DE3203004A1 - Waermeisolierender verbundbaukoerper und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Waermeisolierender verbundbaukoerper und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
PFENNING · MAAS · MEINIG ^" :-PATENTANWÄLTE
SPOTT PUSCHMANN Berlin München
BBA GROUP LIMITED München, 28.01.1982
Whitechapel Road P 901/82
Cleckheaton, Yorkshire, Pu/rei BD19 6HP, England
Wärmeisolierender Verbundbaukörper und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbundbaukörper zur thermischen
Isolation.
Im wesentlichen starre oder steife Verbundbaukörper zur Wärmeisolation
werden in unterschiedlichen Konfigurationen und unterschiedlichen
Abmessungen in großem Umfange in der Industrie als temperaturfeste Schilder zwischen zwei benachbarten Zonen benötigt.
Beispielsweise werden in der Kraftfahrzeug-Industrie solche temperaturfeste Schilder sehr oft zwischen dem Motor- und Passagierraum
sowie zwischen den Leitungen für die Auspuffgase, dem Benzintank und ähnlichem und dem Passagierraum benötigt. Um eine bessere
Kraftstoffverbrennung und eine Verringerung schädlicher Emissionen
im Auspuffgas - die aus Gründen des Umweltschutzes unerwünscht sind - zu erreichen, ist in letzter Zeit die Arbeitstemperatur der
Antriebsmotoren beträchtlich erhöht worden, so daß ein Bedarf an einer wirksamen Wärmeisolierung zwischen den aufgeheizten Motor-
bauteilen und seiner Auspuffleitungen und dem Passagierraum sowie
dem Benzintank entstanden ist. Darüber hinaus erfordert die Sicherheit und der Komfort der Passagiere eine solche Wärmeisolierung.
Selbst in Fahrzeugen, die ohne Abgasüberwachung gebaut sind, kann die im Motorraum entstehende Wärme zu Problemen führen. Dies gilt
insbesondere für Fahrzeuge mit Frontantrieb, insbesondere in Verbindung mit der heutigen Tendenz, die Abmessungen der Fahrzeugkarosserien
zu verkleinern, was zu Beschränkungen des Luftflusses um den Motor und damit zur Erhöhung der Temperatur im Motorraum
führt. Für die Montage von solchen Hitzeschildern in Kraftfahrzeugen ist es üblich, daß der Fahrzeug-Konstrukteur nicht nur die
Orte für die Anbringung solcher Hitzeschilder, sondern auch eine bestimmte Form und Abmessung vorschreibt.
Um diesen Forderungen zu genügen, sind solche wärmeisolierenden Verbundbaukörper für Kraftfahrzeuge bisher in einem dreistufigen
Arbeitsverfahren hergestellt worden, von denen die Stufe 1 das Imprägnieren eines nicht gewebten Asbestfilzes mit einem Phenolharz
mittels eines Handstreichprozesses umfaßt. In Stufe 2 läßt man das mit dem Kunststoff aufgebrachte Lösungsmittel teilweise
verdampfen, um dem Asbestfilz eine halbsteife Form zu geben. In der dritten Stufe wird die halbsteife Asbestmatte im Handauflegeverfahren
über eine Form gelegt und sowie eine weitere Schicht Kunststoff von Hand aufgebracht. Die aufgebrachte Matte wird dann
auf der Form belassen, um auszuhärten.
