EP2917272A1

EP2917272A1 - Expandierbare zusammensetzung in form eines granulats

Info

Publication number: EP2917272A1
Application number: EP13788965.5A
Authority: EP
Inventors: Karsten Frick; Nicolae Bordeanu; Frank Hoefflin
Original assignee: Sika Technology AG
Current assignee: Sika Technology AG
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-09-16
Also published as: US20150252165A1; WO2014072334A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft expandierbare Zusammensetzungen in Form von Granulaten, die auf Epoxydharze mit einem Gehalt an Blähmittel und Härter zur Aushärtung des Epoxydharzes basieren. Entsprechende Zusammensetzungen lassen sich in Hohlkörpern, beispielsweise in Stöcken oder Dachträgern, leicht einbringen und durch Erhitzen der Zusammensetzung zu einem Schaum expandieren und aushärten. Dadurch werden mit Schaum gefüllte Hohlkörper erhalten, die sich durch signifikant verbesserte mechanische Eigenschaften gegenüber vergleichbaren Hohlkörpern ohne Schaumausfüllung auszeichnen. Gleichzeitig können die erfindungsgemäßen Granulate sehr leicht verarbeitet werden, ohne dass hierzu ein komplexes und aufwändiges Zweikomponentenspritzgussverfahren notwendig ist.

Description

EXPANDIERBARE ZUSAMMENSETZUNG IN FORM EINES GRANULATS Beschreibung

Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine expandierbare Zusannnnensetzung in Form eines Granulats, sowie Hohlkörper, die mit einer aus dieser Zusammensetzung erhältlichen expandierten Zusammensetzung gefüllt sind. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der expandierbaren Zusammensetzung zum Versteifen von Hohlräumen sowie ein Verfahren zur Versteifung von Hohl- räumen, bei dem die Zusammensetzung in einen Hohlraum gefüllt und in diesem expandiert und ausgehärtet wird.

Stand der Technik Oftmals werden bei Konstruktionen jeglicher Art, insbesondere bei Transportmittelstrukturen, hohlräumige strukturelle Bauteile eingesetzt. Diese Bauweise erlaubt es, das Gewicht der Konstruktion und den Materialaufwand niedrig zu halten. Dies kann jedoch zu einer Herabsetzung der Stabilität des Bauteils führen, wenn das Bauteil starken deformativen Belastun- gen ausgesetzt ist.

Strukturelle Bauteile werden daher in der Regel an Stellen verstärkt, an denen eine besondere Belastung auf das strukturelle Bauteil zu erwarten ist. Solche zu erwartenden Belastungen oder Lastfälle sind oft als standar- disierte Lastfälle bekannt und erlauben dem Fachmann, das Verhalten, insbesondere das Verformungsverhalten, von strukturellen Bauteilen im Falle einer Krafteinwirkung von außen auf das strukturelle Bauteil zu untersuchen. Solche standardisierten Lastfälle sind insbesondere in der Fahrzeugindustrie von großer Bedeutung. Sie erlauben es, das Verhalten von ver- stärkten Strukturen, beispielsweise bei Fahrzeugunfällen anhand von standardisierten Lastfällen zu analysieren. Die Fahrzeugindustrie kennt eine Vielzahl solcher standardisierter Lastfälle, insbesondere den Blockanprall, den Anprall gegen Hindernis, den Schutzplanken-Anprall, den Fahr- zeug/Fahrzeug Anprall, den Seitenanprall oder den Rückseitenanprall.

Standardisierte Lastfälle beinhalten unter anderem Crashtest-Programme wie das European New Car Assessment Program (Euro NCAP) oder das US New Car Assessment Program (US NCAP). Die Krafteinwirkung von außen kann also einem standardisierten Lastfall entsprechen, insbesondere einem standardisierten Lastfall aus der Fahrzeugindustrie, wie sie vorhergehend erwähnt wurden.

Verformt sich ein strukturelles Bauteil aufgrund einer Krafteinwirkung von außen, büßt das strukturelle Bauteil üblicherweise an Stabilität ein.

Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckkräften, insbesondere die Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung bei Krafteinwirkung von außen, ist vor allem dann wichtig, wenn die Form des strukturellen Bauteils, insbe- sondere der Querschnitt, so ausgestaltet ist, dass das strukturelle Bauteil einen Beitrag zur Stabilität des Transportmittels liefert. Ist das strukturelle Bauteil beispielsweise ein B-Träger eines Fahrzeugs, so verliert das strukturelle Bauteil im Falle einer Verformung, insbesondere wenn sich die Verformung auf den Querschnitt auswirkt, beispielsweise bei einem Knick, auf- grund einer Krafteinwirkung von außen an Stabilität. Dies hat zur Folge, dass die Stabilität des Fahrzeugs beeinträchtigt wird.

Im Automobilbau erfolgt ein Versteifen von Hohlräumen in Fahrzeugen derzeit durch die Verwendung von Spritzgussteilen, die aus einem Granulat und einem Trägergranulat (in der Regel Polyamid) hergestellt werden. Derart ausgestaltete Verstärkungselemente werden im Allgemeinen mittels eines 2K-Spritzguss-Verfahrens hergestellt, indem zunächst das Trägergranulat gespritzt und unter den Erstarrungspunkt gekühlt wird. Anschließend wird eine expandierbare Zusammensetzung ebenfalls mittels Spritzgussver- fahren auf den Träger aufgebracht und liefert so formstabile und konsistente Teile. Nachteil einer solchen Herstellung ist es jedoch, dass ein Zwei- komponentenspritzgussverfahren insbesondere bei der Herstellung von dreidimensionalen Teilen für den Automobilbau mit hohen Kosten verbunden ist und die Hersteller entsprechender Teile zudem einen hohen Auf- wand betreiben müssen.

Die US 2009/176903 A1 beschreibt eine expandierbare Zusammensetzung für Spritzgussverfahren, die auf Epoxyharzen, Copolyestern, Füllstoffen wie unter anderem Glasfasern, Blähmitteln und Härtern beruht. Für Zusammensetzungen mit Copolyestern werden gegenüber Zusammensetzungen ohne diesen Bestandteil verbesserte mechanische Eigenschaften erzielt. Die US 2009/258217 A1 beschreibt strukturelle Verstärkungsmaterialien zur Versiegelung von Hohlräumen in Fahrzeugen. Die Materialien beruhen auf Epoxyharzen, Füllstoffen wie Aramid- und Glasfasern sowie Härtern und Blähmitteln. Auch diese Zusammensetzungen werden mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens in die gewünschte Form gebracht.

