässig erreichen, da das injizierte Harz die Verankerungsschicht in nicht definierbarer Tiefe mit durchtränkt und somit die Deckschicht in der für die vorausbestimmte Festigkeit festgelegten Dicke regellos schwankt, wobei eine Verdickung fUr die Schaumverankerung eine Reduzierung bedeutet und eine zu dünne Deckschicht die geforderte Festigkeit nicht gewährleistet.
Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung besteht darin, dynamisch hochbelastbare StUtzkernbauteile mit Deckschichten aus Qlasfaserpolyester und Polyurethan-Hartschaum-StEtzkern beanspruchungsgerecht so herzustellen, daß die genannten Nachteile der chemischen Beeinflussung und der regellosen Deckschicht-Dickenschwankung bei injizierten Deckschichten unter Beibehaltung der Tiefenverankerung ausgeschlossen werden, wobei die Herstellung der Bauteile technologisch rationell und zuverlässig erfolgen soll, wobei Arbeitskosten und Material eingespart werden.
Wesen der Erfindung Das Wesen der Erfindung besteht darin, 1. die negative chemische Beeinflussung zwischen Polyesterharz und Polyurethanschaum, die durch die Füllbauweise bedingt ist, indem das flUssige Schaumgemisch mit dem bereits ausgehErteten Polyesterharz zu fUr den Haftverbund festigkeitsmindernden Erscheinungen fUhrt, zu vermeiden und 2. die bei Anwendung des rationellen Injektionsverfahrens in Verbindung mit einer tiefen Verankerung unterschiedlichen Deckschichtdicken, die verfahrensbedingt sind, auszuschalten.
Erfindungsgemäß wird eine definierte Wanddicke der Deckechichten durch Verwendung von schaum- und harzhemmenden Mitteln durch ein rationelles Kombinationeverfahren erreicht.
Merkmale der Erfindung Die Merkmale der Erfind-ung bestehen darin, den Schäumungsprozeß und das Injizieren in einer Form und in einem Arbeitsgang dupcheuführenl In die für den Schäumdruck bemessene-Form werden die Deckschicht- und Verankerungsmaterialien eingelegt, wobei zwischen beiden Materialien die Sperrschicht liegt.
Diese Schicht sperrt den reagierenden Schaum nach der Durchtränkung der Verankerungssohicht so ab, daß dieser nicht in das undurchtränkte Deckschichtmaterial eindringen kann. Nachdem der Schaum seine feste Phase erreicht hat, wird das Harz fUr die Deckschicht in dieser Form injiziert. Die durch den exothermen Schäumvorgang entstandene Wärme verflUssigt das Injektionsharz und beschleunigt zugleich den Härteprozeß des Harzes0 AusfUhrungsbeispiel Das in die Form eingelegte Deckschichtmaterial wird am Formrand beim Schließen der Form mit gehalten, wobei das Verankerungs material als Vorformling so hergestellt wird, daß dieses formstabil ist und den festgelegten Abstand u. U. durch geeignete DistanzstUcke in der Form ohne Faltenbildung gewährleistet.
Das wird dadurch erreicht, daß das Material z. Bo mit Polyvinylacetat eingesprtiht und trocken eingelegt wird. Das Verankerungsmaterial besteht aus einer Schicht, die Je nach Beanspru¢hungshöhe sehr oder weniger bauschig ist. Die Sperrschicht kann als gesonderte Schicht lose mit dem Verstärkungsmaterial eingelegt werden bzw. auch mit der Verankerungsschicht verklebt sein.
Die Sperrschicht kann z. B. aus Spezialpapier bestehen, das sowohl für den Schaum als auch itir das Matrixmaterial der Deckschicht eine gute Klebverbindung ergibt; es eignet sich auch Spezialfolie. FUr sphärisch gekrümmte Bauteile besteht die Sperrschicht aus einem feinmaschigen Gewebe, auf das z. B.
Polyvinylacetat-Spachtelmasse aufgetragen und in nassem Zustand mit der Verankerungsschicht verklebt wird. Dieses durchtränkte Spezialgewebe (z. B. Polyesterfeingewebe) ist für den aufsteigenden Schaum, auch fUr extreme SchäumdrUcke eine dichte Sperrschicht, die das Durohwandern des Schaumes in das Deckschichtverstärkungsmaterial völlig verhindert. Verfahrensgemäß wirkt die Sperrschicht hemmend gegenüber dem Vordringen des Schaumes. Die Sperrwirkung tritt auch dann ein, wenn das Injizieren vor dem Schäumen vorgenommen wird.

Claims

Grfindung sansprü che Verfahren Verfahren zur Herstellung dynamisch hochbeanspruchter Glasfaserpolyester-Polyurethan-Sandwichbauteile mit Deckschichten aus Glasfaserpolyester und mit einem Stützkern aus Polyurethan-Hartschaum zur Verwendung im Fahrzeugbau u. dgl.

mit vorwiegend tragenden Funktionen, gekennzeichnet dadurch, daß die Deckschichten aus Glasfaserpolyester und der Stu#tzkern aus Polyurethan-Hartschaum in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen, vorzugsweise in einer Form, hergestellt werden, wobei zur Erreichung einer gleichmäßigen, definierten Wanddicke der Deckschichten zwischen den Deckschichten und den Verankerungsmaterialien eine Sperrschicht vorgesehen ist, während das Verankerungsmaterial als formstabiler Vorformling in die Form gelangt und danach das Schäumen des Polyurethan-Hartschaumes und darauffolgend das Injizieren des Harzes vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sperrschicht aus Spezialpapier, Spezialfolie oder getränktem Feingewebe besteht.
3. Verfahren nach Pkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß bei Verwendung einer Sperrschicht aus Feingewebe diese mit der Verankerungsschicht verklebt ist.
4. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verankerungsschicht als einlagige Schicht, d. h. nicht mehrschichtig, verwendet wird.
5. Verfahren nach Pkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verankerungsschicht als formstabiler Vorformling für sphärisch gekr#n1nite Bauteile durch Sprühen ton Versteifungsmittel hergestellt werden.
6. Verfahren nach Pkt. 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Verstärkungsmaterialien aus mineralischen oder organischen Ausgangsstoffen hergestellt werden.