EP1966337A2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von konstruktionselementen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von konstruktionselementen

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Publication number
EP1966337A2
EP1966337A2 EP06829261A EP06829261A EP1966337A2 EP 1966337 A2 EP1966337 A2 EP 1966337A2 EP 06829261 A EP06829261 A EP 06829261A EP 06829261 A EP06829261 A EP 06829261A EP 1966337 A2 EP1966337 A2 EP 1966337A2
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EP
European Patent Office
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solid particles
reactive mixture
spray
polyurethane reactive
nonwoven fabric
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.)
Withdrawn
Application number
EP06829261A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Kleba
Guido Wirtz
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.)
Hennecke GmbH
Original Assignee
Hennecke GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Hennecke GmbH filed Critical Hennecke GmbH
Publication of EP1966337A2 publication Critical patent/EP1966337A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F25/70—Spray-mixers, e.g. for mixing intersecting sheets of material
    • B01F25/72—Spray-mixers, e.g. for mixing intersecting sheets of material with nozzles
    • B01F25/721—Spray-mixers, e.g. for mixing intersecting sheets of material with nozzles for spraying a fluid on falling particles or on a liquid curtain
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C67/24—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 characterised by the choice of material
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    • D06N3/009—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the application technique by directly applying the resin by spraying components on the web
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
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    • B32B2264/101—Glass
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    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/105—Metal

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing construction elements, in which a polyurethane (PUR) reactive mixture and solid particles are applied to a nonwoven fabric, wherein a density of 0.01 to 10.0 g of solid particles / cm 2 of coated nonwoven fabric Surface is adjusted, and then pressed with the not yet fully reacted polyurethane reactive mixture coated and containing solid particles nonwoven fabric and cured.
  • PUR polyurethane
  • the first applications consisted of adding polyurethane milled short glass fibers to the reactive plastic to maintain the required strength values. But this is an expensive process, mainly because of the complex system components and the high material usage. The weight savings were comparatively low.
  • the object of the present invention was therefore to provide a simple method and a simple device for producing high-strength and at the same time lightweight construction elements based on fiber webs, with which construction elements with a homogeneous surface and with the formation of the desired contours can be produced without having to do any additional rework or lamination.
  • the invention relates to a method for the production of structural elements, wherein a polyurethane reactive mixture and solid particles are applied to a nonwoven fabric, wherein a density of 0.01 to 10.0 g solid particles / cm 2 coated nonwoven surface is adjusted, and then the is pressed with the unreacted polyurethane reactive mixture coated and containing solid particles nonwoven fabric and cured.
  • the PUR reactive mixture is sprayed onto the nonwoven surface.
  • the PUR reactive mixture and the solid particles is preferably applied to both sides of the nonwoven fabric.
  • the PUR reactive mixture and the solid particles are preferably applied to both outer sides of the multilayer substrate.
  • the process can be carried out continuously or batchwise. In this case, after reacting with the nonwoven fabric and the solid particles, the polyurethane reactive mixture forms a composite.
  • the solid particles are wetted substantially on all sides with polyurethane reactive mixture, which leads to a significant increase in viscosity and Tixotropleiter of the polyurethane reaction mixture. This in turn causes the polyurethane reactive mixture can be applied without running on slopes or even on vertical surfaces.
  • Another important factor is the effect that the mixture penetrates the nonwoven fabric more slowly due to the increase in viscosity and the degree of thixotropy, so that it is possible to set via the solids content how much polyurethane reactive mixture remains on the surface and how much penetrates into the interior of the composite component.
  • This additional degree of freedom makes it possible to achieve the optimum compromise between adequate bonding of the composite, low weight and good surface of the structural element.
  • the filler also has a positive influence on the microstructure on the surface of the structural element.
  • the flow behavior of the pure polyurethane reactive mixture through the substrate, which contains at least one fiber fleece, is comparable to the flow of a liquid through a bed.
  • the gravity or the pressure difference, which is applied by the closing of the tool, leads to a flow of the liquid through the bed (the fiber mat).
  • the liquid does not form a planar surface to the atmosphere because of the fiber structure; instead, the polyurethane reactive mixture forms an inhomogeneous surface due to the interaction of boundary or surface tensions to the fiber material and the air and the flow behavior. This causes air bubbles between the fibers.
  • the wetted with the polyurethane reactive mixture, fine-grained filler can better fill these spaces on the surface and thereby significantly improve the microstructure on the surface. This is achieved on the one hand by the increased viscosity due to the higher viscosity and on the other hand due to the breaking up of the interface between the reactive mixture, air and fibers by the solid particles. As a result, the tendency to form a curved surface between the fibers at the surface due to the interfacial forces is significantly lower.
  • a particular effect which occurs in the process is that, in the reaction of the tixotropic PUR reactive mixture during the shaping process in a press, the PUR reactive mixture penetrates into the at least one fiber fleece and wets all the fibers which then stick together
  • solid particles wetted by PUR reactive mixture are partially filtered off by the at least one nonwoven fabric and remain suspended on the surface of the at least one nonwoven fabric and thereby fill in all the gaps between the individual fibers.
  • a spacer element e.g. a honeycomb core
  • a multilayer substrate e.g. with a nonwoven spacer fibrous web structure, preferably with a nonwoven honeycomb nonwoven structure, is preferably applied on both sides, i. each applied to the outside of the nonwoven fabrics, the PUR reactive mixture and the solid particles.
  • an increase in viscosity and Tixotroptechnik of the PUR reactive mixture by the solid particles is preferably applied on both sides, i. each applied to the outside of the nonwoven fabrics.
  • the tixotropic PUR reactive mixture penetrates the nonwoven fabrics, wets the nonwoven fabrics and the spacer, which bond together and form a composite.
  • the wetted with PUR reactive mixture solid particles are filtered off from the fiber webs in part and remain hanging on the outer sides of the fiber webs, so that arise due to the spacer element, preferably the honeycomb core, particularly lightweight and high-strength structural elements with a perfect, homogeneous surface.
  • the effect occurs that the PUR reactive mixture due to the viscosity increase and Tixotropierung penetrates the nonwoven fabric slower and penetrates slower in the honeycomb core behind the nonwoven fabric, so that can be adjusted on the solids content, how much reactive plastic remains on the surface and how much penetrates into the interior of the composite component.
  • the optimum compromise between sufficient bonding of the composite, low component weight and good surface of the component can be achieved.
  • solid particles in different amounts at different points of the substrate, so that the solid particles are present at different points in different densities (in g solid particles / cm 2 of sprayed nonwoven surface).
  • This can be done, for example, by the fact that the content of solid particles used in the PUR reactive mixture is varied by, for example, the amount of metered solid particles is varied in a continuous mixing of the solid particles in the PUR reactive mixture or by using isocyanate or polyol components having different solids contents.
  • this can also be done by applying different amounts of solid particles to the sprayed-on layer of PUR reactive mixture - at different points of the substrate.
  • the solid particles preferably have a bulk density according to DIN EN ISO60 of 0.1 g / cm 3 to 2 g / cm 3 .
  • a bulk density according to DIN EN ISO60 of 0.1 g / cm 3 to 2 g / cm 3 .
  • very light solid particles in the range of 0.1 to 1.5 g / cm 3 , more preferably from 0.1 to 1 g / cm 3 .
  • solid particles with higher bulk densities are also useful in individual cases.
  • densities of the solid particles on the nonwoven fabric are from 0.01 to 10.0 g of solid particles / cm 2 of sprayed nonwoven surface, preferably from 0.05 g / cm 2 to 5 g / cm 2 , more preferably from 0, 1 g / cm 2 to 1 g / cm 2 set.
  • densities of 0.01 g / cm 2 to 3 g / cm 2 are particularly suitable for producing homogeneous surfaces and densities of 0.5 g / cm 2 to 10 g / cm 2 are particularly suitable for also burglary edges and "stress points" compensate.
  • An essential parameter for carrying out the process is the ratio of the mass of solid particles to the mass of PUR reactive mixture which are applied to the substrate surface. This ratio is preferably 0.01 to 10, more preferably 0.1 to 5 and most preferably 1 to 3.
  • the ratio mass of solid particles to the mass of PUR reactive mixture determines, depending on the starting viscosity of the PUR reactive mixture, the degree of Tixotroping On the one hand, it determines how far the PUR reactive mixture penetrates into the substrate or penetrates into the honeycomb core and on the other hand, as can be inclined obliquely to be sprayed surface against the horizontal.
  • PUR reactive mixture In the production of composite elements, it is preferred to apply only as much PUR reactive mixture as to wet and bond substantially all the fibers of the at least one nonwoven fabric, but at the same time substantially free all cavities in the spacer element or honeycomb core leave.
  • the amount of solid particles applied is preferably adjusted so that only as much solid particles are applied to the nonwoven fabric as are necessary to compensate for uneven surfaces or broken edges or contracted stress points.
  • the optimum amount of PUR reactive mixture and solid particles to be applied can be readily ascertained by a person skilled in the art by simple tests in which different amounts of PUR reactive mixture and solid particles are applied to the nonwoven fabric or composite element.
  • powders made of recycled, finely ground PUR foams, especially rigid foams are suitable as particle mixtures.
  • a particle mix size of preferably 10-30, e.g. about 20% by weight over 300 ⁇ m, 30-50, e.g. about 40% by weight over 100 ⁇ m and under 300 ⁇ m as well as 30-50, e.g. about 40 wt .-% below 100 microns (values determined by sieving).
