CH546635A - Verfahren zum herstellen von faserverstaerkten hartschaumkoerpern und nach dem verfahren hergestellter hartschaumkoerper. - Google Patents

Description

  
 



   Es bestehen schon bekannte Vorschläge zur Herstellung von spezifisch leichten Schaumstoffgebilden, beispielsweise auch auf   Pdlyurethanharz-Basis,    in deren Zellwänden zur Verbesserung der spezifischen Festigkeitseigenschaften der Gesamtstruktur Fasermaterial, vorzugsweise Glasfasern, eingebettet sind.



   Nach einem der vorbekannten Verfahrensprinzipien wird, beispielsweise zur Herstellung von Kofferndeckeln oder anderen Fertigbauteilen, in einem Arbeitsgang ein luftdurchlässiger Formhohlraum mit einer lockeren Glasfasermasse ausgefüllt, und es wird ins Innere dieser Glasfasermasse eine zum Schäumen vorbereitete Harzflüssigkeit unter hohem Druck aus einer oder mehreren Düsen eingespritzt, damit die   Glasfasern    von innen her mit Harzflüssigkeit durchtränkt werden. Dieses bekannte   Verfahrensprinzip    bewirkt aber ein Mitreissen bzw. eine Verdrängung der Fasermasse von den Einspritzstellen aus gegen die Formwände, so dass die Faserdichte in den Aussenwänden des Fertigproduktes gross und im Körperinnern klein wird.

  Sofern dabei durch subtile Feinregelung der Einspritzmenge und der Einspritzgeschwindigkeit die Gefahr vermieden werden kann, dass in einzelnen Bezirken die Faserdichte zu gross wird, als dass dort die Fasern noch vollständig von Schaumstoff durchtränkt und miteinander verklebt werden könnten, entsteht für einen Fertigbaukörper eine an sich günstige Festigkeitsverteilung. Die Aussenschichten werden dichter und entsprechend widerstandsfähiger als die Innenteile. Es hat sich aber gezeigt, dass auf diese Weise immer wieder an gewissen Stellen die Glasfasern ungenügend im Schaumstoff eingebettet sind.

  Auf keinen Fall lässt sich nach diesem Prinzip ein homogener, glasfaserverstärkter Schaumstoffkörper mit überall gleich guten Festigkeitseigenschaften und überall gleichem spezifischem Gewicht herstellen, damit man daraus zum Herstellen von Verbundbaukörpern Stützkörper wählbarer Grösse und Form und vorbestimmter Festigkeit ausschneiden könnte, wie z. B.



  aus Holzblöcken oder Brettern.



   Nach einem anderen, vorbekannten   Verfahrensprinzip    werden relativ dünne, flächenhafte Gebilde aus vermaschten oder miteinander verklebten Glasfasern von beiden Seiten her mit zum Schäumen vorbereiteter Polyurethanharzflüssigkeit imprägniert und denn zwischen parallelen Förderbändern durchbewegt. Damit soll erreicht werden, dass beim nachfolgenden Schäumen das Harzgemisch das flächenhafte Fasergebilde von beiden Aussenseiten her durchdringt, so dass nach der Verfestigung eine glasfaserverstärkte Schaumstruktur entsteht. Die Luft kann dabei aber aus dem Innern der Fasergebilde nur dann verdrängt und durch Schaum ersetzt werden, wenn das ganze Gebilde relativ dünn bleibt und ein offenzelliger Schaum verwendet wird.

  Selbst durch späteres Verkleben der schaumimprägnierten Glasfaserschichten entstehen keine günstigen Schaumstrukturen, weil sie wegen ihrer Offenzelligkeit zur Feuchtigkeitsaufnahme neigen, wodurch das gewünschte spezifische Gewicht grösser und damit die Wärmeisolierfähigkeit geringer wird.



   Nach einem weiteren vorbekannten   Verfahrensprinzip    werden zwar homogene kleinzellige, glasfaserverstärkte Leichtbaustrukturen in relativ dicken Platten dadurch erzielt, dass mit einer flüssigen nicht schäumbaren Epoxydharz Glasfasermischung sogenannte Microballons, d. h. eine voluminöse lockere Masse von dünnwandigen, Phenolharz- oder Glas-Hohlkügelchen mit Aussendurchmessern von weniger als 0,5 mm, vermischt werden, bis eine plastisch verformbare Kunstmasse entsteht, mit welcher ein Formhohlraum gefüllt werden kann und die in der Form ausgehärtet wird. Das Fertigprodukt kann aber dabei nur mit grossen Schwierigkeiten so leicht gemacht werden, dass sein spezifisches Raumgewicht demjenigen von Holz ähnlich ist.

