WO2022161754A1 - GEGOSSENES BAUTEIL DAS GRÖßER IST ALS DIE GUSSFORM - Google Patents

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WO2022161754A1
WO2022161754A1 PCT/EP2022/050225 EP2022050225W WO2022161754A1 WO 2022161754 A1 WO2022161754 A1 WO 2022161754A1 EP 2022050225 W EP2022050225 W EP 2022050225W WO 2022161754 A1 WO2022161754 A1 WO 2022161754A1
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maximum
cast body
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PCT/EP2022/050225
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Christian Matthias HEIKAUS
Alexander Richter
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Basf Polyurethanes Gmbh
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    • B29K2105/041—Microporous

Definitions

  • the present invention relates to components that are longer than the maximum spatial extent of the casting space of the mold and their manufacturing method.
  • Casting molded parts is a very efficient manufacturing method for high-volume components because it can be carried out in a highly automated manner.
  • the production of castings with a wide variety of requirement profiles is known, for example, from DE 10 2005 008 263 A1 or US Pat. No. 1,220,072.
  • components are required that exceed the dimensions of the molds.
  • the object of the present invention was therefore to design components from a cast body in such a way that the components are longer than the dimensions of the cast space.
  • the subject of this invention is therefore a method for producing a casting according to claim 1, and castings produced in this way according to claim 13.
  • FIG. 1 shows a casting from which the component shown in FIG. 2 can be produced.
  • FIG. 1a shows the side view of the cast body with a semicircular bead in section, which remains as a web after the cast body has been cut to size along the dashed line and thus connects the two segments created by cutting the cast part to size.
  • FIG. 1b shows the cast part with the protruding web in a plan view and FIG. 1c in a perspective view.
  • Figure 2 shows the component produced from the casting shown in Figure 1 by cutting open along the dashed line there, consisting of two segments which are connected to one another via the web formed from the bead and are folded open along axis A in such a way that the Component reaches its maximum length L and is more than twice as long as the cast part shown in Figure 1 is wide.
  • the subject of the invention in an embodiment 1 is a method for producing a component consisting of at least two segments, which are connected to one another via one or more webs, preferably movably, with a cast body being cast in a casting space of a mold in a first step and , a) the cast body comprises the webs and segments of the component or b) the cast body is machined after casting in such a way that it comprises the webs and segments of the component and in a second step the component is bent at the webs in such a way that it is bent along an axis A reaches its maximum length L and this maximum length L is longer than the maximum expansion M of the casting space.
  • a component that is made up of individual segments but connected via webs using the method according to the invention has many advantages. It is often easier to handle for many areas of application. For example, compared to a component made of 2 separate segments, the assembly of a component with webs can be simpler, since the component can be glued together, for example, which sometimes saves several work steps, for example the application of adhesive.
  • By connecting the segments via webs forces can be transferred between the segments. If a component is glued on, this can be used, among other things, to improve the adhesion of the edges of the segments in the area of the webs.
  • the webs can also be used to relieve the adjacent surface.
  • a defined distance between two segments can be set via the length of the webs, which does not change, in particular, even during a gluing process.
  • the free space created by the webs can be used, among other things, for the passage of cables or lines.
  • the design of the webs themselves as well as the segments can be diverse.
  • ridges are round or ellipsoidal. In other preferred embodiments, the ridges are lamellar.
  • the webs can connect the segments centrally at their abutting edges, but they can also be located closer to one side of the segments. This can be an advantage, for example, when the segments are glued to a surface. If the bars are located directly on the adhesive surface, they can also be glued on. This has the advantage that the segment composite can be glued to a surface more easily and better.
  • the webs are shaped like lamellae and this lamella is designed in such a way that it can be glued onto the surface between the segments, this has advantages in preferred embodiments. Advantages are, for example, better adhesion of the segment composite, easier to process, better protection of the splice from penetrating dirt or moisture.
  • the segments are configured by the method according to the invention as required by the component. Opposite surfaces can be shaped in the same way or differently. Preferred segments of components have at least one flat surface, which facilitates attachment to a flat base. Other Preferred Embodiments are adapted in their surface design to their place of installation. In preferred embodiments, the segments contain further design elements such as holes, for example for attachment, embossing, surface designs and the like.
  • the process is designed in such a way that at least two segments are connected to one another in a component via the webs.
  • the method can be designed in such a way that the component can also consist of more than 2 segments that are connected to one another via webs. Segments connected via webs are also referred to as segment composite.
  • the casting space of the mold in the three spatial directions has a maximum height h, a maximum width b and a maximum depth t and for the maximum length L of the component one of the following conditions applies:
  • a preferred embodiment 3 of the method which includes all the features of embodiment 2 or any of its preferred embodiments, and further wherein the depth t is less than or equal to the width b and the width b is less than or equal to the height h holds for the maximum length L of component:
  • the casting space of the mold has a maximum height h, a maximum width b and a maximum depth t in the three spatial directions, and the maximum length L of the component is at least twice as long as either the depth t, the width b or the height h.
  • the maximum length L of the component is at least twice the height h.
  • the composite segments can also have multiples of the above-mentioned maximum length by producing more than 2 segments connected via webs from a cast part. All possible intermediate lengths of the segment assembly can also be produced by appropriate design of the individual segments. In preferred embodiments, the individual segments and webs are manufactured uniformly.
  • the length of the composite segments can be easily adjusted, preferably by adjusting the length of the outer segments in the composite segment. This is usually the easiest. Particular installation conditions can make it necessary, in preferred embodiments, for different segments of a segment assembly to be shaped differently and/or to have different lengths.
  • the cast body cast in the casting space already has segments and webs. These segments and webs preferably already correspond to those in the finished component. They can take on the concrete shape of the segments and webs in the finished component unprocessed or through further processing.
  • This manufacturing process has the advantage that the component can be used without much additional effort. Of course, the usual treatments such as the removal of casting edges or casting channels cannot be avoided. In terms of cost-effective manufacture, machining that requires minimal additional work steps after casting is preferred. Nevertheless, it may be necessary to add individual design elements of the component that cannot be fitted in the mold or only with a disproportionate amount of effort to the cast part that has been removed. Drilling, embossing, punching or cutting, or combinations thereof, are mentioned here as examples and preferred.
  • a preferred embodiment 8 of the method which contains all the features of a preceding embodiment 1 to 6 or one of its preferred embodiments, the individual segments or webs, or segments and webs, are obtained by cutting the cast body.
  • This manufacturing method has the advantage that manufacturing costs for the molds can be saved and the filling process of the mold can be made faster than with delicate cast bodies.
  • this embodiment requires at least one additional work step compared to embodiment 7, the preparation of the cast body.
  • the preparation of the cast body is also referred to as cutting.
  • Cutting means any type of preparation.
  • Preferred cutting methods are cutting with a sharp object, also known as a cutting tool.
  • Preferred cutting tools are knives, scissors, pliers, saws, electric arcs, lasers, water jets or compressed air.
  • a preferred cutting tool is the water jet.
  • the advantage of the water jet is that the cut edge is very clean and there is practically no overheating of the material.
  • the use of the water jet opens up a wide variety of shapes.
  • both embodiment 7 and embodiment 8 can be advantageous. In principle, almost any shape of the segments and webs can be produced in both embodiments, as explained above.
