EP1597065A1 - Verbundelemente - Google Patents

Verbundelemente

Info

Publication number
EP1597065A1
EP1597065A1 EP04705808A EP04705808A EP1597065A1 EP 1597065 A1 EP1597065 A1 EP 1597065A1 EP 04705808 A EP04705808 A EP 04705808A EP 04705808 A EP04705808 A EP 04705808A EP 1597065 A1 EP1597065 A1 EP 1597065A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
iii
elements
layer
filled
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP04705808A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Hefner
Armin Deininger
Heinz Forster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1597065A1 publication Critical patent/EP1597065A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B21/00—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board
    • B32B21/04—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board comprising wood as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B21/08—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board comprising wood as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/24—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer not being coherent before laminating, e.g. made up from granular material sprinkled onto a substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/26—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups
    • E04C2/284—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating
    • E04C2/292—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials composed of materials covered by two or more of groups E04C2/04, E04C2/08, E04C2/10 or of materials covered by one of these groups with a material not specified in one of the groups at least one of the materials being insulating composed of insulating material and sheet metal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/38—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure with attached ribs, flanges, or the like, e.g. framed panels
    • E04C2/384—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure with attached ribs, flanges, or the like, e.g. framed panels with a metal frame
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/38—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure with attached ribs, flanges, or the like, e.g. framed panels
    • E04C2/386—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure with attached ribs, flanges, or the like, e.g. framed panels with a frame of unreconstituted or laminated wood
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/38—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure with attached ribs, flanges, or the like, e.g. framed panels
    • E04C2/388—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure with attached ribs, flanges, or the like, e.g. framed panels with a frame of other materials, e.g. fibres, plastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/12—Ships

Definitions

  • the invention relates to methods for producing composite elements which have the following layer structure:
  • the layer (ii) positioned between (i) and (iii) is preferably laterally delimited by elements (iv) attached with (i) and (iii).
  • the invention relates to composite elements obtainable by the method according to the invention, preferably ship elements, particularly preferably ship wall or in particular deck of a ship, preferably a tanker ship or a passenger ship, or oil platforms or pontoons or bridges, bridge elements or structures containing the composite elements obtainable according to the invention.
  • the length specifications for layers (i), (ii) and (iii) relate to the thicknesses of the respective layers.
  • construction parts For the construction of ships, such as ship hulls and cargo space covers, bridges, roofs or high-rise buildings, construction parts must be used that can withstand considerable loads from external forces. Due to these requirements, such construction parts usually consist of metal plates or metal supports which are reinforced by a corresponding geometry or suitable struts. Due to increased safety standards, the hulls of tankers usually consist of an inner and an outer hull, whereby each hull is made up of 15 mm thick steel plates, which are connected by approx. 2 m long steel struts. Since these steel plates are exposed to considerable forces, both the outer and the inner steel shell are stiffened by welded-on reinforcement elements. adversely Both the considerable amounts of steel that are required and the time-consuming and labor-intensive manufacture have an impact on these classic construction parts.
  • SPS elements As a replacement for the steel structures, SPS elements (sandwich plate system) are known which contain a composite of metal and plastic. The adhesion of the plastic to the two metal layers creates composite elements with extraordinary advantages over known steel constructions.
  • PLC elements are known from the documents US 6 050 208, US 5 778 813, DE-A 198 25 083, DE-A 198 25 085, DE-A 198 25 084, DE-A 198 25 087 and DE-A 198 35 727.
  • the object of the present invention was to develop a simplified, economical method for producing composite elements.
  • composite elements on already existing structures should be accessible by this method.
  • a particular goal was to develop a simple and safe method for repairing containers or surfaces that border on flammable or explosive substances.
  • This object was achieved by gluing the elements (iv) to the layers (i) and optionally (iii) and then producing the layer (ii).
  • the adhesive process according to the invention not only offers a faster manufacturing process, particularly in the case of composite elements of large dimensions, but in particular when working on ships or containers in which welding work is not permitted or is associated with an economically unreasonable effort, e.g. in the repair of disused oil freighters that are used as offshore oil storage facilities and for those that are flammable
  • Vapors in the ship's hull are extracted before welding work.
  • the adhesive method according to the invention can also be combined with welding work, for example by welding the elements (iv) only selectively and thus fixing them to the layer (i) and simultaneously or subsequently gluing them to (i) over the remaining contact area.
  • the connection of the elements (iv) to the layer (iii) can only take place by gluing, exclusively by welding or a combination of gluing and welding.
  • the invention (i) and / or (iii) thus at least one of the layers (i) and (iii) is at least partially bonded to (iv).
  • the process can preferably be carried out in such a way that the elements (iv) are preferably substantially perpendicular, particularly preferably perpendicular to the layer (i) with this, preferably cleaned, particularly preferably degreased and optionally blasted, e.g. sandblasted layer (i) glued, through these elements (iv), which preferably have a uniform height, forms a space on the layer (i), which can be filled with (ii), on the edge of (i) facing away from (i) iv) the layer (iii) is fixed, for example welded and / or preferably glued, and then fills the space which is to be filled with (ii) with liquid starting components for the production of (ii).
  • the elements (iv) are preferably essentially perpendicular, particularly preferably perpendicular to the layer (i) with this, preferably cleaned, particularly preferably degreased and, if appropriate, particularly preferably sand or steel ball steel gravel or corundum-blasted layer (i) welded and optionally glued, through these elements (iv), which preferably have a uniform height, forms a space on the layer (i) that can be filled with (ii) on the edge of (iv) facing away from (i) glues the layer (iii), and then fills the space to be filled with (ii) with liquid starting components for the production of (ii).
  • the elements (iv) can, for example, be flat irons, the height of which can be selected by the desired thickness of the layer (ii).
  • the length of the flat bars can be measured according to the dimensions, ie the width and length of the space between (i) and (iii) to be filled with (ii).
  • the thickness, ie the dimension parallel to the layers (i) and (iii), of the flat iron can preferably be between 10 mm and 100 mm, particularly preferably between 20 mm and 50 mm.
  • the elements (iv) are therefore preferably flat irons which, lying on the layer (i), preferably have a width which is equal to or greater than their height, their height defining the thickness of the layer (ii).
  • elements (iv) can be cleaned, blasted, for example blasted and pretreated in another suitable and known manner.
  • the elements (iv) can be based on metal, preferably iron or steel, wood and / or plastic, for example known hard plastics which have sufficient strength to optionally support the layer (iii), for example polyurethane, polyamide, polystyrene, polyoxymethylene , Polycarbonate, polyethylene, polypropylene.
  • Suitable metals are, for example, aluminum, copper, iron and preferably generally known types of steel.
  • the first layer on which the elements (iv) are fixed e.g. layer (i)
  • it is preferably a surface of a ship to be repaired or repaired, e.g. a deck, structure, or container.
  • the layer (i), on which the elements (iv) are first fixed is preferably the floor area of the cargo hold, a transport ship or the deck of a ship, particularly preferably the deck of a ferry or an autotransport ship. fes, especially around a deck on which automobiles, buses, trucks or trains are moved.
  • adhesives can be used for gluing (iv) with (i) and / or (iii), those for gluing those chosen for (i), (iii) and (iv)
  • the elements (iv) are preferably bonded to the layer (i) and optionally (iii) by means of a one- or two-component, solvent-free or solvent-containing adhesive based on epoxy resins and / or methacrylates and / or polyurethanes.
  • the adhesive preferably ensures a tensile shear strength of greater than 2 MPa, a shear strength, i.e. between layers (i), (iv), (iii) / adhesive, of greater than 2 MPa and preferably a permanent bond under the influence of corrosion and moisture, with preference being given to the use of an adhesion promoter, i.e. Primers, can be dispensed with. This applies in particular if (iv) and the layer (i) and / or (iii) to be bonded with (iv) are metal.
  • Layer (ii) can be generally known plastics, preferably based (ii) on polyisocyanate polyaddition products. These polyisocyanate polyadducts, processes too Their manufacture and raw materials are well known and widely described.
  • the polyisocyanate polyaddition products are usually prepared by reacting the liquid starting materials (a) isocyanate and (b) compounds which are reactive toward isocyanates.
  • the starting components for the production of the plastic are preferably filled in liquid form into the space to be filled between (i) and (iii). It is therefore advantageous that the space between the layers (i) and (iii) to be filled with the liquid starting components for the production of (ii) through the elements (iv) with the exception of openings
  • the composite elements according to the invention preferably have a width of 0.2 m to 5 m, preferably 0.5 to 3 m, and a length of 0.5 m to 10 m, preferably 1 m to 5 m, i.e. the space delimited by the elements (iv) preferably has these dimensions.
  • the layer (i) on which the elements (iv) are attached by gluing is preferably oriented largely horizontally, as is the case, for example, with ship decks to be repaired.
  • Layer (iii) is preferably oriented largely parallel to layer (i).
  • Reinforcing materials may be present in layer (ii).
  • layer (ii) for example, in the space to be filled between (i) and (iii) flat, possibly three-dimensional structures can be inserted, which reduce part of the tension forces acting on the interfaces between plastic and metal, and then filled in (ii).
  • the structure is preferably a lattice, a perforated plate and / or a braid that is flat and possibly three-dimensionally deformed.
  • the expression “three-dimensionally deformed” is to be understood that (vi) need not be a flat structure, but rather has regular or irregular bumps, edges or the like.
  • a structure or molded part (vi) can be used as the structure (vi), which has a regular or irregular, accordion-like fold or wave shape, in which the upper and lower edges up to the surface of (i) and / or (iii) are sufficient.
  • These structures can be based, for example, on glass fibers, metal or plastic.
  • Such grids, plates or braids, for example metal grids, metal plates, metal wire braids, glass fiber mats or perforated plastic films or sheets are commercial currently available or can be produced in a simple manner by a person skilled in the art using generally known methods.
  • the starting materials for the production of (ii) are preferably introduced continuously without interruption in a single step into the space to be filled between (i) and (iii), particularly preferably the starting materials are introduced by means of a high-pressure apparatus via one or more mixing heads, fill in for example.
  • the starting materials for the preparation of (ii) are preferably filled in the liquid state in the space between (i) and (iii), wherein a vacuum is preferably generated in the space to be filled between (i) and (iii) during this filling process. Filling can take place, for example, through openings (v) in (i) and / or (iii). This has the advantage that the liquid is "sucked" into the room and even small cavities are filled with the liquid.
