DE69711303T2

DE69711303T2 - Verfahren zur Herstellung eines Kerns einer Verbundplatte

Info

Publication number: DE69711303T2
Application number: DE69711303T
Authority: DE
Inventors: Claude Bonnebat; Olivier Brun
Original assignee: Sollac SA; Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2017-09-20
Also published as: ES2171858T3; PT830933E; DE69711303D1; EP0830933B1; ATE215013T1; FR2753652B1; EP0830933A1; FR2753652A1

Description

Die Erfindung betrifft Kerne von Sandwich-Platten und insbesondere flexible Bahnen zur Herstellung solcher Kerne.
Das Patent EP 0 436 419 beschreibt Kerne für die Herstellung von Verbundplatten insbesondere für die Gebäude.
Derartige Platten weisen bspw. zwei ebene Außenlagen aus Stahlblech auf, die mit den beiden Seiten eines Kerns verklebt sind; es handelt sich daher hier um Sandwich-Platten.
Der Kern ist aus einer harzimprägnierten Bahn gebildet und weist Reliefmotive auf, die im allgemeinen eine Zellenform aufweisen, die rechtwinklig zur Hauptebene des Kerns verlaufen; es handelt sich daher hier um einen dreidimensionalen Kern.
Die Zellen bilden ein Netz bspw. aus kegelstumpfartigen Vertiefungen.
Die Höhe der Zellen bestimmt den Abstand zwischen den Außenlagen, d. h. die dicke der Platten.
Derartige Kerne werden im allgemeinen ausgehend von mindestens einer flexiblen Bahn insbesondere aus Textilstoff sowie einem nicht vernetzten wärmehärtbaren Gemisch - der Imprägniermischung - hergestellt.
Man imprägniert die flexible Bahn mit diesem Gemisch im nicht vernetzten Zustand und erhält so eine imprägnierte Bahn, die ihren flexiblen Charakter beibehält.
Als "Imprägniergewicht" ist die Menge des Imprägniergemischs bezeichnet, das auf der Bahn pro Flächeneinheit zurück gehalten wird.
Die Bahn kann nass oder trocken imprägniert werden.
Zum Nassimprägnieren löst man den Imprägnieransatz in einem Lösungsmittel und taucht die zu imprägnierende Bahn in die Lösung.
Die eingesetzten Lösungsmittel erfordern kostspielige Anlagenteile (insbesondere flammwidrige Werkstoffe, Handhabung flüchtiger Verbindungen).
Darüber hinaus erreicht man durch Tauchimprägnieren keine hohen Imprägniergewichte (wenigstens in nur einem Durchgang) und keine unterschiedlichen Imprägniergewichte (Imprägnieren einer Seite stärker als die andere, stärkeres Imprägnieren der Randals der Mittelbereiche der Bahn).
Um diese Nachteile zu vermeiden, imprägniert man vorzugsweise ohne Lösungsmittel, d. h. trocken.
Zum Trockenimprägnieren kann man den Imprägnieransatz auf die Bahn aufstäuben; so lässt sich das Imprägniergewicht bereichsweise dosieren.
Bei einer durch Aufstäuben imprägnierten Bahn besteht jedoch die Gefahr, dass sie bei der Handhabung oder langer Lagerung ihr anfängliches Imprägniergewicht verliert, sofern nicht Vorsichtsmassnahmen getroffen werden.
So wird im allgemeinen durch Aufstäuben imprägniert, wenn man den Kern innerhalb eines Prozesses durchlaufend und ohne Zwischenlagerung fertigt.
Zum Trockenimprägnieren kann man auch auf die zu imprägnierende Bahn Kunststofffolien aus wärmehärtbaren, nicht vernetzten Gemischen auftragen.
Derartige Kunststofffolien sind jedoch teuer.
Zum Herstellen der Kerne von Verbundplatten hat es sich als sehr praktisch herausgestellt, vorimprägnierte Bahnen direkt vorzuhalten, damit zur Kernherstellung nur noch das Aushärten und das Formgeben nötig sind.
Eine so organisierte industrielle Fertigung von Plattenkernen geht davon aus, dass man in der Lage ist, im voraus harzimprägnierte Bahnen herzustellen und sie mehrere Wochen oder Monate zu lagern.
Wärmehärtbare Harze oder Imprägniergemische zum Imprägnieren von Bahnen neigen aber bei Umgebungstemperatur zum sehr langsamen (und unvollständigen) Vernetzen, so dass sie nach längerer Lagerung zur Fertigung von Plattenkernen nicht mehr nutzbar sind.
