DE3239094A1

DE3239094A1 - Verfahren und vorrichtung zur verstaerkung von faserstoff-formteilen

Info

Publication number: DE3239094A1
Application number: DE19823239094
Authority: DE
Inventors: Franz 4150 Krefeld Bovender
Original assignee: Deutsche Fibrit Gesellschaft Ebers and Dr Mueller mbH
Current assignee: Deutsche Fibrit Gesellschaft Ebers and Dr Mueller mbH
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1982-10-22
Publication date: 1984-04-26
Also published as: EP0107155A2; EP0107155A3

Description

DEUTSCHE FIBRIT GESELLSCHAFT
EBERS & DR. MÜLLER mbH
Cracauer-Straße 55
4150 Krefeld

Verfahren und Vorrichtung zur Verstärkung von Faserstoff-Formteilen

Die Erfindung bezieht sich' auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur nachträglichen Verstärkung und Verbesserung von cellulosehaltigen Faserstoff-Formteilen, wie sie beispielsweise in den DE-PSen 803 019 und "8O3 085 beschrieben sind.

Nach dem heutigen Stand der Technik werden derartige Formteile in wesentlichen Stückzahlen hergestellt, teilweise durch oberflächliche Imprägnierung mit Kunstharzen in ihrem Eigenschaftenbild wünschenswert abgerun det, un d überall dort technisch eingesetzt, wo die damit erzielbaren Endeigenschaften mit den gestellten Anforderungen gezielt in Einklang zu bringen sind. Große Anwendungsbereiche dieser Formteile sind derzeit u.a. als Träger von Innenausstattungsteilen im Kraftfahrzeugbau sowie als Material für Lautsprechermembranen usw. zu sehen.

Der Mangel an diesem Stand der Technik ergibt sich aus der nicht immer ausreichend erzielbaren Ei gen schäften vi el f al t der Faserstoff-Form teile, um diese auch für wesentlich anspruchsvollere technische Aufgaben und ggf. als Konstruktionswerkstoff einsetzen zu können. Vor allem hinsichtlich der mechanischen Festigkeit,

der Ob erflä chen hä rte, der Krafteinleitungsmöglichkeit, der Wasserb eständi gk ei t, der Temperaturbeständigkeit, der elektrischen Eigenschaften, der Üb erl acki erb ark ei t, der Wetterbeständigkeit usw. zeigen die genannten Faserstoff-Fo rm teil e nicht regelmäßi-J das Vermögen von anderen bekannten Formmasse- oder -stoff-Formteil en, wie sie z.B. auf der Basis bekannter Kunststoffe weltweit hergestellt und verarbeitet werden. Diese wiederum demonstrierer, durch ihren hohen Anteil - vorwiegend aus ni chtregen eri erbaren

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Erdvorräten - syntetisierten organischen Grundmaterials den Nachteil sämtlicher in den letzten Jahren deutlich gewordener Abhängigkeit mit allen damit zusammenhängenden Problemen.

Die Aufgabe, die daraus erwächst, ist die wirtschaftliche und einfache Verbesserung von Faserstoff- Fo rm teil en, um mit diesen das Eigenschaftenniveau von Kun ststo f f- Fo rm teil en zu erreichen und dabei gleichzeitig den bekannt hohen Anteil von verfügbaren und regenerierbaren Rohstoffen zu nutzen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung besteht in der Nachbehandlung von Faserstoff-Formteilen mit Medien, die den Formteilen völlig neue Eigenschaften vermitteln.

Bekanntlich können flüssige i so cyan atgrupp en hai ti ge Mono-, Oligo- und/oder Polymere mit Inhaltsstoffen von Holz- und/oder Cellulosestoffbestandteilen chemisch zu Festkörpern reagieren und gemeinsam mit diesen einem Härtungsprozeß, wie beispielsweise in -"Polyurethane in der fünften Dekade"- v. G.Oertel KUNSTSTOFFE 1/81 - erwähnt, unterzogen werden, ohne einer weiteren Komponente wie z.B. eines Polyols o.a. zu bedürfen. Daneben ist die vorhandene rel. hohe Gas- und/oder Flüssigkeitsaufnahme und -durchlässigkeit bei den genannten Fasersto f f-Fo rmkörpern typisch.