  Mindestens im Vergleich zur Vorzugsrichtung von Naturholz sind die auf diese Weise erzielbaren Festigkeitseigenschaften des Endproduktes meistens ungenügend. Nach diesem Prinzip kann nämlich dem Epoxydharz nur ein relativ geringer Gewichtsanteil von Glasfasern zugemischt werden, wenn nachher noch die Hohlkügelchen zugemischt werden sollen.



   Technisch erwünscht wäre es, in wenig arbeitsaufwendiger Weise spanabhebend bearbeitbare und zerschneidbare Planken oder Blöcke mit kleinem spezifischem Gewicht und grosser Zugfestigkeit, vorzugsweise als geschlossenzelliges und damit keine Feuchtigkeit aufnehmendes Kunststoffmaterial industriell herstellen zu können. Dabei sollte das Kunststoffmaterial eine kleinzellige Hartschaumstoffstruktur darstellen und einen möglichst hohen Anteil an verstärkendem Fasermaterial, vorzugsweise Glasfasern, in gleichmässiger Verteilung und je einzeln vollständig im Kunststoff eingeklebt enthalten, um relativ hohe Festigkeitswerte des Endproduktes zu erzielen. Bestenfalls ist bei Verwendung von ungerichteten Glasfasern ein Glasgewicht von 50 Gewichtsprozent des Endproduktes erreichbar.



   Angestrebt wird im Besonderen die Schaffung eines Verfahrens, nach welchem unter Beibehaltung des relativ hohen Glasgehaltes das spezifische Gewicht des Endproduktes auf einfache Weise innert weiter Grenzen ziemlich genau vorbestimmbar ist, so dass z. B. beliebige Litergewichte im Bereich von   100500    g je nach den Anforderungen der Abnehmer erzielt werden können.



   Die vorliegende Erfindung geht aus von einem vorbekennten, industriell bewährten Verfahren zum Herstellen von spanabhebend bearbeitbaren und zerschneidbaren Hart   schaumkörpern    durch Eingiessen einer Gewichtsmenge einer flüssigen zum späteren Schäumen und Verfestigen im Schäumzustand vorbereiteten Bindeharzgemisches in einen quaderförmigen luftdurchlässigen Formhohlraum und   Aufschäumen-    und Verfestigenlassen des Forminhaltes auf ein Endvolumen.



  Nach diesem wohlbekannten Verfahren entstehen zwar homogene und auf ein gewünschtes Raumgewicht in einem Bereich von etwa   50-300 kg/m3    ziemlich genau voreinstellbare Schaumkörper. Die Zugfestigkeit von solchen Schaumstrukturen ist aber nur klein.



  z. B.



  a bei Raumgewicht 60 kg/m3:   3-10 kg/cm2    a bei Raumgewicht 300 kg/m3: 15-50 kg/cm2
Auch die Biegesteifigkeit solcher unverstärkter Hartschaumstrukturen bzw. das Elastizitätsmodul E ist für viele Anwendungen zu gering, z.



  E bei Raumgewicht 60 kg/m3:   15 kg/m m2    E   E   bei Raumgewicht 300 kg/m3: 75 kg/mm2
Ausserdem werden z. B. Hartschaumstrukturen aus Polyurethanharz bei Temperaturen von   60800    C weich, und der dabei steigende innere Druck der in den geschlossenen Zellen enthaltenen Triebmittel bläht solche Schaumstrukturen von innen her auf, so dass sie, z. B. bei Sonneneinstrahlung, ihre Form verlieren.

   Zur Erzeugung von Hartschaumkörpern mit durch Fasereinlagen im Harz wesentlich verbesserten Festigkeitseigenschaften und vor allem auch verbesserter Formbeständigkeit bei höheren Temperaturen des Endproduktes ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Eingiessen der schäumbaren Binde   harzflüssigkeit    in den Formhohlraum eine Gewichtsmenge lufthaltiger Fasermasse in gleichmässiger Verteilung über der ganzen Bodenfläche eingefüllt wird und dass vor dem Einsetzen der Schaumbildung mit Hilfe eines von der offenen Formoberseite in dem Formhohlraum passenden und ein   tl eibbaren,    luftdurchlässigen Pressstempels der Forminhalt  zur Luftverdrängung auf ein wesentlich geringeres Pressvolumen zusammengepresst wird,

   dass nachher beim Einsetzen und während der Schäumung des Bindemittels unter dem Schaumdruck der Pressstempel zur Vergrösserung des Formhohlraumes auf das Endvolumen allmählich zurückverstellt wird und dass nach Erreichung dieses Endvolumens der Forminhalt bis zur Verfestigung in der Form belassen wird.



   Dadurch, dass die Fasermasse mit dem Press-Stempel von oben her in die flüssige Bindemittelmasse, in der die Schaumbildung noch nicht eingesetzt haben soll, hineingepresst und dabei komprimiert wird, dringt die Flüssigkeit unter völliger Verdrängung der vorher in der Fasermasse enthaltenen Luft durch den Press-Stempel zwangsweise in die Zwischenräume zwischen den Fasern ein und umhüllt jede Faser vollständig, wobei die räumlich überall gleiche Verteilungsdichte der Fasern gewährleistet bleibt.