Daher lagert man die vorimprägnierten Bahnen gekühlt, was aufwendig ist.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wählt man Imprägniergemische aus "blockierten" Vorpolymeren - bspw. aus blockierten Polyurethan-Mischungen, wie sie in der FR 2 544 322, US 3 577 493, EP 251 267 oder JP 02 097536 A beschrieben sind.
Um dann den Kern ausgehend von der imprägnierten oder vorimprägnierten Bahn herzustellen, härtet man unter Formgebung die Bahn warm aus, um das Imprägniergemisch in ihr zu vernetzen und ihm die starre Form zu erteilen, infolge der die Bahn zum Kern einer Verbundplatte geeignet ist;
insbesondere sind Zellen auszubilden, die bei den für die Platte vorgesehene Einsatztemperaturen ausreichend steif sind.
Wegen der anfänglichen Biegsamkeit speziell einer Textilbahn und/oder der Verformbarkeit des imprägnierten Bahnmaterials lassen sich die Zellen problemlos ausbilden.
Im Bereich der Einsatztemperaturen hängt die Steife des Kerns u. a. vom Imprägniergewicht der Bahn ab.
Die Warmhärtebedingungen werden auf eine quasivollständige Vernetzung des Imprägniergemisches hin ausgelegt, während die Bahn sich in der Form befindet; derart, dass der so erhaltene Kern nach dem Ausformen die gewünschte Form und die gewünschten Sollabmessungen beibehält (Maßhaltigkeit) und bei den Einsatztemperaturen eine Steife, die zur Herstellung stabiler und widerstandsfähiger Verbundplatten ausreicht, gewährleistet.
Daher härtet man im allgemeinen die imprägnierte Bahn in der Form warm aus.
Die erforderliche Warmhärtezeit hängt davon ab, wie schnell man eine vollständige Vernetzung erhält.
Die Warmhärtedauer legt daher die Einsatzdauer der Form fest und begrenzt in der Praxis die Produktivität der Formgebungsanlage.
Ziel der Erfindung ist, die Produktivität der Fertigung von Kernen für Verbundplatten zu verbessern.
Hierzu ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fertigungsverfahren für einen Verbundplattenkern anzugeben, bei dem
- man eine flexible Bahn durch Imprägnieren mindestens eines flexiblen Bandes insbesondere aus Textilstoff mit einem Imprägniergemisch herstellt
- und danach der genannten Bahn die steife Form erteilt, die für den Einsatz als Kern für die genannte Verbundplatte erforderlich ist;
das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägniergemisch ausgewählt wird aus
- wärmehärtbaren, nicht vernetzten Mischungen, die oberhalb einer Temperatur Tf, der sogen. Schmelztemperatur, die höher als die Umgebungstemperatur ist, in den flüssigen und/oder viskosen Zustand übergehen und oberhalb einer Temperatur Td, der sogen. Vernetzungsauslösetemperatur, die mindestens 30ºC höher ist als Tf ist, quasivollständig vernetzen,
- wobei die genannten wärmehärtbaren Mischungen nach der quasivollständigen Vernetzung bei einer Härtetemperatur Tc, die höher ist als Td,
- einerseits eine Glasübergangstemperatur Tg, die niedriger ist als Tc, und
- andererseits über dieser Temperatur Tg einen Wert für das Young'sche Modul aufweisen, das der um einen Faktor von mindestens 200 gegenüber dem Wert des Young'schen Moduls des gleichen vernetzten Gemischs niedriger ist, der unterhalb der Temperatur Tg gemessen wurde,
und das weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass man in folgenden Schritten der genannten weichen flexiblen Bahn Gestalt erteilt und sie versteift:
- man härtet die Bahn warm unter Bedingungen, die auf eine quasivollständige Vernetzung des Imprägniergemischs bei einer Härtetemperatur Tc oberhalb Td gerichtet sind, und
- formt danach die warmgehärtete Bahn im Kontakt mit Formgebungseinrichtungen, die man auf einer Formgebungstemperatur Tm unterhalb Tg hält, wobei die genannte Bahn beim erstmaligen Berühren der Formgebungseinrichtungen eine Temperatur höher als Tg hat.