  • the component is made from a rectangular casting.
  • the rectangular cast body has the advantage that it is very easy to produce and, in the case of the preferred preparation forms of the component detailed below, there is very little waste of the material used.
  • the rectangular cast body is prepared into preferably rectangular segments, preferably cut with a water jet, so that at least two segments remain connected via at least one web.
  • the rectangular segment shape leads to little waste when preparing from the rectangular cast body.
  • the cut for producing the rectangular segments is preferably carried out parallel to one of the surfaces of the cast body.
  • the web protrudes from a surface of the otherwise rectangular casting.
  • This protruding web is also referred to as a bead.
  • the web could also be produced by preparing the preferably rectangular cast body. Webs that protrude from the otherwise rectangular base body, also referred to as bulges, are easy to produce, ie corresponding recesses can be easily incorporated in the mold and are characterized by high mechanical strength.
  • the subsequent web is preferably placed as a bead over the edges of the segment sides that are to remain connected via the web.
  • At least one ridge is ellipsoidal or semi-circular in a section perpendicular to the surface of the casting. This has the advantage that such a bead shape is easy to produce and particularly stable.
  • the component can consist of any castable material; plastics are preferred.
  • Preferred examples are acrylonitrile butadiene styrene (ABS), celluloid, rubber, polyamide (PA), polylactate (PLA), polybutylene terephthalate (PBT), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethylene ( PE), polyetherketone (PEK) polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyurethane (PU), polyvinyl chloride (PVC).
  • Polyamide, polyurethane and polystyrene are preferred.
  • Polyamide, polyurethane and polystyrene are preferred.
  • Polyurethane is very particularly preferred.
  • the materials can also be foamed.
  • a particularly preferred foamed material is microcellular polyurethane.
  • the production of the polyurethanes is known, in particular the production of the microcellular polyurethanes is described for example in WO 2009/037207, WO2016/033307 or also WO 2018/087387.
  • microcellular means that the cells preferably have a diameter of 0.01 mm to 0.5 mm, particularly preferably of 0.01 mm to 0.15 mm.
  • the microcellular polyurethanes particularly preferably have at least one of the following material properties: a density according to DIN EN ISO 1183-1 A between 200 and 1300 kg/m3, preferably between 270 and 1200 kg/m3, a tensile strength according to DIN 53504 (based on DIN EN ISO 527) of >20 N/mm2, preferably >40 N/mm2, particularly preferably between 20 and 80 N/ mm2 , an elongation at break according to DIN 53504 (based on DIN EN ISO 527) of >200%, preferably > 230%, particularly preferably between 300% and 700% and/or a tear propagation resistance according to DIN ISO 34-1 B (b) >6 N/mm, preferably >8 N/mm, particularly preferably >10 N/mm.
  • the microcellular polyurethane has two, more preferably three of these material properties, particularly preferred embodiments have all four of the material properties mentioned.
  • the elastomers based on microcellular polyurethane are usually produced in a form in which the reactive starting components are mixed and reacted with one another.
  • the forms here are generally customary forms in question, for example Metal molds which, due to their shape, ensure the three-dimensional shape of the casting according to the invention.
  • the polyurethanes can be produced by generally known processes, for example by using the following starting materials in a one- or two-stage process:
  • the production of the microcellular polyurethanes is advantageously carried out at an NCO/OH ratio of 0.85 to 1.20, the heated starting components being mixed and introduced into the casting mold in an amount corresponding to the desired molding density.
  • the castings are hardened after up to 60 minutes.
  • the amount of reaction mixture introduced into the mold is preferably such that the moldings obtained have the density already described.
  • the starting components are preferably introduced into the mold at a temperature of from 15° C. to 120° C., preferably from 30° C. to 110° C.
  • the degree of compression for producing the cast parts is between 1.1 and 8, preferably between 2 and 6.
  • the microcellular polyurethane is expediently produced according to the "one shot” process using low-pressure technology or, in particular, reaction injection molding technology (RIM) in open or preferably closed molds.
  • RIM reaction injection molding technology
  • the reaction is carried out in particular with compression in a closed mould.
  • the reaction injection molding technique is described, for example, by H. Piechota and H. Rschreib in "Integral foams", Carl Hanser-Verlag, Kunststoff, Vienna 1975; DJ Prepelka and JL Wharton in Journal of Cellular Plastics, March/April 1975, pages 87-98 and II. Knipp in Journal of Cellular Plastics, March/April 1973, pages 76-84.
  • Aromatic diisocyanates preferably 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), 2,4- and /or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 2,4-tetramethylenexylene diisocyanate (TMXDI), 3,3'-dimethyldiphenyl diisocyanate, 1,2-diphenylethane diisocyanate, p-phenylene diisocyanate (PPDI), and/or ( cyclo)aliphatic isocyanate such as preferably 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 4,4'-, 2,4'- and 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate (H12 MDI),
  • HDI 1,6-hexamethylene diisocyanate
  • H12 MDI 4,4'-, 2,4'- and 2,2
  • the isocyanates can be used in the form of the pure compound, in mixtures and/or in modified form, for example in the form of uretdione, isocyanurates, allophanates or biurets, preferably in the form of reaction products containing urethane and isocyanate groups, so-called isocyanate prepolymers .
  • MDI 2,2'-, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate
  • NDI 1,5-naphthylene diisocyanate
  • TDI 2,4-, 2,6-tolylene diisocyanate
  • 3,3'-dimethyldiphenyl diisocyanate and/or mixtures of these isocyanates are used.
  • the isocyanate-reactive compound (b) has a statistical average of at least 1.8 and at most 3.0 Zerewitinoff-active hydrogen atoms; this number is also referred to as the functionality of the isocyanate-reactive compound (b) and indicates the theoretical down-calculated from a quantity of substance to one molecule Amount of isocyanate-reactive groups on the molecule.
  • the functionality is preferably between 1.8 and 2.6, more preferably between 1.9 and 2.2 and in particular 2.
  • polyester diols preferably polycaprolactone
  • polyether polyols preferably polyether diols, more preferably those based on ethylene oxide, propylene oxide and/or butylene oxide, preferably polypropylene glycol.
  • a particularly preferred polyether is polytetrahydrofuran (PTHF).
  • Polyesteroie from the following group: copolyesters based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid or mixtures thereof and mixtures of 1,2-ethanediol and 1,4-butanediol, copolyesters based on adipic acid, succinic acid, pentanedioic acid, sebacic acid or their Mixtures and mixtures of 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, polyesters based on adipic acid and 3-methyl-1,5-pentanediol and/or polytetramethylene glycol (polytetrahydrofuran, PTHF).
  • PTHF polytetrahydrofuran
  • PTHF polytetramethylene glycol
  • Water acts as a blowing agent. It can be used alone or with other blowing agents. Water is preferably used as the sole blowing agent.
  • catalysts (e) can be added to the reaction mixture both in the preparation of a prepolymer and, if appropriate, in the reaction of a prepolymer with a crosslinking component.
  • the catalysts (e) can be added individually or as a mixture with one another.
  • organometallic compounds such as tin(II) salts of organic carboxylic acids, e.g. B. tin (II) dioctoate, tin (II) dilaurate, dibutyltin diacetate and dibutyltin dilaurate or bismuth salts, preferably of carboxylic acids, bismuth is preferably present in the oxidation states 2 or 3, in particular 3.
