DE69227847T2

DE69227847T2 - Verbundstoff, seine verwendung und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69227847T2
Application number: DE69227847T
Authority: DE
Inventors: Bengt S-860 35 Soeraker Andersson
Original assignee: GLASIS AB
Current assignee: Kaefer Products and Systems Sales GmbH
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2012-06-13
Also published as: SE9200674L; AU668867B2; SE508051C2; EP0647182A1; JPH06508310A; EP0647182B1; AU2022492A; JP3091224B2; DE69227847D1; SE9200674D0; AU2022392A; DK0647182T3; WO1992022424A1; WO1992022420A1; ATE174262T1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundstoff, der ein bahnförmiges Material umfaßt, das mit einem härtbaren Harz imprägniert ist, und das im bahnförmigen Material verteilte thermoplastische Teilchen enthält. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Verbundstoffes zur Herstellung von Laminaten durch Warmpressen und ein Verfahren zur Herstellung des Verbundstoffes.
Es ist bekannt, in einem ersten Verfahrensschritt ein Verbundstoff-Halbfertigprodukt herzustellen und dann in einem zweiten Verfahrensschritt dieses mit weiteren Materialschichten zu kombinieren, um in einem Preßverfahren ein Laminat zu erhalten. Die thermoplastischen Teilchen waren im Halbfertigprodukt im expandierten Zustand vorhanden, und das Harz war im B-Zustand vorhanden. In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß ein härtbares Harz, das im A-Zustand ist, schmelzbar, in geringem Grade vernetzt und in Aceton oder anderen Lösungsmitteln löslich ist. Ein Harz im C-Zustand ist unschmelzbar, vollständig vernetzt und unlöslich. Der B-Zustand ist ein Zustand zwischen dem A- und dem C-Zustand.
Bei der Herstellung eines Halbfertigprodukts wird das bahnförmige Material mit der Imprägnierlösung, die das härtbare Harz und die thermoplastischen Teilchen enthält, imprägniert. Das Halbfertigprodukt wird danach durch Warmpressen auf eine solche Weise erhalten, daß es den Charakter eines Schaum-enthaltenden Verbundmaterials erhält. Diese Halbfertigprodukt wird dann in einer letzten Preßstufe in ein Laminat verpreßt. Beim Warmpressen zur Ausbildung des Schaum-enthaltenden Verbundmaterials, d. h. des Halbfertigprodukts, tritt im wesentlichen eine gleichzeitige Expansion der thermoplastischen Teilchen und ein Trocknen auf, was bedeutet, daß beträchtliche Lösungsmittelvolumina aus dem imprägnierten Bahnmaterial verdampft werden. Gleichzeitig findet auch eine Veränderung des härtbaren Harzes vom A-Zustand zum B-Zustand statt. Es wurde festgestellt, daß die gleichzeitige Abgabe von Lösungsmittel und Expansion der thermoplastischen Teilchen den Nachteil aufweist, daß es sehr schwierig ist, eine gute Gleichmäßigkeit des Schaum-enthaltenden Verbundmaterials zu erhalten, und damit auch des endgültigen Laminats. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Expansion der thermoplastischen Teilchen, soweit die Lösungsmittelabgabe und Härtung des härtbaren Harzes betroffen sind, eine Störung und Ungleichmäßigkeit verursacht. Es wurde außerdem festgestellt, daß dieser Stand der Technik gegenüber Veränderungen im Flächengewicht sehr empfindlich ist, weil solche Veränderungen wieder zu Veränderungen im Härtungsgrad des härtbaren Harzes führen. Die gleichzeitige Expansion der thermoplastischen Teilchen und die Lösungsmittelabgabe kann außerdem aufgrund der Tatsache, daß die Bindung von Fasern aneinander im bahnförmigen Material lokal gebrochen werden kann, zu einem Bruch der Bahn führen. Auch in Abwesenheit solcher Bruchstellen können Unregelmäßigkeiten im Hinblick auf die Bindung der internen Fasern leicht eine ungleichmäßige Expansion der thermoplastischen Teilchen verursachen, und damit eine ungleichmäßige Struktur des Schaum-Verbundmaterials.
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es, die nachstehend angegebenen Nachteile zu verringern.