  • the negative pressure in the space to be filled is preferably 0.2 bar to 0.8 bar, ie the pressure in the mold to be filled is 0.8 to 0.2 bar lower than the ambient air pressure.
  • the negative pressure that can be generated, for example, by generally known vacuum pumps is preferably achieved by (i) and / or (iii) in addition to the or the openings (v) in (i) and / or (iii) via which the starting materials for the production of (ii) are entered, have at least one further opening (v) through which the negative pressure is applied.
  • a hose is preferably interposed between a vacuum pump which generates the negative pressure and the opening (v) in (i). This hose can be pressed or glued to (i), for example.
  • the amounts of starting materials for the production of (ii) are difficult to measure in such a way that the space to be filled (R) is filled, but overflow is prevented.
  • a larger amount of starting components for the production of (ii) is preferably added to the space between (i) and (iii) than it can accommodate.
  • the resulting overflow is preferably discharged through openings (v).
  • the openings (v) closed by means of an increase in the liquid in the hose, which is preferably transparent become.
  • the openings can be closed, for example, with a plastic or metal plug, preferably with a screw cap, which is located either in the overflow vessel or preferably between the overflow vessel and (i) and / or (iii).
  • the openings (v) preferably remain until the end of the The hardening process of the mixture (a) and (b) is closed by the fixed mixing head.
  • layers (i) and (iii) have no features that can be used to attach an outflow end to fill the space between (i) and (iii) with liquids.
  • the expression "outflow end" can be conventional devices with which liquids are filled, for example tank sockets, hose ends, mixing heads, static mixers or the like.
  • the outflow end is preferably a mixing head.
  • Mixing heads of this type are generally known and are commercially available, for example, in connection with conventional metering devices for polyurethane systems.
  • the outflow end preferably the mixing head
  • the liquid is preferably filled into the space between (i) and (iii) through at least one opening (v) in (i) and / or (iii).
  • a mixing head for example, bolts with a thread, which are used to fasten the mixing head or a holder for the mixing head, can preferably be shot into layer (i).
  • the bolts can preferably taper to a point on the side facing away from the thread in order to be able to introduce them more easily into the layer (i).
  • the bolts preferably have a diameter of 6 mm to 20 mm and a length of 8 mm to 42 mm.
  • the thread that faces outward after the bolts are fixed, i.e. on the side of (i) facing away from (iii) preferably has a length of 4 mm to 30 mm.
  • the bolts are inserted, for example, by shooting with a bolt pushing tool that is commercially available e.g. is available from Hilti.
  • (i) thus has threads by means of which the outflow end is screwed to (i) at the opening (v) through which the liquid is filled.
  • an O-ring made of an elastic material can preferably be fixed.
  • Such O-rings are generally known and their dimensions can be matched to the diameter of the opening (v) and the mixing head.
  • the mixing head is therefore preferably fixed close to the opening (v) in (i) or (iii) through which the starting materials are introduced.
  • the outflow end is not directly attached to the layer (i), but the outflow end is fixed to a holder which is screwed to (i).
  • this bracket which can consist of conventional materials, for example plastics, wood or preferably conventional metals, is preferably a construction which has bores through which the threads fixed on (i) are guided and fastened, for example, by means of corresponding nuts.
  • the holder has fastening elements for the outflow end, for example plug connections, screw connections or edges, with which the outflow end can be clamped to the holder by means of elastic bands.
  • the outflow end is particularly preferably fastened to the holder at at least three points in order to avoid tilting. It is therefore preferred to screw a bracket to at least three threads that are attached to (i) and fix the mixing head to this bracket. After completion of the composite elements, the bolts can be sawn off, for example, on the surface of (i).
  • the space between (i) and (iii) can be filled using conventional conveying devices, preferably continuously, for example using high and low pressure machines, preferably high pressure machines.
  • the filling with a high-pressure machine is preferably carried out via one or more, preferably a mixing head in which the starting components are mixed, in a single work step, preferably an injection process.
  • a single injection process means that the filling of the space between (i) and (iii), for example with the starting materials for the production of (ii), is not interrupted before the filling is complete.
  • the starting materials are thus preferably given in a single shot under pressure in the space between (i) and (iii). This is especially true if the liquid is a reactive mixture that hardens with the reaction.
  • the starting materials are therefore preferably introduced by means of a high-pressure apparatus through one or more, preferably a mixing head.
  • the space between (i) and (iii) can be filled both in the vertical orientation of (i) and (iii) and in the horizontal orientation of (i) and (iii).
  • the layers (i) and (iii) can preferably be used as customary plastic, wood or preferably metal plates, for example iron, steel, copper and / or aluminum plates, with the thicknesses according to the invention. Steel or iron are preferred.
  • Both (i) and (ii) can be coated, for example primed, primed, painted and / or coated with conventional plastics, in the production of the composite elements according to the invention.
  • (I) and (iii) are preferred regardless layers and particularly preferably used, for example, cleaned by conventional sandblasting.
  • the space to be filled can preferably be dried. This offers the advantage that in particular liquid components to be filled which are reactive with water, for example isocyanates, do not react in an undesirable side reaction. Drying, which preferably takes place immediately before filling, can be carried out, for example, using hot air or compressed air. Furthermore, the space to be filled between (i) and (iii) can be heated by heating (i) and / or ( iii) Dry to a temperature of 20 to 150 ° C for a period of 10 minutes to 180 minutes.
  • the space to be filled between (i) and (iii) can preferably be dried by a blower, the air through opening (v) in (i) and / or (iii) through the space to be filled between (i) and (iii) passes.
  • the opening or openings (v) are preferably bores in (i) and / or (iii) with a diameter of 0.5 to 5.0 cm in (i) and / or (iii).
  • the space that is filled between (i) and (iii) with the starting materials for the production of (ii) does not have to represent the entire space between (i) and (iii). Both (i) and (iii) may protrude beyond the edges of (ii), i.e. only in a partial area of (i) and (iii) does (i) bind via (ii) to (iii).
  • the space between (i) and (iii) can be sealed prior to filling with the starting materials such that the seal is within the space enclosed by (i) and (iii) and edges of (i) and / or (iii ) survive.
  • the delivery rate can be varied depending on the volume to be filled.
  • the conveying capacity and conveying device is preferably selected such that the space to be filled can be filled with the components for the production of (ii) within 0.5 to 20 minutes. It is preferably low-pressure or particularly preferably high-pressure machines, preferably with piston metering, particularly preferably axial piston metering, the storage tank preferably being designed with an agitator and preferably being temperature-controllable, and preferably a circuit of storage tank mixing head storage tank being present, the discharge rate preferably being 0. Is 1 to 3.0 kg / sec.
  • Layers (i) and (iii) are usually fixed in a suitable arrangement, for example parallel to one another.
  • the distance is usually chosen so that the space (R) between (i) and (iii) has a thickness of
  • the fixation of (i) and (iii) can, for example, by spacers e.g. done in a form or suitable holder.
  • the edges of the intermediate space are usually sealed in such a way that the space between (i) and (iii) admittedly with the liquid or the starting components
  • Production of (ii) can be completely filled, but a flow out of these starting components before the complete filling is prevented.
  • Sealing can be carried out using conventional plastic, paper or metal foils and / or plates, which are glued, welded or pressed on, for example
  • the tightness of (R) before filling with the 35 starting components is preferably checked by measuring the pressure difference.
  • the expression pressure difference measurement is understood to mean that one tries to build up a pressure difference between the room (R) and the outside environment over a certain period of time, for example by trying to create an underpressure or overpressure in relation to the (R) external environment. This can be achieved by conventional vacuum pumps or well-known compressors that pump air or gas into the room (R). If a stable overpressure or underpressure can be generated in (R), this indicates a sufficiently dense cavity that can be filled with the 45 starting components for the production of (ii).
  • openings (v) used to fill (R) with the starting components or as Provides ventilation openings or as overflow openings for the exit of excess starting components, also temporarily seals. If necessary, at least one of these openings can be used to connect the vacuum pump or compressor to (R).
  • the liquid for the preparation of (ii) preferably contains (a) isocyanates and (b) compounds which are reactive toward isocyanates.
  • Layer (ii) thus preferably represents polyisocyanate polyaddition products.
  • Starting materials or “starting components” are to be understood in particular (a) isocyanates and (b) compounds reactive toward isocyanates, but, if appropriate, also, insofar as they are used, also (c) gases, (d) catalysts, (e) auxiliaries and / or (f) blowing agent.
  • reaction of (a) with (b) to (ii) is preferably carried out in the presence of 1 to 50% by volume of gases (c).
  • Polymer polyols are preferably used as (b).
  • reaction of (a) with (b) is preferably carried out in the presence of (f) blowing agents.
  • the starting components for the preparation of the polyisocyanate polyadducts are usually mixed at a temperature from 0 to 100 ° C., preferably from 20 to 60 ° C., and introduced into the space between (i) and (iii) as already described.
  • the mixing can be carried out mechanically by means of a stirrer or a stirring screw, but preferably by the countercurrent principle customary in high-pressure machines, in which the A and B component jets meet and mix in the mixing head under high pressure, the jet of each component also being divided can be.
  • the reaction temperature i.e. the temperature at which the reaction takes place is usually> 20 ° C., preferably 50 to 150 ° C., depending on the material thickness.
  • the polyisocyanate polyaddition products (ii) of the composite elements produced according to the invention preferably have an elastic modulus of> 275 MPa in the temperature range from -45 to + 50 ° C (according to DIN 53457), an adhesion to (i) and (iii) of> 4 MPa ( according to DIN 53530), an elongation of> 30% in the temperature range from -45 to + 50 ° C (according to DIN 53504), a tensile strength of> 20 MPa (according to DIN 53504) and a compressive strength of> 20 MPa (according to DIN 53421) on.
  • the composite elements according to the invention can be produced in such a way that between (i) and (iii) polyisocyanate polyadducts (ii), usually polyurethanes, which may have urea and / or isocyanurate structures can, by reacting (a) isocyanates with (b) isocyanate-reactive compounds, optionally in the presence of blowing agents (f), 1 to 50% by volume, based on the volume of the polyisocyanate polyadducts, of at least one gas (c), ( d) produces catalysts and / or (e) auxiliaries, preferably (ii) adhering to (i) and (iii).
  • polyisocyanate polyadducts (ii) has been described many times.