Ein solches Verfahren zur Herstellung von wärmeisolierenden Verbundbaukörpern
ist jedoch in vieler Hinsicht unbefriedigend, da das Handauflegeverfahren und das Handstreichverfahren zu Verbundbaukörpern
unterschiedlicher Dicke führt, was Schwierigkeiten in der Reproduktion von genormten Größen und Formen mit sich bringt. Auch
ist die mit Hilfe des Handauflegeverfahrens erreichbare Formstabilität mangelhaft, ganz abgesehen davon, daß das Einstreichverfahren
von Hand und das Handauflegeverfahren kommerziell uneffektive labormäßige und daher teuere Verfahren sind. Schließlich sind mit dem be-
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schriebenen Verfahren hergestellte wärmeisolierende Verbundbaukörper
auch deshalb unbefriedigend, da ihre halbsteife Form sich nicht oder nur sehr schlecht in der Form vorhandenen Ecken anpaßt und der
aufgebrachte Kunststoff die Tendenz hat, abzulaufen und sich in Tälern und Tiefpunkten des herzustellenden Verbundbaukörpers zu
sammeln. Darüber hinaus bringt die Benutzung offener Formen den Nachteil mit sich, daß die der Form abgewandte Oberfläche des herzustellenden
Verbundbaukörpers rauh, uneben und porig wird. Dies ist für wärmeisolierende Verbundbaukörper zur Verwendung in Kraftfahrzeugen
besonders unerwünscht, da dort im Betrieb Öl und Benzin an solchen Oberflächen sich ansammeln und Ursache für gefährliche
Feuerunfälle sind. Bei der Anwendung solcher wärmeisolierender Verbundbaukörper in der Kraftfahrzeugtechnik ist es auch notwendig,
daß diese eine gewisse Flexibilität aufweisen, um sie auf Befestigungsbolzen
der Karosserie aufbringen bzw. mit Befestigungslöchern in Übereinstimmung bringen zu können. Hierbei ist zu berücksichtigen,
daß diese Schwierigkeiten nicht zu umgehen sind, da bei der Herstellung der Karosserien diese Befestigungspunkte nicht immer
exakt stets am gleichen Ort vorhanden sind. Die Verwendung von in herkömmlicher Weise hergestellten Hitzeschildern ist daher auch
aus diesem Grunde unbefriedigend, da Asbestmatten spröde und bröckelig sind und daher bei der Montage an den Befestigungsstellen
ausbrechen, so daß eine einwandfreie Befestigung nicht möglich ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen neuen wärmeisolierenden Verbundbaukörper
sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen,
der ohne die vorstehend beschriebenen Mängel ist.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch einen mit einer
hitzebeständigen, gitterähnlichen Struktur verstärkten Spritzgußkörper, der aus einer annähernd ausgehärteten Kunstharzmischung
aus Phenolharz in wässriger Lösung und einem katalytischen Härter besteht.
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Ein Verfahren zu seiner Herstellung ist gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß in eine Spritzgußform eine gitterähnliche Struktur aus hitzebeständigem Material gelegt vrird, daß in
die Spritzgußform eine Phenolharzmischung in wässriger Lösung mit einem Katalysator als Härter eingespritzt wird und daß das Harzgemisch
ausgehärtet wird, um einen durch die Gitterstruktur verstärkten, im wesentlichen steifen Verbundbaukörper zu erhalten.
Die die Verstärkung des Verbundbaukörpers bildende hitzebeständige
Struktur ist beispielsweise eine gewebte Struktur, eine Fasermatte
oder ein Gewirk aus hitzebeständigem Material, wie beispielsweise Asbest oder vorzugsweise aus Glasfasern.
Als bevorzugtes Material für die hitzebeständige, gitterförmige Struktur wird eine Matte aus handelsüblichen, als Ε-Glasfaser bezeichneten
Glasfasern in ununterbrochener Faserform verwendet. Diese Matte kann aber auch aus einer Mischung von solchen ununterbrochenen
nE-GlasfasernM und geschnittenem Fasermaterial bestehen.
Das Verstärkungsmaterial sollte mindestens eine Lage umfassen mit einem Mattengewicht von 600 g/qm oder aber zwei Lagen mit einem
Mattengewicht von 450 g/qm. Wird für die Herstellung des Verbundbaukörpers
eine geschlossene Form verwendet, so können rechteckige Stücke des Verstärkungsmaterials benutzt werden, die beim Einlegen
in die Form zugerichtet werden in der Weise, daß nach dem Schließen der Form die überstehenden Teile der Verstärkungsmatte beispielsweise
abgeschnitten werden.
Beim Einspritzen der Kunstharzmischung in die mit der Verstärkung aus hitzebeständigem Material versehene Form durchdringt die Kunstharzmischung
die Zwischenräume in der gitterähnlichen Struktur, so daß nach der Aushärtung der Kunstharzmischung die gitterähnliche
Struktur ein unablösbarer Bestandteil des Verbundbaukörpers geworden ist.