Die US 2004/266899 A1 beschreibt ebenfalls expandierbare Zusammensetzungen zur Verwendung in Spritzgussverfahren. Die dort beschriebenen Zusammensetzungen enthalten neben Epoxyharzen, Blähmitteln und diversen Füllstoffen unter anderem Nitrilkautschuk zur Verbesserung der me- chanischen Eigenschaften.

Die US 2007/034432 A1 beschreibt Zusammensetzungen zur Verstärkung von strukturellen Bauteilen im Automobilbereich. Die in diesem Dokument beschriebenen Zusammensetzungen beruhen auf Epoxyharzen, Blähmit- teln, Füllstoffen und Schlagzähigkeitsmodifikatoren und werden über ein Spritzgussverfahren in die entsprechenden Bauteile eingebracht.

Schließlich beschreibt die EP 2468794 A1 zweikomponentige hitzehärtende Granulatmischungen, bei denen die erste Komponente ein Epoxidharz enthält, während die zweite Komponente epoxidfrei ist, aber einen hitzeak- tivierbaren Härter mit Dicyandiamid und einen bei Raumtemperatur festen Thermoplasten enthält. Weiterhin ist in der ersten und/oder der zweiten Komponente ein hitzehärtbares Treibmittel enthalten, dass für die Expansion der Zusammensetzung verwendet wird. Durch die spezielle Aufteilung der einzelnen Bestandteile der Zusammensetzung wird in diesem Dokument eine hohe Lagerfähigkeit der Zusammensetzung erzielt.

Bei vielen anderen Anwendungen, beispielsweise bei Fahrradrahmen, Stöcken, Dachträgern oder Möbeln, wird bisher keine Befüllung des Hohlraums vorgenommen. Stattdessen wird die Auslegung beispielsweise von Rohren so gewählt, dass die gewünschte Erhöhung der maximalen Biegekraft erreicht wird. Dies hat jedoch den Nachteil, dass, je nach zu erwartender Belastung des Materials, eine größere Dicke der verwendeten Rohre gewählt werden muss, was das Gewicht des resultierenden Produkts stark erhöhen kann . So weisen beispielsweise in Fahrradrahmen oder Stöcken verwendete Metalle wie Aluminium oder Stahl Dichten von 2,7 g/cm³ bzw. 7,85 g/cm³ auf, was zu einem hohen Endgewicht der hergestellten Produkte führen kann .

Darstellung der Erfindung Es besteht daher ein Bedarf an Zusammensetzungen sowie einfachen Verfahren für die Verstärkung und Versteifung von Hohlräumen, beispielsweise im Automobilbau oder für die höhere Festigkeit von Rohren, die eine verbesserte Stabilität der hergestellten Komposite bei gleichzeitig vermindertem Gewicht gewährleisten . Durch diese Zusammensetzung sollte sich vor- zugsweise der Materialbedarf und damit die Kosten der hergestellten Produkte vermindern . Gegenüber dem Zweikomponentenspritzgussverfahren besteht ein Bedarf an einer in einem entsprechenden Verfahren einsetzbaren Zusammensetzung, das mit weniger apparativem Aufwand und Kosten verbunden ist, als das derzeit verwendete Zweikomponenten- Spritzgussverfahren, und dennoch vergleichbare Ergebnisse liefert.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch eine expandierbare Zusammensetzung in Form eines Granulats, umfassend 30 - 75 Gew.-% Epo- xyharz, bis zu 5 Gew.-% Blähmittel, bis zu 5 Gew.-% Härter, 5 - 30 Gew.-% Fasern, 1 0 - 40 Gew.-% Füllstoffe, bis zu 1 0% Thixotropiermittel, und 0 - 1 Gew.-% Katalysator, wobei sich die Angaben in Gew.-% jeweils auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung beziehen, gelöst. Durch ihren Gehalt an Blähmittel entsteht bei der Expansion der expandierbaren Zusammensetzung ein Schaum, so dass die Begriffe "Expandieren " und "Schäumen " im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung austauschbar verwendet werden können .

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Zusammensetzung, wie vorstehend beschrieben, zum Versteifen von Hohlräumen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zusammensetzung innerhalb des Hohlraums expandiert und gehärtet wird . Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Versteifen von Hohlräumen, umfassend i) das Befüllen eines Hohlraums mit dem Granulat einer wie vorstehend beschriebenen Zusammensetzung und ii) das Erhitzen des befüllten Hohlraums auf eine Temperatur, die oberhalb der Erwei- chungstemperatur der Zusammensetzung und oberhalb der Aktivierungstemperatur des Blähmittels und des Katalysators liegt, und für einen Zeitraum, bis die Zusammensetzung im Wesentlichen ausgehärtet ist.

Die Vorteile der Erfindung sind u.a. darin zu sehen, dass durch die erfin- dungsgemäße Verwendung einer wie vorstehend beschriebenen Zusammensetzung der Zeit- und Kostenaufwand für die Herstellung von Produkten, wie dreidimensionalen Teilen für den Automobilbau oder Rohren, die mit einer expandierten Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung gefüllt sind, signifikant reduziert werden kann.