  • the surfaces of (i) and (iii) can preferably be blasted with corundum or iron gravel before the production of the composite elements for cleaning and increasing the surface roughness with sand or steel balls.
  • This blasting can be carried out according to the usual methods in which the blasting material strikes the surfaces under high pressure, for example. Suitable equipment for such treatment is commercially available.
  • This treatment of the surfaces of (i) and (iii) which are in contact with (ii) after the reaction of (a) with (b) leads to a significantly improved adhesion of (ii) to (i) and ( iii).
  • the blasting is preferably carried out directly before the introduction of the components for the production of (ii) into the space between (i) and (iii).
  • the surfaces of (i) and (iii) to which (ii) is intended to adhere are preferably free of inorganic and / or organic substances which reduce adhesion, for example dust, dirt, oils and fats or substances generally known as mold release agents.
  • Suitable isocyanates (a) are the known aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic isocyanates, preferably diisocyanates, which may have been biuretized and / or isoeyanurated using generally known methods.
  • alkylene diisocyanates with 4 to 12 carbon atoms in the alkylene radical such as 1, 12-dodecane diisocyanate, 2-ethyl-tetramethylene-1, 4, 2-methylpentamethylene-1,5-diisocyanate, 5, 1,4-tetra-methylene diisocyanate, Lysine ester diisocyanates (LDI), hexamethylene diisocyanate-1, 6 (HDI), cyclohexane-1,3- and / or 1,4-diisocyanate, 2,4- and 2, ⁇ -hexahydrotoluenediisocyanate and the corresponding isomer mixtures, 4, 4'-, 2,2'- and 2, 4'-dicyclohexyl methanediisoeyanate and the corresponding isomer mixtures, l-isocyanato-3, 3, 5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (IPDI)
  • di- and / or polyisocyanates containing ester, urea, allophanate, carbodiimide, uretdione and / or urethane groups can be used in the process according to the invention.
  • 2,4'-, 2,2'- and / or 4,4'-MDI and / or polyphenylpolymethylene polyisocyanates are preferably used, particularly preferably mixtures containing polyphenylpolymethylene polyisocyanates and at least one of the MDI isomers.
  • Compounds which are reactive towards isocyanates can be used, for example, as compounds which have hydroxyl, thiol and / or primary and / or secondary amino groups as isocyanate-reactive groups and usually have a molecular weight of 60 to 10,000 g / mol, e.g. Polyols selected from the group of polymer polyols, polyether polyalcohols, polyester polyalcohols, polythioether polyols, hydroxyl group-containing polyacetals and hydroxyl group-containing aliphatic polycarbonates or mixtures of at least two of the polyols mentioned. These compounds usually have a functionality towards isocyanates of 2 to 6 and a molecular weight of 400 to 8000 and are generally known to the person skilled in the art.
  • component (c) for the preparation of (ii) generally known compounds can be used which have a boiling point at a pressure of 1 bar of less (ie at temperatures lower than) -50 ° C., for example air, carbon dioxide, nitrogen, helium and / or neon. Air is preferably used.
  • Component (c) is preferably inert towards component (a), particularly preferably towards components (a) and (b), i.e. a reactivity of the gas towards (a) and (b) is hardly, preferably not detectable.
  • the use of gas (c) differs fundamentally from the use of conventional blowing agents for the production of foamed polyurethanes.
  • blowing agents (f) are used in liquid form or are soluble in the polyol component in the case of gaseous physical blowing agents) and evaporate during the reaction either due to the development of heat or in the case of water due to the reaction with the Isocya - If nat groups develop gaseous carbon dioxide, component (c) is preferably already used in gaseous form as an aerosol, for example in the polyol component, in the present invention.
  • catalysts (d) which greatly accelerate the reaction of isocyanates with the compounds reactive toward isocyanates can be used as catalysts (d), preferably a total catalyst content of 0.001 to 15% by weight, in particular 0.05 to 6% by weight, based on the weight of the total isocyanate-reactive compounds used. 5
  • the reaction mixture for the preparation of the polyisocyanate polyaddition products (ii) can optionally (e) be incorporated with auxiliaries.
  • auxiliaries include fillers, surface-active substances, dyes, pigments, flame retardants, hydrolysis protection agents, fungistatic, bacteriostatic substances and foam stabilizers.
  • Blowing agents (f) which are generally known from polyurethane chemistry can be used, for example physically
  • Such physical blowing agents generally have a boiling point at a pressure of 1 bar greater than (i.e. at temperatures higher than) -50 ° C.
  • Examples of physical blowing agents are e.g. CFCs, HCFCs, HFCs, aliphatic hydrocarbons, cycloaliphatic
  • hydrocarbons each with, for example, 4 to 6 carbon atoms or mixtures of these substances, for example trichlorofluoromethane (boiling point 24 ° C), chlorodifluoromethane (boiling point -40.8 ° C), dichlorofluoroethane (boiling point 32 ° C), chlorodifluoroethane (boiling point -9.2 ° C) ), Dichlorotrifluoroethane (boiling point 27.1 ° C),
  • blowing agents (f) are preferably used in an amount sufficient to achieve the preferred density of (ii) from 350 to
  • blowing agents (f) are particularly preferably present in an amount of 0.05 to 10% by weight, in particular 0.1 to 5% by weight, in each case based on the total weight of the polyisocyanate polyaddition product.
  • the weight of (ii) by definition corresponds to the weight of components (a), (b) and, if appropriate, (c), (d), (e) and / or (f) used to produce (ii).
  • the isocyanates and the compounds which are reactive toward isocyanates are reacted in amounts such that the equivalence ratio of NCO groups of the isocyanates (a) to the sum of the reactive hydrogen atoms of the isocyanates
  • the polyisocyanate polyaddition products are usually produced by the one-shot process or by the prepolymer process, for example using the high-pressure or low-pressure technology 20.
  • Component (c) can be added to the reaction mixture comprising (a), (b) and optionally (f), (d) and / or (e), and / or the individual components (a), (b ), (A) and / or (B).
  • the component that is mixed with (c) is usually in liquid form. The components are preferred
  • the corresponding component can be mixed with (c) by generally known methods.
  • (c) can be done by well-known loading devices, for example
  • air loading devices preferably under pressure, for example from a pressure vessel or compressed by a compressor, e.g. can be supplied through a nozzle to the corresponding component.
  • the corresponding components are preferably thoroughly mixed with (c), so that gas bubbles from (c) in the
  • liquid component usually have a size of 0.0001 to 10, particularly preferably 0.0001 to 1 mm.
  • the content of (c) in the reaction mixture for the production of (ii) can be determined in the return line of the high-pressure machine using generally known measuring devices via the density of the reaction mixture.
  • the content of (c) in the reaction mixture can preferably be regulated automatically on the basis of this density via a control unit.
  • the component density can be determined and regulated online during the normal circulation of the material in the machine, even at a very low circulation speed.
  • the composite elements obtainable according to the invention are used above all in areas in which construction elements are required which can withstand great forces, for example as construction parts in shipbuilding, e.g. in ship hulls, for example ship's double hulls with an outer and an inner wall, and cargo space covers, cargo space partitions, loading flaps or in structures, for example bridges or as construction elements in house construction, in particular in high-rise buildings.
  • the composite elements according to the invention are not classic
  • FIG. 1 shows a composite element according to the invention in which layer (ii) is not completely enclosed by (iv) between (i) and (iii): only a border between (i) and (iii) is used for a better overview and illustration formed by (iv).
  • FIG. 2 shows a first step in the method according to the invention: after the elements (iv) have been glued to the layer (i), for example the deck to be repaired, a space is formed on the layer (i) which is laterally separated from the Elements (iv) is limited and in which the layer (ii) is to be formed. In the next step, the layer (iii) would be attached to the elements (iv), e.g. glued and then filled the material for the production of (ii) in the space to be filled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen, die folgende Schichtstruktur aufweisen: (i) 1 mm bis 20 mm Metall, Kunststoff oder Holz, bevorzugt Metall, (ii) 5 mm bis 300 mm Kunststoff, (iii) 1 mm bis 20 mm Metall, Kunststoff oder Holz, wobei die Schicht (ii), die zwischen (i) und (iii) positioniert ist, durch Elemente (iv), die mit (i) und (iii) befestigt sind, begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mit den Schichten (i) und gegebenenfalls (iii) verklebt und anschliessend die Schicht (ii) herstellt.

Description

Verbundelemente
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Verbundelemente, die folgende Schichtstruktur aufweisen:
(i) 1 mm bis 20 mm, bevorzugt 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 10 mm, insbesondere 5 mm bis 10 mm Metall, Kunststoff oder Holz, bevorzugt Metall, (ii) 5 mm bis 300 mm, bevorzugt 10 mm bis 100 mm, besonders bevorzugt 10 mm bis 60 mm, insbesondere 10 mm bis 30 mm Kunststoff, bevorzugt Polyisocyanat-Polyadditions- produkte, die bevorzugt an den Schichten (i) und (iii) haften, (iii) 1 mm bis 20 mm, bevorzugt 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 10 mm, insbesondere 5 mm bis 10 mm, Metall, Kunststoff oder Holz, bevorzugt Metall,
wobei die Schicht (ii) , die zwischen (i) und (iii) positioniert ist, bevorzugt seitlich durch Elemente (iv) , die mit (i) und (iii) befestigt sind, begrenzt ist. Außerdem betrifft die Erfindung Verbundelemente erhältlich durch das erfindungsgemäße Ver- fahren, bevorzugt Schiffselemente, besonders bevorzugt Schiffwand oder insbesondere Deck eines Schiffes, bevorzugt eines Tankschiffes oder eines Passagierschiffes, oder Ölplattformen oder Pontons oder Brücken, Brückenelemente oder Bauwerke enthaltend die erfindungsgemäß erhältlichen Verbundelemente .
Die zu den Schichten (i) , (ii) und (iii) dargestellten Längenangaben beziehen sich auf die Dicken der jeweiligen Schichten.