   Beim Einsetzen und während der Schaumentwicklung wird der Press-Stempel allmählich bis auf ein zur Erreichung eines gewünschten Raumgewichtes des Endproduktes Endvolumen allmählich zurückverstellt. Dabei ist darauf zu achten, dass der Forminhalt stets unter einem gewissen Überdruck, bewirkt durch das Stempelgewicht und den inneren Schaumdruck, gehalten wird.



   Sofern beim Endprodukt die Zugfestigkeit und die das Elastizitätsmodul etwas geringer sein dürfen, eventuell eine gewisse elastische Nachgiebigkeit sogar erwünscht ist und nur die Formstabilität des Endproduktes auch bis Temperaturen über dem Erweichungspunkt des Bindemittels noch gewährleistet sein muss, so können auch Textilfasern an Stelle von Glasfasern gute Dienste leisten.



   Als schäumbare und im Schaumzustand verfestigbare, Bindemittelflüssigkeit werden vorzugsweise an sich wohlbekannte Urethan-Bindeharze mit Polyäther- oder Polyesterharzen und einem Präpolymer mit Isocyanat zur Sicherung einer geschlossenzelligen Schaumbildung verwendet.



   Dem Verbraucher ist die chemische Zusammensetzung der von den Herstellern der Komponenten bzw. der beiden vom Verbraucher zu mischenden beiden Flüssigkeiten praktisch nie bekannt, sondern nur je eine Chiffre-Bezeichnung.



  Hingegen erfüllen die Schaumharzlieferanten praktisch alle vom Verbraucher gestellten Anforderungen an besondere Eigenschaften. Für die vorliegende Erfindung ist vor allem eine relativ lange Dauer des flüssigen schaumfreien Zustandes der Mischung vom Zusammenschütten der beiden Hauptkomponenten bis zum Einsetzen der Schäumung erwünscht, weil während dieser Zeit die lockere Fasermasse in den Formhohlraum eingefüllt und die Komprimierung des Forminhaltes auf sein Minimalvolumen erfolgen muss. Nachher soll aber die Schäumung und Schaumverfestigung relativ rasch erfolgen. Bisher sind Standzeiten von etwa   4080    Sekunden etwa maximal, was ausreicht, einen Formhohlraum zur Erzeugung einer Enddicke der Faser-Schaumstrukturplatten von etwa 10 cm zu füllen und zu pressen.



   Zur raschen Einfüllung der benötigten lufthaltigen Faserstoffmenge in den Formhohlraum nach erfolgter Einschüttung der Bindeharzflüssigkeit wird mit Vorteil ein einstückiger Faserquader verwendet, passend in den Formhohlraum und bestehend aus relativ langen, ungerichteten Fasern, die an ihren Kreuzungsstellen mit einem im flüssigen Harzgemisch löslichen Schlichtmittel verklebt sind.



   Es können auch mehrere zu einem solchen Quader aufeinander geschichtete rechteckige Matten aus gegenseitig  örtlich verklebten Fasern verwendet werden. Die Löslichkeit des Bindemittels, durch welche die langen Fasern an ihren Kreuzungsstellen gegenseitig verklebt sind, in der Harzflüssigkeit ist wichtig, weil sonst die Fasermasse nicht genügend eng komprimierbar ist.



   Unter Verwendung von leistungsfähigen Einstreuvorrichtungen können aber auch relativ kurze Fasern in lockerer Form rasch genug in den Formhohlraum eingeschüttet werden. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können also faserverstärkte geschlossenzellige Urethan-Hartschaumstrukturen mit hohem Faseranteil (bis 50 Gewichtsprozent) und guter Homogenität in Dicken bis zu etwa 10 cm hergestellt werden, deren Raumgewicht im Bereich von etwa 100 bis 300   kg/mj    genau voreinstellbar ist. Solche Strukturen sind spanabhebend bearbeitbar und zerschneidbar und können daher als Halbfabrikat, bzw. wie Rohmaterial, z. B. Naturholz, zur Herstellung von Stützkernen für Verbundbaukörper an Stelle von unverstärkten Schaumstrukturen, Naturholz, oder Honigwaben verwendet werden.



   Weil nur relativ billige Materialien verwendet werden und die erfindungsgemässe Herstellung wenig Arbeitszeit erfordert, ergeben sich günstige Gestehungspreise, die zwar vorläufig noch höher sind als für Naturholz, aber z. B. im Vergleich zu Wabenstrukturen klein sind.



