DE3521828C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere großformatigen Formteilen aus faserverstärktem Polyurethan-Schaum, bei dem eine oder mehrere Faservliesmatten, die aus Mineral- und/oder Naturfasern, Kunststoff- oder Metallfasern, oder aus endlosgrobtitrigen Glas- und/oder Sisalfasern und/oder Kokosfasern, in Form von Endlosfasern und/oder grobfaserigem Material, bestehen, zusammen mit einem Reaktionsgemisch aus Polyrol, Isocyanat und weiteren Zusätzen, in ein Formwerkzeug eingebracht werden und die verbleibenden Hohlräume unter Ausbildung der Gestalt des fertigen Formteils zeitlich parallel zu dem Ablauf der chemischen Reaktion mit dem reaktionsfähigen Gemisch ausgefüllt werden, wobei das Gewicht der Faservliesmatten 40 bis 60 Gewichtsprozent des fertigen Formteiles ausmacht und die Polyolkomponente des Reaktionsgemisches mit 30-60 Gewichtsprozent, vorzugsweise mit 40-50 Gewichtsprozent eines Gases beladen wird.

Es ist bereits bekannt, Formteile aus Schaumkunststoffen herzustellen, indem man entsprechende Gemische aus einem Polyol, einem Isocyanat und andere Zusätze in ein Formwerkzeug einbringt, in welchem dann die Komponenten chemisch miteinander reagieren und sich in dem Formwerkzeug die gewünschte äußere Gestalt des Formteiles ausbildet.

Es ist auch bekannt, vor allem die Festigkeitseigenschaften derart hergestellter Formteile zu verbessern, indem Fasern oder Fasermatten in das benutzte Formwerkzeug mit eingelegt werden, die dann bei der nachfolgenden chemischen Reaktion eine unlösbare Verbindung mit dem sich bildenden Schaumkunststoff eingehen. Bei dieser Verfahrensweise hat sich jedoch in der Praxis, insbesondere bei der Herstellung größerer Formteile ergeben, daß eine ausreichende Benetzung und Durchdringung mit dem Reaktionsgemisch immer nur auf sehr kurzen Strecken möglich ist.

In einer anderen Verfahrensweise wird angegeben, daß durch Zugabe eines Fließverbesserers für das Reaktionsgemisch die Durchdringung der Matten verbessert werden soll. Eine derartige Zugabe führt jedoch zu einer Verschlechterung der Gebrauchseigenschaften des späteren Endproduktes.

Außerdem beschreibt die DE-PS 9 40 787 Schwimmkörper aus Polyurethan-Schaumstoffen, bei denen die Festigkeit und Tragfähigkeit erhöht und gleichzeitig das Verfahren zu ihrer Herstellung vereinfacht werden soll, indem bei der Herstellung dieser Schwimmkörper so vorgegangen wird, daß der Schwimmkörper an seiner Oberfläche ein Faservlies enthält und das spezifische Gewicht des Schaumstoffes vom Mantel zum Kern hin abnimmt.

Aufzuführen ist auch die DE-OS 18 03 790, die sich im wesentlichen auf ein Fasergelege für die Armierung von Schaumstoffkörpern und Verfahren zur Herstellung dieser Schaumstoffkörper bezieht, wobei das Fasergelege aus einem oder mehreren endlosen Fäden besteht und bei niedriger Dichte voluminös ist.

Zu benennen ist auch noch die DE-OS 21 32 284, in der ein Verfahren zum Herstellen von faserverstärkten Hartschaumkörpern beschrieben wird, wobei das wesentliche Verfahrensmerkmal darin besteht, daß eine vorbestimmte Gewichtsmenge lufthaltiger Fasermasse über die ganze Bodenfläche eingefüllt wird.

Ebenfalls noch anzugeben ist die FR-PS 20 23 041, in der ein Verfahren zur Herstellung von Leichtbaukörpern bzw. -platten unter Verwendung langfaserigen Materials beansprucht wird, wobei ebenfalls das langfaserige Material zusammen mit der vereinigten flüssigen Reaktionskomponente in eine Form gebracht werden.