Für die Konstruktion von Schiffen, beispielsweise Schiffsrümpfen und Laderaumabdeckungen, Brücken, Dächern oder Hochhäusern müssen Konstruktionsteile verwendet werden, die erheblichen Belastungen durch äußere Kräfte standhalten können. Derartige Konstruktionsteile bestehen aufgrund dieser Anforderungen üblicherweise aus Metallplatten oder Metallträgern, die durch eine entsprechende Geometrie oder geeignete Verstrebungen verstärkt sind. So bestehen Schiffsrümpfe von Tankschiffen aufgrund von erhöhten Sicherheitsnormen üblicherweise aus einem inneren und einem äußeren Rumpf, wobei jeder Rumpf aus 15 mm dicken Stahlplatten, die durch ca. 2 m lange StahlVerstrebungen miteinander verbunden sind, auf- gebaut ist . Da diese Stahlplatten erheblichen Kräften ausgesetzt sind, werden sowohl die äußere, als auch die innere Stahlhülle durch aufgeschweißte Verstärkungselemente versteift. Nachteilig an diesen klassischen Konstruktionsteilen wirken sich sowohl die erheblichen Mengen an Stahl aus, die benötigt werden, als auch die zeit- und arbeitsintensive Herstellung. Zudem weisen derartige Konstruktionsteile ein erhebliches Gewicht auf, wodurch sich eine geringere Tonnage der Schiffe und ein erhöhter Treibstoffbedarf ergibt. Zusätzlich sind solche klassischen Konstruktionselemente auf der Basis von Stahl sehr pflegeintensiv, da sowohl die äußeren Oberfläche, als auch die Oberflächen der Stahlteile zwischen der äußeren und inneren Hülle regelmäßig gegen Korrosion geschützt werden müssen.
Als Ersatz für die Stahlkonstruktionen sind SPS-Ele ente (Sand- wich-Plate-System) bekannt, die einen Verbund aus Metall und Kunststoff beinhalten. Durch die Haftung des Kunststoffs an den zwei Metallschichten entstehen Verbundelemente mit außerordentlichen Vorteilen gegenüber bekannten Stahl Konstruktionen. Derartige SPS-Elemente sind bekannt aus den Schriften US 6 050 208, US 5 778 813, DE-A 198 25 083, DE-A 198 25 085, DE-A 198 25 084, DE-A 198 25 087 und DE-A 198 35 727.
Aus der WO 02/20341 ist bekannt, Schiffsdecks zu reparieren, indem man auf das vorhandene Schiffsdeck Flacheisen aufschweißt, die dieses in Segmente unterteilt. Darauf werden Metallplatten verschweißt und in dem Raum zwischen den Metallschichten eine Kunststoffschicht hergestellt.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes, ökonomisches Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen zu entwickeln. Durch dieses Verfahren sollten insbesondere auch Verbundelemente auf bereits vorhandenen Strukturen zugänglich sein. Ein besonders Ziel bestand darin, ein einfaches und sicheres Verfahren zur Reparatur von Behältern oder Oberflächen zu entwickeln, die an brennbare oder explosive Stoffe grenzen.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass man die Elemente (iv) mit den Schichten (i) und gegebenenfalls (iii) verklebt und anschließend die Schicht (ii) herstellt.
Das erfindungsgemäße Klebeverfahren bietet nicht nur ein schnel- leres Herstellverfahren gerade bei Verbundelementen großer Abmessung, sondern insbesondere bei Arbeiten an Schiffen oder Behältern, bei denen Schweißarbeiten nicht erlaubt sind bzw. mit einem wirtschaftlich nicht vertretbaren Aufwand verbunden sind, z.B. bei der Reparatur von ausgedienten Ölfrachtern, die als küsten- nahe Läger für Öl benutzt werden und bei denen entzündliche
Dämpfe im Schiffsbauch vor Schweißarbeiten abgesaugt werden üs- sten. In Fällen, bei denen keine Brand- oder Explosionsgefahr vorliegt, kann das erfindungsgemäße Klebeverfahren auch mit Schweißarbeiten kombiniert werden, z.B. indem man die Elemente (iv) nur punktuell verschweißt und somit mit der Schicht (i) fixiert und gleichzeitig oder anschließend über die restlichen Kontaktfläche mit (i) verklebt. Die Verbindung der Elemente (iv) mit der Schicht (iii) kann ausschließlich durch Verkleben, ausschließlich durch Verschweißen oder einer Kombination aus Verkleben und Verschweißen erfolgen. Erfindungsgemäß wird (i) und/oder (iii) , somit mindestens eine der Schichten (i) und (iii) zumin- dest teilweise mit (iv) verklebt.
Bevorzugt kann man das Verfahren derart ausführen, dass man die Elemente (iv) bevorzugt im wesentlichen senkrecht, besonders bevorzugt senkrecht zur Schicht (i) mit dieser bevorzugt gereinig- ten, besonders bevorzugt entfetteten und gegebenenfalls gestrahlten, z.B. sandgestrahlten Schicht (i) verklebt, durch diese Elemente (iv) , die bevorzugt eine einheitliche Höhe besitzen, einen Raum auf der Schicht (i) bildet, der mit (ii) ausgefüllt werden kann, auf die von (i) abgewandte Kante von (iv) die Schicht (iii) befestigt, beispielsweise verschweißt und/oder bevorzugt verklebt, und anschließend den Raum, der mit (ii) ausgefüllt werden soll, mit flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) füllt.
Alternativ ist es möglich, dass man nicht den ersten Schritt zur Fixierung von (iv) an (i) oder (iii)) durch Kleben ausführt, sondern die Fixierung der zweiten Schicht (die andere Schicht (i) oder (iii) ) . Neben dem bereits dargestellten bevorzugten Verfahren ist es deshalb auch bevorzugt, dass man die Elemente (iv) bevorzugt im wesentlichen senkrecht, besonders bevorzugt senkrecht zur Schicht (i) mit dieser bevorzugt gereinigten, besonders bevorzugt entfetteten und gegebenenfalls sand- oder stahlkugel- oder besonders bevorzugt stahlkies- oder korund-gestrahlten Schicht (i) verschweißt und gegebenenfalls verklebt, durch diese Elemente (iv) , die bevorzugt eine einheitliche Höhe besitzen, einen Raum auf der Schicht (i) bildet, der mit (ii) ausgefüllt werden kann, auf die von (i) abgewandte Kante von (iv) die Schicht (iii) verklebt, und anschließend den Raum, der mit (ii) ausgefüllt werden soll, mit flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) füllt.
Bei den Elementen (iv) kann es sich beispielsweise um Flacheisen handeln, deren Höhe durch die gewünschte Dicke der Schicht (ii) gewählt werden kann. Die Länge der Flacheisen kann sich nach den Abmessungen, d.h. der Breite und Länge des mit (ii) zu befüllenden Raumes zwischen (i) und (iii) bemessen. Die Dicke, d.h. die Abmessung parallel zu den Schichten (i) und (iii) , der Flacheisen kann bevorzugt zwischen 10 mm und 100 mm betragen, besonders bevorzugt zwischen 20 mm und 50 mm. Bei den Elementen (iv) handelt es sich somit bevorzugt um Flacheisen, die auf der Schicht (i) liegend bevorzugt eine Breite aufweisen, die gleich oder größer ist als ihre Höhe, wobei ihre Höhe die Dicke der Schicht (ii) definiert. Wie auch die Schichten (i) und (iii) können die Elemente (iv) gereinigt, gestrahlt, z.B. gestrahlt und in anderer geeigneter und bekannter Weise vorbehandelt werden. Die Elemente (iv) können auf Metall, bevorzugt Eisen oder Stahl, Holz und/oder Kunststoff basieren, z.B. bekannten harten Kunststoffen, die eine ausreichende Festigkeit besitzen, um gegebenenfalls die Schicht (iii) zu tragen, beispielsweise Polyurethan, Polyamid, Polystyrol, Polyoxymethylen, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen. Als Metalle kommen beispielsweise Aluminium, Kupfer, Eisen und bevorzugt allgemein bekannte Arten von Stahl in Frage.
Bei der ersten Schicht, auf der die Elemente (iv) fixiert werden, z.B. der Schicht (i) , handelt es sich bevorzugt um eine zu reparierende oder auszubessernde Oberfläche eines Schiffes, z.B. ein Deck, eines Bauwerks oder eines Behälters. Bevorzugt handelt es handelt es sich bei der Schicht (i) , auf der die Elemente (iv) als erstes fixiert werden, um den Bodenbereich des Laderaums, eines Transportschiffes oder das Deck eines Schiffes, besonders bevorzugt um das Deck einer Fähre oder eines Autotransportschif- fes, insbesondere um ein Deck, auf dem Automobile, Busse, Lastkraftwagen oder Eisenbahnen bewegt werden.
Für das erfindungsgemäße Verfahren können zum Verkleben von (iv) mit (i) und/oder (iii) allgemein bekannte Kleber verwendet er- den, die zum Verkleben der für (i) , (iii) und (iv) gewählten
Materialien als Klebstoffe bekannt sind. Bevorzugt wird man die Elemente (iv) mittels eines ein- oder zweikomponentigen, lösungsmittelfreien oder lösungsmittelhaltigen Klebers auf der Basis von Epoxidharzen und/oder Methacrylaten und/oder Polyurethanen mit der Schicht (i) und gegebenenfalls (iii) verkleben. Dabei gewährleistet der Kleber bevorzugt eine Zug-Scherfestigkeit von größer 2 MPa, eine Scherfestigkeit, d.h. zwischen den Schichten (i) , (iv) , (iii) /Kleber, von größer 2 MPa und bevorzugt einen dauerhaften Verbund unter Einfluss von Korrosion und Feuchtig- keit, wobei bevorzugt auf den Einsatz eines Haftvermittlers, d.h. Primers, verzichtet werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei (iv) und der mit (iv) zu verlebenden Schicht (i) und/oder (iii) um Metall handelt.
Der Schicht (ii) kann es sich um allgemein bekannte Kunststoffe handeln, bevorzugt basiert (ii) auf Polyisocyanat-Polyadditions- produkte. Diese Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Rohstoffe sind allgemein bekannt und vielfältig beschrieben. Üblicherweise werden die Polyisocyanat- Polyadditionsprodukte hergestellt durch Umsetzung der flüssigen Ausgangsstoffe (a) Isocyanat und (b) gegenüber Isocyanaten reak- tive Verbindungen. Die Ausgangskomponenten zur Herstellung des Kunststoffes werden bevorzugt in flüssiger Form in den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) gefüllt. Deshalb ist es vorteilhaft, dass man den mit den flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) zu füllenden Raum zwischen den Schichten (i) und (iii) durch die Elemente (iv) mit Ausnahmen von Öffnungen
(v) , die dem Befüllen mit den Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) dienen, derart abdichtet, dass ein unerwünschtes Herauslaufen der flüssigen Ausgangskomponenten verhindert wird, und anschließend die flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) in den zu befüllenden Raum einfüllt.