   Bei Verwendung bekannter Urethan-Hartschaum-Harzgemische haben sich z. B. glasfaserverstärkte Hartschaumstrukturen mit folgenden Eigenschaften ergeben:
Glasanteil 50% des Totalgewichtes Glasanteil   0%    a) Raumgewicht 100 kg/m3 100 kg/m3
Zugfestigkeit a 50-100 kg/cm2 15 kg/cm2
Elastizitätsmodul E 100 kg/cm2 15 kg/cm2 b) Raumgewicht 300 kg/m3 300 kg/m3
Zugfestigkeit a 250 kg/cm2 50 kg/cm2
Elastizitätsmodul E   =   750 kg/cm2 E   =   75 kg/cm2
Die faserverstärkten Urethanhartschaumstrukturen, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, lassen sich ebenso gut wie unverstärkte Hartschaumstrukturen mit anderen Materialien verkleben. Sie nehmen prak tisch auch kein Wasser auf.

  Sofern als Glasfasergebilde meh rere Schichten von Fasermatten übereinander geschichtet werden, ergeben sich geschichtete Endprodukte, bei denen glasfaserverstärkte Schaumstoffschichten durch glasfaser freie Schaumstoffschichten verklebt sind. Quer zur Schicht richtung ist dabei die Zugfestigkeit schlecht, in Schichtrich tung aber gut.



   Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfah rens und Feinstrukturen in verschiedenen Fertigungsstufen sind in der Zeichnung schematisiert dargestellt.



   Es zeigen:
Fig. 1 die erste Fertigungsstufe, nämlich das Einbringen eines quaderförmigen, lufthaltigen Fasergebildes la in einen
Formhohlraum F1, in welchen bereits die noch schaumfreie
Harzflüssigkeit 2 geschüttet worden ist,
Fig. 2 ein Feinstrukturbild des Fasergebildes la gemäss
Fig. 1,
Fig. 3 die Zusammenpressung des Forminhaltes auf sein
Minimalvolumen mit dem luftdurchlässigen Press-Stempel F2,
Fig. 4 die Feinstruktur des gepressten Forminhaltes   lb    von Fig. 3,
Fig. 5 die Endstufe des Forminhaltes   lc    nach erfolgter
Zurückbewegung des Press-Stempels und fertiger Verschäu mung der Harzflüssigkeit,
Fig. 6 die Feinstruktur des Endproduktes 1c nach Fig. 5,
Fig. 7 eine der Fig. 1 entsprechende Zeichnung beim Ein bringen von mehreren Fasermatten   la'    in den Formhohl raum,
Fig. 8 eine der Fig.

   3 entsprechende Fertigungsstufe mit maximal verdichtetem Forminhalt,  
Fig. 9 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung eines geschichteten Endproduktes,
Fig. 10 eine der Fig. 1 entsprechende Zeichnung bei der Verwendung von kurzen losen Glasfasern   la"    vor dem Zusammenpressen der Glasfasern.



   In den Zeichnungen ist mit F1 ein Teil einer Pressform mit quaderförmigem Formhohlraum und mit F2 ein von der oberen, offenen Seite her in den Formhohlraum hineintreibbaren, luftdurchlässigen Press-Stempels bezeichnet.



   Gemäss Fig. 1 ist in den Formhohlraum F1 eine vorbestimmte Gewichtsmenge eines flüssigen Urethan-Schaumharzgemisches 2 eingeschüttet worden, derart, dass in dieser Harzflüssigkeit die Schäumung noch nicht eingesetzt hat.



   Sofern eine glasfaserverstärkte Urethan-Hartschaumplatte mit einem Endvolumen von 10 dm3 bei einer Grundfläche des Formhohlraumes von 100 x 20 cm, entsprechend 2000   cm2,    und einer Endhöhe von 5 cm hergestellt werden soll, und bei einem Glasfaseranteil von   =   30% des Totalgewichtes ein Raumgewicht des Endproduktes von 200 g/dm3 erzeugt werden soll, werden dazu 1500 g Harzgemisch und 500 g Glasfasern verwendet. Die ungeschäumte Harzflüssigkeit wird bei einem spez. Gewicht von 1000 g/dm3 ein Volumen von 1000 cm3 einnehmen und die   Formgrundfläche    in einer Höhe von etwa 7-8 mm überdecken.



   Zur Herstellung des Endproduktes wurde beispielsweise folgende flüssige Komponenten, die von der Firma Reichhold Chemie AG, Hausen bei Brugg (Schweiz) unter den Bezeichnungen  Polylite 8666  bzw.  Polylite 8667  bzw.