Soweit es das Verbundmaterial betrifft, wird dies dadurch erreicht, daß die thermoplastischen Teilchen expandierbar sind, aber im Verbundmaterial in im wesentlichen nicht- expandierter Form vorliegen, und dadurch, daß das härtbare Harz im A- oder B-Zustand ist. Dieses Verbundmaterial mit dem Charakter eines Halbfertigproduktes ist zur Verwendung in einer nachfolgenden Warmpreßstufe zur Herstellung von Laminaten, entweder mittels einer Mehrzahl von gleichen Schichten des Verbundmaterials oder in Kombination mit weiteren Laminatschichten, geeignet.
Bevorzugt ist es, daß der Verbundstoff in seiner Eigenschaft als Halbfertigprodukt Lösungsmittel, z. B. Wasser, in einem Anteil von 2 bis 40, insbesondere 5 bis 25 Gew.-% enthält. Dieser Lösungsmittelanteil ist der, der vorhanden ist, wenn das Halbfertigprodukt dem endgültigen Warmpressen zu einem Laminat unterworfen werden soll.
Die Merkmale der erfindungsgemäßen Verwendung des Verbundstoffes und des Verfahrens zu seiner Herstellung sind aus den anliegenden Patentansprüchen ersichtlich.
Aufgrund der Tatsache, daß der als Halbfertigprodukt vorliegende Verbundstoff erfindungsgemäß die thermoplastischen Teilchen in nicht-expandierter Form enthält, wird ein geringeres Frachtgutvolumen erhalten, und außerdem kann das Material in aufgerollter oder anderer Form ohne Bruch gehandhabt werden. Nach dem einleitend besprochenen Stand der Technik liegt das Halbfertigprodukt in Form eines geschäumten Verbundstoffes mit einer steifen Struktur vor.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß das härtbare Harz im erfindungsgemäßen Verbundstoff im A-Zustand oder gegebenenfalls in einem gewissen, aber nicht vollständig gehärteten Zustand, d. h. höchstens im B-Zustand, vorliegen soll. Die Expansion oder das Schäumen der thermoplastischen Teilchen und das endgültige Härten des härtbaren Harzes treten durch Warmpressen auf, bei dem das angestrebte Laminat erhalten wird. Aufgrund des verbleibenden Lösungsmittelgehaltes des erfindungsgemäßen Verbundstoffes verläuft die Expansion der thermoplastischen Teilchen dank der effizienten Erwärmung in einer dampfförmigen Umgebung sehr homogen. Die einleitend besprochenen Probleme treten jedoch nicht auf, weil der verbleibende Lösungsmittelanteil relativ eingeschränkt ist, d. h. zweckmäßigerweise auf nicht höher als 25 Gew.-%, und vorzugsweise auf nicht höher als 15 Gew.-%. Ein solch relativ geringer Anteil an Lösungsmittel verursacht aufgrund der gleichzeitig auftretenden Expansion der thermoplastischen Teilchen keine unannehmbare Unregelmäßigkeit.
Erfindungsgemäß wird, da das Formen gleichzeitig mit oder vor der Expansion der thermoplastischen Teilchen erfolgt, eine gute Verarbeitbarkeit des Verbundstoffes mittels Preßwerkzeugen erhalten. Nach dem besprochenen Stand der Technik tritt die Expansion der thermoplastischen Teilchen am Anfang auf, und das endgültige Formen erfolgt dann in einem nachfolgenden Preßvorgang.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung besser ersichtlich.
Eine detailliertere Beschreibung der Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend angegeben.
Der Verbundstoff kann z. B. auf folgende Weise hergestellt werden: ein Vorkondensat eines härtbaren Harzes auf Wasserbasis wird auf konventionelle Weise hergestellt und der Wassergehalt so eingestellt, daß ein Trockengehalt von 30 bis 75 Gew.-%, erhalten wird. Die auf diese Weise erhaltene Lösung erhält nicht-expandierte thermoplastische Teilchen, sogenannte Mikrokugeln, in einer Menge, daß der Gewichtsanteil Mikrokugeln : Harz im verpreßten Verbundstoff zwischen 4 : 1 und 1 : 50 variiert. Bevorzugt ist es, daß die Mikrokugeln in einer solchen Menge vorhanden sind, daß sie in expandiertem Zustand 50 bis 95, insbesondere 75 bis 95 Volumenprozent des bahnförmigen Materials und der Harzmischung darstellen. Das bahnförmige Material wird mit der Mischung aus Harz und Mikrokugeln auf konventionelle Weise imprägniert, z. B. indem man die Bahn in ein Bad der Mischung eintaucht oder durch Aufsprühen der Mischung auf die Bahn. Der Imprägnierungsgrad der imprägnierten Bahn kann z. B. durch Pressen mit Walzen eingestellt werden.