Weiterhin ist die Empfindlichkeit von flüssigen technischen Isocyanaten gegenüber den mit ihnen reaktionsfähigen Bestandteilen von Kontaktstoffen im Hinblick auf unerwünschte Veränderung der Lieferformen bzw. der ihrer Lagerstabilität bekannt.

Die Nachbehandlung von Fasersto ff-Fo rm teil en wird dementsprechend mit i so cy an athal ti gen , flüssigen Harzen unter Bedingungen durchgeführt, die die Flüssigkeitsaufnahme der Formteile ausnutzen und gleichzeitig den Kontakt der mit I so cyan atgrupp en reagierenden Fo rm teil e-In hai tsstof f e mit dem Harz überall da sicher ausschließen, wo außerhalb des Teiles die Lagerstabilität der Flüssigphase erhalten bleiben muß.

Wesen und Inhalt der Erfindung besteht demnach in einem wirtschaftlichen Verfahren, das die Durchdringung von Paserstoff-Pormteilen mit einem geeigneten Isocyanatharz gewährleistet, dabei den Kontakt von Inhaltsstoffen der Formteile mit nicht in diese eingedrungenen Harzanteilen sicher ausschließt. Die Aushärtung des eingedrungenen Harzanteils erfolgt durch chemische Reaktion mit Inhaltsstoffen der Teile. Die Reaktionsprodukte lagern das Pasergefüge ein, fixieren, füllen und dichten es weitgehend ab. ί

In bevorzugter Ausführungsform gelangt ein ungiftiges Isocyanatharz, das in Viscosität,Reaktivität, NCO-Gehalt und chemischer Struktur auf die Flüssigkeitsaufnähme und den Gehalt an Reaktionspartnern des Faserstoff-Formteils sowie die ge- | wünschten Endeigenschaften hin abgestimmt ist, derart zur Anwendung, daß das Harz mit vorzugsweise bereits entgasten Formteilen zur Benetzung in Kontakt gebracht wird und durch Druckerhöhung in die Formteile eindringt.

Die Formteile können sich im gleichen Behälter über einem Isocyanatharz-^Flüssigkeitsspiegel befinden. Nach Erreichen des gewünschten Vakuums im Behälter, etwa 30 - 100 Torr, überflutet das Harz die Teile. Die Faserstoff-Formteile werden noch im Unterdruck von überschüssiger Flüssigkeit getrennt, nachdem an diesen oberflächlich angelagertes Harz abläuft. B.ei der Druckerhöhung, bevorzugt im Bereich von Atmosphärendruck bis etwa 20 bar, dringt dann ausschließlich das Quantum des noch an den Teilen anhaftenden Harz-Flüssigkeitsfilmes ein und Tropfen- und Läuferbildungen sind ausgeschlossen.

Anschließend kann die Aushärtung in einem separaten Behälter bei erhöhter Temperatur erfolgen.

In weiterer bevorzugter Ausführungsform finden diese Vorgänge in einem dreh- und/oder kippbaren Unter- und/oder Ü berdru ck gefäß statt, wobei durch Drehung des Gefäßes um 180 der Tauchvorgang von Fo rm sto f f-Fo rm teil en in ein I so cy an atharzbad und durch Umkehrung oder weitere Drehung die erneute Trennung beider Komponenten stattfindet.

Nach den genannten Ausführungsformen werden die mit dem einkomponentigen I so cy an atharz behandelten Fasersto f f-Fo rm teile üblichen^ ggf. die Härtung forcierenden Bedingungen ausgesetzt, während der unb ean sp ru chte Anteil des Harzes für Wiederholungen des Vorgangs verfügbar bleibt und bei Bedarf mit Frischware aufgefüllt wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, den Faserstoff mit mechanisch hochfesteren Fasern anzu rei ehern, um deren spezifische Eigenschaften in trastruk tu rel'l in die Endeigenschaften des nachträglich verstärkten Formteils einzu bezi ehen .

In weiterer bevorzugter Ausführungsform werden den Faserstoff-Formteilen Anbauteile wie Nieten, Schrauben, Clips, Klammern usw. vor dem Tauchen an- und/oder eingefügt und damit der Kraftschluß zwischen Formteil und diesen An bau teil en erhöht.