   Polylite 8667k  gekauft wurden, zusammen gemischt: a) 802 g  Polylite 8667  b) 8 g  Polylite 8667k  c) 690 g  Polylite 8666 
Die Standzeit dieser Mischung im flüssigen, noch nicht schäumenden Zustand beträgt bei einer Temperatur von   200    C etwa 60 sek. Nachher setzt die Schaumbildung ein, die etwa nach weiteren 5 Min. beendet ist und in einen festen Zustand übergeht. Sofern die Gewichtsmenge von 1500 g Harzgemisch allein auf ein Endvolumen 7,5 dm3 mit einem Raumgewicht von 200 g/dm3 geschäumt würde, ergäbe sich nach totaler Aushärtung eine Polyurethan-Hartschaumstruktur mit einer Zugfestigkeit   e    von   =   30 kg/cm2.



   Nun wird aber gemäss der Fig. 1 in den Formhohlraum   F1    ein aus relativ langen (Faserlänge   =   5-30 cm, Faserdicke   = lO,u),    ungerichteten Fasern bestehendes, in den Formhohlraum passendes, also eine Grundfläche 100 x 20 cm aufweisendes lufthaltiges Glasfasergebilde mit einem Gesamtgewicht von 500 g, sofort nach erfolgtem Einschütten der Harzflüssigkeit eingebracht. Die Glasfasern 10 sind an ihren Kreuzungsstellen mit einem in der Harzflüssigkeit löslichen Schlichtmittel 11 verklebt. Ein Glasfaserquader dieser Art hat bei der vorausgesetzten Grundfläche eine Höhe ha von etwa 3 cm.



   Sofort nach Einbringung dieses lufthaltigen Glasfasergebildes la in den Formhohlraum, wird gemäss Fig. 3 durch Eintreiben des luftdurchlässigen Press-Stempels F2 von der oberen, offenen Formseite her der ganze Forminhalt   lb    auf eine Höhe hb von etwa 8-10 mm zusammengepresst, wobei sich eine Struktur gemäss Fig. 4 mit eng   zusammengepress    ten Glasfasern 10b, ergibt. Die Luft ist dabei schon beim Zusammenpressen durch die von unten her eindringende noch ungeschäumte Harzflüssigkeit aus dem Glasfasergebilde Ib verdrängt worden, und die Harzflüssigkeit füllt nun alle verbleibenden Zwischenräume zwischen den Glasfasern gleichmässig aus, so dass also alle Glasfasern einzeln in Harzflüssigkeit eingebettet sind. Ein kleiner Teil des Harzgemisches und der beim Schäumen entstehenden Gase treten aus der Form aus.



   Sobald dann die Schäumung der Harzflüssigkeit einsetzt, wird der Press-Stempel F2 während der Schaumentwicklung im Masse desselben allmählich nach oben zurückverstellt, bis eine gemäss Fig. 5 eine Endhöhe hc   =   50 mm des Form inhaltes   1c    d. h. das vorbestimmte Endvolumen von 10 dm3 erreicht worden ist. Nach etwa 6 Min., gerechnet von der
Mischung der Harzkomponenten an beginnt die Verfesti gung des Forminhaltes 1c, die nach weiteren 18 Min. so weit fortgeschritten ist, dass der glasfaserverstärkte Schaumstoff körper aus der Form heraushebbar ist. Nach einer Nachhär tung, die 1 Tag betragen soll, ist das erhaltene Endprodukt weiter verarbeitbar. Seine Glasfasern 10 sind dann gemäss
Fig. 6 vollständig in einer geschlossenzelligen Harturethan
Schaumstoffstruktur 20 eingebettet und eingeklebt.



   Eine solche glasfaserverstärkte Urethan-Hartschaumstruk tur hat dann folgende Eigenschaften:
Glasgehalt 26% des Gesamtgewichtes
Raumgewicht De 200 g/dm3   Zugfestigkeit r    65 kg/cm2
Elastizitätsmodul E   300    kg/cm2
Wasseraufnahme   1 Gew. %    Formbeständigkeit bis etwa   1500    C.



   Das Endprodukt ist ähnlich wie Pappel- oder Tannenholz spanabhebend bearbeitbar und zerschneidbar.



   Gemäss Fig. 7, 8, 9 werden an Stelle eines einstufigen   Glasfasergebildes    la eine Mehrzahl von Matten   la'    gleicher Struktur, aber je kleinerer Dicke (1 mm) verwendet, die zusammen ebenfalls einen Quaderblock von 3 cm Dicke und dasselbe Glasgewicht von 1500 g ergeben. Auch die Gewichtsmenge der Harzflüssigkeit und deren Zusammensetzung kann gleich sein.



   Die Zusammenpressung des Forminhaltes gemäss Fig. 8 führt zur selben Minimaldicke   hb      ¯   9 mm. Hingegen ist vorgesehen, während der Schäumung des Harzes den Forminhalt auf eine Endhöhe hc' von 10 cm steigen zu lassen, so dass statt nur 10 dm3 Endprodukt 20 dm3 entstehen, deren Raumgewicht also durchschnittlich 100 g/dm3 beträgt.