Schließlich beschreibt die DE-AS 17 04 642 einen hochbeanspruchbaren Schaumstoffkörper, insbesondere aus Polyurethan mit einem Schaumkern mit einer diesen umgehenden Deckschicht, deren Innenseite mit einer faserförmigen, gegebenenfalls aus mehreren Lagen bestehenden und im wesentlichen in der Randzone des Schaumkernes angeordneten Verstärkungseinlage verbunden ist, die mindestens aus einer Armierungsmatte und einem Fasergebilde besteht, wobei eine Vielzahl von Fasern des Fasergebildes durch die Armierungsmatte hindurchreichen und sowohl im Schaumkern als auch in der Deckschicht verankert sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung insbesondere großformatiger Formteile zu entwickeln, bei denen die vorher angegebenen Nachteile nicht auftreten und die erhaltenen Formteile ganz besonders große Festigkeitseigenschaften bei einem geringen spezifischen Gewicht besitzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem Herstellungsverfahren in dem Formwerkzeug zwei Vliesmatten unter Zuhilfenahme einer Faservliesmatte aus grobtitrigen Sisalfasern als Distanzhalter in gespreizter Form knapp unterhalb der Oberfläche des fertigen Formteils gehalten werden.

Das Eintragen des Reaktionsgemisches in das Formwerkzeug, in das bereits die Faservliesmatten eingelegt worden sind, kann dabei - entsprechend der vorgegebenen Ausbildung des herzustellenden Formteiles - mittels eines mit der Hand zu führenden Zugabegerätes erfolgen. Es kann dazu aber auch ein maschinelles Zugabegerät benutzt werden, mit dem die Zugabe des Reaktionsgemisches in das Formwerkzeug programmgesteuert und dosierbar vorgenommen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert werden:
In ein auf 70°C temperiertes Formwerkzeug in den Abmessungen von 830 x 715 mm wird in die Formunterschale eine Glasfaservliesmatte mit einem Flächengewicht von 225 g/m², darauf eine Sisalfaservliesmatte mit einem Flächengewicht von 500 g/m² und darauf wiederum eine Glasfaservliesmatte mit einem Flächengewicht von 225 g/m² eingelegt. Gleichzeitig wird ein Polyurethanschaumgemisch, bestehend aus Polyol, Isocyanat und Additive hergestellt, wobei das Mischungsverhältnis von Polyol zu dem Isocyanat 1 : 1,7 beträgt. Das Polyol wird dabei vor dem Mischungsvorgang mit 40 Gewichtsprozent an Luft beladen. Zusätzlich enthält das Reaktionsgemisch als Farbkomponente noch eine Rußdispersion.

Das Reaktionsgemisch wird dann auf 30°C erwärmt und mittels eines Handhabungsgerätes auf die obere Glasfaservliesmatte in dem Formwerkzeug changierend aufgebracht.

Nach dem Eintragen des PUR-Gemisches in die Formunterschale wird die Formoberschale zugefahren, wodurch das Reaktionsgemisch nach unten durch die Faservliesmatten gedrückt wird, während gleichzeitig die Luft aus dem Formwerkzeug verdrängt wird. Dabei expandiert dann das Polyurethanschaumgemisch und füllt die vorher vorhandenen Hohlräume in den aufeinanderliegenden Faservliesmatten aus. Nach einem Zeitraum von 90 Sekunden ist die Aushärtung des Reaktionsge­ misches abgeschlossen und die obere Formschale kann wieder zurückge­ fahren werden. Es entsteht ein großformatiges Formteil in den Dimensionen von 830 x 715 mm mit einem Flächengewicht von 1450 g/m² und 4 mm Stärke, das ein spezifisches Gewicht von 0,5 ± 0,1 g/cm³ aufweist.

Das erhaltene Formteil besitzt eine ausgezeichnete Dimensionsstabi­ lität. Bei einer Temperatur von 90°C ergeben sich nämlich nur Ab­ weichungen von ±0,02%, bei einer Temperatur von -40°C ebenfalls von ±0,02%. Es weist bei einer Lagerung im Freien eine Feuchtig­ keitsaufnahme von maximal 0,5% auf. Wird das Formteil unter Wasser gelagert, so weist es eine Quellung von maximal 0,2% auf. Die Schlag­ zähigkeit des Formteils liegt bei einer Stärke von 4 mm bei ungefähr 30 KJ/m², während der Elastizitätsmodul bei einem 3-Punkte-Biegever­ such bei 4 mm Stärke bei ungefähr 2800 N/mm² liegt.