Weiterhin wurde überraschend festgestellt, dass die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Steifigkeit und Bruchdehnung von mit einer solchen Zusammensetzung ausgeschäumten Hohlräumen, eine signifikante Verbesserung gegenüber Hohlräumen, die nicht mit einer entsprechenden Zusammensetzung ausgeschäumt sind, zeigen. Es ist daher möglich, die Auslegung und Dicke der Hohlkörper bei gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften zu reduzieren, wodurch sich das Gewicht von beispielsweise auf Metallen oder Verbundwerkstoffen wie Glasfaserkompositen (GFK) oder Carbonfaserkompositen (CFK) beruhenden Hohlkörpern ebenfalls reduziert. Ebenso wurde überraschenderweise festgestellt, dass mit der vorgenannten expandierbaren Zusammensetzung ausgeschäumte Hohlkörper ähnliche mechanische Eigenschaften zeigen, wie mit einem Zweikomponenten- spritzgussverfahren hergestellte analoge Körper. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Wege zur Ausführung der Erfindung

Die für die Herstellung von erfindungsgemäßen gefüllten Hohlkörpern erforderliche expandierbare Zusammensetzung in Form eines Granulats, die bei der Expansion einen Schaum bildet, enthält vorzugsweise ein Epo- xyharz als Basiskomponente. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben sich insbesondere expandierbare Zusammensetzungen, umfassend 30 bis 75 Gew.-% Epoxyharz, bis zu 5 Gew.-% eines Blähmittels, bis zu 5 Gew.-% eines Härters, 5 - 30 Gew.-% Fasern, 1 0 - 40 Gew.-% Füllstoffe, bis zu 1 0 Gew.-% Thixotropiermittel, 0 - 1 0 Gew.-% Wachs und 0 - 1 Gew.- % Katalysator, als zweckmäßig erwiesen .

Hinsichtl ich der Dimensionen des Granulats unterliegt die vorliegende Erfindung keinen relevanten Beschränkungen . Der Fachmann wird jedoch die Dimensionen der Granulatpartikel in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung entsprechend einstellen . Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Granulatpartikel einen mittleren größten Durchmesser (bestimmt an der dicksten Stelle des Partikels) im Bereich von etwa 1 bis 8 mm, insbesondere etwa 2 bis 5 mm, auf. Zusätzlich oder alternativ dazu weisen die erfindungsgemäßen Granulatpartikel einen mittleren kleinsten Durchmesser (bestimmt an der dünsten Stelle des Partikels) im Bereich von 0, 1 bis 5 mm, insbesondere 1 bis 2 mm, auf.

Wie vorstehend beschrieben, basiert die expandierbare Zusammensetzung vorzugsweise im Wesentlichen auf einem Epoxyharz. Dabei ist es bevorzugt, wenn die expandierbare Zusammensetzung auf einer einkomponenti- gen Epoxyharzzusammensetzung beruht, wobei das Epoxyharz durchschnittlich mehr als eine Epoxygruppe pro Molekül aufweist. Vorzugsweise wird als Epoxyharz ein Epoxyfestharz eingesetzt. Es ist jedoch auch mög- lieh, ein Epoxyflüssigharz oder eine Mischung aus einem oder mehreren Epoxyfest- und/oder -flüssigharzen in die erfindungsgemäße Zusammensetzung einzubeziehen . Der Begriff "Epoxyfestharz" ist dem Fachmann geläufig und wird im Gegensatz zu "Epoxyflüssigharz" verwendet. Die Glastemperatur von Epoxyfestharzen l iegt über Raumtemperatur (23 °C), d .h . sie lassen sich bei Raumtemperatur zu schüttfähigen Pulvern zerkleinern .

Derartige Epoxyfestharze sind beispielsweise kommerziell erhältlich von The Dow Chemical Company, USA, unter dem Handelsnamen Araldite^® GT 7071 von Huntsman International LLC, USA oder von Hexigon Specialty Chemicals Inc, USA.

Epoxyflüssigharze, die im Rahmen der erfindungsgemäße Zusammenset- zung verwendet werden können, sind beispielsweise unter den Handelsnamen Araldite® GY 250, Araldite® PY 304, Araldite® GY 282 von der Firma Huntsman International LLC, USA, oder D.E.R. ® 331 oder D.E.R. ® 330 von der Firma The Dow Chemical Company, USA oder unter dem Handelsnamen Epikote® 828 oder Epikote® 862 von der Firma Hexion Specialty Che- micals Inc, USA, kommerziell erhältlich.

Besonders bevorzugt umfasst die expandierbare Zusammensetzung ein Kautschuk-modifiziertes Epoxyharz. Bei dem Kautschuk handelt es sich vorzugsweise um einen Nitrilkautschuk, besonders bevorzugt einen Kaut- schuk auf Basis von Butadien und Acrylonitril. Ein ganz besonders bevorzugtes Kautschuk-modifiziertes Epoxyharz ist ein Reaktionsprodukt eines Carboxy-terminierten flüssigen Nitrilkautschuks (CTBN) mit einem Epo- xyfestharz. Bei dem Epoxyfestharz handelt es sich vorzugsweise um ein Festharz auf Basis von Bisphenol A. Zusätzlich kann das Kautschuk- modifizierte Festharz ein Epoxydgruppen aufweisendes Polyphenol, beispielsweise in Form eines Novolakharzes, wie z.Bsp DEN 431 oder DEN 438 (erhältlich von Dow Chemical) enthalten.

Es ist besonders bevorzugt, wenn das Epoxyharz der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eine Mischung aus einem Epoxyfestharz und einem Kautschuk-modifizierten Epoxyharz, vorzugsweise in einem Verhältnis von etwa 10:1 bis 5:2, insbesondere etwa 6:1 bis 4:1, umfasst.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das feste Epoxyharz in der expandierba- ren Zusammensetzung mit einem Gehalt im Bereich von etwa 40 bis 60 Gew.-%, insbesondere etwa 45 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung, vorliegt. Das Kautschukmodifizierte Epoxyharz liegt vorzugweise mit einem Gehalt im Bereich von etwa 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung, in dieser vor.

Das Blähmittel umfasst zweckmäßig ein chemisches oder ein physikalisches Blähmittel. Chemische Blähmittel sind organische oder anorganische Verbindungen, welche sich unter Einfluss von Temperatur, Feuchtigkeit o- der elektromagnetischer Strahlung zersetzen, wobei mindestens eines der Zersetzungsprodukte ein Gas ist. Als physikalische Blähmittel können beispielsweise Verbindungen eingesetzt werden, welche bei Erhöhung der Temperatur in den gasförmigen Aggregatszustand übergehen. Dadurch sind sowohl chemische als auch physikalische Blähmittel in der Lage, Schaumstrukturen in Polymeren zu erzeugen.