   Dabei entsteht ein geschichtetes Endprodukt mit glasfaserverstärkten Urethan-Hartschaumschichten   lc',    die miteinander durch glasfaserfreie Harturethanschaumstoffschichten 2' verklebt sind. Eine solche geschichtete Glasfaserschaumstruktur hat zwar bei Zugbeanspruchung quer zur Schichtrichtung keine höhere Zugfestigkeit als unverstärkten Schaum. Hingegen sind die Zugfestigkeiten dieses Schichtmaterials bei Zugbeanspruchungen parallel zu den Schichtebenen wesentlich höher, z. B. nach dem genannten Beispiel   50    kg/cm2.



   Gemäss Fig. 10 wird in den Formhohlraum nach erfolgter Einschüttung der vorbestimmten Gewichtsmenge von Harzflüssigkeit eine etwa gleichgrosse Gewichtsmenge von lockeren Glasfasern   la"    (Faserlänge 3 mm, Faserdicke   10jet)    eingeschüttet und mit dem Press-Stempel zuerst auf die Minimalhöhe hb gepresst und auf eine Endhöhe ha zurückverstellt. Auch auf diese Weise entstehen homogene Strukturen nach Fig. 6 mit ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften.



   Durch die Wahl der Gewichtsmengen von Harz und Glasfasern bzw. Vorbestimmung des Endvolumens bzw. der Endhöhe des Forminhaltes hat man es in der Hand, stets bei wählbar hohem Faseranteil von 25-50% das Raumgewicht des Endproduktes auf vorbestimmte Werte im Bereich von etwa 100 g/dm3 bis 500 g/dm3 zum voraus einzustellen. Die Harzzusammensetzung und das Fasermaterial können innert gewisser Grenzen variert werden.



   PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Ilerstellen von spanabhebend bearbeitbaren und zerschneidbaren Hartschaumkörpern durch Eingiessen einer Gewichtsmenge einer flüssigen, zum späteren Schäumen und Verfestigen im Schäumzustand vorbereiteten 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Fig. 9 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung eines geschichteten Endproduktes, Fig. 10 eine der Fig. 1 entsprechende Zeichnung bei der Verwendung von kurzen losen Glasfasern la" vor dem Zusammenpressen der Glasfasern.

   In den Zeichnungen ist mit F1 ein Teil einer Pressform mit quaderförmigem Formhohlraum und mit F2 ein von der oberen, offenen Seite her in den Formhohlraum hineintreibbaren, luftdurchlässigen Press-Stempels bezeichnet.

   Gemäss Fig. 1 ist in den Formhohlraum F1 eine vorbestimmte Gewichtsmenge eines flüssigen Urethan-Schaumharzgemisches 2 eingeschüttet worden, derart, dass in dieser Harzflüssigkeit die Schäumung noch nicht eingesetzt hat.

   Sofern eine glasfaserverstärkte Urethan-Hartschaumplatte mit einem Endvolumen von 10 dm3 bei einer Grundfläche des Formhohlraumes von 100 x 20 cm, entsprechend 2000 cm2, und einer Endhöhe von 5 cm hergestellt werden soll, und bei einem Glasfaseranteil von = 30% des Totalgewichtes ein Raumgewicht des Endproduktes von 200 g/dm3 erzeugt werden soll, werden dazu 1500 g Harzgemisch und 500 g Glasfasern verwendet. Die ungeschäumte Harzflüssigkeit wird bei einem spez. Gewicht von 1000 g/dm3 ein Volumen von 1000 cm3 einnehmen und die Formgrundfläche in einer Höhe von etwa 7-8 mm überdecken.

   Zur Herstellung des Endproduktes wurde beispielsweise folgende flüssige Komponenten, die von der Firma Reichhold Chemie AG, Hausen bei Brugg (Schweiz) unter den Bezeichnungen Polylite 8666 bzw. Polylite 8667 bzw.

   Polylite 8667k gekauft wurden, zusammen gemischt: a) 802 g Polylite 8667 b) 8 g Polylite 8667k c) 690 g Polylite 8666 Die Standzeit dieser Mischung im flüssigen, noch nicht schäumenden Zustand beträgt bei einer Temperatur von 200 C etwa 60 sek. Nachher setzt die Schaumbildung ein, die etwa nach weiteren 5 Min. beendet ist und in einen festen Zustand übergeht. Sofern die Gewichtsmenge von 1500 g Harzgemisch allein auf ein Endvolumen 7,5 dm3 mit einem Raumgewicht von 200 g/dm3 geschäumt würde, ergäbe sich nach totaler Aushärtung eine Polyurethan-Hartschaumstruktur mit einer Zugfestigkeit e von = 30 kg/cm2.