  • the carboxylic acids are preferably carboxylic acids with 6 to 14 carbon atoms, particularly preferably used with 8 to 12 carbon atoms.
  • suitable bismuth salts are bismuth(III) neodecanoate, bismuth 2-ethylhexanoate and bismuth octanoate, and tertiary amines such as tetramethylethylenediamine, N-methylmorpholine, diethylbenzylamine, triethylamine, dimethylcyclohexylamine, diazabicyclooctane, N,N'- dimethylpiperazine, N-methyl,N'-(4-N-dimethylamino)butylpiperazine, N,N,N',N”,N”-pentamethyldiethylenediamine or the like.
  • amidines such as 2,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydropyrimidine, tris-(dialkylaminoalkyl)-s-hexahydrotriazines, especially tris-(N,N-dimethylaminopropyl).
  • tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide
  • alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide
  • alkali metal alkoxides such as sodium methylate and potassium isopropylate
  • alkali metal salts of long-chain fatty acids having 10 to 20 carbon atoms and optionally pendent OH groups.
  • the catalysts (e) are used in amounts of from 0.001 to 0.5% by weight, based on the prepolymer.
  • blowing agents (f) customary in polyurethane production can be used.
  • low-boiling liquids that evaporate under the influence of the exothermic polyaddition reaction are suitable.
  • Liquids which are inert to the organic polyisocyanate and have boiling points below 100° C. are suitable.
  • liquids that are preferably used are halogenated, preferably fluorinated, hydrocarbons, such as methylene chloride and dichloromonofluoromethane, partially or partially fluorinated hydrocarbons such as trifluoromethane, difluoromethane, difluoroethane, tetrafluoroethane and heptafluoropropane, hydrocarbons such as n- and iso-butane, n- and iso-pentane and technical mixtures of these hydrocarbons, propane, propylene, hexane, heptane, cyclobutane , Cyclopentane and cyclohexane, dialkyl ethers such as dimethyl ether, diethyl ether and furan, carboxylic acid esters such as methyl and ethyl formate, ketones such as acetone, and/or fluorinated and/or perfluorinated tertiary alkylamines
  • the most expedient amount of low-boiling liquid for the production of such cellular, elastic moldings from elastomers containing bonded urea groups depends on the density which is to be achieved and on the amount of water which is preferably also used. In general, amounts of from 1% to 15%, preferably from 2% to 11%, by weight based on the weight of component (b) provide satisfactory results. Particular preference is given to using exclusively water (d) as blowing agent.
  • Auxiliaries (g) can be used in the production of the moldings according to the invention. These include, for example, well-known surface-active substances, foam stabilizers, cell regulators, fillers, flame retardants, nucleating agents, antioxidants, stabilizers, antimicrobial agents, lubricants and mold release agents, dyes and pigments.
  • Suitable surface-active substances are, for example, compounds which serve to support the homogenization of the starting materials and, if appropriate, are also suitable for regulating the cell structure. Mention may be made, for example, of emulsifiers, such as the sodium salts of castor oil sulfates or of fatty acids and salts of fatty acids with amines, for example oleic diethylamine, stearic diethanolamine, ricinoleic diethanolamine, salts of sulfonic acids, for example alkali metal or ammonium salts of dodecylbenzene or dinaphthylmethanedisulfonic acid and ricinoleic acid; Foam stabilizers, such as siloxane-oxalkylene mixed polymers and other organosiloxanes, ethoxylated alkylphenols, ethoxylated fatty alcohols, paraffin oils, castor oil or ricinoleic acid esters, Turkish red oil and peanut oil
  • Oligomeric polyacrylates with polyoxyalkylene and fluoroalkane radicals as side groups are also suitable for improving the emulsifying effect, the cell structure and/or stabilizing it.
  • the surface-active substances are usually used in amounts of 0.01 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the higher molecular weight polyhydroxyl compounds (b).
  • Fillers, in particular fillers with a reinforcing effect, are to be understood as meaning the customary organic and inorganic fillers, reinforcing agents and weighting agents known per se.
  • inorganic fillers such as silicate minerals, for example phyllosilicates such as antigorite, serpentine, hornblende, amphibole, chrisotile, talc; Metal oxides such as kaolin, aluminum oxide, aluminum silicate, titanium oxide and iron oxide, metal salts such as chalk, barite and inorganic pigments such as cadmium sulfide, zinc sulfide and glass particles.
  • suitable organic fillers are: carbon black, melamine, expandable graphite, colophony, cyclopentadienyl resins and graft polymers.
  • Fibers for example carbon fibers or glass fibers, are preferably used as reinforcing fillers, particularly when high heat resistance or very high rigidity is required, and the fibers can be equipped with adhesion promoters and/or sizes.
  • the inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures and are usually added to the reaction mixture in amounts of from 0.5% to 50% by weight, preferably from 1% to 30% by weight, by weight of constituent components (a) to (c).
  • Suitable flame retardants are tricresyl phosphate, tris(2-chloroethyl) phosphate, tris(2-chloropropyl) phosphate, tris(1,3-dichloropropyl) phosphate, tris(2,3-dibromopropyl) phosphate and tetrakis (2-chloroethyl) ethylene diphosphate.
  • inorganic flame retardants such as red phosphorus, aluminum oxide hydrate, antimony trioxide, arsenic trioxide, ammonium polyphosphate and calcium sulfate or cyanuric acid derivatives such as e.g. melamine or mixtures of at least two flame retardants such as e.g. ammonium phosphates and melamine and optionally starch and/or expandable graphite can be used for flameproofing of the cellular PU elastomers produced according to the invention can be used.
  • nucleating agents which can be used are talc, calcium fluoride, sodium phenylphosphinate, aluminum oxide and finely divided polytetrafluoroethylene in amounts of up to 5% by weight, based on the total weight of structural components (a) to (c).
  • Suitable oxidation retardants and heat stabilizers which can be added to the cellular PU elastomers according to the invention are, for example, halides of metals from group I of the periodic table, eg sodium, potassium, lithium halides, optionally in combination with copper(I) halides ,
  • halides of metals from group I of the periodic table eg sodium, potassium, lithium halides
  • copper(I) halides e.g., halides of metals from group I of the periodic table, eg sodium, potassium, lithium halides, optionally in combination with copper(I) halides
  • chlorides, bromides or iodides, sterically hindered phenols, hydroquinones and substituted compounds of these groups and mixtures thereof which are preferably used in concentrations of up to 1% by weight based on the weight of structural components (a) to (c). .
  • hydrolysis stabilizers are various substituted carbodiimides, such as 2,2',6,6'-tetraisopropyldiphenylcarbodiimide or carbodiimides based on 1,3-bis(1-methyl-1-isocyanatoethyl)benzene, as they are, for example in the documents DE-A 19821668, DE-
  • a 19821666, DE-A 10004328, DE-A 19954500, DE-A 19809634 or DE-A 4318979 which are generally used in amounts of up to 2.0% by weight, based on the weight of the structural components (a) to (c) are used.
  • Lubricants and mold release agents which are usually also added in amounts of up to 1% by weight, based on the weight of structural components (a) to (c), are stearic acid, stearic alcohol, stearic acid esters and amides and the Fatty acid esters of pentaerythritol.