Um ein Zusammensacken oder eine Disorientierung der gitterähnlichen
Verstärkung innerhalb des Spritzgußwerkzeuges zu verhindern, insbesondere während des Einspritzens der mit dem Härter vermischten
Kunstharzmischung, kann die Struktur ebenfalls verstärkt sein, beispielsweise durch ein geeignetes Imprägnierungs- oder Bindemittel,
das auf die Gewebematte oder auf die Glasfasern aufgebracht ist.
Der Verbundbaukörper erhält seine endgültige Form während des Aushärtens
in der Spritzgußform. Eine bekannte, für diesen Zweck geeignete Mischung eines Phenolharzes in wässriger Lösung und einem
flüssigen Katalysator als Härter besteht beispielsweise aus 78 %
Phenolharz mit 22 % Wasser und der Härter aus 67 % Sulphonsäure mit 33 % Phosphorsäure, alles in Volumen-Prozent. Vorzugsweise werden
das Phenolharz in wässriger Lösung und der Katalysator als Härter in flüssiger Form vor dem Einspritzen in die Spritzgußform miteinander
gemixt, um eine gleichmäßige Verteilung der Mischung innerhalb der Hohlkörper der Form zu erreichen und sicherzustellen, daß
die homogene Mischung die Zwischenräume der gitterähnlichen Verstärkungsstruktur
durchdringen kann. Die Kunstharzmischung wird vorzugsweise bei Temperaturen von, +30 C bis +80 C ausgehärtet und
die Spritzgußform kann beim Spritzvorgang, falls notwendig, durch V/asser aufgeheizt werden, um die Aushärtung zu beschleunigen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der wärmeisolierende Verbundbaukörper gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiteiligen
geschlossenen Form durch Spritzgießen hergestellt, indem in die offene Form eine Matte aus endlosen Ε-Glasfasern oder eine
Matte aus einer Mischung aus endlosen Ε-Glasfasern und geschnittenen Glasfasern eingelegt wird. Die aus Metall bestehende Spritzgußform
ist aus nickelplattiertem Aluminium hergestellt. Der Nickelüberzug auf den Aluminiumteilen verhindert eine Reaktion der in der
Kunstharzmischung vorhandenen Säuren mit dem Aluminium und das Freisetzen von Wasserstoff. Vor ihrem Einsetzen in die Form wird die
Glasfasermatte auf die gewünschte Größe zugeschnitten und werden die Oberflächen der Spritzgußform mit einem Trennmittel auf Silikon-
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ZU
basis besprüht. Die Spritzgußform wird dann geschlossen und der flüssige Kunststoff mit dem Katalysator als Härter in flüssiger
Form werden in die Hohlräume der Form unter Druck eingespritzt. Das Phenolharz und der Katalysator als Härter in flüssiger Form
werden vor dem Einspritzen in die Spritzgußform in einem benachbarten Mischkopf miteinander gemischt. Nach dem Einspritzen der
Kunstharzmischung bleibt die Form für etwa fünf Minuten bei +40 C
geschlossen; in dieser Zeit erfolgt die Warmhärtung des Verbundbaukörpers. Die Spritzgußform wird dann geöffnet und das Spritzguß-Formteil
herausgenommen. Überschüssiger Kunststoff und entstehender Grat an den Kanten des auf diese Weise erhaltenen Verbundbaukörpers
werden entfernt und dieser schließlich dadurch komplettiert, daß er in eine Lehre oder eine Vorrichtung eingebracht
wird, um an vorgesehenen Verdickungen Befestigungslöcher zu bohren.
Claims (27)
1. Masse zur thermischen Isolation, insbesondere Verbundbaukörper,
dadurch gekennzeichnet , ' daß er ein mittels einer hitzebeständigen, gitterähnlichen Struktur
verstärkter Spritzgußkörper ist, der aus einer annähernd starr ausgehärteten Kunstharzrnischung aus Phenolharz
in wässriger Lösung und einem Katalysator als Härter besteht.
2. Verbundbaukörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die gitterähnliche Struktur aus
gewebtem, hitzebeständigen Material besteht.
3- Verbundbaukörper nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet , daß die gitterähnliche Struktur aus einer Fasermatte oder aus einem Gewirk aus
hitzebeständigem Material besteht.
4. Verbundbaukörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die gitterähnliche
Struktur Asbestfasern enthält.
5. Verbundbaukörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die gitterähnliche
Struktur Glasfasern enthält.