  • microfibers with number-average fiber lengths of preferably 5 .mu.m to 500 .mu.m and a diameter-length ratio of preferably 1.0 to 0.01 are suitable as solid particles in the process.
  • the microfibers preferably consist of the same material as the at least one nonwoven fabric to be coated. This results in homogeneous and at the same time fibrous surface structures. It is then important to ensure that broken edges in the composite elements with spacers (for example, honeycomb core) or absorbed stress points to compensate, so as to achieve a perfect formation of the contours and wall thicknesses.
  • solid particles with platelet form with number-average plate diameters eg determined by microscopic analysis
  • number-average plate diameters eg determined by microscopic analysis
  • thickness-diameter ratios preferably 1.0 to 0.01
  • platelets made of glass or mineral are suitable for increasing the impression resistance of the surface.
  • AIs solid particles may preferably glass, mineral, metal, plastic or natural products such as hemp or jute can be used. In general, one will use especially those solid particles that are particularly easy. Preference is therefore given to plastics.
  • metal powders are particularly suitable, with which an optical Metallic effect is possible.
  • solid particles and mixtures of different solid particles with respect to materials and / or structure and / or particle size distribution can be used. However, it is also possible to use mixtures of the same material and the same structure and of different volume-average particle size.
  • the at least one nonwoven fabric contained in a composite element preferably contains glass, mineral, metal, plastic or even natural fibers, e.g. Hemp or jute. Natural fibers are particularly suitable, since they are quite high-strength, but especially light and resource-friendly.
  • the application of the PUR reactive mixture to the at least one nonwoven fabric can take place, for example, in a casting process as a film.
  • preference is given to applying the PUR reactive mixture in a spray application because thereby the wetting of the at least one fiber fleece is best.
  • larger application widths and higher feed speeds of the spray mixing head are possible by spraying, so that substantially higher production capacities are possible in this way.
  • heat is supplied to the composite element containing at least one nonwoven fabric, optionally at least one spacer element and / or further elements, PUR reactive mixture and solid particles during the pressing process.
  • the chemical reaction can be done by thermal activation. This provides the additional advantage of having sufficient time available for the spraying or wetting process of the at least one nonwoven fabric with PUR reactive mixture and nevertheless achieving short curing times and thus short production cycles.
  • the invention also relates to a spray head for spraying solid polyurethane-reactive polyurethane mixture comprising
  • At least one first channel section for pneumatically conveying the solid particles comprising an inlet opening for a gas stream and a substantially concentrically arranged in the first channel section intake for the Feststoffbar- particles, wherein the direction of flow extended center of gravity of the first channel portion and in the spraying direction the spray nozzle extended axis of the spray form an angle ⁇ in the range of 10 ° to 120 °, and
  • At least one second channel section for pneumatically conveying the solid particles, into which the first channel section opens, wherein the direction of flow extended center of gravity of the first channel section and the direction of flow extended axis of gravity at the outlet opening of the second channel section an angle ß in the range of 60 ° to 170 And wherein the outlet opening of the second channel section is disposed substantially in the immediate vicinity of the spray nozzle for the polyurethane reactive mixture and is substantially aligned with the area of the spray jet emerging from the spray nozzle for the polyurethane reactive mixture.
  • spray mixing heads it is possible to use customary PUR mixing heads which work according to the high or low pressure mixing method. Round or flat jet spray nozzles can be adapted to these mixing heads and work by means of pressure or air atomization.
  • the angle ⁇ is preferably in the range from 20 ° to 90 °, particularly preferably from 30 ° to 60 °.
  • the second channel section may be curved, for example.
  • the second channel section can also be connected, for example, in the form of a bend to the first channel section.
  • the angle ⁇ is preferably in the range from 90 ° to 160 °, particularly preferably from 120 ° to 150 °.
  • the spray head contains at least two first channel sections connected in parallel, and preferably correspondingly at least two second channel sections, which are arranged symmetrically to the spray jet from the spray nozzle.
  • the second channel section is formed in the region of the outlet from the spray nozzle as an annular channel around the spray nozzle.
  • both the second channel section and the first channel section can be designed as an annular channel around the spray mixing head or around the spray nozzle.
  • construction elements from at least one nonwoven fabric, reactive plastic and solid particles can be carried out discontinuously, in particular for simple elements, but also, preferably, for more complicated elements.
  • the respective peripheral devices or presses must also be equipped.
  • the spray head can be used in particular in the method according to the invention.
  • FIG. 3 shows a section of a three-layer construction element produced by the method according to the invention
  • FIG. 5 shows the schematic illustration of the substrate shown in FIG. 4 immediately before the pressing and curing process
  • FIG. 6 is a schematic illustration of the structural element resulting from the substrate shown in FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 5 shows the schematic illustration of the substrate shown in FIG. 4 immediately before the pressing and curing process
  • FIG. 6 is a schematic illustration of the structural element resulting from the substrate shown in FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 6 is a schematic illustration of the structural element resulting from the substrate shown in FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 7 is a schematic representation of a spray head for spraying loaded with solid particles PUR reactive mixture
  • Fig. 8 is a schematic representation of a continuous plant for the production of structural elements.
  • Fig. 1 shows schematically the spray application of PUR and solid particles on a three-layered substrate 1, consisting of two fiber webs 2a and 2b, e.g. from jute fibers, and a spacing element arranged therebetween, for example a honeycomb core 3.
  • a respective spray mixing head 4a or 4b With a respective spray mixing head 4a or 4b, the respectively free surfaces of both fiber webs 2a and 2b are coated with PUR reactive mixture.
  • powdery solid particles e.g. from ground recycled polyurethane, applied by means of a separately arranged application device 5a or 5b on the already applied layers 6a and 6b of PUR reactive mixture.
  • the arrows 50a, 50b indicate the direction of movement of the application organs 4a, 4b, 5a and 5b.
  • upstream processes can be done with handling equipment or by hand.
  • the substrate thus prepared is usually clamped in a frame (not shown in FIG. 1). This can be done automatically or by hand.
  • the spray mixing heads 4a, 4b for the PUR reactive mixture and the application organs 5a, 5b for the solid particles are passed over the substrate and the substrate is sprayed with PUR reactive mixture and immediately afterwards with solid particles.
  • FIG. 1 Another embodiment, not shown in Figure 1 is that only one spray mixing head for the PUR reactive mixture and only one applicator for solid particles are used and either these order organs are moved from one side of the substrate to the other side or in firmly positioned applicators the Substrate is turned after the coating of one side to spray on the other side.
  • FIG. 2 shows the multilayer substrate 1 shown in FIG. 1 after coating with PUR reactive mixture and solid particles during the pressing and curing process.
  • the coated substrate is deposited either automatically or by hand on the tool lower part 7b of a press (not shown in FIG. 2).
  • the press contracts (indicated by the arrows 51a, 51b), wherein the two fiber webs 2a, 2b are compressed.
  • the honeycomb core 3 is substantially not compressed.
  • Tool upper part 7a and lower tool part 7b are preferably heated (not shown in Figure 2), so that immediately after the closing of the press, the chemical reaction is carried out by so-called thermal activation.
  • the PUR reactive mixture penetrates the fiber webs 2a, 2b and also wets the honeycomb core 3, so that the individual fibers in the fiber webs stick together, but above all also with the honeycomb core and give a firm bond after curing.
  • the solid particles which are wetted on all sides with reactive mixture during the spray application and during the pressing process, remain at least partially on the surface of the fiber webs and fill the gaps between the individual fibers.
  • FIG. 3 shows a detail of the three-layer construction element 10 that can be produced according to the process shown in FIGS. 1 and 2.
  • the three-layer construction element comprises a honeycomb core 3 and the fiber webs 2a and 2b, which are pressed onto one side of the honeycomb core and glued thereto.
  • the surface of the construction element 10 is completely flat due to the solid particles 9 embedded in the interstices between the individual fibers and wetted with polyurethane.
  • Fig. 4 shows the schematic representation of a single-layer substrate during the spray application.
  • the nonwoven fabric 11, PUR reactive mixture and solid particles, each with one spray head per side are applied simultaneously on both sides (indicated by arrows 52a, 52b in FIG. 4).
  • the fiber fleece usually warps, so that the required wall thicknesses are not maintained at these "stress points.”
  • the points become 12a, 12b, 12c, 12d, 12e and 12f increases the amount of solid particles applied and possibly also of PUR Relux ⁇ schung.
  • Figure 5 shows the schematic representation of the substrate shown in Figure 4, the nonwoven fabric 11, immediately before the pressing and curing process. It is located between the upper tool part 7a 'and lower tool part 7b', which are then moved together by the press. The direction of movement of the press is indicated by the arrows 53a, 53b. During the pressing process, the curing of the PUR reactive mixture then takes place.
  • FIG. 6 shows the schematic representation of the construction element 10 'resulting from the substrate shown in FIGS. 4 and 5.
  • the PUR reactive mixture has penetrated the entire nonwoven fabric 11 and wetted substantially all fibers so that they bond together and form a solid composite.
  • the solid particles wetted on all sides with PUR reactive mixture which lead to a marked increase in viscosity and to a tixotropization of the PUR reactive mixture, are thereby partly filtered out by the fiber fleece 11 itself and remain on the surface. This causes, on the one hand, the entire surface of the construction element 10 'to be almost completely flat and, above all, that the required wall thicknesses are maintained at the "stress points".
  • Figure 7 shows a schematic representation of a spray head 20 for spraying laden with solid particles PUR reactive mixture.