, Di e η eu en Möglichkeiten, die sich durch das erfindungsgemäße

Verfahren ergeben, führen zu preiswerten verstärkten Faserstoff-Form teil en, die vorwiegend aus regen eri er baren, langfristig verfügbaren Rohstoffen bestehen und dabei diesen Teilen bisher nicht bekannte Eigenschaften wie u.a. Wasser- und Wetterbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit, hohe mechanische Festigkeit, Überlackier* barkeit auch mit lö sun gsmi ttel hai ti gen Systemen sowie die Möglichkeit zur universellen Krafteinleitung verleihen und somit in den aussichtsreichen Wettbewerb mit handelsüblichen Form sto ff en, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen, treten bzw. für Faserstoff-Formteile völlig neue Anwendungsbereiche erschließen können.

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B ei spiel:

R
Fünf handelsübliche FIBRIT -Träger (PKW-Türverkleidung) werden in einem Gitterkäfig übereinander mit einem Abstand von ca. 10 < fixiert und in einem Deck el-Tank, der 300 1 tr eines handelsübli chen MDI-Harzes en
neten Einbauten be

thält, über dem Flüssigkeitsspiegel an geeigf esti gt. '

Nach Verschließen des Deckels wird der gesamte Tank bei einer

C bis zu einem Druck von 0,0 7 bar evakuiert 180° gekippt. Dabei gelangen die FIBRIT^R-

Temper.atur von 35

und nach" 5 Min. um

Träger in die Harzflüssigkeit, verbleiben dort 30 und kommen durch Kippen um weitere 180 in die Ausgangsstellung zurück.

Nach dem Belüften des Tanks und öffnen des Deckels sind die Teile frei von größeren anhaftenden Flüssigkeitsrückständen und werden einige Stunden bei 95 C gehärtet.

Die Gewichtszunahme der Teile beträgt 2A-, 5 - 26,0 Gew.%. Die verstärkten Formteile sind kochbeständig und zeigen einen gegenüber dem Ausgangswert um das 3, 5fache gestiegenen E-Modul im Biegeversuch. Frei bewi tterun g zeigt nach 18 Monaten außer Vergilbung k ein en jnegati ven Befund.

Der überschüssige Harzanteil verändert sich durch diese Arbeitsweise in Viscosität und NCO-Gehalt nicht meßbar.

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Claims

COHAIjSZ Sr RLORAOK

PATENTAN WALTS BÜRO SCHUMANNSTR. 97 D-4000 DÜSSELDORF 1

Telelon:(0211) 683346 Telex:08586513 cop d

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF - Dipl-Ing. H. B. COHAUSZ · Dipl.-Ing D H. WERNER

Ansprüche:

(lJ Verfahren zur Eigenschaftsverbesserung, insbesondere der wasserbeständigkeit und mechanischen Festigkeit von aus cellulosehaltiger Paserstoff-Aufschlämmung durch Pressen erzeugten Formt eilen, dadurch gekennzeichnet, 'daß' die" Faserstoff-Formteile einem Unterdruck ausgesetzt, dann mit einem geeigneten fließfähigen Isocyanat in Kontakt gebracht (benetzt),gegebenenfalls nach Entfernen überflüssigen Harzes von der Oberfläche der Formteile einer Druckerhöhung unterworfen und anschließend ausgehärtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Formteile einem Unterdruck von 30 - 100 Torr ausgesetzt und einer Druckerhöhung im Bereich von mindestens Atmosphärendruck bis 20 bar unterworfen werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff-Formstoff verstärkende Füllstoffe oder Körper enthält, die in durch chemische Reaktion ver'festigte, zur intrastrukturellen Kraftverteilung und -weiterleitung beitragende Isocyanatharze eingelagert werden.

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4, Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß Bauteile, die vor dem Prozeß an oder in das Faserstoff'-Formteil gefügt sind, inkorporiert werden. 5

5, Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei parallele röhrenförmige Behälter, deren Innenräume über "Verbindungsstücke, wie Rohrstücke oder einen über die ganze Länge der Behälter oder einen Teil derselben verlaufenden Kanal miteinander verbunden und an eine Vakuumeinrichtung angeschlossen sind, und die um eine zur Behälterachse parallele Achse gemeinsam drehbar gelagert sind, wobei mindestens ein Behälter über einen an seinem einen Ende angeordneten Deckel zugänglich ist und der andere eine verschließbare Flüssigkeitszufuhröffnung besitzt.