Die Zeichnungen beziehen sich auf die Herstellung einer Abdeckplatte für ein Kraftfahrzeug, mit Außenabmessungen von 830 x 715 mm mit einem Flächengewicht von 1450 g/m², 4 mm Stärke und einer Tiefe von 50 mm.

Die Fig. 1 zeigt das aus der Formoberschale 1 und der Formunter­ schale 2 bestehende Formwerkzeug, in das auf die Innenseite der Form­ unterschale 2 eine untere Glasfaservliesmatte 3, eine Sisalfaser­ vliesmatte 4 und eine obere Glasfaservliesmatte 5 eingelegt sind.

Die Fig. 2 zeigt den Zustand nach dem Herabfahren der Formober­ schale 1 auf die mit den Faservliesmatten ausgelegte Formunterschale 2, das unmittelbar nach dem Einbringen des Reaktionsgemisches auf die Faservliesmatten erfolgt, wobei eine Verdichtung der Faservlies­ matten erfolgt und das Reaktionsgemisch infolge der ablaufenden chemischen Reaktion durch seine Expansion die vorher vorhandenen Hohlräume innerhalb der Faservliesmatten ausfüllt. Nach einem Zeit­ raum von 90 Sekunden ist die Aushärtung des Reaktionsgemisches abgeschlossen und das fertige Formteil 6 aus faserverstärktem Polyurethanschaum ist gebildet. Die in den Formwerkzeugen vor dem Preßvorgang vorhandene Luft sowie die aus der Luftbeladung der Polykomponente herrührende Luft entweicht dabei durch die zwischen der Formoberschale 1 und der Formunterschale 2 vorhandene Spalte 7 und 8.

Sofort nach dem Aushärtungsvorgang wird - gemäß Fig. 3 - die Form­ oberschale 1 des Formwerkzeuges wieder zurückgefahren. Das fertige Formteil 6 kann dann der Formunterschale 2 entnommen werden. An seinen Seitenkanten wird das Formteil dann noch, z. B. durch Abschleifen begradigt.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auch insbesondere großformatige Formteile hergestellt werden können, die große Festigkeitseigenschaften bei einem geringen spezifischen Gewicht besitzen. Derartige Formteile finden heute die vielfältigste Verwendung, insbesondere auch als großformatige Innenverkleidungen von Kraftfahrzeugen, z. B. im Fahrgastraum und im Kofferraum.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch den Einsatz von volumi­ nösen Faservliesmatten, die eine große Raumverdrängung besitzen, der Anteil an Schaumkunststoff verringert und damit Schaumkunststoff eingespart wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von insbesondere großformatigen Formteilen aus faserverstärktem Polyurethan-Schaum, bei dem eine oder mehrere Faservliesmatten, die aus Mineral- und/oder Naturfasern, Kunststoff- oder Metallfaser, oder aus endlosgrobtitrigen Glas- und/oder Sisalfasern und/oder Kokosfasern, in Form von Endlosfasern und/oder grobfaserigem Material, bestehen, zusammen mit einem Reaktionsgemisch aus Polyrol, Isocyanat und weiteren Zusätzen, in ein Formwerkzeug eingebracht werden und die verbleibenden Hohlräume unter Ausbildung der Gestalt des fertigen Formteils zeitlich parallel zu dem Ablauf der chemischen Reaktion mit dem reaktionsfähigen Gemisch ausgefüllt werden, wobei das Gewicht der Faservliesmatten 40 bis 60 Gewichtsprozent des fertigen Formteiles ausmacht und die Polyolkomponente des Reaktionsgemisches mit 30-60 Gewichtsprozent, vorzugsweise mit 40-60 Gewichtsprozent eines Gases beladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vliesmatten unter Zuhilfenahme einer Faservliesmatte aus grobtitrigen Sisalfasern als Distanzhalter in gespreizter Form knapp unterhalb der Oberfläche des fertigen Formteils gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintragen des Reaktionsgemischs in das Formwerkzeug changierend mittels eines steuerbaren, dosierbaren Zugabegerätes erfolgt, welches maschinell und/oder mit der Hand geführt wird.