Bevorzugt wird die expandierbare Zusammensetzung unter Einfluss von erhöhter Temperatur geschäumt, wobei besonders bevorzugt eine Mischung aus mindestens einem chemischen Blähmittel und mindestens einem physikalischen Blähmittel eingesetzt wird. Als chemische Blähmittel eignen sich beispielsweise Azodicarbonamide, Sulfohydrazide, Hydrogencarbonate oder Carbonate. Geeignete Blähmittel sind beispielsweise kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen Expancel® von der Firma Akzo Nobel, Niederlande oder unter dem Handelsnamen Celogen® von der Firma Chem- tura Corp., USA. Als physikalische Blähmittel eignen sich die unter dem Handelsnamen Expancel® von der Firma Akzo Nobel, Niederlande oder die unter dem Handelsnamen Celogen® von der Firma Chemtura Corp., USA, erhältlichen Blähmittel.

Die für die Expansion erforderliche Wärme kann durch externe oder interne Wärmequellen, wie einer exothermen chemischen Reaktion, eingebracht werden. Die expandierbare Zusammensetzung ist vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 110°C bis 250°C, insbesondere von etwa 140°C bis 200°C und bevorzugt von etwa 160°C bis 180°C expandierbar. Aus diesen Temperaturen ist für den Fachmann ersichtlich, dass bei Zusammensetzungen auf Epoxybasis, die zusätzlich einen für die Epoxypolymerisation geeigneten Katalysator enthalten, eine Härtung erfolgt.

Das Blähmittel liegt vorzugsweise in einer Menge von bis zu 5 Gew.-%, insbesondere von 0,01 Gew.-% oder mehr in der Zusammensetzung vor. Besonders bevorzugt liegt das Blähmittel in einer Menge von etwa 0,3 bis 5 Gew.-%, insbesondere von etwa 0,5 bis 3 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt von etwa 1 bis 2,5 Gew.-% vor. Wenn als Blähmittel eine Mischung von physikalischen und chemischen Blähmitteln eingesetzt wird, so entfallen vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 0,2 bis 0,4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung, auf das chemische Blähmittel. Das physikalische Blähmittel liegt in diesem Fall vorzugsweise mit einem Gehalt von etwa 0,5 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von etwa 0,7 bis 4 Gew.-% und insbesondere von etwa 1 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung, vor. Wird als Blähmittel nur ein chemisches Blähmittel verwendet, so liegt dessen Gehalt an der expandierbaren Zusammensetzung vorzugsweise bei etwa 0,5 bis 2,5 Gew.-%, und insbesondere bei etwa 0,75 bis 2 Gew.-%. Kommt als Blähmittel nur ein physikalisches Blähmittel zum Einsatz liegt dessen Gehalt an der expandierbaren Zusammensetzung vorzugsweise bei etwa 2,0 bis 6 Gew.-%, und insbesondere bei etwa 2,5 bis 5 Gew.-%.

Überraschend hat es sich gezeigt, dass der Einsatz von physikalischen Blähmitteln im Vergleich zu chemischen Blähmitteln verbesserte Druckfes- tigkeiten des geschäumten Materials liefert. Es ist daher bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein physikalisches Blähmittel enthält, besonders bevorzugt, wenn das physikalische Blähmittel gegenüber dem chemischen Blähmittel im gewichtsmäßigen Überschuss vorliegt und am meisten bevorzugt, wenn das Blähmittel aus physikalischem Bläh- mittel besteht.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn das Blähmittel in einer Menge zugesetzt wird, die eine bestimmte Maximalexpansion (unter Normaldruckbedingungen) erzeugt. Zu beachten ist nämlich, dass die maximale Expansion nicht nur von der Menge des Blähmittels beein- flusst wird, sondern auch von der Art bzw. Blähleistung der verwendeten Blähmittel (d.h. der Volumenzunahme pro Gewichtseinheit des Blähmittels). Bevorzugt sind Zusammensetzungen in denen das Blähmittel in einer Menge enthalten ist, bei der bei der Expansion ein Blähgrad von etwa 150 bis 500 %, vorzugsweise von etwa 185 bis 450 %, und besonders bevorzugt von etwa 200 bis 300 % erhalten wird. Der Blähgrad berechnet sich dabei nach der Formel [(Dichte der ungeschäumten Probe * 100)/Dichte der geschäumten Probe]-100 = Blähgrad (in %) entsprechend der PSA D45

1180/F mit Hilfe der Archimedesmethode. Das Schäumen erfolgt hierzu bei einer Temperatur von 180 °C für 30 Minuten.

Wie vorstehend beschrieben, enthält die expandierbare Zusammensetzung einen Härter für Epoxyharze, der vorzugsweise durch erhöhte Temperatur aktiviert wird. Der Härter ist zweckmäßig ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dicyandiamid, Guanamin, Guanidin, Aminoguanidin und deren Derivaten. Als Härter ist im Rahmen der Erfindung die Verwendung von Dicyandiamid bevorzugt. Vorteilhafterweise beträgt die Menge des Härters mehr als etwa 0,01 Gew.-%, insbesondere etwa 0,25 bis 3 Gew.-%, und besonders bevorzugt etwa 0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung. Am meisten bevorzugt liegt die Menge des Härters bei etwa 1 bis 2 Gew.-%. Bei den in die erfindungsgemäße expandierbare Zusammensetzung einzubeziehenden Fasern, die auch in Form von faserartigen Füllstoffen vorliegen können, handelt es sich vorzugsweise um Glasfasern. Weiterhin kann es zweckmäßig sein Aramidfasern in die erfindungsgemäße Zusammensetzung einzubeziehen. Dies führt jedoch nicht in allen Fällen zu günstigen Ef- fekten, so dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung in einer Ausführungsform keine Aramidfasern enthält. Der Gehalt an Fasern beträgt etwa 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis 20 Gew.-%, und insbesondere etwa 10 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung. Fasern bzw. faserartige Füllstoffe, wie Wollastonit er- höhen die Stabilität von Hohlkörpern während der Aushärtungsphase (Erweichen der Formulierung und Haftungsaufbau).

Den expandierbaren Zusammensetzungen können weitere Mittel zur Erhöhung der Schlagzähigkeit zugegeben werden. Beispielsweise sind dies or- ganische lonen-getauschte Schichtmineralien, bei welchen zumindest ein Teil der Kationen durch organische Kationen oder zumindest ein Teil der Anionen durch organische Anionen ausgetauscht worden sind. Als

Schichtmineralien sind insbesondere Phyllosilikate, wie Kaolinit, Montmoril- lionit, Hectorit oder lllit, bzw. Bentonit geeignet.