Die erfindungsgemäßen Verbundelemente weisen bevorzugt eine Breite von 0,2 m bis 5 m, bevorzugt 0,5 bis 3 m, und eine Länge von 0,5 m bis 10 m, bevorzugt 1 m bis 5 m, auf, d.h. der Raum, der von den Elementen (iv) begrenzt wird, weist bevorzugt diese Abmessungen auf. Die Schicht (i) , auf der die Elemente (iv) durch Verkleben befestigt werden, ist bevorzugt weitgehend horizontal ausgerichtet, wie dies beispielsweise bei zu reparierenden Schiffsdecks der Fall ist. Bevorzugt ist die Schicht (iii) weit- gehend parallel zur Schicht (i) ausgerichtet.
In der Schicht (ii) können gegebenenfalls verstärkend wirkende Materialien vorliegen. Z.B. kann man in den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) flächige, gegebenenfalls dreidimensionale Gebilde einlegen, die einen Teil der an den Grenzflächen von Kunststoff und Metall wirkenden Spannungskräfte reduziert, und anschließend (ii) einfüllen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Gebilde um ein Gitter, eine durchlöcherte Platte und/oder ein Geflecht, das flächig und gegebenenfalls dreidimensional verformt ist. Unter dem Ausdruck "dreidimensional verformt" ist zu verstehen, dass es sich bei (vi) nicht um ein ebenes Gebilde handeln muss, sondern regelmäßige oder unregelmäßige Unebenheiten, Kanten oder ähnliches aufweisen. Beispielsweise kann als Gebilde (vi) ein Gebilde oder Formteil (vi) eingesetzt werden, das eine regel- mäßige oder unregelmäßige, Ziehharmonika-artige Faltung oder Wellenform aufweist, bei der die oberen und unteren Kanten bis an die Oberfläche von (i) und/oder (iii) reichen. Diese Gebilde können beispielsweise auf Glasfasern, Metall oder Kunststoff basieren. Derartige Gitter, Platten oder Geflechte, beispielsweise Metallgitter, Metallplatten, Metalldrahtgeflechte, Glasfasermatten oder gelöcherte Kunststofffolien oder -platten sind kommer- ziell erhältlich oder in einfacher Weise nach allgemein bekannten Verfahren durch den Fachmann herstellbar.
Die Ausgangsstoffe zur Herstellung von (ii) werden bevorzugt kon- tinuierlich ohne Unterbrechung in einem einzigen Arbeitsschritt in den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) eingetragen, besonders bevorzugt wird man die Ausgangsstoffe mittels einer Hochdruckapparatur über einen oder mehrere Mischköpfe eintragen, beispielsweise einfüllen.
Die Ausgangsstoffe zur Herstellung von (ii) werden bevorzugt in flüssigem Zustand in den Raum zwischen (i) und (iii) gefüllt, wobei bevorzugt während dieses Füllvorgangs ein Unterdruck in dem zu füllenden Raum zwischen (i) und (iii) erzeugt wird. Das Befül- len kann beispielsweise durch Öffnungen (v) in (i) und/oder (iii) erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass die Flüssigkeit in den Raum "gesaugt" und auch kleine Hohlräume mit der Flüssigkeit ausgefüllt werden. Bevorzugt beträgt der Unterdruck in dem zu befüllenden Raum 0,2 bar bis 0,8 bar, d.h. der Druck in der zu befül- lenden Form ist 0,8 bis 0,2 bar niedriger als der Umgebungsluft- druck. Der Unterdruck, der beispielsweise durch allgemein bekannte Vakuumpumpen erzeugt werden kann, wird bevorzugt dadurch erreicht, dass (i) und/oder (iii) zusätzlich zu der oder den Öffnungen (v) in (i) und/oder (iii) , über die die Ausgangsstoffe zur Herstellung von (ii) eingetragen werden, über mindestens eine weitere Öffnung (v) verfügen, über die der Unterdruck angelegt wird. Bevorzugt wird zwischen einer Vakuumpumpe, die den Unterdruck erzeugt, und der Öffnung (v) in (i) ein Schlauch zwischengeschaltet. Dieser Schlauch kann beispielsweise an (i) gepresst oder verklebt werden. Die Mengen an AusgangsStoffen zur Herstellung von (ii) sind nur schwierig so zu bemessen, dass gerade der zu befüllende Raum (R) gefüllt wird, aber ein Überlaufen verhindert wird. Deshalb wird bevorzugt eine größere Mengen an Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) in den Raum zwischen (i) und (iii) gegeben, als dieser aufnehmen kann. Der resultierende Überlauf wird bevorzugt über Öffnungen (v) abgeführt . Sobald der Raum zwischen (i) und (iii) mit den Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) vollständig gefüllt ist, kann anhand eines Anstiegs der Flüssigkeit im Schlauch, der bevorzugt trans- parent ist, die Befüllung beendet und die Öffnungen (v) verschlossen werden. Das Verschließen der Öffnungen kann beispielsweise mit einem Kunststoff - oder Metallpfropfen bevorzugt mit einem Schraubverschluss, der sich entweder im Überlaufgefäß oder bevorzugt zwischen Überlaufgefäß und (i) und/oder (iii) befindet, erfolgen. Die Öffnungen (v) bleiben bevorzugt bis zum Ende des Aushärtevorgangs der Mischung (a) und (b) durch den fixierten Mischkopf verschlossen.
Üblicherweise weisen die Schichten (i) und (iii) keine Merkmale auf, die zu einer Befestigung eines Ausflußendes zur Befüllung des Raumes zwischen (i) und (iii) mit Flüssigkeiten dienen können. Bei dem Ausdruck "Ausflußende" kann es sich um übliche Einrichtungen handeln, mit Hilfe derer Flüssigkeiten abgefüllt werden, beispielsweise Tankstutzen, Schlauchenden, Mischköpfe, Sta- tikmischer oder ähnliches. Bevorzugt handelt es sich bei dem Ausflußende um einen Mischkopf. Derartige Mischköpfe sind allgemein bekannt und beispielsweise in Zusammenhang mit üblichen Dosiereinrichtungen für Polyurethansysteme kommerziell erhältlich. Die Befestigung des Ausflußendes, bevorzugt des Mischkopfes kann bevorzugt derart erfolgen, dass das Ausflußende der Fördereinrichtung oder eine Halterung für das Ausflußende der Fördereinrichtung an mindestens drei Stellen, bevorzugt drei bis sechs Stellen, besonders bevorzugt vier oder fünf Stellen mit der Schicht (i) verschraubt wird. Bevorzugt wird die Flüssigkeit durch mindestens eine Öffnung (v) in (i) und/oder (iii) in den Raum zwischen (i) und (iii) gefüllt. Bevorzugt kann man zur Befestigung beispielsweise eines Mischkopfes Bolzen mit einem Gewinde, die zur Befestigung des Mischkopfes oder einer Halterung für den Mischkopf dienen, in die Schicht (i) schießt. Diese Bol- zen können bevorzugt an der vom Gewinde abgewandten Seite spitz zulaufen, um sie einfacher in die Schicht (i) einbringen zu können. Die Bolzen weisen bevorzugt einen Durchmesser von 6 mm bis 20 mm und eine Länge von 8 mm bis 42 mm auf. Das Gewinde, das nach der Fixierung der Bolzen nach außen gerichtet ist, d.h. auf der Seite von (i) , die von (iii) abgewandt ist, hat bevorzugt eine Länge von 4 mm bis 30 mm. Das Einbringen der Bolzen erfolgt beispielsweise durch Schießen mit einem Bolzenschubwerkzeug, das kommerziell z.B. bei der Firma Hilti erhältlich ist. Bevorzugt weist (i) somit Gewinde auf, mit Hilfe derer das Ausflußende an der Öffnung (v) , durch die die Flüssigkeit eingefüllt wird, mit (i) verschraubt wird. Bevorzugt kann man zur Verbesserung der Dichtung zwischen dem Ausflußende und der Schicht (i) zwischen der Schicht (i) und dem Mischkopf einen O-Ring aus einem elastischen Material fixieren. Derartige O-Ringe sind allgemein bekannt und können in ihren Abmessungen auf den Durchmesser der Öffnung (v) und den Mischkopf abgestimmt werden. Bevorzugt fixiert man den Mischkopf somit dicht an der Öffnung (v) in (i) oder (iii) , durch die die Eintragung der Ausgangsstoffe erfolgt.
Besonders bevorzugt befestigt man nicht direkt das Ausflußende mit der Schicht (i) , sondern fixiert das Ausflußende an einer Halterung, die mit (i) verschraubt wird. Bei dieser Halterung, die aus üblichen Materialien, beispielsweise Kunststoffen, Holz oder bevorzugt üblichen Metallen bestehen kann, handelt es sich bevorzugt um eine Konstruktion, die über Bohrungen verfügt, durch die die auf (i) fixierten Gewinde geführt und beispielsweise mit- tels entsprechender Muttern befestigt werden. Außerdem weist die Halterung Befestigungselemente für das Ausflußende auf, beispielsweise Steckverbindungen, Schraubverbindungen oder Kanten, mit denen das Ausflußende durch elastische Bänder mit der Halterung verspannt werden kann. Besonders bevorzugt wird das Ausflu- ßende an mindestens drei Punkten mit der Halterung befestigt, um ein Verkanten zu vermeiden. Bevorzugt wird man somit eine Halterung an mindestens drei Gewinden, die an (i) befestigt sind, ver- schrauben und an dieser Halterung den Mischkopf fixieren. Die Bolzen können nach Fertigstellung der Verbundelemente beispiels- weise an der Oberfläche von (i) abgesägt werden.