   Nun wird aber gemäss der Fig. 1 in den Formhohlraum F1 ein aus relativ langen (Faserlänge = 5-30 cm, Faserdicke = lO,u), ungerichteten Fasern bestehendes, in den Formhohlraum passendes, also eine Grundfläche 100 x 20 cm aufweisendes lufthaltiges Glasfasergebilde mit einem Gesamtgewicht von 500 g, sofort nach erfolgtem Einschütten der Harzflüssigkeit eingebracht. Die Glasfasern 10 sind an ihren Kreuzungsstellen mit einem in der Harzflüssigkeit löslichen Schlichtmittel 11 verklebt. Ein Glasfaserquader dieser Art hat bei der vorausgesetzten Grundfläche eine Höhe ha von etwa 3 cm.

   Sofort nach Einbringung dieses lufthaltigen Glasfasergebildes la in den Formhohlraum, wird gemäss Fig. 3 durch Eintreiben des luftdurchlässigen Press-Stempels F2 von der oberen, offenen Formseite her der ganze Forminhalt lb auf eine Höhe hb von etwa 8-10 mm zusammengepresst, wobei sich eine Struktur gemäss Fig. 4 mit eng zusammengepress ten Glasfasern 10b, ergibt. Die Luft ist dabei schon beim Zusammenpressen durch die von unten her eindringende noch ungeschäumte Harzflüssigkeit aus dem Glasfasergebilde Ib verdrängt worden, und die Harzflüssigkeit füllt nun alle verbleibenden Zwischenräume zwischen den Glasfasern gleichmässig aus, so dass also alle Glasfasern einzeln in Harzflüssigkeit eingebettet sind. Ein kleiner Teil des Harzgemisches und der beim Schäumen entstehenden Gase treten aus der Form aus.

   Sobald dann die Schäumung der Harzflüssigkeit einsetzt, wird der Press-Stempel F2 während der Schaumentwicklung im Masse desselben allmählich nach oben zurückverstellt, bis eine gemäss Fig. 5 eine Endhöhe hc = 50 mm des Form inhaltes 1c d. h. das vorbestimmte Endvolumen von 10 dm3 erreicht worden ist. Nach etwa 6 Min., gerechnet von der Mischung der Harzkomponenten an beginnt die Verfesti gung des Forminhaltes 1c, die nach weiteren 18 Min. so weit fortgeschritten ist, dass der glasfaserverstärkte Schaumstoff körper aus der Form heraushebbar ist. Nach einer Nachhär tung, die 1 Tag betragen soll, ist das erhaltene Endprodukt weiter verarbeitbar. Seine Glasfasern 10 sind dann gemäss Fig. 6 vollständig in einer geschlossenzelligen Harturethan Schaumstoffstruktur 20 eingebettet und eingeklebt.

   Eine solche glasfaserverstärkte Urethan-Hartschaumstruk tur hat dann folgende Eigenschaften: Glasgehalt 26% des Gesamtgewichtes Raumgewicht De 200 g/dm3 Zugfestigkeit r 65 kg/cm2 Elastizitätsmodul E 300 kg/cm2 Wasseraufnahme 1 Gew. % Formbeständigkeit bis etwa 1500 C.

   Das Endprodukt ist ähnlich wie Pappel- oder Tannenholz spanabhebend bearbeitbar und zerschneidbar.

   Gemäss Fig. 7, 8, 9 werden an Stelle eines einstufigen Glasfasergebildes la eine Mehrzahl von Matten la' gleicher Struktur, aber je kleinerer Dicke (1 mm) verwendet, die zusammen ebenfalls einen Quaderblock von 3 cm Dicke und dasselbe Glasgewicht von 1500 g ergeben. Auch die Gewichtsmenge der Harzflüssigkeit und deren Zusammensetzung kann gleich sein.

   Die Zusammenpressung des Forminhaltes gemäss Fig. 8 führt zur selben Minimaldicke hb ¯ 9 mm. Hingegen ist vorgesehen, während der Schäumung des Harzes den Forminhalt auf eine Endhöhe hc' von 10 cm steigen zu lassen, so dass statt nur 10 dm3 Endprodukt 20 dm3 entstehen, deren Raumgewicht also durchschnittlich 100 g/dm3 beträgt.

   Dabei entsteht ein geschichtetes Endprodukt mit glasfaserverstärkten Urethan-Hartschaumschichten lc', die miteinander durch glasfaserfreie Harturethanschaumstoffschichten 2' verklebt sind. Eine solche geschichtete Glasfaserschaumstruktur hat zwar bei Zugbeanspruchung quer zur Schichtrichtung keine höhere Zugfestigkeit als unverstärkten Schaum. Hingegen sind die Zugfestigkeiten dieses Schichtmaterials bei Zugbeanspruchungen parallel zu den Schichtebenen wesentlich höher, z. B. nach dem genannten Beispiel 50 kg/cm2.

