DE3727770A1

DE3727770A1 - Faserverstaerkter, hoch temperaturstabiler werkstoff

Info

Publication number: DE3727770A1
Application number: DE19873727770
Authority: DE
Inventors: Helmut Pelzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-20
Filing date: 1987-08-20
Publication date: 1989-03-02

Description

Die Erfindung betrifft einen faserverstärkten, hoch temperaturstabilen Werkstoff, insbesondere für die Kapselungvon Motorräumen, für Abdeckungen im Bereich von Schalldämpferanlagen, Deckel für Maschinenteile, Trennwände oder dergleichen bei Kraftfahrzeugen.

Es sind solche Werkstoffe bekannt, bei denen als Bindemittel für die Matrix aus Fasernmaterial thermoplastische Kunststoffe eingesetzt werden. Solche Werkstoffe haben den Nachteil, daß sie bruchanfällig sind und insbesondere für die ge wünschten Einsatzzwecke, wie Motorraumkapselung, Abdeckungen im Bereich von Schalldämpferanlagen, akustische oder thermische Abschirmung, mechanische Abschirmung zur Cw-Wert-Verbesserung, Deckel für Maschinenteile mit hohen Wärmebelastungen und/oder akustische Abschirmung, Trennwände, sämtliche Einsatz zwecke im Kfz-Bereich, sich als wenig brauch bar erwiesen haben.

Desweiteren sind als Bindemittel auch duroplastische Materialien bekannt, die aber keine ausreichende Temperaturbeständigkeit besitzen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff gattungsgemäßer Art zu schaffen, der preiswert herzustellen, leicht verarbeitbar und hoch temperaturbeständig ist, wobei zudem keine Nach härtung des Werkstoffes erforderlich sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die aus dem Fasergebilde bestehende Matrix von einem duroplastischen Bindemittel auf Basis hochvernetzter, trimerisierter Polyurethan-Poly isocyanurate umhüllt ist.

Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Bindemittels wird ein Werkstoff geschaffen, der hohe Temperatur beständigkeit besitzt und darüber hinaus hochfest und schlagzäh ist, wobei eine Nachhärtung dieses Werkstoffes nicht erforderlich ist. Die Verarbeitung ist äußerst preisgünstig und sehr leicht durchzuführen, wobei die aus diesem Werk stoff hergestellten Teile auch nachträglich ver formbar sind und insbesondere beim Einbau nicht bruchanfällig sind.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Matrix aus mindestens einem folgender Bestandteile besteht: Glasfaser, Kohlenstoffaser, aromatische Polyamid faser, synthetische Faserwerkstoffe, in Form von Matten, Geweben, Gelegen bzw. Gewirken.

Desweiteren ist vorgesehen, daß die Matrix mit der Umhüllung als plattenförmiges Element ausge bildet ist.

Um über die Eigenschaften des Werkstoffes selbst hinaus noch eine bessere thermische und/oder akustische Dämmung zu erreichen, wird vorge schlagen, daß mindestens eine Fläche des platten förmigen Elementes eine Schicht aus Dämmaterial aufweist, welche mit dem Umhüllungsmaterial ver bunden ist.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 4 besteht darin, daß in ein Formnest der Matrixwerkstoff eingebracht und lagerichtig gehaltert wird, nach folgend das Bindemittel als Zweikomponenten- System in flüssiger, vermischter Form in das auf ca. 40° bis 140°C, insbesondere 100° bis 120°C, vorgewärmte Formnest injiziert wird und der Formling nach einer von der Formnesttemperatur ab hängigen Verweilzeit von zwischen ca. 5 bis 60 Sekunden entformt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Platte aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff;

Fig. 2 desgleichen im Schnitt II-II der Fig. 1 gesehen.

Die Platte 1 besteht aus hoch temperaturstabilem Werkstoff und kann bei entsprechender Formgebung, zum Beispiel für die Kapselung von Motorräumen an Kfz. eingesetzt werden. Weitere Einsatzorte können Abdeckungen im Bereich von Schalldämpfer anlagen, akustische Abschirmungen, thermische Ab schirmungen, mechanische Abschirmungen, insbesondere zur Cw-Wert-Verbesserung, Deckel für Maschinen teile mit hoher Wärmebelastung und/oder akustischer Abschirmung, Trennwände und dergleichen, sämtlich im Kfz-Bau sein.

In die Platte 1 ist eine Matrix 2 aus Faserwerkstoff eingebettet, wobei die Matrix aus einem folgender Bestandteile oder deren Mischungen bestehen kann:

Glasfasermatten, Kohlenstoffasern, aromatische Polyamidfasern, synthetische Faserwerkstoffe, sämt liche Materialien in Mattenform, Gewebeform, Gelege form oder Gewirkform.