Die Erfindung kann auch eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- Die genannte Imprägniermischung wird unter wärmehärtbaren Mischungen ausgewählt, die nach quasivollständiger Vernetzung bei einer Wärmehärtetemperatur % oberhalb Td eine durchschnittliche molare Masse Mn und eine Funktionalität f aufweisen derart, dass das Verhältnis Mn/(f-1) mindestens gleich 600 g/Mol ist;
- man imprägniert die genannte flexible Bahn durch Extrudieren des genannten Imprägniergemischs, das bei einer Imprägniertemperatur Ti zwischen Tf und Td einen flüssigen und/oder viskosen Zustand annimmt;
- das genannte Imprägniergemisch weist einerseits mindestens ein Polyol und andererseits mindestens ein blockiertes Isocyanat als Härter auf, so dass nach der Vernetzung ein Polymerisat des Polyurethan-Typs entsteht, wobei vorzugsweise:
- mindestens ein Polyol eine mittlere Anzahl Fol.moy. von Hydroxyl-Gruppen -OH pro Molekül aufweist, die gleich oder kleiner ist als 6;
- das mindestens eine blockierte Isocyanat pro Molekül eine Zahl Fiso.moy. von -NCO-Gruppen aufweist, die gleich oder kleiner ist als 6;
- das mindestens eine Polyol und das mindestens eine blockierte Isocyanat sind so gewählt, dass (Fol.moy - Fiso.moy·)/2 ≤ 4;
- die Formgebungs- und Warmhärteschritte erfolgen kontinuierlich, um einen Kern in Form einer durchlaufenden Bahn auszubilden.
Die Erfindung lässt sich mit einer Anlage durchführen, die Warmhärte-, Formgebungs- sowie Einrichtungen aufweist, um die genannten Bahn nacheinander durch die Warmhärte- und dann die Formgebungseinrichtungen zu führen.
Vorzugsweise weist die Formgebungseinrichtung zwei übereinander angeordnete Zylinder auf, deren Oberfläche das Formgebungsmuster im Relief enthält und mit denen diese Muster in eine zwischen ihnen durchlaufende Bahn eindrückbar sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Fertigung von Verbundplatten mit folgenden Schritten:
- Man stellt einen Kern als durchgehende Bahn her, indem man die erfindungsgemäßen Warmhärte- und Formgebungsschritte kontinuierlich ausführt;
- man klebt mindestens einen Belag in Form eines Bandes insbesondere aus Stahlblech auf mindestens eine Seite des Kerns kontinuierlich auf;
- man schneidet die so erhaltene Anordnung zu Platten mit den für deren Einsatz erforderlichen Abmessungen auf.
Die Erfindung ergibt sich klarer aus der nun folgenden Beschreibung, die als Beispiel, nicht die Erfindung eingrenzend aufzufassen ist.
Die Anlage zum Herstellen einer vorimprägnierten Bahn weist auf herkömmliche Weise die Einrichtungen zum Imprägnieren einer flexiblen Bahn - insbesondere aus Textilstoff - mit Harz auf.
Als bekannte Imprägniereinrichtung kann man bspw. Aufstäubeeinrichtungen (wenn der Imprägnieransatz bei der Imprägniertemperatur im festen Zustand vorliegt), Aufstreicheinrichtungen oder Taucheinrichtungen (wenn bspw. der Imprägnieransatz in Lösung vorliegt) einsetzen.
Im speziellen Fall der Fertigung von geschichteten Bahnen, die also aus mehreren aufeinander gelegten flexiblen Schichten bestehen, weist die Anlage auch Einrichtungen auf, mittels deren die verschiedenen Schichten aufeinander auftragbar sind.
Hierzu weist die Anlage bspw. Kalandriereinrichtungen auf, mit denen die Schichten aufeinander auftragbar sind und gleichzeitig das Imprägnieren der Bahn insgesamt verbessert wird.
Diese Imprägnier- und ggf. Kalandriereinrichtungen sind an sich bekannt und daher hier nicht ausführlich beschrieben.
Als Beispiel, das nicht als die Erfindung einschränkend aufzufassen ist, soll nunmehr das Verfahren zum Herstellen einer vorimprägnierten geschichteten Bahn mit zwei aufeinandergelegten Textillagen beschrieben werden.
Erfindungsgemäß wählt man als Imprägniergemisch eine nicht vernetzte wärmehärtbare Mischung aus, die über einer Temperatur Tf, der Schmelztemperatur, die über der Umgebungstemperatur liegt, in den flüssigen und/oder viskosen Zustand übergehen kann und oberhalb einer Temperatur Td, der sogen. Vernetzungsauslösetemperatur, die höher ist als Tf, vernetzt, wobei die Differenz (Td - Tf) größer ist als 30ºC.