  • the spray head 20 includes a spray mixing head 21 for spraying PUR reactive mixture through a spray nozzle 22 and a discharge device for the solid particles comprising two parallel to each other operated first channel sections 23 and two hydraulically thereafter second channel sections 24.
  • a spray mixing head 21 for spraying PUR reactive mixture through a spray nozzle 22
  • a discharge device for the solid particles comprising two parallel to each other operated first channel sections 23 and two hydraulically thereafter second channel sections 24.
  • the first and the second channel sections 23, 24 arranged substantially symmetrically about the spraying jet 22 in the spray direction of the spray nozzle 22 extended axis.
  • the first channel sections 23 for pneumatically conveying the solid particles each contain an inlet opening 26 for a gas stream and in each case one substantially in the first channel section 23 concentrically arranged intake manifold 25 for the solid particles.
  • the inlet opening 26 and the intake pipe 25 are arranged in the upstream part of the first channel section 23.
  • Ström gas Ström
  • Their flow direction is indicated by arrows 55.
  • the center of gravity axis 27 of the first channel section which is extended in the direction of flow and the axis 28 of the spray jet which extends in the spraying direction of the spray nozzle form an angle ⁇ , which is approximately 45 ° here.
  • the two first channel sections 23 each open into one of the two second channel sections 24 for pneumatically conveying the solid particles.
  • the center of gravity axis 27 of the first channel section 23, which is expanded in the direction of flow, and the center of gravity axis 29, which is expanded in the direction of flow, form an angle ⁇ at the outlet opening 30 of the second channel section 24, which is approximately 135 ° here.
  • the angle ⁇ is achieved that in the second channel section 24, the solid particles - gas flow - dispersion is deflected. This deflection causes the separation of solid particles and transport air due to the centrifugal forces.
  • the outlet openings 30 of the second channel section 24 are arranged substantially in the immediate vicinity of the spray nozzle 22 for the PUR reactive mixture and substantially aligned with the region of the spray jet emerging from the spray nozzle 22.
  • the PUR reactive mixture emerging from the spray mixing head 21 via the spray nozzle 22 leaves the spray nozzle 22 as spray jet 31.
  • the deflection of the solid particles-gas stream dispersion caused by the angle ⁇ flows through the centrifugal forces separated solid particles on the outer web and enter the spray jet 31 of the PUR reactive mixture and are mixed therein and wetted on all sides with reactive plastic.
  • the conveying air is directed away from the spray jet 31 of the reactive mixture and surrounds the spray jet and thus prevents the formation of harmful litter aerosols. This effect is particularly effective when the flow system for the solid particles, i. in particular, the second channel section 24 is formed as an annular channel around the spray nozzle 22 for the reactive mixture.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a continuous plant 45 for the production of three-layer construction elements 44 containing two fiber webs 2a, 2b and a spacer arranged therebetween, for example a honeycomb core 3.
  • the nonwoven fabrics are continuously unwound from coils 40a, 40b. Sheets of honeycomb core material, so-called honeycomb cores 3, are pushed between these two non-woven fabrics. This can be done, for example, by means of handling devices (not shown), which take over the plates from a stacker.
  • After contacting this three-layer substrate it is sprayed on both sides by spray heads with a loaded with solid particles PUR reactive mixture. This can be done, for example, with the spray head shown in FIG. It will be in the Sprayed jet of solid particles, mixed and wetted on all sides with reactive plastic.
  • the compound of fiber webs, honeycomb core, PUR reactive mixture and solid particles is conveyed into the continuously operating press 41.
  • the fiber leaves 2a, 2b are compacted without impairing the honeycomb core 3.
  • the PUR reactive mixture permeates the fiber webs, wets all the fibers and also the honeycomb core 3, so that after leaving the continuously operating press 41, i. after reacting the reactive mixture, a very light and high strength structural element, e.g. a panel 42 is formed, which is cut by the cutting device 43 into sections of desired length.
  • Tixotroping also aids in "filtering" the solid particles through the fibrous webs, which causes the solid particles on the surfaces of the fibrous webs to fill in the gaps between the fibers, thus creating structural elements with a nearly flat surface.
  • FIG. 8 shows a vertical arrangement of a continuous installation for producing three-layered construction elements. A horizontal arrangement is also possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Konstruktionselementen, bei dem auf ein Faservlies ein Polyurethan (PUR) - Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln aufgetragen werden, wobei eine Dichte von 0,01 bis 10,0 g Feststoffpartikeln / cm2 beschichteter Faservlies-Oberfläche eingestellt wird, und anschließend das mit dem noch nicht ausreagierten Polyurethan-Reaktivgemisch beschichtete und Feststoffpartikeln enthaltende Faservlies verpresst wird und aushärtet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Konstruktionselementen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Konstruktionselementen, bei dem auf ein Faservlies ein Polyurethan (PUR)-Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln aufgetragen werden, wobei eine Dichte von 0,01 bis 10,0 g Feststoffpartikeln/cm2 be- schichteter Faservlies-Oberfläche eingestellt wird, und anschließend das mit dem noch nicht ausreagierten Polyurethan-Reaktivgemisch beschichtete und Feststoffpartikeln enthaltende Faservlies verpresst wird und aushärtet.
Um Energie zu sparen, ist die Automobilindustrie schon seit vielen Jahren bemüht, leichtere Autos zu bauen. Aus diesem Grund wird mehr und mehr der Werkstoff Metall durch Kunststoff ersetzt. In diesem Zusammenhang ist der Reaktivkunststoff Polyurethan von besonderer Bedeutung.
Die jeweiligen Substitutionen von Metall durch Kunststoff müssen so erfolgen, dass dabei keine nachteiligen Auswirkungen entstehen. So müssen die erforderlichen Festigkeitswerte eingehalten werden. Deshalb müssen Bauteile aus Kunststoff durch hochfeste Fasern verstärkt werden.
Erste Anwendungen bestanden darin, dem Reaktivkunststoff Polyurethan gemahlene Kurzglas- fasern beizumischen und so die erforderlichen Festigkeitswerte einzuhalten. Dies ist aber ein teures Verfahren, vor allem wegen der aufwendigen Anlagenkomponenten und des hohen Materialeinsatzes. Auch die Gewichtsersparnis war vergleichsweise gering.
In neueren Verfahren werden leichte Faservliese, die als Trägersubstrat dienen, mit Reaktivkunststoff beidseitig besprüht, der während des anschließenden Pressvorgangs in einem Werkzeug ausreagiert. Dabei wird jedoch nur so viel Reaktivkunststoff verwendet, dass zwar die einzelnen Fasern benetzt werden und miteinander verkleben, aber zwischen den Fasern immer noch Hohlräume bestehen bleiben. Auf diese Weise entstehen leichte und hochfeste Konstruktionselemente. Unter Konstruktionselementen sind dabei Formkörper oder Bauteile oder einzelne Elemente zusammengesetzter Bauteile zu verstehen, die beispielsweise in der Konstruktion von Automobilen oder in anderen Anwendungen eingesetzt werden können.
In weiteren Entwicklungen werden sogar Mehrschicht-Substrate oder so genannte Sandwichstrukturen, wie z.B. Faservlies-Distanzelement-Faservlies-Strukturen mit Reaktivkunststoff besprüht, wobei als Distanzelemente z.B. Wabenkeme (honeycomb) verwendet werden können. Auch hierbei wird der Reaktivkunststoff nur zum Verkleben des gesamten Verbundes (Com- pounds) benutzt, nicht aber um die Hohlräume zwischen den Fasern und in dem Distanzelement aufzufüllen. Ein solcher Compound ist nach dem Press- und Aushärtevorgang nicht nur hochfest, sondern auf Grund des Wabenkerns (honeycomb) auch besonders leicht. Nachteilig bei diesen neuen, auf den genannten Compounds basierenden Konstruktionselementen ist jedoch die unregelmäßige Oberflächenstruktur der verpressten und verklebten Faservliese, so dass sie bisher mit relativ dicken Folien oder Textilien kaschiert werden müssen, was einen erheblichen technischen Mehraufwand und Kostenaufwand darstellt und den Gewichtsvorteil reduziert.
Es wäre zwar grundsätzlich möglich, die Oberfläche durch Erhöhen der zugegebenen PUR-Menge zu verbessern, jedoch müsste dann der PUR- Anteil so stark erhöht werden, dass der Gewichtsvorteil wieder völlig verloren ginge, da dann auch wieder mehr PUR in den Wabenkern fließen würde.
Ein weiteres Problem entsteht insbesondere bei dreidimensionalen Konstruktionselementen durch den Pressvorgang, durch den das Faservlies an einzelnen Stellen verzogen wird, so dass an diesen „Stressstellen" die konstruktiv erforderlichen Wandstärken nicht eingehalten werden.
Ein spezielles Problem zeigt sich auch bei den Konstruktionselementen mit Wabenkern, der beim Pressvorgang, insbesondere an den Rändern, eingedrückt wird. Die Folge ist, dass einerseits die Kanten eines Konstruktionselements mit Wabenkern nicht sauber ausgebildet sind und andererseits zuviel Reaktivkunststoff in diesen Bereich fließt und es an einzelnen Stellen zu einer Ge- wichtserhöhung und damit auch zu einer ungleichmäßigen Gewichtsverteilung kommt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein einfaches Verfahren und eine einfache Vorrichtung zur Herstellung von hochfesten und gleichzeitig leichten Konstruktionselementen auf Basis von Faservliesen zur Verfügung zu stellen, mit dem Konstruktionselemente mit homogener Oberfläche und unter Ausbildung der gewünschten Konturen hergestellt werden kön- nen, ohne eine zusätzliche Nacharbeit bzw. Kaschierung vornehmen zu müssen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Konstruktionselementen, bei dem auf ein Faservlies ein Polyurethan-Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln aufgetragen werden, wobei eine Dichte von 0,01 bis 10,0 g Feststoffpartikeln / cm2 beschichteter Faservlies-Oberfläche eingestellt wird, und anschließend das mit dem noch nicht ausreagierten Polyurethan-Reaktivgemisch be- schichtete und Feststoffpartikeln enthaltende Faservlies verpresst wird und aushärtet.