Die härtbaren Harze, die vorzugsweise in Frage kommen, werden durch sogenannte Harze auf Formaldehyd-Basis mit Carbamid, Phenol, Resorcin oder Melamin gebildet. Es können aber auch härtbare Harze im allgemeineren Sinn verwendet werden, wie z. B. Polykondensat-Harze, z. B. Polyimid- und Polyadditions- Harze, z. B. Polyurethan.
Das bahnförmige Material kann als gewebtes oder nicht- gewebtes organisches oder anorganisches Material ausgebildet sein, unter denen Glasfasern, Mineralfasern, Cellulosefasern, Polyesterfasern besonders zu erwähnen sind. Wichtig ist es auch, daß das bahnförmige Material eine ausreichende Porösität aufweist, damit es mit der Mischung aus Harz und Mikrokugeln in zufriedenstellender Weise imprägniert werden kann. Um gute Bedingungen für ein Trocknen und eine Handhabung des bahnförmigen Materials als individuelle Schichten zu erhalten, weist dieses zweckmäßigerweise eine Dicke zwischen 0,1 und 5 mm auf. Bei der Laminatherstellung im Warmpreßverfahren kann jedoch eine Mehrzahl solcher individueller Verbundstoffschichten miteinander und gegebenenfalls mit weiteren Schichten kombiniert werden, und spezifischerweise so, daß die Dicke des resultierenden Laminats 40 mm oder mehr beträgt. Dies wird durch die Tatsache ermöglicht, daß der Lösungsmittelanteil so eingestellt wurde, daß er nicht nachteilig hoch ist, andererseits aber auch nicht geringer als dies für einen sicheren Preßvorgang in einer dampfförmigen Umgebung erforderlich ist, um ein homogenes Preßprodukt zu erhalten.
Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundstoffes verwendeten Mikrokugeln haben Schalen, die aus Copolymeren aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, Copolymeren aus Vinylchlorid und Acrylnitril, Copolymeren aus Vinylidenchlorid und Acrylnitril, und Copolymeren aus Styrol und Acrylnitril ausgebildet sein können.
Außerdem sollen auch genannt werden Copolymere aus Methylmethacrylat mit bis zu ca. 20 Gew.-% Styrol, Copolymere aus Methylmethacrylat mit bis zu 50 Gew.-% Ethylmethacrylatmonomerer, Copolymere aus Methylmethacrylat mit bis zu 70 Gew.-% ortho-Chlorstyrol. Die Teilchengröße der nicht-expandierten Kugeln und damit der expandierten Kugeln kann innerhalb weiter Grenzen variieren, und wird abhängig von den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes gewählt. Als Beispiel für Teilchengrößen für nicht-expandierte Kugeln können genannt werden 1 um bis 1 mm, vorzugsweise 2 um bis 0,5 mm, und insbesondere 5 um bis 50 um. Der Durchmesser der Mikrokugeln erhöht sich bei der Expansion um einen Faktor von 2 bis 5. Die nicht-expandierten Kugeln enthalten flüchtige flüssige Expansionsmittel, die bei Anwendung von Wärme verdampfen. Diese Expansionsmittel können aus Freonen, Kohlenwasserstoffen, wie z. B. n-Pentan, Isopentan, Neopentan, Butan, Isobutan und anderen Expansionsmitteln, die üblicherweise in Mikrokugeln der hier definierten Art verwendet werden, bestehen. Das Expansionsmittel bildet zweckmäßigerweise 5 bis 30 Gew.-% der Mikrokugeln. Die Mikrokugeln können zur Harzlösung als getrocknete Teilchen oder in einer Suspension, z. B. in Wasser oder einem Alkohol, wie z. B. Methanol, zugegeben werden.
Der Anteil Harz/Mikrokugeln in der Imprägnierlösung kann, wie dies vorstehend angegeben wurde, in weiten Grenzen variieren, und dieser Anteil bestimmt die Eigenschaften des Endproduktes. Man kann deshalb einen geeigneten Anteil Harz/Mikrokugeln in der Mischung für ein bestimmtes Anwendungsgebiet und bestimmte gewünschte Eigenschaften des Endproduktes auswählen. Dieser Anteil kann durch orientierende Versuche im Laboratoriumsmaßstab leicht bestimmt werden.
Die Mischung von Harzen und Mikrokugeln kann, wenn dies gewünscht oder erforderlich ist, mit verschiedenen Additiven versehen werden, wie z. B. Stabilisatoren, Haftvermittlern, Füllstoffen, Flammverzögerungsmitteln und/oder Pigmenten.