Erfindungsgemäß haben die genannten wärmehärtbaren Mischungen nach dem quasivollständigen Vernetzen bei einer Wärmehärttemperatur Tc, die höher ist als Td, folgende Eigenschaften:
- eine Glasübergangstempratur Tg unterhalb Tc und
- einen über der Temperatur Tg gemessenen Wert des Young'schen Moduls, der um einen Faktor von mindestens 200 niedriger ist als der unterhalb Tg gemessene Wert des Elastizitätsmoduls der gleichen und vernetzten Mischung.
Um die technischen Leistungsvorgaben für den Einsatz der Verbundplatte zu erfüllen, muss Tg höher sein als die höchsten Einsatztemperaturen der Platte, so dass der Plattenkern im Bereich der Einsatztemperaturen der Platte seine Steife beibehält; so liegt Tg im allgemeinen über der Umgebungstemperatur.
Um in der Praxis zu verifizieren, dass die Bedingung hinsichtlich des Young'schen Moduls erfüllt ist, misst man auf bekannte Weise dieses Moduls E als Funktion der Temperatur und leitet das Verhältnis E(T # Tg - 30ºC)/E(T # Tg + 30ºC) ab, um zu verifizieren, dass es höher ist als 200.
In der Praxis beträgt für die meisten in Frage kommenden Polymerisate E(T # Tg - 30ºC) # 3·109 Pa - zumindest dann, wenn sie keine Ladung enthalten.
E(T # Tg + 30ºC) entspricht dem Elastizitätsmodul von Kautschuk; in diesem Temperaturbereich folgt das Young'sche E- Modul der Formel
E 3 · ρ · R · T /Mc,
in der p die Dichte des Polymerisats (g/m³), T die Temperatur in Kelvin-Grad, R gleich 8,31 J/ºK/Mol und Mc die mittlere molare Masse des Polymerisats zwischen den Vernetzungsknoten sind.
Sind Mn die mittlere molare Masse des Polymerisats und f dessen Funktionalität, ausgedrückt durch die Anzahl der funktionalen Gruppen pro Molekül, ergibt sich allgemein Mn/Mc = f - 1.
So drückt sich für T9 # 60ºC die Bedingung E(T # Tg - 30 ºC)/E(T # Tg + 30ºC) angenähert als Mc > 600 g/Mol aus.
Im Fall schwach funktionaler vernetzbarer Harze (f = 2) wählt man folglich ein Imprägniergemisch, dass zu einer mittleren molaren Masse (Mn = Mc) über 600 g/Mol führt.
Für ein Harz gegebener molekularer Masse Mn ist ein Härter erforderlich, dessen Funktionalität um so schwächer ist als die des Harzes hoch.
Bei zu dichter Vernetzung wird das Verformbarkeitsniveau zu niedrig um eine gute Formbarkeit des Kerns nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beizubehalten.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung setzt man zum Imprägnieren der Bahn bzw. Bahnen Extrudiereinrichtungen ein, wobei das Imprägniergemisch zum (direkten oder indirekten) Extrudieren auf die zu imprägnierende Bahn auf eine Imprägniertemperatur Ti über Tf, aber unter Td gebracht wird.
Die eingesetzten Extrudiereinrichtungen sind an sich aus anderen, sehr unterschiedlichen Anwendungen bekannt - bspw. der Herstellung von Kunststofffolien.
Das Imprägniergemisch weist vorzugsweise einerseits mindestens ein Polyol und andererseits mindestens ein Isocyanat als Härter und ist geeignet, nach dem Warmhärten oder Vernetzen ein Polymerisats des Polyurethan-Typs zu bilden.
Als Polyol setzt man vorzugsweise Polyole, Polyester oder Polyester mit endständigen Hydroxyl-Gruppen ein.
Das mindestens eine Isocyanat wird vorzugsweise ausgewählt unter den Toluoldiisocyanaten (TDI), den Hexamethylendiisocyanaten (HDI), den Isophorondiisocyanaten (IPDI), den Tetramethyl-m-xylidendiisocanaten (TMXDI), den Isopropenyldimethylbenzylisocyanaten (TMI) oder Bis(4- isocyanatocyclohexyl)methan (H&sub1;&sub2;MDI).
Man erhält die Blockade der Vernetzung bis zur Temperatur Td entweder durch Aufnahme von Blockiermitteln in das Imprägniergemisch oder durch Auswahl sogen. "selbstblockierter" Isocyanate, bspw. dimerisierter Isocyanate.
Als Blockiermittel kann man je nach der Art des oder der Isocyanate im Gemisch bspw. ein Phenol, ein Oxim wie Methylethylketoxim, ein Triazol wie Benztriazol, ein Caprolactam wie &epsi;-Caprolactam, eine β-Dicarbolyl-Verbindung wie Ethylacetacetat oder Ethylmalonat wählen.