  • organic dyes such as nigrosine, pigments such as titanium dioxide, cadmium sulfide, cadmium sulfide selenide, phthalocyanines, ultramarine blue or carbon black can be added.
  • the component consists of microcellular polyurethane.
  • a further object of this invention and embodiment 14 is a component manufactured by a method according to any one of the preceding embodiments 1 to 13 or one of their preferred embodiments.

Landscapes

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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Molding Of Porous Articles (AREA)

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bauteil bestehend aus mindestens zwei Segmenten, die über einen oder mehrere Stege beweglich miteinander verbunden sind, wobei das Bauteil aus einem Gusskörper oder Teilen eines Gusskörpers besteht, der in dem Gussraum einer Gussform gegossen wird und das Bauteil länger ist als die maximale Ausdehnung dieses Gussraumes, wenn das Bauteil über den oder die beweglichen Stege so ausgerichtet wird, dass es entlang einer Achse A seine maximale Länge L erreicht, sowie sein Herstellungsverfahren.

Description

Gegossenes Bauteil das größer ist als die Gussform
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bauteile, die länger sind als die maximale räumliche Ausdehnung des Gussraumes der Gussform sowie deren Herstellungsmethode.
Gießen von Formteilen ist eine sehr effiziente Herstellungsmethode von Bauteilen mit hohen Stückzahlen, da sie hochgradig automatisiert durchgeführt werden kann. Gussteile mit unterschiedlichsten Anforderungsprofilen herzustellen ist beispielsweise aus der DE 10 2005 008 263 A1 oder auch der US 1 , 220, 072 bekannt. Mitunter werden jedoch Bauteile benötigt, die das Ausmaß der Gussformen übersteigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin Bauteile so aus einem Gusskörper zu gestalten, dass die Bauteile länger als die Abmessungen des Gussraumes sind.
Überraschend ist dies gelungen, indem man die Gussteile segmentiert und diese Segmente über bewegliche Stege verbindet.
Gegenstand dieser Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung ein Gussteils gemäß Anspruch 1 , sowie auf diese Weise hergestellte Gussteile gemäß Anspruch 13.
Figuren
Figur 1 zeigt ein Gussteil aus dem das in Figur 2 dargestellte Bauteil hergestellt werden kann. Figur 1 a zeigt die Seitenansicht des Gusskörpers mit einer im Schnitt halbkreisförmigen Wulst, die nach dem Zuschneiden des Gusskörpers entlang der gestrichelten Linie als Steg stehenbleibt und so die durch Zuschneiden des Gussteiles entstehenden zwei Segmente verbindet. Figur 1 b zeigt das Gussteil mit dem hervorstehenden Steg in Aufsicht und Figur 1c in einer perspektivischen Darstellung.
Die Figur 2 zeigt das aus dem in der Figur 1 dargestellten Gussteil durch Aufschneiden entlang der dortigen gestrichelten Linie hergestellte Bauteil, bestehend aus zwei Segmenten, die über den aus der Wulst entstandenen Steg miteinander verbunden sind und entlang der Achse A so aufgeklappt sind, dass das Bauteil seine maximale Länge L erreicht und dabei mehr als doppelt so lag ist, wie das in Figur 1 dargestellte Gussteil breit ist.
Detaillierte Beschreibung
Der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform 1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils bestehend aus mindestens zwei Segmenten, die über einen oder mehrere Stege, bevorzugt beweglich, miteinander verbunden sind, wobei in einem erstes Schritt ein Gusskörper in einem Gussraum einer Gussform gegossen wird und, a) der Gusskörper die Stege und Segmente des Bauteils umfasst oder b) der Gusskörper nach dem Gießen so bearbeitet wird, dass er die Stege und Segmente des Bauteils umfasst, und das Bauteil in einem zweiten Schritt an den Stegen so gebogen wird, dass es entlang einer Achse A seine maximale Länge L erreicht und diese maximale Länge L länger ist als die maximale Ausdehnung M des Gussraumes. Gegenüber einem nur aus Einzelsegmenten zusammengesetzten Bauteil hat ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Einzelsegmenten, aber über Stege verbundenes Bauteil vielerlei Vorteile. Häufig ist es für viele Anwendungsbereiche einfacher handhabbar. Beispielsweise kann sich verglichen mit einem Bauteil aus 2 getrennten Segmenten die Montage eines Bauteils mit Stegen einfacher gestalten, da das Bauteil beispielsweise zusammenhängend verklebt werden kann, man sich dadurch mitunter mehrere Arbeitsgänge z.B. des Klebstoffauftrags sparen kann. Durch die Verbindung der Segmente über Stege können Kräfte zwischen den Segmenten übertragen werden. Wird ein Bauteil aufgeklebt, kann dies u.a. dazu genutzt werden die Haftung der Ränder der Segmente im Bereich der Stege zu verbessern. Die Stege können auch zur Entlastung der anliegenden Fläche genutzt werden.
Über die Länge der Stege kann ein definierter Abstand zwischen zwei Segmenten eingestellt werden, der sich insbesondere auch bei einem Klebevorgang nicht verändert.
Der durch die Stege entstehende Freiraum kann u.a. zur Durchführung von Kabeln oder Leitungen genutzt werden.
Die Ausgestaltung der Stege selbst wie auch der Segmente kann vielfältig sein.
In bevorzugten Ausführungsformen sind Stege rund oder ellipsoid. In anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die Stege lamellenförmig. Die Stege können die Segmente mittig an ihren Stoßkanten verbinden, sie können sich aber auch näher an einer Seite der Segmente befinden. Dies kann zum Beispiel ein Vorteil sein, wenn die Segmente auf einer Oberfläche aufgeklebt werden. Befinden sich die Stege direkt an der Klebeoberfläche können sie ebenfalls aufgeklebt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Segmentverbund leichter und besser auf einer Oberfläche aufgeklebt werden kann. Insbesondere wenn die Stege lamellenartig ausgeformt sind und diese Lamelle so beschaffen ist, dass sie zwischen den Segmenten mit auf die Oberfläche aufgeklebt werden kann, hat dies in bevorzugten Ausführungsformen Vorteile. Vorteile sind beispielsweise besser Haftung des Segmentverbundes, leichtere Verarbeitbarkeit, besserer Schutz der Klebestelle vor eindringendem Schmutz oder Feuchtigkeit.
Die Segmente werden durch das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet, wie es das Bauteil erfordert. Gegenüberliegende Oberflächen können gleichartig oder unterschiedlich ausgeformt sein. Bevorzugte Segmente von Bauteilen haben zumindest eine ebene Oberfläche, die das Befestigen auf einer ebenen Unterlage erleichtert. Andere bevorzugte Ausführungsformen sind in ihrer Oberflächengestaltung an ihren Einbauort angepasst. Die Segmente enthalten in bevorzugten Ausführungsformen weitere Gestaltungselemente wie Löcher, beispielsweise für die Befestigung, Prägungen, Oberflächengestaltungen u.ä.