Die Matrix 2 ist von einem duroplastischen Binde mittel 3 auf der Basis hochvernetzter, trimeri sierter Polyurethan-Polyisocyanurate umhüllt. Während der Herstellung des Werkstoffes, beispielsweise in Plattenform, können andere Elemente in die Ober fläche des Bindemittels mit eingeformt werden, so zum Beispiel Dämmaterialien (thermisch und/oder akustisch), wobei diese Materialien auf der späteren Innenfläche bzw. Außenfläche der Platte angeordnet sein können. Die Anordnung ist je nach Einbauort entsprechend zu wählen.

Zur Herstellung eines solchen Werkstoffes bzw. einer aus solchem Werkstoff gefertigten Platte wird in ein offenes oder geschlossenes Formnest der Matrixwerkstoff in geeigneter und gewünschter Art eingebracht und gegebenenfalls lagerichtig ge haltert. Das Formnest wird dann auf eine Temperatur zwischen 40° und 140°C, vorzugsweise zwischen 100° und 120°C erwärmt und dann das Matrix-Binde mittel auf Basis hochvernetzter, trimerisierter Polyurethan-Polyisocyanurate injiziert. Dabei wird dieses Bindemittel als Zweikomponenten-System einer A- und einer B-Komponente in flüssiger Form durch Mischung auf üblichen geeigneten Zwei komponenten-Dosieranlagen vorbereitet und an schließend in die Form gefüllt. Bei den vorge nannten Formnest-Temperaturen erfolgt unter dem üblichen Preßdruck eine Reaktion des einge tragenen Gemisches innerhalb einer Zeit von 1 bis 30 Sekunden. Es wird dabei ein hochfester, schlagzäher Werkstoff geschaffen. Die Entform zeiten dieser Formkörper liegen zwischen 5 und 60 Sekunden. Ein Nachhärten dieses Werkstoffes ist nicht erforderlich.

Es wurden nach der Erfindung Probeplatten der Ab messung 200×200×2,3 mm hergestellt und hin sichtlich ihrer Eigenschaften überprüft. Beim Einsatz einer Matrix aus zwei Lagen Glasvlies von 450 g/m² wurde eine Biege-E Modul von 3342 N/mm², eine lzod Schlagzähigkeit bei RT von 69-99 kJ/m² und bei 40°C von 54 bis 61 kJ/m² gemessen. Die Temperaturbeständigkeit ergab folgende Werte:

(sag-Test 4 h)\|<230°C
Dichte	0,98 g/cm³
Flächengewicht	2,25 g/cm².

Eine weitere Probeplatte wurde mit 4 Lagen Glas vlies ausgestattet und ergab eine Schlagzähigkeit bei Raumtemperatur von 130 kJ/m². Beim sag-Test ergab sich über 2 Stunden bei 250°C kein Abfall der Werte.

Die Herstellungsparameter für die Probeplatten waren folgende:

Formtemperatur
ca. 100°C
Preßdruck	ca. 300 bar
Entformzeit:	<20 s

Bei der Herstellung der Probeplatten wurde für das Bindemittel folgende Rezeptur verwendet:

Arcopol DS 25
100.00
Kaliumacetat (30-%ig in EG)	1,50
33 LV	0,50
DBTDL	0,10
Suprasec VM50	160.00.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

1. Faserverstärkter, hoch temperaturstabiler Werkstoff, insbesondere für die Kapselung von Motorräumen, für Abdeckungen im Bereich von Schalldämpferanlagen, Deckel für Maschinenteile, Trennwände oder der gleichen bei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Fasergebilde bestehende Matrix (2) von einem duroplastischen Bindemittel (3) auf Basis hochvernetzter, trimerisierter Polyurethan-Polyisocyanurate umhüllt ist.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (2) aus mindestens einem folgender Bestand teile besteht:
Glasfaser, Kohlenstoffaser, aromatische Polyamidfaser, synthetische Faserwerkstoffe, in Form von Matten, Geweben, Gelegen bzw. Gewirken.

3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Matrix (2) mit der Um hüllung (3) als plattenförmiges Element (1) ausgebildet ist.

4. Werkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Fläche des plattenförmigen Elementes (1) eine Schicht aus Dämmaterial auf weist, welche mit dem Umhüllungsmaterial (3) verbunden ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Formnest der Matrixwerkstoff einge bracht und lagerichtig gehaltert wird, nachfolgend das Bindemittel als Zweikomponenten-System in flüssiger, vermischter Form in das auf ca. 40° bis 140°C, insbesondere 100° bis 120°C, vorgewärmte Formnest injiziert wird und der Formling nach einer von der Formnesttemperatur abhängigen Ver weilzeit von zwischen ca. 5 und 60 Sekunden ent formt wird.