Bevorzugte Kationen-getauschte Schichtminerale sind dem Fachmann unter den Begriffen Organoclay oder Nanoclay bekannt und sind kommerziell zum Beispiel unter den Gruppennamen Tixogel® oder Nanofil® (Südchemie), Cloisite® (Southern Clay Products) oder Nanomer® (Nanocor Inc.) oder Garmite® (Rockwood) erhältlich.

Als weiteren Bestandteil enthält die erfindungsgemäße expandierbare Zusammensetzung bis zu 10 Gew.-% eines Thixotropiermittels, wie beispiels- weise hydrophobe oder pyrogene Kieselsäure (Aerosil) oder Nanociays, die vorzugweise in einer Menge von etwa 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von etwa 1,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung, enthalten sind.

Die erfindungsgemäße expandierbare Zusammensetzung enthält darüber hinaus zusätzlich mindestens einen Füllstoff. Bevorzugt handelt es sich hierbei um Glimmer, Talk, Kaolin, Wollastonit, Feldspat, Syenith, Chlorit, Bentonit, Montmorillonit, Calciumcarbonat (gefällt oder gemahlen), Dolomit, Quarz, Kieselsäuren (pyrogen oder gefällt), Christobalit, Calciumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Keramikhohlkugeln, Glashohlkugeln, organische Hohlkugeln, Glaskugeln, und/oder Farbpigmente. Füllstoffe umfassen sowohl organisch beschichtete als auch unbeschichtete, kommerziell erhältliche und dem Fachmann bekannten Formen. Weitere vorteilhafte Füllstoffe sind funktionalisierte Alumoxane, wie sie z.B. in der US

6,322,890 beschrieben sind. Deren Inhalt wird durch Bezugnahme hiermit eingeschlossen.

Die erfindungsgemäße expandierbare Zusammensetzung enthält einen o- der mehrere Füllstoffe mit einem Anteil von etwa 10 bis etwa 40 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 10 bis 35 Gew.-%, und insbesondere von etwa 12 bis 24 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Füllstoff ein Gemisch aus Talk, Calciumcarbonat, Glashohlkugeln und als Thioxotropiermit- tel pyrogene Kieselsäure eingesetzt. In diesem Gemisch liegen die Glashohlkugeln vorzugsweise mit einem Gehalt von etwa 8 bis 12 Gew.-%, das Calciumcarbonat mit einem Gehalt von etwa 2 bis 5 Gew.-%, der Talk mit einem Gehalt von etwa 1 bis 4 Gew.-% und die pyrogene Kieselsäure mit einem Gehalt von etwa 1 bis 5 Gew.-% vor.

Zusätzlich kann die Zusammensetzung weitere Additive wie Reaktivverdünner, Stabilisatoren, insbesondere Hitze- und/oder Lichtstabilisatoren, Weichmacher, Lösungsmittel, Treibmittel, Farbstoffe und Pigmente, Korrosionsschutzmittel, Tenside, Entschäumer und Haftvermittler enthalten. Als Stabilisatoren eignen sich insbesondere gegebenenfalls substituierte Phenole, wie Butylhydroxytoluol (BHT) oder Wingstay® T (Elikem), sterisch gehinderte Amine oder N-Oxylverbindungen wie TEMPO (Evonik).

Als Weichmacher eignen sich insbesondere Phenol-Alkylsulfonsäureester oder Benzolsulfonsäure-N-butylamid, wie sie als Mesamoll® bzw. Dellatol BBS von Bayer kommerziell erhältlich sind.

Die Menge an solchen zusätzlichen Additiven sollte 10 Gew.-% bezogen auf die gesamte expandierbare Zusammensetzung nicht überschreiten, vorzugsweise liegt die Menge zusätzlicher Additive im Bereich von etwa 1 bis 5 Gew.-%.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geeignete Katalysatoren sind substituierte Harnstoffe, beispielsweise 3-(3-Chlor-4-methylphenyl)- 1 ,1 -dimethylharnstoff (Chlortoluron), oder Phenyl-Dimethylharnstoffe, insbesondere p-Chlorophenyl-N,N-dimethylharnstoff (Monuron), 3-Phenyl-1 ,1 - dimethylharnstoff (Fenuron) oder 3,4-Dichlorphenyl-N,N-dimethylharnstoff (Diuron), Ν,Ν-Dimethylharnstoff, N-iso-Butyl-N',N'-dimethylharnstoff, 1,1'- (Hexan-1 ,6-diyl)bis(3,3'-dimethylharnstoff) sowie Imidazole, Imidazol-Salze und Amin-Komplexe.

Enthält die Zusammensetzung einen oder mehrere zusätzliche Katalysatoren, sollte deren Gehalt, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung, im Bereich von etwa 0 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise ein Bereich von etwa 0,1 bis 1 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von etwa 0,2 bis 0,7 Gew.-% liegen.

Es ist ebenfalls bevorzugt, wenn die expandierbare Zusammensetzung zusätzlich zu den bereits erwähnten Inhaltsstoffen, Wachs in einer Menge von 0 bis etwa 10 Gew.-% enthält. Bevorzugte Wachse in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind synthetische Wachse, insbesondere Poly- ethylenwachse. Ein im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besonders geeignetes Wachs weist einem Tropfpunkt (gemessen nach ASTM D-127) im Bereich von 110 bis 130°C und ein Molekulargewicht (Mn) im Be- reich von etwa 1000 bis 2000 g/mol, insbesondere etwa 1300 bis 1800 g/mol auf. Das Wachs ist besonders bevorzugt mit einem Gehalt von etwa 1,5 bis 6 Gew.-%, insbesondere von etwa 2 bis 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Zusammensetzung, in dieser enthalten.