Die thermoplastischen Teilchen liegen somit im Verbundstoff, der als Halbfertigprodukt betrachtet wird, in nicht- expandierter Form vor, und das härtbare Harz im A- oder gegebenenfalls B-Zustand. Nach dem Trocknen auf einen Lösungsmittelanteil von vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% kann der Verbundstoff für das nachfolgende Warmpressen vorbereitet werden. In diesem Zusammenhang kann der Verbundstoff z. B. zum Transport oder zur Lagerung zu Rollen aufgewickelt werden.
Bei der Herstellung der Laminate kann, wenn dies gewünscht wird, auf eine oder beide Seiten des mit der Harzmischung imprägnierten bahnförmigen Materials eine poröse Materialschicht aufgebracht werden. Diese poröse Materialschicht könnte zwischen zwei mit der Harzmischung imprägnierten bahnförmigen Materialien vorgesehen werden. Der in Verbindung mit der Materialschicht verwendete Ausdruck "porös" bedeutet, daß in der Schicht solche Öffnungen oder Hohlräume vorhanden sein sollten, die einerseits eine partielle Durchdringung der Materialschicht mit der Harzmischung ermöglichen, wenn die thermoplastischen Teilchen expandieren, und andererseits eine Lösungsmittelfreigabe entlang und/oder durch die Materialschicht. In der Praxis kann die Materialschicht durch bestimmte Arten faserförmiger Schichten oder faserförmiger Bahnen ausgebildet sein, z. B. aus einem gewebten oder nicht gewebten organischer oder anorganischer Fasermaterial. Mit dem Ausdruck "faserförmige Bahn" werden sogenannte Fasermatten oder Spannratten, z. B. aus Glas oder Mineralfasern, umfaßt. Glasfasern, Mineralfasern, Cellulosefasern und Polyesterfasern können als Beispiele für das Fasermaterial genannt werden. Die Herstellung der porösen Schicht aus Glaswolle oder Mineralwolle hat sich als besonders vorteilhafte Alternative erwiesen.
Die poröse Materialschicht kann alternativ auch aus sogenanntem Streckmetall bestehen, d. h. einer netzartigen Metallstruktur, die aus einem einzigen kohärenten Metallstück ausgebildet ist. In solchen Streckmetallen sind Verbindungsbrücken vorhanden, die zur allgemeinen Ebene der Streckmetallschicht mehr oder weniger geneigt sind. Innerhalb dieser Brücken weist die Streckmetallschicht Durchgangslöcher auf. Die Streckmetallschicht ermöglicht somit eine Lösungsmittelfreigabe durch die Öffnungen der Streckmetallschicht und außerdem kann das Lösungsmittel aufgrund der im Zusammenhang mit der Streckmetallschicht vorhandenen Öffnungen und Aushöhlungen parallel zur Streckmetallschicht abströmen.
Eine weitere Alternative einer Materialschicht ist eine Schaumschicht, z. B. aus einem Melamin-Schaum oder Polyester- Schaum. Eine solche Schaumschicht kann, wenn das Verfahren durchgeführt wird, auf einer Seite des imprägnierten bahnförmigen Materials beim Warmpressen so vorgesehen werden, daß das gewünschte Laminat erhalten wird. Eine solche Schaumschicht könnte auch zwischen durch das imprägnierte bahnförmige Material beim Warmpressen ausgebildeten Schichten vorgesehen werden.
Bevorzugt ist es, als geschäumten Kunststoff einen geschäumten Kunststoff auszuwählen, der relativ weich ist. Die Dichte des geschäumten Kunststoffes kann z. B. mit ca. 200 kg/m³ oder weniger gewählt werden. Die Dichte des geschäumten Kunststoffes sollte vorzugsweise jedoch mit ca. 5 kg/m³ oder mehr gewählt werden. Besonders vorteilhafte Ergebnisse wurden mit geschäumten Kunststoffen mit Dichten zwischen 5 und 80 kg/m³ erzielt.
Wenn für die poröse Materialschicht Glaswolle oder Mineralwolle verwendet wird, wird die Dichte vorzugsweise zwischen 50 und 300 kg/m³ gewählt, wobei der Bereich zwischen 100 und 200 kg/m³ besonders bevorzugt ist.
Die Kombination aus dem Verbundstoff aus dem imprägnierten bahnförmigen Material und der porösen Materialschicht kann in eine Warmpresse oder dergleichen gegeben werden, und wird dort einer Wärmebehandlung unterworfen, damit der verbleibende Lösungsmittelanteil verdampft und die thermoplastischen Teilchen expandiert werden.