Vorzugsweise wählt man ein Imprägniergemisch mit selbstblockierten Isocyanaten, nicht aber ein solches aus, das Blockiermittel enthält.
Als Beispiel eines selbstblockierten Isocyanates der IPDI- Familie ist das IPDI-Urethidion zu nennen.
Bezeichnet man mit Fol.moy. die mittlere Anzahl der Hydroxyl- Gruppen -OH pro Polyol-Molekül und mit Fiso.moy. die mittlere Anzahl der -NCO-Gruppen pro Isocyanat-Molekül, wählt man vorzugsweise das mindestens eine Polyol und das mindestens eine ISOCyanat SO aus, dass gilt: Fol.moy ≤ 6, Fiso.moy. ≤ 6 und (Fol.moy - Fiso.moy.)/2 ≤ 4.
Mittels der Imprägniereinrichtungen imprägniert man eine Seite einer ersten Textillage mit dem genannten wärmehärtbaren Gemisch und bringt dann die zweite Textillage auf die imprägnierte Seite der ersten Textillage so auf, dass die zweite Textillage imprägniert und die beiden Lagen miteinander verklebt und vereinheitlicht werden.
Um so die beiden Textillagen aufeinander aufzutragen und zusammenzufügen, setzt man vorzugsweise Kalandriereinrichtungen ein, deren Kalandriertrommeln auf eine zum Verkleben der beiden Lagen geeignete Temperatur unterhalb Td erwärmt werden.
Zum verbesserten Verkleben kann man auch unter Erwärmung des Imprägniergemischs auf eine Temperatur T'i zwischen Tf und Td kalandrieren derart, dass das Imprägniergemisch in den flüssigen und/oder viskosen Zustand gerät.
Dieses Erwärmen beim Kalandrieren ist besonders wichtig, wenn man durch Aufstäuben imprägniert, da es erlaubt, das Imprägniergemisch in der Bahn zu fixieren und danach die Bahn unter Beibehaltung der anfänglichen Imprägniergewicht in allen Bahnbereichen handzuhaben (und zu lagern).
Bringt man auf die erste Textillage das Imprägniergemisch im festen Zustand (bspw. durch Aufstäuben) oder im gelösten Zustand (bspw. durch Aufstreichen) auf, darf das Imprägniergemisch erst im Augenblick des Kalandrierens der beiden Textillagen (auf der Temperatur T'i) schmelzen.
Da im Vergleich zur Entblockierungstemperatur Td die Schmelztemperatur Tf verhältnismäßig niedrig ist (im Fall (Td - Tf) > 30ºC), ist ein Imprägnieren der Textillage (oder das Kalanderieren mit Erwärmung) ohne sehr präzise Steuerung der Imprägniertemperatur (Ti und/oder T'i, sofern sie zwischen Tf und Td verbleibt) möglich.
Danach lässt sich die so erhaltene vorimprägnierte flexible Bahn aufrollen und vorteilhafterweise bei Umgebungstemperatur so lange wie gewünscht lagern, bevor man sie zur Fertigung von Plattenkernen einsetzt.
Dank der speziellen Eigenschaften des Imprägniergemisches (blockiertes System) sind daher hier die Extrusionseinrichtungen zum Imprägnieren der Bahn einsetzbar und erlauben, auf wirtschaftliche Weise vorimprägnierte Bahnen mit den Vorteilen einer Trockenimprägnierung (bereichsweise unterschiedliches Imprägniergewicht) zu erreichen.
Ohne die vorliegende Erfindung zu verlassen, lassen sich nach einem analogen Verfahren Bahnen ausgehend von anderen flexiblen Bändern als Textilbänder, geschichtete Bahnen aus mehr als zwei übereinander gelegten Textilbändern oder auch nicht geschichtete Bahnen aus nur einem einzigen flexiblen Band realisieren.
Im Fall von nicht geschichteten Bahnen (nur ein flexibles Band) ist, wenn man nicht durch Aufstäuben imprägniert, der Kalandrierschritt nicht unbedingt nützlich.
Um danach ausgehend von der erhaltenen flexiblen Bahn und erfindungsgemäß Verbundplattenkerne herzustellen:
- erfolgt eine Wärmebehandlung der Bahn bei einer Temperatur Tc, der Wärmehärttemperatur, die höher ist als Td, für eine Dauer, die geeignet ist, eine quasivollständige Vernetzung des Imprägniergemischs in der Bahn zu erhalten;