Es hat sich weiterhin gezeigt, dass die expandierbare Zusammensetzung für ihre Verarbeitung gute Fließeigenschaften aufweisen sollte. Diese Eigenschaft lässt sich mit dem sogenannten Melt Flow Index (MFI) beschreiben. Der hier erwähnte Melt Flow Index kann beispielsweise anhand der Norm ISO 1133 bestimmt werden. In der Praxis der vorliegenden Erfindung weist die expandierbare Zusammensetzung vorzugsweise einen Melt Flow Index (MFI) im Bereich von 20 bis 80 g/min (bestimmt gemäß ISO 1133 bei 110°C und 2,16 kg) auf, besonders bevorzugt einen MFI von 30 bis 60 g/min, und am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 45 bis 55 g/min (bestimmt jeweils gemäß ISO 1133 bei 110°C und 2,16 kg). Eine weitere Kenngröße für die Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist deren Viskosität. Diese sollte bei 100°C vorzugsweise im Bereich von 1500 bis 3500 Pas, besonders bevorzugt im Bereich von 2000 bis 3000 Pas liegen. Liegt die Viskosität über diesen Werten so wirkt die Viskosität der Expansion des Schaums entgegen, so dass die schäumbare Zusammensetzung Hohlräume nur unzureichend ausfüllen kann. Eine zu niedrige Viskosität kann hingegen dazu führen, dass der Schaum während der Expansion zu flüssig wird und teilweise aus dem Hohlraum abfließt. Die vorstehend beschriebene expandierbare Zusammensetzung ist weiterhin vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Erweichungspunkt im Bereich von etwa 55 bis 110°C, besonders bevorzugt etwa 65 bis 90°C, und am meisten bevorzugt von etwa 70 bis 85°C, aufweist. Weiterhin sollte die expandierbare Zusammensetzung eine Glasübergangstemperatur im Bereich von etwa 30 bis 55°C und besonders bevorzugt im Bereich von etwa 40 bis 50°C aufweisen. Diese Eigenschaften ermöglichen es, dass das Material trotz guter Fließeigenschaften bei Raumtemperatur nicht klebrig ist und somit leicht verarbeitet werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die expandierbare Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 140 bis 200°C für einen Zeitraum von etwa 30 bis 60° vollständig aushärtet. Unter "vollständig ausgehärtet" ist im Zusammen- hang mit der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass die in der Zusammensetzung vorhandenen Epoxygruppen bei der bezeichneten Temperatur und über den angegebenen Zeitraum im Wesentlichen vollständig abreagieren. Während des Aushärtens verbinden sich die einzelnen Granulatpartikel miteinander, so dass eine homogene Schaumstruktur entsteht, in der keine einzelnen Granulatteilchen mehr erkennbar sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße expandierbare Zusammensetzung

5 bis 20 Gew.-% Kautschuk-modifiziertes Epoxyharz,

40 bis 60 Gew.-% festes Epoxyharz,

0,5 bis 3 Gew.-% Härter,

5 bis 20 Gew.-% Fasern,

10 bis 30 Gew. -% Füllstoffe,

1 bis 5 Gew.-% Thixotropiermittel,

1,5 bis 5 Gew.-% Wachs,

0,1 bis 1 Gew.-% Katalysator,

0,5 bis 5 Gew.-% chemisches und/oder physikalisches Blähmittel.

Ganz besonders bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße expandierbare Zusammensetzung

5 bis 10 Gew.-% Kautschuk-modifiziertes Epoxyharz,

45 bis 55 Gew.-% festes Epoxyharz,

0,5 bis 3 Gew.-% Härter,

10 bis 15 Gew.-% Fasern,

10 bis 30 Gew.-% Füllstoffe,

1,5 bis 3 Gew.-% Thixotropiermittel,

1,5 bis 5 Gew.-% Wachs,

0,1 bis 1 Gew.-% Katalysator,

1 bis 3 Gew.-% chemisches und/oder physikalisches Blähmittel.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer wie vorstehend beschriebenen Zusammensetzung zum Versteifen von Hohlräumen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zusammensetzung innerhalb des Hohlraums expandiert und gehärtet wird . Unter Hohlräumen sind im Rahmen dieser Erfindung vorzugsweise Räume zu verstehen, in denen die Expansion eines expandierenden Materials mindestens in zwei Raumrichtungen durch das Hohlraummaterial begrenzt wird . Die in der Re- gel feste Zusammensetzung kann zu diesem Zweck zunächst in den Hohlraum, vorzugsweise bei Raumtemperatur, eingefüllt werden und wird anschließend einer Temperatur ausgesetzt, bei der die Zusammensetzung erweicht, expandiert und aushärtet. Im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Verwendung ist es weiterhin bevorzugt, wenn es sich bei dem Hohlkörper um einen Hohlkörper aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium, oder aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem Glasfaserverbundwerkstoff bzw. Komposit (GFK) oder Carbonfaserverbundwerkstoff bzw. Komposit (CFK), handelt. Die Hohlkörper liegen weiterhin vorzugsweise in Form von rohrartigen Hohlkörpern (z.B. mit rechtecki- gern Querschnitt) oder Rohren, beispielsweise für Fahrradrahmen oder Stöcke, insbesondere Ski- oder Wander-Stöcke, in Form von metallischen 3D-Anbauteilen, vorzugsweise für ein Fahrzeug, insbesondere einem Fahrradträger, oder in Form von Möbelstücken oder Teilen davon, vorzugsweise einem Stuhl oder Tisch, handelt. In einer besonders bevorzugten Ausfüh- rungsform handelt es sich bei dem Hohlraum um den Hohlraum eines Hohlkörpers, bevorzugt eines Stocks, Dachträgers oder Fahrzeugbauteils.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versteifen von Hohlräumen, umfassend i) das Befüllen eines Hohlraums mit dem, vorzugsweise festen, Granulat einer wie vorstehend beschriebenen Zusammensetzung und ii) das Erhitzen des befüllten Hohlraums auf eine Temperatur, die oberhalb der Erweichungstemperatur der Zusammensetzung und oberhalb der Aktivierungstemperatur des Blähmittels und des Katalysators liegt, und für einen Zeitraum, bis die Zusammensetzung im We- sentlichen ausgehärtet ist.

Im Rahmen des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist es bevorzugt, wenn das Befüllen des Hohlraums unterhalb der Erweichungstemperatur der Zusammensetzung erfolgt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Material nicht klebrig ist und somit während des Einfüllens in den Hohlraum keine größeren nicht mit der Zusammensetzung gefüllten Hohlräume entstehen . In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist damit eine Verarbeitung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung im Rahmen eines Spritzgussverfahrens ausgeschlossen.