Das Verfahren wird so ausgelegt, dass in einem Bauteil über die Stege mindestens zwei Segmente miteinander verbunden sind. Das Verfahren kann aber aus so ausgelegt werden, dass das Bauteil auch aus mehr als 2 Segmenten bestehen kann, die über Stege miteinander verbunden sind. Über Stege verbundenen Segmente werden auch als Segmentverbund bezeichnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform 2 des Verfahrens, das alle Merkmale der Ausführungsform 1 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, hat der Gussraum der Gussform in den drei Raumrichtungen eine maximale Höhe h, eine maximale Breite b und eine maximale Tiefe t und für die maximale Länge L des Bauteiles gilt eine der folgenden Bedingungen:
L > jb2 + t2
L > jb2 + h2 oder
L > jt2 + h2
In einer bevorzugten Ausführungsform 3 des Verfahrens, das alle Merkmale der Ausführungsform 2 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält und bei der weiterhin die Tiefe t kleiner oder gleich der Breite b ist und die Breite b kleiner oder gleich der Höhe h ist gilt für die maximale Länge L des Bauteiles:
L > jb2 + h2
In einer bevorzugten Ausführungsform 4 des Verfahrens, das alle Merkmale der Ausführungsform 2 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält gilt für die maximale Länge L des Bauteiles weiterhin:
L > /b2 + t2 + h2
In einer bevorzugten Ausführungsform 5 des Verfahrens, das alle Merkmal der Ausführungsform 1 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, und der Gussraum der Gussform in den drei Raumrichtungen eine maximale Höhe h, eine maximale Breite b und eine maximale Tiefe t hat, und die maximale Länge L des Bauteiles zumindest doppelt so lang ist, wie entweder die Tiefe t, die Breite b oder die Höhe h.
In einer bevorzugten Ausführungsform 6 des Verfahrens, das alle Merkmale der Ausführungsform 2 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält und bei der zusätzlich die Tiefe t kleiner oder gleich der Breite b ist und die Breite b kleiner oder gleich der Höhe h ist, ist die maximale Länge L des Bauteiles zumindest zweimal die Höhe h.
Die Segmentverbunde können auch vielfache der oben genannten maximalen Länge aufweisen, indem mehr als 2 Segmente verbunden über Stege aus einem Gussteil hergestellt werden. Dabei können durch entsprechende Gestaltung der einzelnen Segmente auch alle möglichen Zwischenlängen des Segmentverbundes hergestellt werden. In bevorzugten Ausführungsformen werden die einzelnen Segmente und Stege gleichförmig hergestellt. Die Segmentverbunde können in ihrer Länge in einfacher Weise angepasst werden, bevorzugt durch Anpassung der Länge der äußeren Segmente im Segmentverbund. Dies ist i.d.R. am einfachsten. Besondere Einbaubedingungen können es erforderlich machen, dass in bevorzugten Ausführungsformen verschiedene Segmente eines Segmentverbundes unterschiedlich ausgeformt sind und/oder unterschiedliche Längen besitzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform 7 des Verfahrens, das alle Merkmale einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, weist der in dem Gussraum gegossene Gusskörper bereits Segmente und Stege auf. Diese Segmente und Stege entsprechen bevorzugt bereits denen im fertigen Bauteil. Sie können dabei unbearbeitet oder durch weitere Bearbeitungen die konkrete Form der Segmente und Stege im fertigen Bauteil annehmen. Dieses Herstellungsverfahren hat den Vorteil, dass das Bauteil ohne viel zusätzlichen Aufwand bereits einsatzfähig ist. Dabei lassen sich natürlich übliche Behandlung wie das Entfernen von Gusskannten oder Gusskanälen nicht vermeiden. Im Sinne einer kosteneffizienten Herstellung ist eine Bearbeitung bevorzugt, die nach dem Gießen mit minimalen zusätzlichen Arbeitsschritten benötigt. Gleichwohl kann es notwendig sein einzelne Gestaltungselemente des Bauteiles, die in der Gussform nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand angebracht werden können dem entnommenen Gussteil zuzufügen. Beispielhaft und bevorzugt sind hier Bohrungen, Prägungen, Stanzungen oder das Zuschneiden genannt, oder Kombinationen hiervon.
In einer bevorzugten Ausführungsform 8 des Verfahrens, das alle Merkmale einer vorhergehenden Ausführungsformen 1 bis 6 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, werden die einzelnen Segmente oder Stege, oder Segmente und Stege durch Zuschneiden des Gusskörpers erhalten. Dieses Herstellungsverfahren hat den Vorteil, dass Herstellungskosten bei den Gussformen gespart werden können und der Befüllungsvorgang der Gussform ggf. schneller als bei feingliedrigen Gusskörpern gestaltet werden kann. Gleichzeitig erfordert diese Ausführungsform zwingend mindestens einen zusätzlichen Arbeitsschritt verglichen mit der Ausführungsform 7, das Herrichten des Gusskörpers. Die Herrichtung des Gusskörpers wird auch als Zuschneiden bezeichnet. Unter Zuschneiden wird jede Art der Herrichtung verstanden. Bevorzugte Zuschneidemethoden sind Schneiden mit einem scharfen Gegenstand, auch als Schneidewerkzeug bezeichnet. Bevorzugte Schneidewerkzeuge sind Messer, Scheren, Zangen, Sägen, Strombögen, Laser, Wasserstrahl oder Pressluft. Verschiedene Schneidewerkzeuge können kombiniert eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Schneidewerkzeug ist der Wasserstrahl. Der Vorteil des Wasserstrahls ist, dass die Schnittkannte sehr sauber wird und es damit praktisch zu keiner Überhitzung des Materials kommt. Zudem eröffnet die Verwendung des Wasserstrahls eine große Formenvielfalt. Abhängig von der Stückzahl und den Produktionskosten kann sowohl die Ausführungsform 7 als auch die Ausführungsform 8 vorteilhaft sein. In beiden Ausführungsformen kann grundsätzlich fast jede beliebige Form der Segmente und Stege, wie oben ausgeführt, hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform 9 des Verfahrens, das alle Merkmale der vorhergehenden Ausführungsformen 8 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, ist das Bauteil aus einem rechteckigen Gusskörper hergestellt. Der rechteckige Gusskörper hat den Vorteil, dass er sehr einfach herstellbar ist und bei im weiter ausgeführten bevorzugten Herrichtungsformen des Bauteiles nur sehr wenig Abfall des eingesetzten Materials entsteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform 10 des Verfahrens, das alle Merkmale der vorhergehenden Ausführungsformen 9 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält wird der rechteckige Gusskörper so zu, bevorzugt rechteckigen Segmenten hergerichtet, bevorzugt mit Wasserstrahl zugeschnitten, dass zumindest zwei Segmente über zumindest einen Steg verbunden bleiben. Insbesondere die rechteckige Segmentform führt zu wenig Abfall bei der Herrichtung aus dem rechteckigen Gusskörper. Dabei erfolgt die Schnittführung zur Herstellung der rechteckigen Segmente bevorzugt parallel zu einer der Oberflächen des Gusskörpers.