- um der Bahn eine steife dreidimensionale, für ihren Einsatz als Verbundplattenkern geeignete Form zu erteilen, erfolgt sodann eine Formgebung der Bahn im Kontakt mit Formgebungseinrichtungen, die auf eine Formgebungstemperatur Tm unterhalb Tg erwärmt werden, wobei die Bahn beim erstmaligen Berühren der Formgebungseinrichtungen eine Temperatur Tr höher als Tg aufweist.
Die Anlage zum Herstellen des Kerns weist folglich Warmhärte-, Formgebungs- bzw. Form- sowie Einrichtungen auf, mit denen die Bahn erst durch die Warmhärte- und dann durch die Formgebungseinrichtungen führbar ist.
Als Warmhärteeinrichtung ist bspw. ein Tunnelofen einsetzbar.
Als Formgebungseinrichtung ist eine Anordnung mit zwei übereinander liegenden Zylindern geeignet, deren Oberfläche die Muster der auf der Bahn zu realisierenden Formgebung enthält und die geeignet sind, diese Muster in die Bahn einzudrücken, wenn man letztere zwischen den beiden Zylindern hindurch führt.
So kann die Temperatur Tr beim Einlauf in die Form (Tg + 50ºC) oder mehr betragen.
Desgl. kann man die Temperatur der Form selbst bspw. auf Tm # Tg - 30ºC halten.
Auf diese Weise ist beim Verlassen der Warmhärtung die sich abkühlende Bahn flexibel genug, um geformt zu werden, denn sie läuft in die Form mit einer Temperatur Tr höher als Tg ein; es ergibt sich eine ausreichende Steife und gute Maßhaltigkeit, da sie die Temperatur Tm der Form annimmt, die niedriger ist als Tg.
Mit einer solchen Konfiguration vermeidet man auch die Risiken eines Rücksprungs beim Ausformen sowie eines Festhaftens der Bahn an der Form.
Vorzugsweise sorgt man für einen schnellen Übergang von den Warmhärte- zu den Formgebungseinrichtungen, so dass die Temperatur der Bahnen beim Einlauf in die Formgebungseinrichtungen noch höher ist als Tg, ohne dass in der Formgebungseinrichtung nacherwärmt werden muss.
Mit Vorteil bemisst und führt man die Warmhärte- und die Formgebungseinrichtungen unabhängig voneinander: die Warmhärteeinrichtung abhängig vom zu vernetzenden Imprägniergemisch, die Formgebungseinrichtung je nach der Art des gewünschten Kerns.
Dieses Verfahren zur Herstellung von Verbundplattenkernen in zwei voneinander getrennten Stufen (Warmhärtung und Formgebung) ist daher besonders produktiv und im Einsatz vielseitig.
Die für das Imprägniergemisch geltenden Kriterien (Tg, Young'sches Modul, bzw. die für Polyurethan-Gemische spezifischen Kriterien) ergeben nach dem Warmhärten eine ausreichend schwache Vernetzung, die eine Formgebung nach dem Warmhärten ermöglicht und erleichtert - ein wesentlicher Vorteil dieser Hauptvariante der Erfindung.
Wählt man eine Polyurethan-Verbindung ohne Blockiermittel (also mit selbstblockierten Isocyanaten) aus, begrenzt man vorteilhafterweise das Ausdünsten von flüchtigen Anteilen beim Warmhärten (die Blockiermittel sind oft flüchtige Verbindungen).
Nach einer Variante der Erfindung lassen die Kerne sich im Durchlauf herstellen, indem man die imprägnierten Bahnen kontinuierlich durch die Anlage führt und die steifen und geformten Kerne erst beim Verlassen der Anlage zuschneidet.
Auf diese Weise verbessert man die Produktivität der Herstellung von Kernen für Sandwich-Platten erheblich.
Die starren und geformten, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Kerne lassen sich auf herkömmliche Weise für die Fertigung von Verbundplatten und insbesondere von Sandwich- Platten verwenden.
Nach dieser Variante der Erfindung lässt sich die Fertigung bis zu der der Platten selbst im Durchlauf durchführen.
Nach dieser Variante wickelt man direkt beim Austritt aus der Formgebungseinrichtung auf mindestens eine Seite der Kernbahn ein Materialband - insbesondere Stahlband - ab und klebt es im Durchlauf dort fest, die die Seitenflächen der Platten ausbilden soll; danach schneidet man die so erhaltene verklebte Anordnung in den Sollmaßen auf.
Auf diese Weise erhält man eine weitere Verbesserung der Produktivität der Herstellung von Verbundplatten.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.