Das Befüllen des Raumes zwischen (i) und (iii) kann mit üblichen Fördereinrichtungen, bevorzugt kontinuierlich, durchgeführt werden, beispielsweise mit Hoch- und Niederdruckmaschinen, vorzugs- weise Hochdruckmaschinen. Bevorzugt erfolgt das Befüllen mit einer Hochdruckmaschine über einen oder mehrere, bevorzugt einen Mischkopf, in dem die Ausgangskomponenten vermischt werden, in einem einzigen Arbeitsschritt, bevorzugt Injektionsvorgang. In einem einzigen Injektionsvorgang bedeutet, dass die Befüllung des Raumes zwischen (i) und (iii) beispielsweise mit den Ausgangsstoffen zur Herstellung von (ii) vor der vollständigen Befüllung nicht unterbrochen wird. Die Ausgangsstoffe werden somit bevorzugt in einem einzigen Sc uss unter Druck in den Raum zwischen (i) und (iii) gegeben. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei der Flüssigkeit um eine reaktive Mischung handelt, die mit der Reaktion aushärtet. Bevorzugt trägt man somit die Ausgangsstoffe mittels einer Hochdruckapparatur über einen oder mehrere, bevorzugt einen Mischkopf ein. Die Befüllung des Raumes zwischen (i) und (iii) kann sowohl in vertikaler Ausrichtung von (i) und (iii) , als auch in horizontaler Ausrichtung von (i) und (iii) erfolgen.
Die Schichten (i) und (iii) können bevorzugt als übliche Kunststoff-, Holz- oder bevorzugt Metallplatten, beispielsweise Ei- sen-, Stahl- Kupfer- und/oder Aluminium-platten, mit den erfindungsgemäßen Dicken eingesetzt werden. Bevorzugt sind Stahl oder Eisen.
Sowohl (i) als auch (ii) können beschichtet, beispielsweise grun- diert, geprimert, lackiert und/oder mit üblichen Kunststoffen beschichtet bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente eingesetzt werden. Bevorzugt werden (i) und (iii) unbe- schichtet und besonders bevorzugt beispielsweise durch übliches Sandstrahlen gereinigt eingesetzt.
Bevorzugt kann man den zu befüllenden Raum trocknen. Dies bietet den Vorteil, dass insbesondere zu befüllende flüssige Komponenten, die gegenüber Wasser reaktiv sind, beispielsweise Isocya- nate, nicht in unerwünschten Nebenreaktion abreagieren. Das Trocknen, das bevorzugt direkt vor dem Befüllen stattfindet, kann beispielsweise mittels heißer Luft oder mittels Pressluft erfol- gen. Des weiteren kann man den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) durch eine Erwärmung von (i) und/oder (iii) auf eine Temperatur von 20 bis 150°C für eine Dauer von 10 min bis 180 min trocknen. Bevorzugt kann man den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) durch ein Gebläse trocknen, das Luft durch Öffnung (v) in (i) und/oder (iii) durch den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) leitet.
Bevorzugt handelt es sich bei der oder den Öffnungen (v) um Bohrungen in (i) und/oder (iii) mit einem Durchmesser von 0,5 bis 5,0 cm in (i) und/oder (iii).
Der Raum, der zwischen (i) und (iii) mit den Ausgangsstoffen zur Herstellung von (ii) gefüllt wird, muss nicht den ganzen Raum zwischen (i) und (iii) darstellen. Sowohl (i) als auch (iii) können an den Rändern über (ii) überstehen, d.h. nur in einem Teilbereich von (i) und (iii) erfolgt eine Bindung von (i) über (ii) an (iii) . Beispielsweise kann der Raum zwischen (i) und (iii) vor der Befüllung mit den Ausgangsstoffen derart abgedichtet werden, dass sich die Dichtung innerhalb des von (i) und (iii) umschlossenen Raumes befindet und Ränder von (i) und/oder (iii) überstehen.
Die Förderleistung kann in Abhängigkeit des zu befüllenden Volumens variiert werden. Um eine homogene Durchhärtung von (ii) zu gewährleisten, wird die Förderleistung und Fördereinrichtung bevorzugt derart gewählt, dass der zu befüllende Raum innerhalb von 0,5 bis 20 min mit den Komponenten zur Herstellung von (ii) gefüllt werden kann. Bevorzugt handelt es sich Niederdruck oder besonders bevorzugt Hochdruckmaschinen, bevorzugt mit Kolbendo- sierung, besonders bevorzugt Axialkolbendosierung, wobei bevorzugt der Vorratsbehälter mit Rührwerk und bevorzugt temperierbar ausgestaltet ist und bevorzugt ein Kreislauf Vorratsbehälter- Mischkopf-Vorratsbehälter vorliegt, wobei bevorzugt die Austrags- leistung 0,1 bis 3,0 kg/sec beträgt. Bei der Entwicklung geeigneter Herstellungsverfahren wurde festgestellt, dass ein unkontrolliertes Herauslaufen von flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) kaum als Fehler zu beheben ist. Aufgrund der limitierten Menge pro Schuss führt ein 5 unkontrollierter Verlust an Ausgangsmaterial zur Herstellung von (ii) zu einer unvollständigen Befüllung des Raumes zwischen (i) und (iii) . Aufgrund der schnellen Reaktion und der sehr guten Haftung von (ii) an (i) und (iii) entstehen durch eine unvollständige Befüllung weite Bereiche im Verbundelement, die kein 10 (ii) enthalten und auch nicht mehr mit Ausgangskomponenten aufgefüllt werden können. Derartige Verbundelemente müssen leider verworfen werden.
Um ein Verlust an Ausgangskomponenten zu verhindern, hat es sich
15 daher als vorteilhaft erwiesen, die zu befüllende Form sehr genau auf ihre Dichtigkeit zu überprüfen. Üblicherweise werden die Schichten (i) und (iii) in geeigneter Anordnung, beispielsweise parallel zueinander, fixiert. Der Abstand wird üblicherweise so gewählt, daß der Raum (R) zwischen (i) und (iii) eine Dicke von
20 10 bis 300 mm aufweist. Die Fixierung von (i) und (iii) kann beispielsweise durch Abstandshalter z.B. in einer Form oder geeigneten Halterung erfolgen. Die Ränder des Zwischenraumes werden üblicherweise derart abgedichtet, dass der Raum zwischen (i) und (iii) zwar mit der Flüssigkeit bzw. den Ausgangskomponenten zur
25 Herstellung von (ii) vollständig gefüllt werden kann, ein Herausfließen dieser Ausgangskomponenten vor der vollständigen Befüllung aber verhindert wird. Das Abdichten kann mit üblichen Kunststoff-, Papier- oder Metallfolien und/oder -platten, die beispielsweise verklebt, verschweißt oder angepresst werden und die
30 gegebenenfalls auch als Abstandshalter dienen können, erfolgen. Dieses bevorzugte Abdichten bezieht sich nicht auf die bevorzugten Öffnungen (v) , die eingangs dargestellt wurden.
Die Überprüfung der Dichtigkeit von (R) vor der Befüllung mit den 35 Ausgangskomponenten erfolgt bevorzugt durch Druckdifferenzmessung. Unter dem Ausdruck Druckdifferenzmessung ist zu verstehen, dass man versucht, eine Druckdifferenz zwischen dem Raum (R) und der äußeren Umgebung über einen bestimmten Zeitraum aufzubauen, beispielsweise indem man versucht, in (R) einen Unter- oder Über- 40 druck im Verhältnis zur äußeren Umgebung zu erreichen. Dies kann durch übliche Vakuumpumpen oder allgemein bekannte Kompressoren, die Luft oder Gas in den Raum (R) pumpen, erreicht werden. Kann ein stabiler Über- oder Unterdruck in (R) erzeugt werden, so deutet dies auf eine ausreichend dichte Kavität hin, die mit den 45 Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) gefüllt werden kann. Dabei ist bevorzugt zu beachten, dass man die Öffnungen (v) , die man zum Befüllen von (R) mit den Ausgangskomponenten bzw. als Entlüftungsöffnungen bzw. als Überlauföffnungen zum Austritt von überschüssigen Ausgangskomponenten vorsieht, ebenfalls vorübergehend abdichtet. Dabei kann gegebenenfalls mindestens eine dieser Öffnungen dazu dienen, Vakuumpumpe oder Kompressor an (R) anzu- schließen.
Bevorzugt enthält die Flüssigkeit zur Herstellung von (ii) (a) Isocyanate und (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen. Die Schicht (ii) stellt somit bevorzugt Polyisocyanat-Polyadditi- onsprodukte dar. In dieser Schrift sind unter den Ausdrücken
"Ausgangsstoffe" oder "Ausgangskomponenten" insbesondere (a) Isocyanate und (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen zu verstehen, aber gegebenenfalls, soweit sie zum Einsatz kommen, auch (c) Gase, (d) Katalysatoren, (e) Hilfsmittel und/oder (f) Treibmittel.
Bevorzugt führt man die Umsetzung von (a) mit (b) zu (ii) in Gegenwart von 1 bis 50 Volumen-% Gase (c) durch. Bevorzugt setzt man als (b) Polymerpolyole ein. Bevorzugt führt man die Umsetzung von (a) mit (b) in Gegenwart von (f) Treibmitteln durch.
Die Ausgangskomponenten zur Herstellung der Polyisocyanat-Poly- additionsprodukte werden üblicherweise bei einer Temperatur von 0 bis 100°C, vorzugsweise von 20 bis 60°C, gemischt und wie be- reits beschrieben in den Raum zwischen (i) und (iii) eingebracht. Die Vermischung kann mechanisch mittels eines Rührers oder einer Rührschnecke, bevorzugt aber durch das bei Hochdruckmaschinen übliche Gegenstromprinzip erfolgen, bei dem Ä- und B-Komponenten- Strahl sich im Mischkopf unter jeweils hohem Druck treffen und vermischen, wobei der Strahl einer jeden Komponente auch geteilt sein kann. Die Reaktionstemperatur, d.h. die Temperatur, bei die Umsetzung erfolgt, beträgt in Abhängigkeit von der Materialdicke üblicherweise > 20°C, bevorzugt 50 bis 150°C.
Die Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte (ii) der erfindungsgemäß hergestellten Verbundelemente weisen bevorzugt ein Elastizitätsmodul von > 275 MPa im Temperaturbereich von -45 bis +50°C (nach DIN 53457) , eine Adhäsion zu (i) und (iii) von > 4 MPa (nach DIN 53530) , eine Dehnung von > 30 % im Temperaturbereich von -45 bis +50°C (nach DIN 53504), eine Zugfestigkeit von > 20 MPa (nach DIN 53504) und eine Druckfestigkeit von > 20 MPa (nach DIN 53421) auf.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente kann man derart durchführen, daß man zwischen (i) und (iii) Polyisocyanat- Polyadditionsprodukte (ii) , üblicherweise Polyurethane, die gegebenenfalls Harnstoff- und/oder IsocyanuratStrukturen aufweisen können, durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen gegebenenfalls in Gegenwart von Treibmitteln (f) , 1 bis 50 Volumen-%, bezogen auf das Volumen der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, mindestens eines Gases (c) , (d) Katalysatoren und/oder (e) Hilfsmittel herstellt, wobei bevorzugt (ii) an (i) und (iii) haftet. Die Herstellung derartiger Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte (ii) ist vielfach beschrieben worden.