In einer bevorzugten Ausführungsform 11 des Verfahrens, das alle Merkmale einer der vorhergehenden Ausführungsformen 8 bis 10 oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält, ragt der Steg aus einer Oberfläche des im Übrigen rechteckigen Gusskörpers heraus. Dieser herausragende Steg wird auch als Wulst bezeichnet. Grundsätzlich ließe sich der Steg auch durch Herrichtung des bevorzugt rechteckigen Gusskörpers herstellen. Stege, die aus dem sonst rechteckigen Grundkörper herausragen, auch als Wulste bezeichnet, sind leicht herstellbar, d.h. entsprechende Aussparungen können leicht in der Gussform eingearbeitet werden, und zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit aus. Dabei wird der spätere Steg bevorzugt als Wulst über die Kanten der Segmentseiten gelegt, die über den Steg verbunden bleiben sollen. In einer bevorzugten Ausführungsform 12 des Verfahrens, das alle Merkmale der vorhergehenden Ausführungsformen 11 oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält, ist zumindest ein Steg in einem Schnitt senkrecht zu der Oberfläche des Gusskörpers ellipsoid oder halbkreisförmigen. Dies hat den Vorteil, dass eine derartige Wulstform leicht herstellbar und besonders stabil ist.
Grundsätzlich kann das Bauteil aus jedem gießfähigem Material bestehen, bevorzugt sind Kunststoffe. Beispielhaft und bevorzugt seien genannt, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Celluloid, Gummi, Polyamid (PA), Polylactat (PLA), ), Polybutylenterephthalat (PBT), Polymethylme- thacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polyetherketon (PEK) Polyethylen- terephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyurethan (PU), Polyvinylchlorid (PVC). Bevorzugt sind Polyamid, Polyurethan und Polystyrol. Bevorzugt sind Polyamid, Polyurethan und Polystyrol. Ganz besonders bevorzugt ist Polyurethan. Die Materialien können auch geschäumt werden. Ein besonders bevorzugtes geschäumtes Material ist mikrozelluläres Polyurethan.
Die Herstellung der Polyurethane ist bekannt, insbesondere die Herstellung der mikrozellulären Polyurethane wird beispielsweise in WO 2009/037207, WO2016/033307 oder auch WO 2018/087387 beschrieben.
Mikrozellulär bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Zellen bevorzugt einen Durchmesser von 0,01 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt von 0,01 mm bis 0,15 mm aufweisen.
Besonders bevorzugt haben die mikrozellulären Polyurethane mindestens eine der folgenden Materialeigenschaften: eine Dichte nach DIN EN ISO 1183-1 A zwischen 200 bis 1300 kg/m3, bevorzugt zwischen 270 und 1200 kg/m3, eine Zugfestigkeit nach DIN 53504 (angelehnt an DIN EN ISO 527) von > 20 N/mm2, , bevorzugt > 40 N/mm2, besonders bevorzugt zwischen 20 und 80 N/mm2, eine Reißdehnung nach DIN 53504 (angelehnt an DIN EN ISO 527) von > 200 %, bevorzugt > 230 %, besonders bevorzugt zwischen 300 % bis 700 % und/oder eine Weiterreißfestigkeit nach DIN ISO 34-1 B (b) > 6 N/mm, bevorzugt von > 8 N/mm, besonders bevorzugt > 10 N/mm. In weiter bevorzugten Ausführungsformen besitzt das mikrozelluläre Polyurethan zwei, weiter bevorzugt drei dieser Materialeigenschaften, besonders bevorzugte Ausführungsformen besitzen alle vier der genannten Materialeigenschaften.
Die Elastomere auf der Basis von mikrozellulärem Polyurethan werden üblicherweise in einer Form hergestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten nach Vermischung miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form des Gussteils gewährleisten.
Die Herstellung der Polyurethane kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangsstoffe einsetzt:
(a) Isocyanat,
(b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen,
(c) Wasser gegebenenfalls in Anwesenheit von
(d) Katalysator,
(e) Treibmittel,
(f) Hilfs- und/oder Zusatzstoff.
Die Herstellung der mikrozellulären Polyurethane wird vorteilhafterweise bei einem NCO/OH- Verhältnis von 0,85 bis 1 ,20 durchgeführt, wobei die erwärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten Formteildichte entsprechenden Menge in die Gussform gebracht werden.
Die Gussteile sind nach bis zu 60 Minuten ausgehärtet.
Die Menge des in die Gussform eingebrachten Reaktionsgemisches wird bevorzugt so bemessen, dass die erhaltenen Formkörper die bereits dargestellte Dichte aufweisen.
Die Ausgangskomponenten werden bevorzugt mit einer Temperatur von 15 °C bis 120°C, vorzugsweise von 30 °C bis 110°C, in das Gussform eingebracht. Der Verdichtungsgrad zur Herstellung der Gussteile liegt zwischen 1 ,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.
Das mikrozelluläre Polyurethan wird zweckmäßigerweise nach dem „one shot“-Verfahren mit Hilfe der Niederdruck-Technik oder insbesondere der Reaktionsspritzguss-Technik (RIM) in offenen oder vorzugsweise geschlossenen Gussformen hergestellt. Die Reaktion wird insbesondere unter Verdichtung in einer geschlossenen Gussform durchgeführt. Die Reaktionsspritz- guss-Technik wird beispielsweise beschrieben von H. Piechota und H. Röhr in ’’Integralschaumstoffe”, Carl Hanser-Verlag, München, Wien 1975; D.J. Prepelka und J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, März/April 1975, Seiten 87 bis 98 und II. Knipp in Journal of Cellular Plastics, März/April 1973, Seiten 76-84. Als Isocyanate (a) können allgemein bekannte cycloaliphatische, aliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente eignen sich besonders aromatische Diisocyanate, vorzugsweise 2,2‘-, 2,4‘- und/oder 4,4‘-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1 ,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2, 6-To- luylendiisocyanat (TDI), 2,4-Tetramethylenxylendiisocyant (TMXDI), 3,3‘-Dimethyl-diphenyl- diisocyanat, 1 ,2-Diphenylethandiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat (PPDI), und/oder (cyclo)aliphatische Isocyanat wie z.B. bevorzugt 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), 4,4’-, 2,4’- und 2,2’-Dicyclohexylmethandiisocyanat (H12 MDI), 1-lsocyanato-3,3,5-trimethyl-5-iso- cyanatomethylcyclohexan und/oder Polyisocyanate wie z.B. Polyphenylpolymethylenpolyiso- cyanate. Die Isocyanate können in Form der reinen Verbindung, in Mischungen und/oder in modifizierter Form, beispielsweise in Form von Uretdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Bi- ureten, vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltenden Umsetzungsprodukten, sogenannten Isocyanat-Prepolymeren, eingesetzt werden. Bevorzugt werden gegebenenfalls modifiziertes 2,2‘-, 2,4‘- und/oder 4, 4‘-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1 ,5-Naph- thylendiisocyanat (NDI), 2,4-, 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI) und/oder 3,3’-Dimethyl-diphenyl- diisocyanat und/oder Mischungen dieser Isocyanate eingesetzt.
Die gegenüber Isocyanat reaktive Verbindung (b) hat im statistischen Mittel mindestens 1 ,8 und höchstens 3,0 zerewitinoffaktive Wasserstoffatome, diese Anzahl wird auch als Funktionalität der gegenüber Isocyanat reaktiven Verbindung (b) bezeichnet und gibt die aus einer Stoffmenge theoretisch auf ein Molekül heruntergerechnete Menge der mit Isocyanat reaktiven Gruppen des Moleküls an. Die Funktionalität ist bevorzugt zwischen 1 ,8 und 2,6, weiter bevorzugt zwischen 1 ,9 und 2,2 und insbesondere 2.