Beispiel:

Das folgende Beispiel soll ein Imprägniergemisch zur Verwendung bei der Durchführung der Erfindung darlegen.
Der Ansatz des Imprägniergemischs ist wie folgt:
- 85 Gew.-% eines Polyols mit de Bezeichnung URALAC P1460 der Fa. Société DSM Resins (Niederlande) mit folgenden Eigenschaften:
- mittlere Anzahl der -OH-Reste pro Molekül: Fol.moy. = 3
- Hydroxyl-Index 'OH des Polyols: = 37
- 47
- mittl. molare Masse als Masse (MW) = 20000 g/Mol
- mittl. molare Masse als Molekülanzahl (Mn) = 4090
- Polydispersitätsindex MW/Mn: IP = 4,9
Der Hydroxyl-Index IOH von Polyol ist definiert als die zum Neutralisieren aller Hydroxylfunktionen erforderliche Kaliummenge in mg; man erhält also Fol.moy. = IOH · Mn/56100).
- als Härter: 15 Massen-% eines Isocyanats mit der Bezeichnung
VESTAGON BF 1540 der Fa. Hüls, bestehend im wesentlichen aus
IPDI-Uretidion
- mittl. Anzahl NCO-Gruppe pro Molekül: Fiso.moy. = 2
- Schmelztemperatur zwischen 105ºC und 115ºC
- Vernetzungauslösetemperatur Td = 160ºC
- Gesamtmenge der NCO-Radikale = 14,7 bei 16 Massen-%
- Anteil freier (nicht blockierter) NCO-Radikale < 1 Massen-%
Dieses Imprägniergemisch liegt ab einer Temperatur Tf = 120ºC vollständig im flüssigen und/oder viskosen Zustand vor.
Zur erfindungsgemäßen Herstellung imprägnierter Bahnen kann man also problemlos zur Imprägnierung mit diesem Gemisch im flüssigen und/oder viskosen Zustand bei einer Temperatur arbeiten, die zwischen Tf und Td verbleibt.
So imprägnierte Bahnen lassen sich ohne Gefahr einer Beeinträchtigung bei Umgebungstemperatur lagern.
Die mechanischen Eigenschaften des Imprägnierpolymerisats werden wie folgt ausgewertet:
Nach dem Warmhärten des Imprägniergemischs auf einer Warmhärtetemperatur Tc = 180ºC (über Td) für die Dauer von 30 Minuten misst man die Glasübergangstemperatur Tg = 80ºC und das Young'sche Modul des erhaltenen Polymerisats; man stellt fest, dass zwischen dem Glas- und dem Kautschuk-Zustand das Young'sche Modul um den Faktor 828 abfällt.
Dank solcher mechanischen Eigenschaften bleibt die mit diesem Polymerisat imprägnierte Bahn auch nach dem erfindungsgemäßen Warmhärten leicht verformbar.
Zum Herstellen von Kernen ausgehend von mit diesem Gemisch imprägnierten Bahnen
- härtet man die Bahnen warm bei bspw. Tc = 230ºC für eine Minute (Tc bleibt unter der Degradationstemperatur, hier 250 ºC).
- man überführt die warmgehärtete Bahn rasch in eine auf einer Temperatur Tm = 60ºC (unterhalb Tg) gehaltene Form derart, dass die Bahn in der Form auf eine Temperature Tr noch über Tg zurückkehrt;
- man hält die warm gehärtete Bahn für die Dauer von etwa 15 Sekunden in der Form und formt sie dann aus.
Beim Ausformen der Bahn liegt ihre Temperatur noch unter Tg.
Die so erhaltene Bahn, die zum Einsatz als Kern bereit ist, ist dann steif genug, um eine gute Maßhaltigkeit aufzuweisen; man vermeidet auch beim Ausformen einen Rücksprung.
Im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren der Kernherstellung vervierfacht man - ausgehend von vorimprägnierten Bahnen - die Produktivität der Formgebung; durch das Warmhärten in der Form hätte man die Bahn dort etwa 1 Minute (anstatt von 15 Sekunden) vorhalten müssen.