Bevorzugt wird das PUR-Reaktivgemisch auf die Faservlies-Oberfläche aufgesprüht. Bei Konstruktionselementen, die nur ein Faservlies, Polyurethan und Feststoffpartikeln enthalten, wird bevorzugt auf beide Seiten des Faservlieses das PUR-Reaktivgemisch und die Feststoffpartikeln aufgetragen. Bei mehrschichtigen Konstruktionselementen, die beispielsweise eine Faservlies- Distanzelement-Faservlies-Struktur aufweisen, wird bevorzugt auf beide Außenseiten des mehrschichtigen Substrats das PUR-Reaktivgemisch und die Feststoffpartikeln aufgetragen. Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Dabei geht das Polyurethan-Reaktivgemisch nach dem Ausreagieren mit dem Faservlies und den Feststoffpartikeln einen Verbund ein.
In dem Verfahren werden die Feststoffpartikel im Wesentlichen allseitig mit Polyurethan- Reaktivgemisch benetzt, was zu einer deutlichen Viskositätserhöhung und Tixotropierung des Polyurethan-Reaktiongemischs führt. Das wiederum bewirkt, dass das Polyurethan-Reaktivgemisch ohne Verlaufen auf Schrägen oder sogar an senkrechten Flächen aufgetragen werden kann.
Wichtig ist dabei auch der Effekt, dass das Gemisch aufgrund der Viskositätserhöhung und Ti- xotropierung das Faservlies langsamer durchdringt, so dass sich über den Feststoffanteil einstellen lässt, wie viel Polyurethan-Reaktivgemisch an der Oberfläche verbleibt und wie viel ins Innere des Verbundbauteiles eindringt. Durch diesen zusätzlichen Freiheitsgrad kann der optimale Kompro- miss zwischen ausreichender Verklebung des Verbundes, geringem Gewicht und guter Oberfläche des Konstruktionselements erzielt werden.
Positiven Einfluss hat der Füllstoff auch auf die Mikrostruktur an der Oberfläche des Konstruktionselements. Das Fließverhalten des reinen Polyurethan-Reaktivgemisches durch das Substrat, welches zumindest ein Faservlies enthält, ist dabei mit dem Fließen einer Flüssigkeit durch eine Schüttung vergleichbar. Die Schwerkraft bzw. die Druckdifferenz, welche durch das Schließen des Werkzeugs aufgebracht wird, führt zu einem Fließen der Flüssigkeit durch die Schüttung (das Fa- servlies).
An der Oberfläche bildet die Flüssigkeit dabei wegen der Faserstruktur keine ebene Oberfläche zur Atmosphäre aus; statt dessen bildet das Polyurethan-Reaktivgemisch bedingt durch das Zusammenwirken von Grenz- bzw. Oberflächenspannungen zu dem Fasermaterial und der Luft sowie dem Fließverhalten eine inhomogene Oberfläche aus. Dadurch kommt es zwischen den Fasern zu Lufteinschlüssen.
Der mit dem Polyurethan-Reaktivgemisch benetzte, feinkörnige Füllstoff kann diese Zwischenräume an der Oberfläche besser ausfüllen und dadurch die Mikrostruktur an der Oberfläche deutlich verbessern. Dies wird einerseits durch den aufgrund der höheren Viskosität erhöhten Fließwiderstand erreicht und andererseits aufgrund des Aufbrechens der Grenzfläche zwischen Reaktiv- gemisch, Luft und Fasern durch die Feststoffpartikel. Dadurch ist die Tendenz zur Ausbildung einer gekrümmten Oberfläche zwischen den Fasern an der Oberfläche aufgrund der Grenzflächenkräfte deutlich geringer. Ein besonderer, bei dem Verfahren auftretender Effekt ist, dass bei der Reaktion des tixotropierten PUR-Reaktivgemisches während des Formgebungsprozesses in einer Presse das PUR-Reaktiv- gemisch zwar in das zumindest eine Faservlies eindringt und sämtliche Fasern benetzt, die dann miteinander verkleben, die mit PUR-Reaktivgemisch benetzten Feststoffpartikel jedoch durch das zumindest eine Faservlies zum Teil abgefiltert werden und auf der Oberfläche des zumindest einen Faservlieses hängen bleiben und dabei sämtliche Lücken zwischen den einzelnen Fasern auffüllen. Auf diese Weise entstehen hochfeste, leicht bauende Konstruktionselemente mit einer einwandfreien, homogenen Oberfläche und einwandfreier Ausbildung der gewünschten Konturen, ohne eine zusätzliche Nacharbeit bzw. Kaschierung vornehmen zu müssen.
Mit dem Verfahren ist es auch möglich ein Substrat enthaltend zwei Faservliese einzusetzen. Dann kann bevorzugt zwischen diesen beiden Faservliesen ein Distanzelement, z.B. ein Wabenkern, angeordnet werden.
Auch auf ein mehrschichtiges Substrat, z.B. mit einer Faservlies-Distanzelement-Faservlies- Struktur, bevorzugt mit einer Faservlies-Wabenkem-Faservlies-Struktur, wird bevorzugt beidsei- tig, d.h. jeweils auf die Außenseite der Faservliese, das PUR-Reaktivgemisch und die Feststoffpartikel aufgetragen. Auch hierbei erfolgt durch die Feststoffpartikel eine Viskositätserhöhung und Tixotropierung des PUR-Reaktivgemisches. Im anschließenden Reaktions- und Formgebungspro- zess in einer Presse durchdringt das tixotropierte PUR-Reaktivgemisch die Faservliese, benetzt die Faservliese und das Distanzelement, welche miteinander verkleben und einen Verbund ergeben. Die mit PUR-Reaktivgemisch benetzten Feststoffpartikel werden von den Faservliesen zum Teil abgefiltert und bleiben an den Außenseiten der Faservliese hängen, so dass auf Grund des Distanzelements, bevorzugt des Wabenkerns, besonders leichtbauende und hochfeste Konstruktionselemente mit einer einwandfreien, homogenen Oberfläche entstehen.
Auch bei dieser Ausführungsform tritt der Effekt auf, dass das PUR-Reaktivgemisch aufgrund der Viskositätserhöhung und Tixotropierung das Faservlies langsamer durchdringt und auch langsamer in den Wabenkern hinter dem Faservlies eindringt, so dass sich über den Feststoffanteil einstellen lässt, wie viel Reaktivkunststoff an der Oberfläche verbleibt und wie viel ins Innere des Verbundbauteiles eindringt. Durch diesen zusätzlichen Freiheitsgrad kann wiederum der optimale Kom- promiss zwischen ausreichender Verklebung des Verbundes, geringem Bauteilgewicht und guter Oberfläche des Bauteiles erzielt werden.
Es ist auch möglich, an verschiedenen Stellen des Substrates die Feststoffpartikeln in unterschiedlichen Mengen aufzubringen, so dass die Feststoffpartikeln an den verschiedenen Stellen in unterschiedlichen Dichten (in g Feststoffpartikel / cm2 besprühter Faservlies-Oberfläche) vorliegen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Gehalt an Feststoffpartikeln im eingesetzten PUR-Reaktivgemisch variiert wird, indem z.B. die Menge an dosierten Feststoffpartikeln bei einer kontinuierlichen Einmischung der Feststoffpartikel in das PUR-Reaktivgemisch variiert wird oder indem Isocyanat- oder Polyolkomponenten mit unterschiedlichen Feststoffgehalten eingesetzt werden. Dies kann aber auch dadurch erfolgen, dass an verschiedenen Stellen des Substarts unter- schiedliche Mengen an Feststoffpartikeln auf die aufgesprühte Schicht aus PÜR-Reaktivgemisch - aufgebracht wird.
Das ist besonders bei dreidimensionalen Konstruktionselementen vorteilhaft, da bei dem Pressvorgang solcher dreidimensionaler Konstruktionselemente die Faservliese partiell verzogen werden und somit die erforderlichen Wandstärken an diesen verzogenen Stellen („Stressstellen") ggf. nicht eingehalten würden. Durch Erhöhung der Mengen an Feststoffpartikeln an solchen „Stressstellen" gelingt es dennoch auch hier die gewünschten Wandstärken zu erreichen.
Auch bei den Verbundelementen mit Wabenkern ist es vorteilhaft, insbesondere an den Rändern oder an Stellen mit Kontursprüngen, den Feststoffpartikelanteil zu erhöhen, um den an diesen Stellen durch den Pressvorgang entstehenden Wabenbruch partiell ausgleichen zu können.