Weiter bevorzugt sind Polyesterdioie, bevorzugt Polycaprolacton, und/oder Polyetherpolyole, bevorzugt Polyetherdioie, weiter bevorzugt solche auf der Basis von Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid, bevorzugt Polypropylenglykol. Ein besonder bevorzugter Polyether ist Polytetrahydrofuran (PTHF).
Besonders bevorzugt sind die Polyesteroie aus der folgenden Gruppe: Copolyester basierend auf Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure oder deren Mischungen und Gemischen aus 1 ,2-Ethandiol und 1 ,4-Butandiol, Copolyester basierend auf Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure oder deren Mischungen und Gemischen aus 1 ,4-Bu- tandiol und 1 ,6-Hexandiol, Polyester basierend auf Adipinsäure und 3-Methyl-Pentandiol-1 ,5 und/oder Polytetramethylenglykol (Polytetrahydrofuran, PTHF). Besonders bevorzugt sind Copolyester basierend auf Adipinsäure und Gemischen aus 1 ,2-Ethandiol und 1 ,4-Butandiol oder Polyester auf der Basis von Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure, oder deren Mischungen und Polytetramethylenglykol (PTHF).
Ein weiterer wichtiger Bestandteil von mikrozellulärem Polyurethan ist Wasser. Wasser wirkt als Treibmittel. Es kann allein oder mit anderen Treibmitteln eingesetzt werden. Bevorzugt wird Wasser als einziges Treibmittel eingesetzt.
Zur Beschleunigung der Reaktion können dem Reaktionsansatz sowohl bei der Herstellung eines Prepolymers als auch gegebenenfalls bei der Umsetzung eines Prepolymers mit einer Vernetzerkomponente allgemein bekannte Katalysatoren (e) zugefügt werden. Die Katalysatoren (e) können einzeln wie auch in Abmischung miteinander zugegeben werden. Vorzugsweise sind dies metallorganische Verbindungen, wie Zinn-(ll)-Salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Zinn-(ll)-dioctoat, Zinn-(ll)-dilaurat, Dibutylzinndiacetat und Dibutylzinndilaurat oder Wismutsalzen, bevorzugt von Carbonsäuren, liegt Wismut bevorzugt in den Oxidationsstufen 2 oder 3 vor, insbesondere 3. Als Carbonsäuren werden bevorzugt Carbonsäuren mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen verwendet. Beispiele für geeignete Wismutsalze sind Wismut(lll)-neodecanoat, Wismut-2-etyhlhexanoat und Wismut- octanoat., und tertiäre Amine wie Tetra-methylethylendiamin, N-Methylmorpholin, Diethyl- benzylamin, Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, Diazabicyclooctan, N,N’-Dimethylpiperazin, N-Methyl,N’-(4-N-Dimethylamino-)Butylpiperazin, N,N,N’,N”,N”-Pentamethyldiethylendiamin oder ähnliche.
Weiterhin kommen als Katalysatoren in Betracht: Amidine, wie z.B. 2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetra- hydropyrimidin, Tris-(dialkylaminoalkyl)-s-hexahydrotriazine, insbesondere Tris-(N,N-dime- thylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin, Tetraalkylammoniumhydroxide, wie z.B. Tetramethylammoniumhydroxid, Alkalihydroxide, wie z.B. Natriumhydroxid, und Alkalialkoholate, wie z.B. Natri- ummethylat und Kaliumisopropylat, sowie Alkalisalze von langkettigen Fettsäuren mit 10 bis 20 C-Atomen und gegebenenfalls seitenständigen OH-Gruppen.
Je nach einzustellender Reaktivität gelangen die Katalysatoren (e) in Mengen von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Prepolymere, zur Anwendung.
Gegebenenfalls können in der Polyurethanherstellung übliche Treibmittel (f) verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise niedrig siedende Flüssigkeiten, die unter dem Einfluss der exothermen Polyadditionsreaktion verdampfen. Geeignet sind Flüssigkeiten, welche gegenüber dem organischen Polyisocyanat inert sind und Siedepunkte unter 100°C aufweisen. Beispiele derartiger, vorzugsweise verwendeter Flüssigkeiten sind halogenierte, vorzugsweise fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Methylenchlorid und Dichlormonofluormethan, per- oder partiell fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Trifluormethan, Difluormethan, Difluorethan, Tetrafluorethan und Heptafluorpropan, Kohlenwasserstoffe, wie z.B. n- und iso-Butan, n- und iso-Pen- tan sowie die technischen Gemische dieser Kohlenwasserstoffe, Propan, Propylen, Hexan, Heptan, Cyclobutan, Cyclopentan und Cyclohexan, Dialkylether, wie z.B. Dimethylether, Di- ethylether und Furan, Carbonsäureester, wie z.B. Methyl- und Ethylformiat, Ketone, wie z.B. Aceton, und/oder fluorierte und/oder perfluorierte, tertiäre Alkylamine, wie z.B. Perfluor-dime- thyl-iso-propylamin. Auch Gemische dieser niedrigsiedenden Flüssigkeiten untereinander und/oder mit anderen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffen können verwendet werden.
Die zweckmäßigste Menge an niedrigsiedender Flüssigkeit zur Herstellung derartiger zellhaltiger elastischer Formkörper aus Harnstoffgruppen gebunden enthaltenden Elastomeren hängt ab von der Dichte, die man erreichen will, sowie von der Menge des bevorzugt mitverwendeten Wassers. Im Allgemeinen liefern Mengen von 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.- % bis 11 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente (b), zufriedenstellende Ergebnisse. Besonders bevorzugt wird ausschließlich Wasser (d) als Treibmittel eingesetzt.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Formteile können Hilfsstoffe (g) eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise allgemein bekannte oberflächenaktive Substanzen, Schaumstabilisatoren, Zellregler, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Oxidationsverzögerer, Stabilisatoren, Mikrobenschutzmittel, Gleit- und Entformungshilfsmittel, Farbstoffe und Pigmente.
Als oberflächenaktive Substanzen kommen z.B. Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur zu regulieren. Genannt seien beispielsweise Emulgatoren, wie z.B. die Natriumsalze von Ricinusölsulfaten oder von Fettsäuren sowie Salze von Fettsäuren mit Aminen, z.B. ölsaueres Diethylamin, stearinsaures Diethanol-amin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfonsäuren, z.B. Alkali- oder Ammoniumsalze von Dodecylbenzol- oder Dinaphthyl- methandisulfonsäure und Ricinolsäure; Schaumstabilisatoren, wie Siloxan-Oxalkylen-Mischpo- lymerisate und andere Organosiloxane, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusöl- bzw. Ricinolsäureester, Türkischrotöl und Erdnussöl und Zellregler, wie Paraffine, Fettalkohole und Dimethylpolysiloxane. Zur Verbesserung der Emulgierwirkung, der Zellstruktur und/oder deren Stabilisierung eignen sich ferner Oligomere Polyacrylate mit Poly- oxyalkylen- und Fluoralkanresten als Seitengruppen. Die oberflächenaktiven Substanzen werden üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der höhermolekularen Polyhydroxylverbindungen (b) angewandt. Als Füllstoffe, insbesondere verstärkend wirkende Füllstoffe, sind die an sich bekannten, üblichen organischen und anorganischen Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Beschwerungsmittel zu verstehen. Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: anorganische Füllstoffe wie silikatische Mineralien, beispielsweise Schichtsilikate wie Antigorit, Serpentin, Hornblenden, Amphibole, Chrisotil, Talkum; Metalloxide, wie Kaolin, Aluminiumoxide, Aluminiumsilikat, Titanoxide und Eisenoxide, Metallsalze wie Kreide, Schwerspat und anorganische Pigmente, wie Cadmiumsulfid, Zinksulfid sowie Glaspartikel. Als organische Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht: Ruß, Melamin, Blähgraphit, Kollophonium, Cyclopentadienylharze und Pfropfpolymerisate.