Die Materialschicht und das imprägnierte bahnförmige Material werden so vorbereitet oder ausgewählt, daß dann, wenn die thermoplastischen Teilchen expandieren, eine partielle Penetration der Harzmischung in die Materialschicht eintritt. Auf diese Weise wird eine hervorragende gegenseitige Verbindung zwischen der Harzmischung, dem bahnförmigen Material und der porösen Materialschicht erhalten. Wie dies bereits festgestellt wurde, wird die Materialschicht vorzugsweise so ausgewählt, daß sie solche poröse Eigenschaften aufweist, daß das verbleibende Lösungsmittel zu in einem beträchtlichen Ausmaß entlang und/oder durch die Materialschicht austreten kann. Bei einer normalen Preßstruktur wird das Lösungsmittel zum Großteil gegen die Seitenwände durch den Teil der porösen Materialschicht abgegeben, der nicht von der Harzmischung, die in die Materialschicht eindringt, bedeckt wird.
Vorstehend wurde für Veranschaulichungszwecke beschrieben, daß es möglich ist, beim Warmpressen des erfindungsgemäßen Verbundstoffes dieses Material mit weiteren Materialschichten, wie z. B. porösen Schichten, zu kombinieren. Es muß jedoch festgestellt werden, daß solche poröse Materialschichten nicht notwendig sind, sondern das Warmpressen auch mit einer Mehrzahl von Verbundstoffschichten durchgeführt werden kann, von denen jede aus einem imprägnierten bahnförmigen Material besteht, und gegebenenfalls mit weiteren nicht porösen Schichten. Eine solche Ausführungsform ist insbesondere dann besonders vorteilhaft durchzuführen, wenn der Lösungsmittelanteil im Verbundstoff, vorzugsweise durch Trocknen, vor dem Warmpressen auf einen Wert eingestellt wurde, der vorzugsweise zwischen 5 und 25 Gew.-% liegt.
Das Härten des härtbaren Harzes tritt beim Warmpressen in der gleichen Stufe wie die Verdampfung des verbleibenden Lösungsmittels und die Expansion der thermoplastischen Teilchen auf, wobei die zeitliche Reihenfolge vorzugsweise eine solche ist, daß die Verdampfung des Lösungsmittels und die Expansion der thermoplastischen Teilchen etwa gleichzeitig stattfinden, während das endgültige Härten des hartbaren Harzes danach in Verbindung mit dem Temperaturanstieg erfolgt, der sich ergibt, wenn der Hauptteil des Lösungsmittelvolumens abgegeben wurde.
Vorzugsweise wird der Verbundstoff mit dem imprägnierten bahnförmigen Material und gegebenenfalls weiteren Materialschichten in die Warmpresse gegeben, die dann mit einer bestimmten vorgegebenen Preßspaltbreite verschlossen wird. Die danach erfolgende Expansion der thermoplastischen Teilchen ergibt einen solchen Volumenanstieg, daß eine Preßfunktion zwischen den Pressenoberflächen erhalten wird, ohne die Preßoberflächen gegeneinander zu bewegen.
Die Temperatur der Heizvorrichtung, der Warmpresse oder dergleichen kann während der Verarbeitung des Verbundstoffes zwischen 100 und 200ºC, vorzugsweise 120 bis 160ºC, variieren. Bei Versuchen wurden gute Ergebnisse bei ca. 140ºC erreicht.
Wie dies bereits erwähnt wurde, ist es eine Aufgabe der porösen Materialschicht, so zu wirken, daß das Lösungsmittel entlang und/oder durch die Materialschicht austreten kann. Darüberhinaus kann die poröse Materialschicht auch andere Funktionen haben. Insbesondere kann sie in verschiedenen sandwichartigen Verbundmaterialien einfach als Abstandshalteschicht dienen, und dies unabhängig davon, ob durch das imprägnierte bahnförmige Material erhaltene Schichten an beiden Seiten oder nur an einer Seite der Materialschicht vorhanden sind. Die poröse Materialschicht kann auch die Eigenschaft eines nicht teuren Füllstoffmaterials besitzen.