Die Feststoffpartikel haben bevorzugt eine Schüttdichte nach DIN EN ISO60 von 0,1 g/cm3 bis 2 g/cm3. In der Regel wird man versuchen, besonders leichte Feststoffpartikel im Bereich von 0,1 bis 1,5 g/cm3, besonders bevorzugt von 0,1 bis 1 g/cm3 zu verwenden. Um allerdings besondere Effekte, z.B. optische Metalliceffekte erzielen zu können, das Brandverhalten der Oberflächen mit festen Flammschutzmitteln zu verbessern oder die Eindruckhärte der Oberflächen zu steigern, sind auch Feststoffpartikel mit höheren Schüttdichten im Einzelfall sinnvoll.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Dichten der Feststoffpartikeln auf dem Faservlies von 0,01 bis 10,0 g Feststoffpartikeln / cm2 besprühter Faservlies-Oberfläche, bevorzugt von 0,05 g/cm2 bis 5 g/cm2, besonders bevorzugt von 0,1 g/cm2 bis 1 g/cm2eingestellt. Dabei sind Dichten von 0,01 g/cm2 bis 3 g/cm2 insbesondere geeignet um homogene Oberflächen zu erzeugen und Dichten von 0,5 g/cm2 bis 10 g/cm2 insbesondere geeignet, um auch Einbruchkanten und „Stressstellen" auszugleichen.
Ein wesentlicher Parameter zur Durchführung des Verfahrens ist das Verhältnis der Masse an Feststoffpartikeln zu der Masse an PUR-Reaktivgemisch, die auf die Substratoberfläche aufgetragen werden. Dieses Verhältnis beträgt bevorzugt 0,01 bis 10, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 und ganz besonders bevorzugt 1 bis 3. Das Verhältnis Masse an Feststoffpartikeln zur Masse an PUR- Reaktivgemisch bestimmt, abhängig von der Ausgangsviskosität des PUR-Reaktivgemisches, den Grad der Tixotropierung Es bestimmt einerseits wieweit das PUR-Reaktivgemisch in das Substrat bzw. in den Wabenkern eindringt und andererseits wie schräg die zu besprühende Fläche gegen die Horizontale geneigt sein kann.
Dabei ist es bei der Herstellung von Verbundelementen bevorzugt, nur so viel PUR-Reaktiv- gemisch aufzutragen, um zwar im Wesentlichen alle Fasern des zumindest einen Faservlieses zu benetzen und miteinander zu verkleben, gleichzeitig aber im Wesentlichen sämtliche Hohlräume im Distanzelement bzw. Wabenkern frei zu belassen. Die Menge an aufgebrachten Feststoffpartikeln wird bevorzugt so eingestellt, dass nur so viel Feststoffpartikeln auf das Faservlies aufgebracht werden, wie erforderlich sind, um unebene Oberflächen bzw. eingebrochene Kanten bzw. eingezogene Stressstellen auszugleichen. Die optimal aufzubringende Menge an PUR-Reaktiv- gemisch und Feststoffpartikeln lässt sich für den Fachmann durch einfache Versuche, in denen unterschiedliche Mengen an PUR-Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln auf das Faservlies bzw. Verbundelement aufgetragen werden, leicht ermitteln.
Als Feststoffpartikel sind insbesondere solche mit körniger bzw. pulvriger Struktur mit Korngrößen im Bereich von bevorzugt 5 μm bis 500 μm in Frage. Dabei sind besonders Mischungen ver- schiedener Korngrößen von Bedeutung, da auf diese Weise optimale Packungsdichten möglich sind, um die völlig unregelmäßigen Unebenheiten an der Oberfläche der Faservliese auszugleichen. Es hat sich gezeigt, dass Pulver aus recyceltem, kleingemahlenen PUR- Schaumstoffen, besonders von Hartschaumstoffen, als Partikelmischungen geeignet sind. Durch das Zerkleinern der Zellstrukturen entsteht eine Partikelmixgröße von bevorzugt 10 - 30, z.B. ca. 20 Gew.-% über 300 μm, 30 - 50, z.B. ca. 40 Gew.-% über 100 μm und unter 300μm sowie 30 - 50, z.B. ca. 40 Gew.-% unter 100 μm (Werte ermittelt durch Siebung).
Auch Fasern mit zahlenmittleren Faserlängen von bevorzugt 5 μm bis 500 μm und einem Durchmesser-Längen-Verhältnis von bevorzugt 1,0 bis 0,01 sind als Feststoffpartikeln in dem Verfahren geeignet. Bevorzugt bestehen die Mikrofasern aus dem gleichen Material wie das mindestens eine zu beschichtende Faservlies. Dabei entstehen homogene und gleichzeitig faserige Oberflächenstrukturen. Es ist dann vor allem darauf zu achten, dass eingebrochene Kanten bei den Verbundelementen mit Distanzelementen (z.B. Wabenkern) bzw. eingezogene Stressstellen auszugleichen, um so eine einwandfreie Ausbildung der Konturen und Wandstärken zu erreichen.
Auch Feststoffpartikel mit Plättchenform mit zahlenmittleren Plättchendurchmessern (z.B. ermit- telt durch mikroskopische Analyse) von bevorzugt 5 μm bis 500 μm und Dicken-Durchmesserverhältnissen von bevorzugt 1,0 bis 0,01 sind als Feststoffpartikeln in dem Verfahren geeignet. Auf diese Weise sind besondere Oberflächenstrukturen erzeugbar. Plättchen aus Glas oder Mineral sind beispielsweise geeignet die Eindruckfestigkeit der Oberfläche zu erhöhen. AIs Feststoffpartikel können bevorzugt Glas-, Mineral-, Metall-, Kunststoff- oder auch Naturprodukte wie z.B. Hanf oder Jute eingesetzt werden. In der Regel wird man vor allem solche Feststoffpartikeln einsetzen, die besonders leicht sind. Bevorzugt sind daher Kunststoffe. Um spezielle Oberflächeneffekte zu erzielen, sind z.B. Metallpulver besonders geeignet, mit denen ein optischer Metalliceffekt möglich wird.
Als Feststoffpartikel können auch Gemische verschiedener Feststoffpartikel hinsichtlich Materialien und/oder Struktur und/oder Partikelgrößenverteilung eingesetzt werden. Es können jedoch auch Gemische gleichen Materials und gleicher Struktur und unterschiedlicher volumenmittlerer Korngröße eingesetzt werden.
Das in einem Verbundelement enthaltene mindestens eine Faservlies enthält bevorzugt Glas-, Mineral-, Metall-, Kunststoff- oder auch Naturfasern wie z.B. Hanf oder Jute. Besonders geeignet sind Naturfasern, da sie durchaus hochfest, vor allem aber leicht und zudem Ressourcen-schonend sind.
Das Auftragen des PUR-Reaktivgemisches auf das mindestens eine Faservlies kann beispielsweise in einem Gießvorgang als Film erfolgen. Bevorzugt ist aber das Aufbringen des PUR-Reaktivgemisches in einem Sprühauftrag, weil dadurch die Benetzung des mindestens einen Faservlieses am besten ist. Vor allem aber sind durch Sprühen größere Auftragsbreiten und höhere Vorschubgeschwindigkeiten des Sprühmischkopfes möglich, so dass auf diese Weise wesentlich höhere Produktionsleistungen möglich sind.
Bevorzugt werden die Feststoffpartikel vor dem Versprühen in den Strom aus PUR-Reaktiv- gemisch eingetragen und mit diesem zusammen auf das Substrat aufgesprüht. Auf diese Weise werden die Feststoffpartikel optimal allseitig benetzt. Zudem wirkt die gewünschte Tixotropierung des PUR-Reaktivgemischs direkt, d.h. ohne jeglichen Zeitverzug.
Es ist jedoch, insbesondere für einfache Anwendungen, ebenfalls möglich, die Feststoffpartikel erst nach dem Besprühen bzw. Benetzen des Substrats mit dem PUR-Reaktivgemisch auf das PUR- Reaktivgemisch bzw. die das Faservlies aufzutragen. Dieses nachträgliche Auftragen der Feststoffpartikel erfolgt dann jedoch bevorzugt unmittelbar, d.h. ohne wesentlichen Zeitverzug nach dem Auftragen des PUR-Reaktivgemisches, um so die erforderliche Tixotropierung des PUR- Reaktivgemischs im zeitlichen Toleranzbereich sicherzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird dem Verbundelement enthaltend mindestens ein Faservlies, ggf. mindestens ein Distanzelement und/oder weitere Elemente, PUR- Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln während des Pressvorgangs Wärme zugeführt. Auf diese Weise kann die chemische Reaktion durch thermische Aktivierung erfolgen. Das liefert den zusätzlichen Vorteil, für den Sprüh- bzw. Benetzungsvorgang des mindestens einen Faservlieses mit PUR-Reaktivgemisch ausreichend Zeit zur Verfügung zu haben und dennoch kurze Aushärtezeiten und damit kurze Produktionszyklen zu erreichen.
Die Erfindung betrifft auch einen Sprühkopf zum Versprühen von mit Feststoffpartikeln belade- nem Polyurethan-Reaktivgemisch, umfassend
a) mindestens einen Sprühmischkopf für das Polyurethan-Reaktivgemisch enthaltend eine Sprühdüse für das Polyurethan-Reaktivgemisch, und
b) mindestens einen ersten Kanalabschnitt zur pneumatischen Förderung der Feststoffparti- kein, enthaltend eine Einlassöffnung für einen Gasstrom und einen im Wesentlichen in dem ersten Kanalabschnitt konzentrisch angeordneten Ansaugstutzen für die Feststoffbar- tikeln, wobei die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse des ersten Kanalabschnitts und die in Sprührichtung der Sprühdüse ausgedehnte Achse des Sprühstrahls einen Winkel α im Bereich von 10° bis 120° ausbilden, und
c) mindestens einen zweiten Kanalabschnitt zur pneumatischen Förderung der Feststoffpartikeln, in den der erste Kanalabschnitt mündet, wobei die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse des ersten Kanalabschnitts und die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse an der Austrittsöffnung des zweiten Kanalabschnitts einen Winkel ß im Bereich von 60° bis 170° einschließen, und wobei die Austrittsöffnung des zweiten Kanalabschnitts im Wesentlichen in unmittelbarer Nähe der Sprühdüse für das Polyurethan-Reaktivgemisch angeordnet ist und im Wesentlichen zu dem Bereich des aus der Sprühdüse für das Polyurethan-Reaktivgemisch austretenden Sprühstrahls hin ausgerichtet ist.