   Gemäss Fig. 10 wird in den Formhohlraum nach erfolgter Einschüttung der vorbestimmten Gewichtsmenge von Harzflüssigkeit eine etwa gleichgrosse Gewichtsmenge von lockeren Glasfasern la" (Faserlänge 3 mm, Faserdicke 10jet) eingeschüttet und mit dem Press-Stempel zuerst auf die Minimalhöhe hb gepresst und auf eine Endhöhe ha zurückverstellt. Auch auf diese Weise entstehen homogene Strukturen nach Fig. 6 mit ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften.

   Durch die Wahl der Gewichtsmengen von Harz und Glasfasern bzw. Vorbestimmung des Endvolumens bzw. der Endhöhe des Forminhaltes hat man es in der Hand, stets bei wählbar hohem Faseranteil von 25-50% das Raumgewicht des Endproduktes auf vorbestimmte Werte im Bereich von etwa 100 g/dm3 bis 500 g/dm3 zum voraus einzustellen. Die Harzzusammensetzung und das Fasermaterial können innert gewisser Grenzen variert werden.

   PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Ilerstellen von spanabhebend bearbeitbaren und zerschneidbaren Hartschaumkörpern durch Eingiessen einer Gewichtsmenge einer flüssigen, zum späteren Schäumen und Verfestigen im Schäumzustand vorbereiteten Bindeharzgemisches in einen quaderförmigen, luftdurchlässigen Formhohlraum und Aufschäumen- und Verfestigenlassen des Forminhaltes auf ein Endvolumen, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Eingiessen der schäumbaren Bindeharzflüssigkeit (2) in den Formhohlraum (F1) eine Gewichtsmenge lufthaltiger Fasermasse (1) in gleichmässiger Verteilung über der ganzen Bodenfläche eingefüllt wird und dass vor dem Einsetzen der Schaumbildung mit Hilfe eines von der offenen Formoberseite in den Formhohlraum passenden und eintreibbaren,

   luftdurchlässigen Press-Stempels (F2) der Forminhalt zur Luftverdrängung auf ein wesentlich geringeres Pressvolumen zusammengepresst wird, dass nachher beim Einsetzen und während der Schäumung des Bindemittels (2) unter dem Schaumdruck der Press-Stempel (F2) zur Vergrösserung des Formhohlraumes (F1) auf das Endvolumen allmählich zurückverstellt wird und dass nach Erreichung dieses Endvolumens der Forminhalt bis zur Verfestigung in der Form belassen wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als zum Schäumen vorbereitetes und im Schaumzustand verfestigbares Bindeharzgemisch ein flüssiges Polyurethangemisch, enthaltend ein Praepolymer mit Isocyamat, verwendet wird, das sich nach dem Schäumen zu einer geschlossenzelligen Harturethan-Schaumstruktur verfestigt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1.

   dadurch gekennzeichnet, dass auf die eingegossene Binde harzfiüssigkeit eine 25-100% des Bindeharz-Gewichtes betragende Gewichtsmenge von lufthaltiger, ungerichteter Glas-Fasermasse (1) eingebracht wird.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als lufthaltige, ungerichtete Fasermasse ein einstückiger Faserquader (la), passend in den Formhohlraum (F1) und bestehend aus relativ langen, ungerichteten, an ihren Kreuzungsstellen (11) mit einem im flüssigen Harzgemisch (2) löslichen Schlichtmittel verklebten Glasfasern (10) verwendet wird.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als lufthaltige, ungerichtete Glasfasermasse (la) eine Mehrzahl von zu einem in den Formhohlraum (F1) passenden Quader aufeinander geschichteten, rechteckigen Matten (la'), je bestehend aus relativ langen, ungerichteten und an ihren Kreuzungsstellen mit einem im flüssigen Harzgemisch (2) lösbaren Schlichtmittel (11) verklebten Glasfasern (10), verwendet wird.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als lufthaltige, ungerichtete Glasfasermasse relativ kurze und lockere Glasfasern verwendet werden.

   PATENTANSPRUCH II Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellter quaderförmiger Hartschaumkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellwände darin verteilte und einzeln darin eingeklebte Glasfasern eines Gesamtgewichtes, das mindestens 25% des totalen Körpergewichtes ausmacht, enthalten und dass das spezifische Gewicht des Gesamtkörpers höchstens 500 weiter beträgt.

   UNTERANSPRÜCHE 6. Glasfaserverstärkter Hartschaumkörper nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von mit einander durch Schichten aus unverstärktem Hartschaumgefüge gegenseitig verklebten glasfaserverstärkten Schaumstoffschichten enthält, und dass das durchschnittliche spezifische Gewicht des Gesamtkörpers kleiner als 300 g/Liter ist.

   7. Glasfaserverstärkter Hartschaumkörper nach Patentanspruch II oder Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hartschaummaterial geschlossenzelliger Polyurethan- Hartschaum ist.