Als verstärkend wirkende Füllstoffe finden vorzugsweise Anwendung Fasern, beispielsweise Kohlefasern oder Glasfasern, besonders dann, wenn eine hohe Wärmeformbeständigkeit oder sehr hohe Steifigkeit gefordert wird, wobei die Fasern mit Haftvermittlern und/oder Schlichten ausgerüstet sein können.
Die anorganischen und organischen Füllstoffe können einzeln oder als Gemische verwendet werden und werden der Reaktionsmischung üblicherweise in Mengen von 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c) einverleibt.
Geeignete Flammschutzmittel sind beispielsweise Trikresylphosphat, Tris-(2-chlorethyl)phos- phat, Tris-(2-chlorpropyl)- phosphat, Tris-(1 ,3-dichlorpropyl)phosphat, Tris-(2,3-dibrompro- pyl)phosphat und Tetrakis-(2-chlorethyl)-ethylendiphosphat.
Außer den bereits genannten halogensubstituierten Phosphaten können auch anorganische Flammschutzmittel wie roter Phosphor, Aluminiumoxidhydrat, Antimontrioxid, Arsentrioxid, Ammoniumpolyphosphat und Calciumsulfat oder Cyanursäurederivate, wie z.B. Melamin oder Mischungen aus mindestens zwei Flammschutzmitteln, wie z.B. Ammoniumphosphaten und Melamin sowie gegebenenfalls Stärke und/oder Blähgraphit zum Flammfestmachen der erfindungsgemäß hergestellten zelligen PU-Elastomere verwendet werden. Im Allgemeinen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, 5 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-Teile der genannten Flammschutzmittel oder -mischungen für jeweils 100 Gew.-Teile der Aufbaukomponenten (a) bis (c) zu verwenden.
Als Keimbildungsmittel können z.B. Talkum, Calciumfluorid, Natriumphenylphosphinat, Aluminiumoxid und feinteiliges Polytetrafluorethylen in Mengen bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c), eingesetzt werden. Geeignete Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren, die den erfindungsgemäßen zelligen PU-Elastomeren zugesetzt werden können, sind beispielsweise Halogenide von Metallen der Gruppe I des periodischen Systems, z.B. Natrium-, Kalium-, Lithium-Halogenide, gegebenenfalls in Verbindung mit Kupfer-(l)-Halogeniden, z.B. Chloriden, Bromiden oder Jodiden, sterisch gehinderte Phenole, Hydrochinone, sowie substituierte Verbindungen dieser Gruppen und Mischungen davon, die vorzugsweise in Konzentrationen bis zu 1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c), verwendet werden.
Beispiele für Hydrolyseschutzmittel sind verschiedene substituierte Carbodiimide, wie 2,2‘,6,6‘- Tetraisopropyldiphenyl-carbodiimid oder Carbodiimide auf der Basis von 1,3-Bis-(1-methyl-1- isocyanato-ethyl)-benzol wie sie beispielsweise in den Schriften DE-A 19821668, DE-
A 19821666, DE-A 10004328, DE-A 19954500, DE-A 19809634 oder DE-A 4318979 beschrieben sind, die im allgemeinen in Mengen bis zu 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c), eingesetzt werden.
Gleit- und Entformungsmittel, die in der Regel ebenfalls in Mengen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c), zugesetzt werden, sind Stearinsäure, Ste- arylalkohol, Stearinsäureester und -amide sowie die Fettsäureester des Pentaerythrits.
Ferner können organische Farbstoffe, wie Nigrosin, Pigmente, wie z.B. Titandioxid, Cadmiumsulfid, Cadmiumsulfidselenid, Phthalocyanine, Ultramarinblau oder Ruß zugesetzt werden.
Nähere Angaben über die oben genannten anderen üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur zu entnehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform 13 des Verfahrens, das alle Merkmale eines der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält besteht das Bauteil aus mikrozellulärem Polyurethan.
Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung und die Ausführungsform 14 ist ein Bauteil das mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen 1 bis 13 oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen hergestellt wurde.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils umfassend mindestens zwei Segmente, die über einen oder mehrere Stege miteinander verbunden sind, wobei in einem ersten Schritt ein Gusskörper in einem Gussraum einer Gussform gegossen wird und, a) der Gusskörper die Stege und Segmente des Bauteils umfasst oder b) der Gusskörper nach dem Gießen so bearbeitet wird, dass er die Stege und Segmente des Bauteils umfasst, und das Bauteil in einem zweiten Schritt an den Stegen so gebogen wird, dass es entlang einer Achse A seine maximale Länge L erreicht und diese maximale Länge L länger ist als die maximale Ausdehnung M des Gussraumes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Gussraum der Gussform in den drei Raumrichtungen eine maximale Höhe h, eine maximale Breite b und eine maximale Tiefe t hat, und für die maximale Länge L des Bauteiles eine der folgenden Bedingungen gilt:
L > jb2 + t2 L > jb2 + h2 oder
L > jt2 + h2
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Tiefe t kleiner oder gleich der Breite b ist und die Breite b kleiner oder gleich der Höhe h ist und für die maximale Länge L des Bauteiles gilt:
L > jb2 + h2
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei für die maximale Länge L des Bauteiles gilt: L > /b2 + t2 + h2
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Gussraum der Gussform in den drei Raumrichtungen eine maximale Höhe h, eine maximale Breite b und eine maximale Tiefe t hat, und die maximale Länge L des Bauteiles zumindest doppelt so lang ist, wie entweder die Tiefe t, die Breite b oder die Höhe h.
6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Tiefe t kleiner oder gleich der Breite b ist und die Breite b kleiner oder gleich der Höhe h ist und die maximale Länge L des Bauteiles zumindest zweimal die Höhe h ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die einzelnen Segmente oder Stege, oder Segmente und Stege durch Zuschneiden des Gusskörpers erhalten werden.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bauteil aus einem rechteckigen Gusskörper hergestellt ist.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der rechteckige Gusskörper so zu rechteckigen Segmenten zugeschnitten wird, dass zumindest zwei Segmente über zumindest einen Steg verbunden bleiben.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest ein Steg aus einer Oberfläche des im Übrigen rechteckigen Gusskörpers herausragt.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest ein Steg in einem Schnitt senkrecht zu der Biegeebene ellipsoid oder halbkreisförmigen ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauteil aus mikrozellulärem Polyurethan besteht.
13. Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 12..
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