Die Oberflächen von (i) und (iii) können vor der Herstellung der Verbundelemente zur Reinigung und Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit mit Sand oder Stahlkugeln bevorzugt mit Korund oder Eisenkies gestrahlt werden. Dieses Strahlen kann nach den üblichen Verfahren erfolgen, bei denen das Strahlgut beispielsweise unter hohem Druck auf die Oberflächen auftrifft. Geeignete Apparaturen für eine solche Behandlung sind kommerziell erhältlich.
Durch diese Behandlung der Oberflächen von (i) und (iii) , die nach der Umsetzung von (a) mit (b) in Kontakt mit (ii) stehen, führt zu einer deutlich verbesserten Haftung von (ii) an (i) und (iii) . Das Strahlen wird bevorzugt direkt vor der Einbringung der Komponenten zur Herstellung von (ii) in den Raum zwischen (i) und (iii) durchgeführt. Die Oberflächen von (i) und (iii) , an die (ii) haften soll, sind bevorzugt frei von anorganischen und/oder organischen Stoffen, die eine Haftung vermindern, beispielsweise Staub, Schmutz, Ölen und Fetten oder allgemein als Formtrennmitteln bekannten Stoffen.
Die Ausgangsstoffe (a) , (b) , (c) , (d) , (e) und (f) in dem erfin- dungsgemäßen Verfahren werden im Folgenden beispielhaft beschrieben:
Als Isocyanate (a) kommen die an sich bekannten aliphatischen, cycloaliphatisehen, araliphatisehen und/oder aromatischen Isocya- nate, bevorzugt Diisocyanate in Frage, die gegebenenfalls nach allgemein bekannten Verfahren biuretisiert und/oder isoeyanurati- siert worden sein können. Im einzelnen seien beispielhaft genannt: Alkylendiisocyanate mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest, wie 1, 12-Dodecandiisocyanat, 2-Ethyl-tetramethylen- diisocyanat-1, 4, 2-Methylpentamethylendiisocyanat-l, 5, Tetra- methylendiisocyanat-1,4, Lysinesterdiisocyanate (LDI) , Hexamethy- lendiisocyanat-1, 6 (HDI) , Cyclohexan-1,3- und/oder 1,4-diisocya- nat, 2,4- und 2, δ-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,2'- und 2 , 4'-Dicyclohexyl- methandiisoeyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, l-Isocyanato-3 , 3 , 5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI) , 2,4- und/oder 2 , 6-Toluylendiisocyanat (TDI) , 4,4'-, 2,4'- und/ oder 2 , 2 ' -Diphenylmethandiisocyanat (MDI) , Polyphenylpolymethy- len-polyisocyanate und/oder Mischungen enthaltend mindestens zwei der genannten Isocyanate. Außerdem können Ester-, Harnstoff-, Allophanat-, Carbodiimid-, Uretdion- und/oder Urethangruppen ent- haltende Di- und/oder Polyisocyanate in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Bevorzugt werden 2,4'-, 2,2'- und/ oder 4, 4' -MDI und/oder Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate eingesetzt, besonders bevorzugt Mischungen enthaltend Polyphenylpo- lymethylen-polyisocyanate und mindestens eines der MDI-Isomere.
Als (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen können beispielsweise Verbindungen eingesetzt werden, die als gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen Hydroxyl-, Thiol- und/oder primäre und/oder sekundäre Aminogruppen aufweisen und üblicherweise ein Moleukargewicht von 60 bis 10000 g/mol aufweisen, z.B. Polyole ausgewählt aus der Gruppe der Polymerpolyole, Polyetherpolyalko- hole, Polyesterpolyalkohole, Polythioether-polyole, hydroxylgrup- penhaltigen Polyacetale und hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Polycarbonate oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten Polyole. Diese Verbindungen weisen üblicherweise eine Funktionalität gegenüber Isocyanaten von 2 bis 6 und ein Molekulargewicht von 400 bis 8000 auf und sind dem Fachmann allgemein bekannt.
Als Komponente (c) zur Herstellung von (ii) können allgemein bekannte Verbindungen eingesetzt werden, die einen Siedepunkt bei einem Druck von 1 bar von kleiner (d.h. bei niedrigeren Temperaturen als) -50°C aufweisen, beispielsweise Luft, Kohlendioxid, Stickstoff, Helium und/oder Neon. Bevorzugt wird Luft eingesetzt. Die Komponente (c) ist bevorzugt gegenüber der Komponente (a) , besonders bevorzugt gegenüber den Komponenten (a) und (b) inert, d.h. eine Reaktivität des Gases gegenüber (a) und (b) ist kaum, bevorzugt nicht nachzuweisen. Der Einsatz des Gases (c) unterscheidet sich grundlegend von dem Einsatz üblicher Treibmittel zur Herstellung von geschäumten Polyurethanen. Während übliche Treibmittel (f) flüssig eingesetzt werden oder im Falle der gasförmigen physikalischen Treibmittel in der Polyol-Komponente bis zu einem geringen Prozentsatz löslich sind) und während der Umsetzung entweder aufgrund der Wärmeentwicklung verdampfen oder aber im Falle des Wassers aufgrund der Reaktion mit den Isocya- natgruppen gasförmiges Kohlendioxid entwickeln, wird in der vorliegenden Erfindung die Komponente (c) bevorzugt bereits gasförmig als Aerosol beispielsweise in der Polyolkomponente eingesetzt.
Als Katalysatoren (d) können allgemein bekannte Verbindungen eingesetzt werden, die die Reaktion von Isocyanaten mit den gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen stark beschleunigen, wobei vorzugsweise ein Gesamtkatalysatorgehalt von 0,001 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der insgesamt eingesetzten gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, verwendet wird. 5
Der Reaktionsmischung zur Herstellung der Polyisocyanat-Polyaddi- tionsprodukte (ii) können gegebenenfalls (e) Hilfsmittel einverleibt werden. Genannt seien beispielsweise Füllstoffe, oberflächenaktive Substanzen, Farbstoffe, Pigmente, Flammschutzmit- 10 tel, Hydrolyseschutzmittel, fungistatische, bakteriostatisch wirkende Substanzen und Schaumstabilisatoren.
Als Treibmittel (f) können aus der Polyurethanchemie allgemein bekannte Treibmittel eingesetzt werden, beispielsweise physikali-
15 sehe und/oder chemische Treibmittel. Derartige physikalische Treibmittel weisen im allgemeinen einen Siedepunkt bei einem Druck von 1 bar von größer (d.h. bei höheren Temperaturen als) -50°C auf. Beispiele für physikalische Treibmittel sind z.B. FCKW, HFCKW, HFKW, aliphatische Kohlenwasserstoffe, cycloaliphatische
20 Kohlenwasserstoffe, jeweils beispielsweise mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Gemische dieser Stoffe, beispielsweise Trichlor- fluormethan (Siedepunkt 24°C) , Chlordifluormethan (Siedepunkt -40.8°C), Dichlorfluorethan (Siedepunkt 32°C) , Chlordifluorethan (Siedepunkt -9.2°C), Dichlortrifluorethan (Siedepunkt 27.1°C),
25 Terafluorethan (Siedepunkt -26.5°C), Hexafluorbutan (Siedepunkt 24.6°C), iso-Pentan (Siedepunkt 28°C) , n-Pentan (Siedepunkt 36°C) , Cyclopentan (Siedepunkt 4 °C) . Als chemische Treibmittel, d.h. Treibmittel die aufgrund einer Reaktion, beispielsweise mit Iso- cyanatgruppen, gasförmige Produkte bilden, kommen beispielsweise
30 Wasser, Hydratwasser haltige Verbindungen, Carbonsäuren, tert.- Alkohole, z.B. t-Butanol, Carbamate, beispielsweise die in der Schrift EP-A 1000955, insbesondere auf den Seiten 2, Zeilen 5 bis 31 sowie Seite 3, Zeilen 21 bis 42 beschrieben Carbamate, Carbo- nate, z.B. Ammoniumcarbonat und/oder Ammoniumhydrogencarbonat
35 und/oder Guanidincarbamat in Betracht. Bevorzugt werden als Treibmittel (f) Wasser und/oder Carbamate eingesetzt.
Bevorzugt werden die Treibmittel (f) in einer Menge eingesetzt, die ausreicht, um die bevorzugte Dichte von (ii) von 350 bis
40 1200 kg/m3 zu erhalten. Dies kann mit einfachen Routineexperimenten, die dem Fachmann allgemein geläufig sind, ermittelt werden. Besonders bevorzugt werden die Treibmittel (f) in einer Menge von 0,05 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyisocyanat-Polyadditionspro-
45 dukte, eingesetzt. Das Gewicht von (ii) entspricht per Definition dem Gewicht der zur Herstellung von (ii) eingesetzten Komponenten (a) , (b) und gegebenenfalls (c) , (d) , (e) und/oder (f) .
5 Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyisocyanat-Polyaddi- tionsprodukte werden die Isocyanate und die gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, daß das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen der Isocyanate (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome der gegenüber Isocyana-
10 ten reaktiven Verbindungen (b) und gegebenenfalls (f) 0,85 bis 1,25 : 1, vorzugsweise 0,95 bis 1,15 : 1 und insbesondere 1 bis 1,05 : 1, beträgt. Falls (ii) zumindest teilweise Isocyanurat- gruppen gebunden enthalten, wird üblicherweise ein Verhältnis von NCO-Gruppen zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome von 1,5 bis
15 60 : 1, vorzugsweise 1,5 bis 8 : 1, angewandt.
Die Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden üblicherweise nach dem one shot-Verfahren oder nach dem Prepolymerverfahren, beispielsweise mit Hilfe der Hochdruck- oder Niederdruck-Technik 20 hergestellt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, nach dem Zweikomponentenverfahren zu arbeiten und die gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen (b) , gegebenenfalls die Treibmittel (f) und 25 gegebenenfalls die Katalysatoren (d) und/oder Hilfsmittel (e) in der Komponente (A) (Polyolkomponente) zu vereinigen und bevorzugt innig miteinander zu vermischen und als Komponente (B) die Isocyanate (a) zu verwenden.