Claims

1. Fertigungsverfahren für einen Verbundplattenkern, bei dem man

- eine flexible Bahn durch Imprägnieren mindestens eines flexiblen Bandes insbesondere aus Textilstoff mit einem Imprägniergemisch herstellt und danach

- der genannten Bahn die steife Form erteilt, die für den Einsatz als Kern für die genannte Verbundplatte erforderlich ist;

dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägniergemisch ausgewählt wird aus

- wärmehärtbaren, nicht vernetzten Mischungen, die oberhalb einer Temperatur Tf, der sogen. Schmelztemperatur, die höher als die Umgebungstemperatur ist, in den flüssigen und/oder viskosen Zustand übergehen und oberhalb einer Temperatur Td, der sogen. Vernetzungsauslösetemperatur, die mindestens 30ºC höher als Tf ist, quasivollständig vernetzen,

- wobei die genannten wärmehärtbaren Mischungen nach der quasivollständigen Vernetzung bei einer Warmhärtetemperatur Tc, die höher ist als Td,

- einerseits eine Glasübergangstemperatur Tg, die niedriger ist als Tc, und

- andererseits oberhalb dieser Temperatur Tg ein Young'sches Modul aufweist, das um einen Faktor von mindestens 200 gegenüber dem Wert des Young'schen Moduls Elastizitätsmoduls des gleichen vernetzten Gemischs niedriger ist, der unterhalb der Temperatur Tg gemessen wurde, und weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass man in folgenden Schritten der genannten flexiblen Bahn Gestalt erteilt und sie versteift:

- man härtet die Bahn warm unter Bedingungen, die auf eine quasivollständige Vernetzung des Imprägniergemischs bei einer Warmhärtetemperatur Tc oberhalb Td gerichtet sind, und

- formt danach die warm gehärtete Bahn im Kontakt mit Formgebungseinrichtungen, die man auf einer Formgebungstemperatur Tm unterhalb Tg hält, wobei die genannte Bahn beim erstmaligen Berühren der Formgebungseinrichtungen eine Temperatur höher als Tg hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Imprägniergemisch unter den wärmehärtbaren Mischungen ausgewählt wird, die nach der quasivollständigen Vernetzung bei einer Warmhärtetemperatur Tc oberhalb Td eine mittlere molekulare Masse Mn und eine Funktionalität f aufweisen derart, dass das Verhältnis Mn/(f-1) mindestens 600 g/Mol beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die flexible Bahn durch Extrudieren des Imprägniergemischs, dem der flüssige und/oder viskose Zustand erteilt wurde, bei einer Imprägniertemperatur Ti imprägniert, die zwischen Tf und Td liegt.

4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägniergemisch einerseits mindestens ein Polyol und andererseits mindestens ein blockiertes Isocyanat als Härter aufweist derart, dass nach der Vernetzung ein Polymerisat des Polyurethan-Typs gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass

- das mindestens eine Polyol pro Molekül eine mittlere Anzahl Fol.moy, Hydroxylradikalen -OH aufweist, die gleich oder kleiner ist als 6,

- das mindestens eine blockierte Isocyanat pro Molekül eine mittlere Anzahl Fiso.moy. von -NCO-Radikalen aufweist, die gleich oder kleiner ist als 6, und dass

- das mindestens eine Polyol und das mindestens eine blockierte Isocyanat so gewählt sind, dass (Fol.moy. - Fiso.moy.)/2 ≤ 4 gilt.

6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte der Warmhärtung und der Formgebung kontinuierlich ausgeführt werden, um einen Kern als durchgehende Bahn auszubilden.

7. Verfahren zum Herstellen einer Verbundplatte mit folgenden Schritten:

- Herstellen eines Kerns in Form einer kontinuierlichen Bahn nach dem Verfahren des Anspruchs 6 und

- kontinuierliches Aufkleben eines Belags in Bahnform - insbesondere ein Stahlband - auf mindestens eine Seite des Kerns und

- Zerschneiden der so erhaltenen Anordnung zu Platten mit für den Einsatz derselben erforderlichen Abmessungen.