Es ist weiterhin im Rahmen des vorstehend beschriebenen Verfahrens be- vorzugt, wenn der befüllte Hohlraum im Schritt ii) auf eine Temperatur im Bereich von 140 bis 200°C, besonders bevorzugt von 160 bis 180°C, erhitzt wird.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung Hohlkörper, die mit einer ex- pandierten und gehärteten Zusammensetzung, erhältlich aus einer wie vorstehend beschriebenen expandierbaren Zusammensetzung, gefüllt ist. Entsprechende Hohlkörper sind zweckmäßig durch ein wie vorstehend beschriebenes Verfahren erhältlich. Bei den gefüllten Hohlkörpern ist es weiterhin bevorzugt, wenn die darin expandierte und gehärtete Zusammenset- zung eine Dichte von < 1 g/cm³, besonders bevorzugt von < 0.5 g/cm³, Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen weiter illustriert, die jedoch den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht in irgendeiner Weise einschränken sollen. Messung des Blähgrads

Die Bestimmung des Blähgrads erfolgt gemäß der PSA D451180/F. Hierzu wurden geschäumte Proben hergestellt, indem die jeweiligen Proben für 30 Minuten einer Temperatur von 180 °C ausgesetzt wurden. Die erforderli- chen Dichtemessungen erfolgen gemäß der PSA D151163/B wie folgt. Die entsprechenden Proben werden zunächst in Luftumgebung gewogen. Anschließend werden die an einer Nadel befestigten Proben in Wasser getaucht und das Gewicht des Wasserbehälters inklusive der Probe wird bestimmt. Die Dichte der Probe ergibt sich nach der Formel: Dichte (g/cm³) = (Mi x 5H2O)/M₂, wobei Mi dem Gewicht der Probe in Luft, M₂ dem Gewicht der Probe in Wasser und 5H2O der Dichte von Wasser bei der Messtemperatur entspricht. Alle Dichtemessungen wurden bei 25°C durchgeführt.

Für die Bestimmung des Blähgrads werden die Dichten der ungeschäumten und geschäumten Probe bestimmt. Die Expansion bestimmt sich dann anhand der Formel: Blähgrad (%) = (δι *100/ δ₂)-100. Beispiel 1

Eine Zusammensetzung, bestehend aus 40,6 Gew.-% CTBN-modifiziertem Epoxyharz, 21,3 Gew.-% festem Epoxyharz, 12,9 Gew.-% Glasfasern, 2,7 Gew.-% eines Thixotropiermittels (pyrogene Kieselsäure), 15,6 Gew.-% eines Gemischs aus Talk, Calciumcarbonat und Glashohlkugeln, 3 Gew.-% eines Polyethylenwachses, 1,4 Gew.-% eines Katalysators, 0,5 Gew.-% eines Cokatalysators sowie 2 Gew.-% eines Gemischs aus einem physikalischen und einem chemischen Blähmittel, wurde als Granulat formuliert. Diese Zusammensetzung wies einen Melt Flow Index von etwa 50 g/min auf.

Mit dem Granulat wurden je ein 16mm Aluminiumrohr und ein 18mm Aluminiumrohr befüllt. Jeweils ein zweites Rohr mit 16mm und 18mm Durchmes- ser wurde nicht mit dem Granulat gefüllt und als Referenz benutzt. Die befüllten Rohre wurden in einem Ofen bei 180 °C für einen Zeitraum von 0.5 h ausgehärtet. Nach Expansion der Granulatzusammensetzung in den Rohren wurden das Gewicht der Rohre, ihre Biegekraft und ihre Biegeverformung bestimmt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1: Ergebnisse 3-Punkt-Biegetest Aluminum Rohre

Es zeigt sich, dass die mit expandiertem Granulat gefüllten Rohre deutlich verbesserte Biegekräfte und Biegeverformungen aufweisen. Beim Vergleich eines mit Granulat gefüllten 16mm Rohrs und des entsprechenden ungefüllten 18mm Rohrs zeigt sich ebenfalls, dass bei vergleichbarem Gewicht beider Rohre (etwa 180 g) die Biegekraft beider Rohre in etwa vergleichbar ist, während die Biegeverformung des mit Granulat gefüllten 16mm Rohrs die des 18mm Rohrs ohne Granulat stark übersteigt. Daher ist es möglich, durch Einbringen und Expandieren des Granulats Rohre mit verbesserter Biegeverformung trotz gleichen Gewichts herzustellen. Im Folgenden wurden die jeweiligen Rohre einem Kompressionstest unterzogen, indem die zur Kompression eines entsprechenden Rohrs nötige Druckkraft sowie die Nachgiebigkeit (Compliance) (bestimmt gemäß der DIN EN 14509) gemessen wurde. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2: Ergebnisse der Kompressionstests

Es zeigt sich, dass im elastischen Teil der Messkurve, der dem E-Modul des Materials entspricht keine signifikante Erhöhung der Steifigkeit erreicht werden konnte. Die mit expandiertem Granulat gefüllten Rohre mit 16mm und 18mm Durchmesser zeigen jedoch eine signifikant verbesserte Druckkraft sowie eine deutlich verringerte Nachgiebigkeit gegenüber entspre- chenden Rohren ohne Granulat. Durch das Einfüllen eines Granulates ist es somit möglich, die mechanischen Eigenschaften von Hohlkörpern signifikant zu verbessern.

Beispiel 2

Im folgenden Vergleich wurde die Material-Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Formulierung mit zwei kommerziell erhältlichen Formulierungen untersucht. Dazu werden je ein Zylinder direkt aus dem Granulat und ein weiterer Zylinder über ein Spritzgussverfahren hergestellt und gegenüber gestellt. Die Probenvorbereitung erfolgt durch Einfüllen des Granulats in einen rohrförmigen Zylinder der mit Teflonpapier beschichtet ist. Der Innendurchmessers des Rohrs beträgt 20 mm (=Durchmesser des Zylinders). Der Zylinder wird nach dem Härtungsprozess und vor der Prüfung auf 40mm Höhe gekürzt. Bei der Formulierung Ref. 1 handelt sich es um eine Formulierung auf der Basis von flüssigem Epoxyharz und Polystyrol (Sika- Reinforcer® 911 PB). Ref.2 ist ein ebenfalls kommerzielles Produkt auf Ba- sis von festem Epoxyharz (SikaReinforcer 941). Die erfindungsgemäße Zusammensetzung entspricht der in Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung. Die Prüfung wird nach EN 14509 durchgeführt (Geschwindigkeit 10mm/min).