30 Die Komponente (c) kann der Reaktionsmischung enthaltend (a) , (b) und gegebenenfalls (f) , (d) und/oder (e) zugeführt werden, und/ oder den einzelnen, bereits beschriebenen Komponenten (a) , (b) , (A) und/oder (B) . Die Komponente, die mit (c) gemischt wird, liegt üblicherweise flüssig vor. Bevorzugt wird die Komponenten
35 in die Komponente (b) gemischt.
Das Mischen der entsprechenden Komponente mit (c) kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen. Beispielsweise kann (c) durch allgemein bekannte Beladungseinrichtungen, beispielsweise
40 Luftbeladungseinrichtungen, bevorzugt unter Druck, beispielsweise aus einem Druckbehälter oder durch einen Kompressor komprimiert, z.B. durch eine Düse der entsprechenden Komponente zugeführt werden. Bevorzugt erfolgt eine weitgehende Durchmischung der entsprechende Komponenten mit (c) , so daß Gasblasen von (c) in der
45 üblicherweise flüssigen Komponente bevorzugt eine Größe von 0,0001 bis 10, besonders bevorzugt 0,0001 bis 1 mm aufweisen. Der Gehalt an (c) in der Reaktionsmischung zur Herstellung von (ii) kann in der Rücklaufleitung der Hochdruckmaschine mit allgemein bekannten Messgeräten über die Dichte der Reaktionsmischung bestimmt werden. Die Gehalt an (c) in der Reaktionsmischung kann über eine Kontrolleinheit bevorzugt automatisch auf der Grundlage dieser Dichte reguliert werden. Die Komponentendichte kann während der üblichen Zirkulation des Materials in der Maschine auch bei sehr niedriger Zirkulationsgeschwindigkeit online bestimmt und reguliert werden.
Die erfindungsgemäß erhältlichen Verbundelemente finden Verwendung vor allem in Bereichen, in denen Konstruktionselemente benötigt werden, die großen Kräften standhalten, beispielsweise als Konstruktionsteile im Schiffsbau, z.B. in Schiffsrümpfen, bei- spielsweise Schiffsdoppelrümpfe mit einer äußeren und einer inneren Wand, und Laderaumabdeckungen, Laderaumtrennwänden, Ladeklappen oder in Bauwerken, beispielsweise Brücken oder als Konstruktionselemente im Hausbau, insbesondere in Hochhäusern.
Die erfindungsgemäßen Verbundelemente sind nicht mit klassischen
Sandwichelementen zu verwechseln, die als Kern einen Polyurethan- und/oder Polyisocyanurathartschaumstoff enthalten und üblicherweise zur thermischen Isolierung eingesetzt werden. Derartige bekannte Sandwichelemente wären aufgrund ihrer vergleichsweise geringeren mechanischen Belastbarkeit nicht für die genannten Anwendungsbereiche geeignet.
Eine schematische Darstellung der Verbundelemente ist in den Figuren 1 und 2 gegeben. Figur 1 stellt ein erfindungsgemäßes Verbundelement dar, bei dem die Schicht (ii) allerdings nicht vollständig zwischen (i) und (iii) von (iv) umschlossen ist: nur ein Rand zwischen (i) und (iii) wird zur besseren Übersicht und Darstellung von (iv) gebildet. Figur 2 stellt einen ersten Schritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dar: Nach einem Ver- kleben der Elemente (iv) auf der Schicht (i) , beispielsweise dem zu reparierenden Deck, wird auf der Schicht (i) ein Raum gebildet, der seitlich von den Elementen (iv) begrenzt wird und in dem die Schicht (ii) gebildet werden soll. Auf die Elemente (iv) würde im nächsten Schritt die Schicht (iii) befestigt, z.B. ver- klebt und anschließend das Material zur Herstellung von (ii) in den zu befüllenden Raum eingefüllt .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen, die folgende * Schichtstruktur aufweisen:
(i) 1 mm bis 20 mm Metall, Kunststoff oder Holz, bevorzugt Metall, (ii) 5 mm bis 300 mm Kunststoff, Q (iii) 1 mm bis 20 mm Metall, Kunststoff oder Holz,
wobei die Schicht (ii) , die zwischen (i) und (iii) positioniert ist, durch Elemente (iv) , die mit (i) und (iii) befestigt sind, begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass man die 5 Elemente (iv) mit den Schichten (i) und gegebenenfalls (iii) verklebt und anschließend die Schicht (ii) herstellt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mit der Schicht (i) verklebt, durch diese 0 Elemente (iv) einen Raum auf der Schicht (i) bildet, der mit (ii) ausgefüllt werden kann, auf die von (i) abgewandte Kante von (iv) die Schicht (iii) befestigt und anschließend den Raum, der mit (ii) ausgefüllt werden soll, mit flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) füllt. 5
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mit der Schicht (i) verschweißt und gegebenenfalls verklebt, durch diese Elemente (iv) einen Raum auf der Schicht (i) bildet, der mit (ii) ausgefüllt werden kann, 0 auf die von (i) abgewandte Kante von (iv) die Schicht (iii) verklebt, und anschließend den Raum, der mit (ii) ausgefüllt werden soll, mit flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) füllt.
5 4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (i) das Deck eines Schiffes darstellt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mittels eines ein- oder zweikomponentigen, lösungsmittelfreien oder lösungsmittelhaltigen Klebers auf der Basis von Epoxidharzen und/oder Methacrylaten und/oder Polyurethanen mit der Schicht (i) und gegebenenfalls (iii) verklebt . 5 1 Zeichnung
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber eine Zug-Scherfestigkeit von größer 2 MPa und eine Scherfestigkeit von größer 2 MPa gewährleistet.
5 7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (ii) Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte darstellen erhältlich durch Umsetzung der flüssigen Ausgangsstoffe (a) Isocyanat und (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen.
10 8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man den mit den flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) zu füllenden Raum zwischen den Schichten (i) und (iii) durch die Elemente (iv) mit Ausnahmen von Öffnungen (v) , die dem Befüllen mit den Ausgangskomponenten zur Herstellung von
15 (ii) dienen, derart abdichtet, dass ein unerwünschtes Herauslaufen der flüssigen Ausgangskomponenten verhindert wird, und anschließend die flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) in den zu befüllenden Raum einfüllt.
20 9. Verbundelemente erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Schiffe enthaltend Verbundelemente gemäß Anspruch 9.
25 11. Ölplattfor en oder Pontons enthaltend Verbundelemente gemäß Anspruch 9.
12. Brücken, Brückenelemente oder Bauwerke enthaltend Verbundelemente gemäß Anspruch 9.
30
35
40
45
EP04705808A 2003-02-18 2004-01-28 Verbundelemente Ceased EP1597065A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10306892 2003-02-18
DE10306892A DE10306892A1 (de) 2003-02-18 2003-02-18 Verbundelemente
PCT/EP2004/000707 WO2004073973A1 (de) 2003-02-18 2004-01-28 Verbundelemente

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1597065A1 true EP1597065A1 (de) 2005-11-23

Family

ID=32748001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04705808A Ceased EP1597065A1 (de) 2003-02-18 2004-01-28 Verbundelemente

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1597065A1 (de)
DE (1) DE10306892A1 (de)
WO (1) WO2004073973A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2399540B (en) * 2003-03-18 2005-10-26 Intelligent Engineering Improved method for reinforcing or reinstating existing structures
GB2413987B (en) * 2004-05-11 2008-05-21 Intelligent Engineering A method of reinforcing a structure
GB2421471B (en) * 2004-12-23 2009-12-23 Intelligent Engineering Improved structural sandwich plate members
DK176189B1 (da) * 2005-01-17 2006-12-18 Nyborg Huse As Fremstilling af vægelement i sandwichkonstruktion samt sådant vægelement
SI23514A (sl) 2010-10-15 2012-04-30 Cbs Inštitut, Celovite Gradbene Rešitve, D.O.O. Gradbeni panel kot struktura zunanje in notranje plošče, z vmesnim izolacijskim prostorom
KR20140047033A (ko) * 2011-02-21 2014-04-21 프로덕티브 리서치 엘엘씨 특성이 다른 영역들을 포함하는 합성 재료들 및 방법들

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6050208A (en) * 1996-11-13 2000-04-18 Fern Investments Limited Composite structural laminate
DE19953240A1 (de) * 1999-11-04 2001-05-10 Basf Ag Verbundelemente
DE10056377A1 (de) * 2000-11-14 2002-05-23 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2004073973A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10306892A1 (de) 2004-08-26
WO2004073973A1 (de) 2004-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2000059718A1 (de) Verbundelemente enthaltend polyisocyanat-polyadditionsprodukte
EP1513684B1 (de) Verfahren zur herstellung von verbundelementen
WO2004073973A1 (de) Verbundelemente
EP1620330B1 (de) Behälter auf der basis von verbundelementen
WO2002040876A1 (de) Verfahren zur verbindung von verbundelementen
EP1490216B1 (de) Herstellung von verbundelementen
WO2005042239A2 (de) Verbundelemente
EP1755886B1 (de) Verbundelemente
EP1414643A1 (de) Verfahren zur einbringung von flüssigkeiten mittels einer fördereinrichtung in eine form
DE10350240B4 (de) Verfahren zur Einbringung von Flüssigkeiten mittels einer Fördereinrichtung in eine Form
WO2003002321A1 (de) Verfahren zur herstellung von verbundelementen
WO2002040264A2 (de) Verfahren zur herstellung von verbundelementen
EP1240010A1 (de) Verbundelemente
EP1337393B1 (de) Verfahren zur reparatur von verbundelementen
WO2003009996A1 (de) Verbundelemente
WO2003002324A1 (de) Verfahren zur herstellung von verbundelementen
WO2002040253A1 (de) Verfahren zur herstellung von verbundelementen
DE10358803A1 (de) Verbundelemente
WO2002043954A1 (de) Verfahren zur herstellung von verbundelementen
DE10056378A1 (de) Verbundelemente enthaltend Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte
DE10335576A1 (de) Fender für Schiffe
DE10308192A1 (de) Verfahren zum Befüllen von Hohlräumen in Verbundelementen
DE10310379A1 (de) Verbundelemente enthaltend Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20050919

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20070426