Dadurch wird erreicht, dass der aus der Austragsöffnung des zweiten Kanalabschnitts austretende Strom an Feststoffpartikeln in den Sprühstrahl aus der Sprühdüse für das Polyurethan-Reaktivgemisch mündet. Als Sprühmischköpfe können übliche PUR Mischköpfe verwendet werden, die nach dem Hoch- oder Niederdruckmischverfahren arbeiten. An diese Mischköpfe können Rundoder Flachstrahlsprühdüsen adaptiert werden die mittels Druck- oder Luftzerstäubung arbeiten.
Bevorzugt liegt der Winkel α im Bereich von 20° bis 90°, besonders bevorzugt von 30° bis 60°.
Der zweite Kanalabschnitt kann beispielsweise gekrümmt sein. Der zweite Kanalabschnitt kann aber beispielsweise auch in Form eines Knicks mit dem ersten Kanalabschnitt verbunden sein. Bevorzugt liegt der Winkel ß im Bereich von 90° bis 160°, besonders bevorzugt von 120° bis 150°. Durch den Einsatz des Sprühkopfs zum Versprühen von mit Feststoffpartikeln beladenem PUR- Reaktivgemisch und durch die durch den Winkel ß definierte Krümmung oder Abwinkelung des ersten Kanalabschnitts gegen den zweiten Kanalabschnitt gelingt es, beispielsweise dem erfin- dungsgemäßen Verfahren, auf Grund der Zentrifugalkräfte, die Transportluft von den Feststoffpar- tikeln zu separieren, so dass die Feststoffpartikel in den Sprühstrahl des PUR-Reaktivgemischs gelangen und dort eingemischt werden, die störende Förderluft jedoch vom Sprühstrahl des PUR- Reaktivgemischs weggelenkt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Sprühkopf mindestens zwei, parallel verschaltete erste Kanalabschnitte und bevorzugt entsprechend mindestens zwei zweite Kanalabschnitte, die symmetrisch zum Sprühstrahl aus der Sprühdüse angeordnet sind. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Kanalabschnitt im Bereich des Austritts aus der Sprühdüse als Ringkanal um die Sprühdüse herum ausgebildet. Dabei kann sowohl der zweite Kanalabschnitt als auch der erste Kanalabschnitt als Ringkanal um den Sprühmischkopf bzw. um die Sprühdüse herum ausgebildet sein.
Die Herstellung von Konstruktionselementen aus zumindest einem Faservlies, Reaktivkunststoff und Feststoffpartikeln kann insbesondere für einfache Elemente kontinuierlich, aber auch, bevorzugt für kompliziertere Elemente, diskontinuierlich erfolgen. Korrespondierend zu den unterschiedlichen Betriebsarten müssen auch die jeweiligen Peripheriegeräte bzw. Pressen ausgestattet sein.
Der Sprühkopf kann insbesondere in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Abbildungen näher erläutert. Es zeigen
Fig.1 schematisch den Sprühauftrag von PUR und Feststoffpartikeln auf ein dreischichtiges Substrat,
Fig. 2 das in Figur 1 dargestellte Substart während des Press- und Aushärtevorgangs,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten dreischichtigen Konstruktionselements,
Fig. 4 die schematische Darstellung eines einschichtigen Substrats während des Sprühauftrags,
Fig. 5 die schematische Darstellung des in Figur 4 gezeigten Substrats unmittelbar vor dem Press- und Aushärtevorgang, Fig. 6 die schematische Darstellung des aus dem in den Figuren 4 und 5 gezeigten Substrats entstandenen Konstruktionselements,
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Sprühkopfs zum Versprühen von mit Feststoffpartikeln beladenem PUR-Reaktivgemisch,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer kontinuierlichen Anlage zur Herstellung von Konstruktionselementen.
Fig. 1 zeigt schematisch den Sprühauftrag von PUR und Feststoffpartikeln auf ein dreischichtiges Substrat 1, bestehend aus zwei Faservliesen 2a und 2b, z.B. aus Jutefasern, und einem dazwischen angeordneten Distanzelement, beispielsweise einem Wabenkern 3. Mit je einem Sprühmischkopf 4a bzw. 4b werden die jeweils freien Oberflächen beider Faservliese 2a und 2b mit PUR- Reaktivgemisch beschichtet. Unmittelbar danach werden pulvrige Feststoffpartikel, z.B. aus gemahlenem Recycling-Polyurethan, mittels je eines separat angeordneten Auftragsgeräts 5a bzw. 5b auf die bereits aufgetragenen Schichten 6a bzw. 6b aus PUR-Reaktivgemisch aufgetragen. Die Pfeile 50a, 50b zeigen die Bewegungsrichtung der Auftragsorgane 4a, 4b, 5a und 5b an.
Die dem Sprühvorgang vorgeschalteten Prozessabläufe wie Schneiden der Faservliese 2a und 2b sowie des Wabenkerns 3, sowie das Zusammenlegen dieser drei Schichten zu einem Substrat, sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
Diese vorgeschalteten Prozessabläufe können mit Handhabungsgeräten oder aber auch von Hand erfolgen. Das so vorbereitete Substrat wird üblicherweise in einen Rahmen (in Fig.l nicht darge- stellt) eingespannt. Dies kann automatisch oder von Hand erfolgen. Anschließend werden die Sprühmischköpfe 4a, 4b für das PUR-Reaktivgemisch und die Auftragsorgane 5a, 5b für die Feststoffpartikel über das Substrat geführt und das Substrat mit PUR-Reaktivgemisch und unmittelbar danach mit Feststoffpartikeln besprüht. Es ist aber auch möglich, den Rahmen mit dem darin eingespannten Substrat an fest positionierten Sprühorganen vorbeizuführen.
Eine weitere, in Figur 1 nicht dargestellte Ausführungsform besteht darin, dass nur ein Sprühmischkopf für des PUR-Reaktivgemisch und nur ein Auftragsgerät für Feststoffpartikel eingesetzt werden und entweder diese Auftragsorgane von einer Seite des Substrats zur der anderen Seite bewegt werden oder bei fest positionierten Auftragsorganen das Substrat nach der Beschichtung der einer Seite gewendet wird, um auch die andere Seite zu besprühen.
Figur 2 zeigt das in Figur 1 dargestellte mehrschichtige Substrat 1 nach der Beschichtung mit PUR-Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln während des Press- und Aushärtevorgangs. Unmittelbar nach dem Auftragen des PUR-Reaktivgemisches sowie der Feststoffpartikel auf das Substrat wird das beschichtete Substrat entweder automatisch oder von Hand auf das Werkzeug-Unterteil 7b einer Presse (nicht dargestellt in Figur 2) abgelegt. Anschließend fährt die Presse zusammen (angedeutet durch die Pfeile 51a, 51b), wobei die beiden Faservliese 2a, 2b verdichtet werden. Der Wabenkern 3 wird dabei im Wesentlichen nicht verdichtet.
Werkzeugoberteil 7a und Werkzeugunterteil 7b sind bevorzugt beheizt (in Figur 2 nicht dargestellt), so dass unmittelbar nach dem Schließen der Presse die chemische Reaktion durch so genannte thermische Aktivierung erfolgt. Dabei durchdringt das PUR-Reaktivgemisch die Faservliese 2a, 2b und benetzt auch den Wabenkern 3, so dass die einzelnen Fasern in den Faservliesen miteinander, vor allem aber auch mit dem Wabenkern verkleben und nach dem Aushärten einen festen Verbund ergeben.
Die Feststoffpartikel, die während des Sprühauftrags und während des Pressvorgangs allseitig mit Reaktivgemisch benetzt werden, verbleiben zumindest teilweise an der Oberfläche der Faservliese und füllen die Lücken zwischen den einzelnen Fasern.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem dreischichtigen Konstruktionselement 10, das nach dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Prozess hergestellt werden kann. Das dreischichtige Konstruktionselement umfasst einen Wabenkern 3 und die Faservliese 2a und 2b, die auf jeweils eine Seite des Wabenkerns aufgepresst und damit verklebt sind.
Im Randbereich 8 ist der Wabenkern 3 beim Aufprägen des Radius durch den Pressvorgang eingebrochen. Durch die aufgetragenen Feststoffpartikel 9 jedoch werden die entstandenen Einbrüche aufgefüllt. Vor allem aber fuhren die Feststoffpartikel zu einer Tixotropierung des PUR-Reaktiv- gemisches und minimieren das Verfließen des PUR-Reaktivgemisches in die durch den Wabenbruch entstandenen Hohlräume.
Die Oberfläche des Konstruktionselementes 10 ist durch die in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Fasern eingelagerten und mit Polyurethan benetzten Feststoffpartikeln 9 völlig eben.
Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung eines einschichtigen Substrats während des Sprühauftrages. Auf das Substrat, das Faservlies 11, werden gleichzeitig beidseitig PUR-Reaktivgemisch und Feststoffpartikel mit je einem Sprühkopf pro Seite aufgetragen (in Figur 4 angedeutet durch Pfeile 52a, 52b).
An den Stellen, an denen das Faservlies 11 im Pressvorgang dreidimensional verformt wird, kommt es üblicherweise zu Verzügen des Faservlieses, so dass an diesen „Stressstellen" die geforderten Wandstärken nicht eingehalten werden. Um dieses Problem zu lösen, wird an den Stellen 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und 12f die Menge an aufgetragenen Feststoffpartikeln und ggf. auch an PUR-Reaktivπύschung erhöht.
Figur 5 zeigt die schematische Darstellung des in Figur 4 gezeigten Substrats, des Faservlieses 11, unmittelbar vor dem Press- und Aushärtevorgang. Es befindet sich zwischen Werkzeugoberteil 7a' und Werkzeugunterteil 7b', welche anschließend durch die Presse zusammengefahren werden. Die Bewegungsrichtung der Presse ist dabei durch die Pfeile 53a, 53b angedeutet. Während des Pressvorgangs erfolgt dann auch die Aushärtung des PUR-Reaktivgemisches.
Figur 6 zeigt die schematische Darstellung des aus dem in den Figuren 4 und 5 gezeigten Substrats entstandenen Konstruktionselements 10'. Während des Press- und Aushärtevorgangs hat das PUR- Reaktivgemisch das gesamte Faservlies 11 durchdrungen und im Wesentlichen alle Fasern benetzt, so dass sie miteinander verkleben und einen festen Verbund ergeben. Die allseitig mit PUR- Reaktivgemisch benetzten Feststoffpartikel, die zu einer deutlichen Viskositätserhöhung und zu einer Tixotropierung des PUR-Reaktivgemisches führen, werden dabei zum Teil durch das Faservlies 11 selbst ausgefiltert und verbleiben an der Oberfläche. Das bewirkt, dass einerseits die ge- samte Oberfläche des Konstruktionselementes 10' nahezu völlig eben ist und vor allem, dass an den „Stressstellen" die geforderten Wandstärken eingehalten werden.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Sprühkopfs 20 zum Versprühen von mit Feststoffpartikeln beladenem PUR-Reaktivgemisch.
Der Sprühkopf 20 enthält einen Sprühmischkopf 21 zum Versprühen von PUR-Reaktivgemisch durch eine Sprühdüse 22 und eine Austragseinrichtung für die Feststoffpartikeln umfassend zwei parallel zueinander betriebene erste Kanalabschnitte 23 und zwei daran hydraulisch anschließend zweite Kanalabschnitte 24. Dabei sind in der in Figur 7 gezeigten Ausführungsfoπn die ersten und die zweiten Kanalabschnitte 23, 24 im Wesentlichen symmetrisch um die in Sprührichtung der Sprühdüse 22 ausgedehnte Achse 28 des Sprühstrahls angeordnet.
Die ersten Kanalabschnitte 23 zur pneumatischen Förderung der Feststoffpartikeln enthalten jeweils eine Einlassöffnung 26 für einen Gasstrom und jeweils einen im Wesentlichen in dem ersten Kanalabschnitt 23 konzentrisch angeordneten Ansaugstutzen 25 für die Feststoffpartikeln. Die Einlassöffnung 26 und der Ansaugstutzen 25 sind dabei in dem stromaufwärts gelegenen Teil des ersten Kanalabschnitts 23 angeordnet. Durch den (mit Pfeilen 56 angedeuteten) strömenden Gas- ström, vorzugsweise Luft, werden die Feststoffpartikel durch den Venturieffekt angesaugt. Ihre Strömungsrichtung ist durch Pfeile 55 angedeutet. Dabei bilden die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse 27 des ersten Kanalabschnitts und die in Sprührichtung der Sprühdüse ausgedehnte Achse 28 des Sprühstrahls einen Winkel α aus, der hier ca. 45° beträgt.
Die beiden ersten Kanalabschnitte 23 münden jeweils in einen der beiden zweiten Kanalabschnitte 24 zur pneumatischen Förderung der Feststoffpartikeln. Dabei schließen die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse 27 des ersten Kanalabschnitts 23 und die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse 29 an der Austrittsöffnung 30 des zweiten Kanalabschnitts 24 einen Winkel ß ein, der hier ca.135° beträgt. Durch den Winkel ß wird erreicht, dass in dem zweiten Kanalabschnitt 24 die Feststoffpartikel - Gasstrom - Dispersion umgelenkt wird. Diese Um- lenkung bewirkt, dass sich auf Grund der Zentrifugalkräfte Feststoffpartikel und Transportluft wieder separieren.
Die Austrittsöffnungen 30 des zweiten Kanalabschnitts 24 sind dabei im Wesentlichen in unmittelbarer Nähe der Sprühdüse 22 für das PUR-Reaktivgemisch angeordnet und im Wesentlichen zu dem Bereich des aus der Sprühdüse 22 austretenden Sprühstrahls hin ausgerichtet.
Das aus dem Sprühmischkopf 21 über die Sprühdüse 22 austretende PUR-Reaktivgemisch (schematisch dargestellt durch einen Pfeil im Sprühmischkopf 21) verlässt die Sprühdüse 22 als Sprühstrahl 31. Durch die durch den Winkel ß verursachte Umlenkung der Feststoffpartikel - Gasstrom - Dispersion strömen die durch die Fliehkräfte separierten Feststoffpartikel auf der Außenbahn und gelangen in den Sprühstrahl 31 des PUR-Reaktivgemisches und werden darin eingemischt und allseitig mit Reaktivkunststoff benetzt. Die Förderluft wird dagegen vom Sprühstrahl 31 des Reak- tivgemischs weggelenkt und umhüllen den Sprühstrahl und verhindern so die Entstehung schädlicher Streuaerosole. Dieser Effekt ist besonders wirkungsvoll, wenn das Strömungssystem für die Feststoffpartikel, d.h. insbesondere der zweite Kanalabschnitt 24, als Ringkanal um den Sprühdüse 22 für das Reaktivgemisch ausgebildet ist.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung einer kontinuierlichen Anlage 45 zur Herstellung von dreischichtigen Konstruktionselementen 44 enthaltend zwei Faservliese 2a, 2b und ein dazwischen angeordnetes Distanzelement, beispielsweise ein Wabenkern 3. Die Faservliese werden kontinuierlich von Coils 40a, 40b abgewickelt. Zwischen diese beiden Faservliese werden Platten aus Wa- benkemmaterial, so genannte Wabenkerne 3, geschoben. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Handhabungsgeräten (nicht dargestellt) erfolgen, welche die Platten von einer Abstapelanlage übernehmen. Nach dem Zusammenbringen dieses dreischichtigen Substrats wird es beidseitig durch Sprühköpfe mit einem mit Feststoffpartikeln beladenem PUR-Reaktivgemisch besprüht. Dies kann beispielsweise mit dem in Figur 7 gezeigten Sprühkopf erfolgen. Dabei werden in den Sprühstrahl Feststoffpartikeln eingetragen, eingemischt und dabei allseitig mit Reaktivkunststoff benetzt.
Anschließend wird der Compound aus Faservliesen, Wabenkern, PUR-Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln in die kontinuierlich arbeitende Presse 41 gefördert. Darin werden nur die Faservlie- se 2a, 2b verdichtet, ohne den Wabenkern 3 zu beeinträchtigen. Dabei durchdringt das PUR- Reaktivgemisch die Faservliese, benetzt sämtliche Fasern und auch den Wabenkern 3, so dass nach dem Verlassen der kontinuierlich arbeitenden Presse 41, d.h. nach dem Ausreagieren des Reaktivgemisches ein sehr leichtes und hochfestes Konstruktionselement, z.B. ein Panel 42 entsteht, welches durch die Schneidvorrichtung 43 in Abschnitte gewünschter Länge geschnitten wird.
Durch die Feststoffpartikel erfolgt eine deutliche Viskositätserhöhung und Tixotropierung des PUR-Reaktivgemisches, so dass ein Verfließen an den senkrechten Flächen des Compound nicht auftritt. Die Tixotropierung unterstützt weiterhin auch das „Abfiltern" der Feststoffpartikel durch die Faservliese. Das bewirkt, dass die Feststoffpartikel an den Oberflächen der Faservliese die Lücken zwischen den Fasern auffüllen, so dass auf diese Weise Konstruktionselemente mit nahezu völlig ebener Oberfläche entstehen.