Tabelle 3: Ergebnisse Material Drucktest

Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 auch bei einer Zylinderherstellung aus Granulat eine hohe Druckkraft ein- gestellt werden kann, während bei den kommerziell erhältlichen Produkten ein deutlicher Abfall der Festigkeit zu beobachten ist.

Beispiel 3 Verschiedene Zusammensetzung, bestehend aus 39,3 bis 41,1 Gew.-% CTBN-modifiziertem Epoxyharz, 21,4 bis 22,4 Gew.-% festem Epoxyharz, 12,7 bis 13,3 Gew.-% Glasfasern, etwa 2,7 Gew.-% eines Thixotropiermit- tels (pyrogene Kieselsäure), etwa 14,5 Gew.-% eines Gemischs aus Talk, Calciumcarbonat und Glashohlkugeln, etwa 3 Gew.-% eines Polyethylen- wachses, 1,4 Gew.-% eines Katalysators, 0,5 Gew.-% eines Cokatalysators sowie verschiedenen Mengen an physikalischem oder chemischem Blähmittel, wurde als Granulat formuliert. Zum Vergleich wurde die in EP 2468 794 A1 offenbarte Zusammensetzung Gref hergestellt. Die verschiedenen Zusammensetzungen wurden für 30 Minuten bei 180 °C geschäumt, an- schließend wurde die Expansion der Proben gemäß dem im Vorstehenden beschriebenen Verfahren bestimmt. Zusätzlich wurde die Viskosität der un- geschäumten Proben bei 100 °C unter Verwendung eines AX 2000ex Rhe- ometers mit Platte-Platte Geometrie (TA Instruments) unter Verwendung folgender Parameter bestimmt: frequency sweep = 0,01 - 10 Hz, oscillation = 3 % strain; 1 rad/sec. Schließlich wurde die Druckfestigkeit aller Proben anhand einer von 3 mm auf 6 mm geschäumten Platte bestimmt, wobei die Druckfestigkeit in Richtung der Expansion gemessen wurde. Die Schäu- mungsbedingungen waren 180 °C für 30 Minuten; die Druckfestigkeit ist in MPa angegeben . Die Ergebnisse dieser Messungen und die genauen Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle 4 wiedergegeben .

Tabelle 4

In den Messungen zeigten sich für die mit physikalischen Blähmitteln geschäumte Proben bei vergleichbarer Expansion höhere Druckfestigkeiten als bei den nur mit chemischen Blähmitteln geschäumten Proben .

Claims

Patentansprüche

1. Expandierbare Zusannnnensetzung in Form eines Granulats, umfassend 30 - 75 Gew.-% Epoxyharz,

bis zu 5 Gew.-% Blähmittel,

bis zu 5 Gew.-% Härter,

5 - 30 Gew.-% Fasern,

10 - 40 Gew.-% Füllstoffe,

bis zu 10 % Gew.-% Thixotropiermittel,

0 - 10 Gew.-% Wachs und

0 - 1 Gew.-% Katalysator, wobei sich die Angaben in Gew.-% jeweils auf das Gesamtgewicht der ex- pandierbaren Zusammensetzung beziehen.

2. Expandierbare Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxyharz in Form eines Gemisch aus einem festen Epoxyharz und einem Kautschuk modifizierten Epoxyharz, vorzugsweise mit einem Verhältnis von 6:1 bis 4:1, vorliegt.

3. Expandierbare Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in Form von Glasfasern vorliegen.

4. Expandierbare Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs in Form eines synthetischen Wachses, vorzugsweise in Form eines Polyethylenwaches vorliegt.

5. Expandierbare Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel in Form einer Mischung aus einem physikalischen und chemischen Blähmittel vorliegt und die Zusammensetzung einen Blähgrad nach Expansion für 30 Minuten bei 180 °C von 150% bis 500%, bevorzugt 185% bis 450% aufweist.

6. Expandierbare Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das sie einen Melt Flow Index (MFI) im Bereich von 20 bis 80 g/min (bestimmt gemäß ISO 1133 bei 110 °C und 2,16 kg), vorzugsweise im Bereich von 30 bis 60 g/min, insbesondere im Bereich von etwa 45 bis 55 g/min aufweist.

7. Expandierbare Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Erweichungspunkt im Bereich von etwa 65 °C bis etwa 90 °C und eine Glasübergangstemperatur im Bereich von etwa 30 °C bis etwa 55 °C aufweist.

8. Expandierbare Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung durch Erhitzen auf eine Temperatur von 140°C bis 200°C für einen Zeitraum von 30 bis 60 Min vollständig aushärtet.

9. Verwendung einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Versteifen von Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- sammensetzung innerhalb des Hohlraums expandiert und gehärtet wird.

10. Verwendung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hohlraum um den Hohlraum eines Hohlkörpers, vorzugsweise aus Aluminium, CFK oder GFK, und besonders bevorzugt in Form eines Rohrs wie in einem Dachträger, Stock, Fahrradrahmen oder Autoteil bzw. Autoanbauteil handelt.

11. Verfahren zum Versteifen von Hohlräumen umfassend

i) das Befüllen eines Hohlraums mit dem Granulat einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, und

ii) das Erhitzen des befüllten Hohlraums auf eine Temperatur, die oberhalb der Erweichungstemperatur der Zusammensetzung und oberhalb der Akti- vierungstemperatur des Blähmittels und des Katalysators liegt, und für einen Zeitraum, bis die Zusammensetzung im Wesentlichen ausgehärtet ist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Be- füllen des Hohlraums unterhalb der Erweichungstemperatur der Zusammensetzung erfolgt.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der befüllte Hohlraum im Schritt ii) auf eine Temperatur im Bereich von 140 und 200 °C erhitzt wird.

14. Hohlkörper, der mit einer expandierten und gehärteten Zusammensetzung, erhältlich aus einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gefüllt ist.

15. Hohlkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierte und gehärtete Zusammensetzung eine Dichte von < 0,5 g/cm³ aufweist.