-2-
6. Verbundbaukörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß als Glasfasern kontinuierliche oder
geschnittene Glasfasern verwendet sind.
7. Verbundbaukörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die als Verstärkung
dienende Struktur mindestens aus zwei übereinanderliegenden, gitterähnlichen Strukturen aus hitzebeständigem
Material besteht.
8. Verbundbaukörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die ausgehärtete
Kunstharzmischung die Zwischenräume der gitterähnlichen Verstärkung derart durchsetzt, daß die Verstärkung ein unablösbarer
Bestandteil des Verbundbaukörpers ist.
9. Verbundbaukörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die gitterähnliche
Struktur mit einer verstärkenden Komponente versehen ist, um ein Zusammensacken oder eine Desorientierung
der Struktur zu vermeiden.
10. Verbundbaukörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der als Katalysator
verwendete Härter Sulphon- und Phosphor-Säure aufweist.
11. Verbundbaukörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kunstharzmischung im wesentlichen
aus 78 % Phenolharz mit 22 % Wasser und im wesentlichen etwa 67 % Sulphonsäure mit 33 % Phosphorsäure, alles in Volumen-Prozenten,
besteht.
12. Verbundbaukörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß er die Form
eines für Kraftfahrzeuge geeigneten Hitzeschildes hat.
13· Verfahren zur Herstellung einer der thermischen Isolierung
dienenden Masse, insbesondere eines Verbundbaukörpers, dadurch gekennzeichnet , daß in eine Spritzgußform
eine gitterähnliche Struktur aus hitzebeständigem Material gelegt wird, daß in die Spritzgußform ein Phenolharz-Gemisch
in wässriger Lösung mit einem Katalysator als Härter eingespritzt wird und daß das Harzgemisch ausgehärtet
wird, um einen durch die gitterähnliche Struktur verstärkten Verbundbaukörper zu erhalten.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kunstharzmischung in die Spritzgußform derart eingespritzt wird, daß sie die Zwischenräume der gitterähnlichen
Struktur durchdringt, um diese Struktur zu einem unablösbaren Bestandteil des Verbundbaukörpers zu machen, sobald
die Kunstharzmischung ausgehärtet ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß die gitterähnliche Struktur dadurch
hergestellt wird, daß mindestens zwei übereinanderliegende Lagen einer Fasermatte in die Spritzgußform eingelegt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet
, daß die gitterähnliche Struktur mit einer verstärkenden Komponente versehen wird, um deren
Zusammensacken oder deren Disorientierung in der Spritzgußform zu vermeiden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Struktur durch das Schließen
der Spritzgußform in ihrer Lage orientiert wird.
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18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 1?, dadurch gekennzeichnet , daß das Phenolkunstharz in wässriger
Lösung vor dem Einbringen in die Spritzgußform mit dem als Härter dienenden Katalysator gemischt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß der als Härter dienende Katalysator
Sulphon- und Phosphorsäure enthält.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die in die Spritzgußform eingebrachte Kunstharzmischung im wesentlichen aus 78 % Phenolharz mit 22 %
Wasser und vorzugsweise 67 Sulphonsäure mit 33 % Phosphorsäure, bezogen auf das Volumen, besteht.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet , daß die verwendete gitterähnliche
Struktur aus mindestens einem gewebten, fasrigen oder gewirkten, hitzebeständigen Material besteht.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß das hitzebeständige Material
mindestens Asbest- und Glasfasern umfaßt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch g e .ke-n
η zeichnet , daß das Kunstharzgemisch in der Spritzgußform ausgehärtet wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spritzgußform für das Aushärten der eingebrachten Kunstharzmischung auf +30 bis +80 C aufgeheizt wird.
25. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens die Höhlungen der
Spritzgußform mit einem Nickelüberzug versehen werden, um eine Reaktion zwischen den Formteilen und den Säuren im verwendeten
Härter zu vermeiden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet , daß*vor der Füllung der Spritzgußform
mit einem aus einem Trennmittel bestehenden Überzug versehen werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet , daß der Verbundkörper in der Form
eines Hitzeschildes für ein Kraftfahrzeug ausgebildet wird und daß der Montage des Hitzeschildes dienende Ausbildungen
zur Aufnahme von Befestigungslöohern durch den Spritzgußvorgang ausgeformt werden.
*die Höhlungen
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