In Figur 8 ist eine vertikale Anordnung einer kontinuierlichen Anlage zur Herstellung von dreischichtigen Konstruktionselementen dargestellt. Eine horizontale Anordnung ist aber ebenfalls möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Konstruktionselementen, bei dem auf ein Faservlies ein Polyurethan-Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln aufgetragen werden, wobei eine Dichte von 0,01 bis 10,0 g Feststoffpartikeln / cm2 beschichteter Faservlies-Oberfläche einge- stellt wird, und anschließend das mit dem noch nicht ausreagierten Polyurethan-
Reaktivgemisch beschichtete und Feststoffpartikeln enthaltende Faservlies verpresst wird und aushärtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem von beiden Seiten PUR-Reaktivgemisch und Feststoffpartikeln auf das Faservlies aufgetragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Konstruktionselement mehrschichtig aufgebaut ist, wobei die beiden freien Oberflächen von Faservliesen gebildet werden, und das PUR- Reaktivgemisch und die Feststoffpartikeln auf die beiden freien Oberflächen der Faservliese aufgebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das mehrschichtige Konstruktionselement aus zwei Faservliesen aufgebaut ist, zwischen denen ein Distanzelement, z.B. ein Wabenkern, angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Feststoffpartikel an verschiedenen Stellen des Faservlieses in unterschiedlichen Mengen aufgebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Feststoffpartikel eine Schütt- dichte nach DIN EN ISO 60 von 0, 1 g/cm3 bis 2 g/cm3 haben.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Gewichtsverhältnis an aufgetragenem Polyurethan-Reaktivgemisch zu aufgetragenen Feststoffpartikeln 0,01 bis 10, bevorzugt 0,1 bis 5, besonders bevorzugt 1 bis 3 beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Feststoffpartikel eine körnige oder pulvrige Struktur haben und eine volumenmittlere Korngröße von 5 μm bis 500 μm aufweisen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Feststoffpartikel eine faserige Struktur haben und die Fasern eine zahlenmittlere Faserlänge von 5 μm bis 500 μm und eine Durchmesser-Längen-Verhältnis von 1,0 bis 0,01 aufweisen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Feststoffpartikel im Wesentlichen eine Plättchenform mit zahlenmittleren Plättchendurchmessern von 5 μm bis 500 μm und Dicken-Durchmesser-Verhältnissen von 1,0 bis 0,01 haben.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Feststoffpartikeln aus Glas-, Mineral-, Metall-, Kunststoff-, Naturprodukten, Hanfund / oder Jute bestehen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem Gemische unterschiedlicher Feststoffpartikeln eingesetzt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das Faservlies Glas-, Mineral-, Metall-, Kunststoff- oder Naturfasern enthält.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das Auftragen des Polyurethan- Reaktivgemisches durch Sprühen erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Feststoffpartikel während des Spriihens in den Sprühstrahl des Polyurethan-Reaktivgemisches eingetragen werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Feststoffpartikeln unmittelbar nach dem Auftragen des Polyurethan-Reaktivgemisches auf das Faservlies auf die Schicht aus Polyurethan-Reaktivgemisch aufgetragen werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem während des Pressvorgangs Wärme zugeführt wird.
18. Sprühkopf zum Versprühen von mit Feststoffpartikeln beladenem Polyurethan-Reaktiv- gemisch, umfassend
a) mindestens einen Sprühmischkopf (21) für das Polyurethan-Reaktivgemisch enthaltend eine Sprühdüse (22) für das Polyurethan-Reaktivgemisch, und
b) mindestens einen ersten Kanalabschnitt (23) zur pneumatischen Förderung der Feststoffpartikeln, enthaltend eine Einlassöffnung (26) für einen Gasstrom und ei- nen im Wesentlichen in dem ersten Kanalabschnitt (23) konzentrisch angeordneten
Ansaugstutzen (25) für die Feststoffpartikeln, wobei die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse (27) des ersten Kanalabschnitts (23) und die in Sprührichtung der Sprühdüse ausgedehnte Achse (28) des Sprühstrahls einen Winkel α im Bereich von 10° bis 120° ausbilden, und c) mindestens einen zweiten Kanalabschnitt (24) zur pneumatischen Förderung der Feststoffpartikeln, in den der erste Kanalabschnitt (23) mündet, wobei die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse (27) des ersten Kanalabschnitts (23) und die in Strömungsrichtung ausgedehnte Schwerpunktsachse (29) an der Austrittsöffnung (30) des zweiten Kanalabschnitts (24) einen Winkel ß im Bereich von 60° bis 170° einschließen, und wobei die Austrittsöffnung (30) des zweiten Kanalabschnitts im Wesentlichen in unmittelbarer Nähe der Sprühdüse (22) für das Polyurethan-Reaktivgemisch angeordnet ist und im Wesentlichen zu dem Bereich des aus der Sprühdüse (22) für das Polyurethan-Reaktivgemisch austretenden Sprühstrahls hin ausgerichtet ist.
19. Sprühkopf nach Anspruch 18, bei dem der Sprühkopf mindestens zwei erste Kanalabschnitte (23) und mindestens zwei zweite Kanalabschnitte (24) umfasst, in die jeweils einer der ersten Kanalabschnitte (23) mündet, wobei die ersten Kanalabschnitte (23) und die zweiten Kanalabschnitte (24) im Wesentlichen symmetrisch um die in Sprührichtung der Sprühdüse ausgedehnte Achse (28) des Sprühstrahls angeordnet sind.
20. Sprühkopf nach Anspruch 18, bei dem der zweite Kanalabschnitt (24) im Bereich des Austritts aus der Sprühdüse (22) als Ringkanal um die Sprühdüse herum ausgebildet ist.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1966337A2 (de) * 2005-12-15 2008-09-10 Hennecke GmbH Verfahren und vorrichtung zur herstellung von konstruktionselementen
US20070187051A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-16 C.M.C. Curtain Fabric Co., Ltd. Method for forming a slat piece for venetian blind and the slat piece thus formed
DE102007051129A1 (de) 2007-10-24 2009-04-30 Bayer Materialscience Ag Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von verstärkten Polyurethan-Verbundmaterialen
EP2300208A1 (de) * 2008-05-28 2011-03-30 Bayer MaterialScience AG Herstellung eines feststoff-enthaltenden pur-sprühstrahls
US8783585B2 (en) * 2009-05-20 2014-07-22 General Electric Company Methods and systems for mixing reactor feed
EP2470342A1 (de) * 2009-08-26 2012-07-04 Bayer Materialscience AG Verfahren zur herstellung von schallabsorbierenden weichformschäumen
EP2599507A1 (de) * 2011-12-02 2013-06-05 Primavera ProAir GmbH Fluidzerstäuber und Beduftungsvorrichtung mit mindestens einem Fluidzerstäuber
US20140000297A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 Air Liquide Industrial U.S. L.P. Production of Particles from Liquids or Suspensions with Liquid Cryogens
GB2545481A (en) * 2015-12-18 2017-06-21 Rolls Royce Plc An assembly and a method of using the assembly
DE102017008097B4 (de) * 2017-08-29 2019-06-27 Webasto SE Fahrzeug-Sandwichbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeug-Sandwichbauteils
DE102018115241B4 (de) * 2018-06-25 2024-04-25 Webasto SE Fahrzeug-PU-Composite-Bauteil mit einem eine Wabenstruktur aufweisenden Schichtaufbau und Verfahren zu dessen Herstellung
CN112469756A (zh) 2018-07-27 2021-03-09 巴斯夫欧洲公司 板件结构、其制备方法及其作为汽车部件的用途
MX2021001882A (es) 2018-08-16 2021-04-19 Basf Se Una composicion de poliisocianato, una espuma de poliuretano obtenida de la misma y uso de la misma.
ES1244254Y (es) * 2019-12-12 2020-08-26 Cotaina Antonio Jesus Gonzalez Material de aislamiento para la construccion
WO2022084394A1 (en) 2020-10-22 2022-04-28 Basf Se Composite article
WO2023186714A1 (en) 2022-04-01 2023-10-05 Basf Se A panel construction, a process for preparing the same and use thereof as an automotive part
WO2024015544A1 (en) 2022-07-15 2024-01-18 Basf Se Parcel chute and panel construction therefore, and a process for preparing the same
US11927301B1 (en) 2023-05-23 2024-03-12 Gerald R. Gray System and method for reinforcing an existing wall structure to support hanging a load from the wall using a solidifiable fire-retardant composition

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4515646A (en) * 1983-11-22 1985-05-07 Paul Walker Method for applying polyurethane backing
GB2180565B (en) * 1985-09-20 1989-01-18 In Bow Fann A method for producing fiberboard using waste textile material
DE4316190C1 (de) * 1993-05-14 1994-12-08 Hennecke Gmbh Maschf Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von Polyurethanschaumstoff-Abfällen, insbesondere Weichschaumstoff-Abfällen, zur Wiederverwertung als Zuschlagstoffe bei der Polyurethanherstellung
US5352510A (en) * 1993-09-27 1994-10-04 The Celotex Corporation Method for continuous manufacture of foam boards with isocyanate-impregnated facers
US5850971A (en) * 1997-03-28 1998-12-22 Smith; Gary L. Adjustable chopper diverter for a spray gun
US6322000B1 (en) * 1999-09-10 2001-11-27 United Technologies Corporation Convergent spray nozzle shut-down system
DE10101112B4 (de) * 2001-01-10 2008-12-18 Michael Rosner Verfahren zur Herstellung wiederverwertbarer mehrschichtiger Platten
JP2003026759A (ja) * 2001-07-23 2003-01-29 Nippon Polyurethane Ind Co Ltd バッキング層形成用の樹脂組成物およびマットの製造方法
DE10161600A1 (de) * 2001-12-14 2003-07-03 Stankiewicz Gmbh Verfahren zum Aufsprühen von Kunststoffschichten
DE10229473A1 (de) * 2001-12-17 2003-06-26 Bayer Ag Verbundteile aus Deckschichten und Polyurethan-Sandwichmaterialien und ihre Herstellung
EP1966337A2 (de) * 2005-12-15 2008-09-10 Hennecke GmbH Verfahren und vorrichtung zur herstellung von konstruktionselementen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007073825A3 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007073825A2 (de) 2007-07-05
US20070164131A1 (en) 2007-07-19
WO2007073825A3 (de) 2007-11-08
US20110189392A1 (en) 2011-08-04

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