In einer möglichen erfindungsgemäßen Ausführungsform, in der imprägnierte Materialbahnen auf beiden Seiten einer porösen Materialschicht vorgesehen werden, werden die poröse Materialschicht, das imprägnierte bahnförmige Material und die Erhitzungs- und Preßbedingungen so ausgewählt, daß das härtbare Harz und/oder der thermoplastische Kunststoff Verbindungsbrücken durch die poröse Materialschicht bilden. Die Verbindungsbrücken dürfen in einer solchen Ausführungsform jedoch nicht in einem solchen Ausmaß ausgebildet sein, daß sie eine Lösungsmittelabgabe entlang und/oder durch die Materialschicht verhindern. Solche Verbindungsbrücken zwischen den durch das imprägnierte bahnförmige Material, erhaltenen Schichten, die an beiden Seiten des porösen Materials vorhanden ist, ergeben eine stabilere gegenseitige Verbindung der durch das imprägnierte bahnförmige Material erhaltenen Schichten, als eine Verbindung, die nur durch die poröse Materialschicht allein erhalten wird. Auf diese Weise werden verbesserte Festigkeitseigenschaften, z. B. im Hinblick auf die Steifigkeit des erhaltenen Verbundmaterials, aber insbesondere im Hinblick auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber Rißbildung des Verbundes entlang der porösen Materialschicht, erreicht. Die Verbindungsbrücken ergeben außerdem einen höheren Grad an Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Kompression der poröse Materialschicht, insbesondere wenn leicht komprimmierbare poröse Materialschichten umfaßt werden. Die Verbindungsbrücken sind in solchen Fällen besonders bevorzugt, in denen die porösen Materialschicht durch einen geschäumten Kunststoff oder ein anderes Material ausgebildet wird, das relativ weich ist und eine geringe Dichte aufweist, wenn trotz einer solchen Weichheit oder geringen Dichte gute Festigkeitseigenschaften erwünscht sind.
Nachfolgend werden Beispiele zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials angegeben, die keinesfalls beschränkend sind.

Beispiel 1

Nicht-expandierte thermoplastische Teilchen werden zu einem Harz auf Formaldehyd-Basis (z. B. Melamin, Phenol) in einer wässerigen Lösung mit einem Trockengehalt von 50% so zugegeben, das ein Trockengehaltsanteil von 15% erhalten wird. Mit der Mischung wird ein bahnförmiges Material in Form einer Faserbahn imprägniert und auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 15 Gew.-% getrocknet.
Auf eine Seite oder beide Seiten der imprägnierten Faserbahn wird eine Glasfasermatte oder eine Streckmetallschicht aufgebracht. Die Kombination wird in eine Warmpresse mit z. B. einer Temperatur von 140ºC mit einer bestimmten Spaltbreite gegeben. Wenn die thermoplastischen Teilchen expandieren, tritt eine partielle Penetration der Harzmischung in die Glasfasermatte oder Streckmetallschicht ein. Die restliche Feuchtigkeit wird aus dem größten Teil gegen die Seiten durch den Teil der Glasfasermatte oder der Streckmetallschicht ausgestoßen, der nicht durch die Harzmischung gefüllt ist. Auf diese Weise tritt etwa gleichzeitig ein Trocknen und Expandieren und ein direkt nachfolgendes Härzen der härtbaren Harzes auf. Der Ausdruck "bestimmte Spaltbreiten bedeutet, daß die Spaltbreite der Presse während des tatsächlichen Preßvorgangs nicht verändert wird. Stattdessen wird das Pressen aufgrund der Expansion der thermoplastischen Teilchen erhalten. Das Material zwischen den Preßoberflächen expandiert auf diese Weise in einem solchen Ausmaß, daß zwischen den Preßoberflächen ein Pressedruck erhalten wird. Die Ausgangsspaltbreite sollte deshalb auf die Expansion der thermoplastischen Teilchen abgestimmt werden.

Beispiel 2

Matten mit einem Trockengewicht von 350 g/m², die mit einer Mischung aus einem härtbaren Harz in einem Lösungsmittel und nicht-expandierten thermoplastischen Kunststoffteilchen imprägniert worden waren, wurden auf beiden Seiten einer porösen Materialschicht aus einem Polyetherschaum mit einer Dicke von 5 mm und einer Dichte von 30 kg/m³ in eine Warmpresse gegeben. Diese imprägnierten Matten wiesen auf ihren gegen die geschäumte Kunststoffschicht gerichteten Seiten Glasfaserspäne in einer Menge von 100 g/m² auf. Die Matten wurden auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 Gew.-% getrocknet.
Nach dem Pressen wurde ein bahnförmiges Produkt erhalten mit einer Dicke von 4 mm und mit harten Oberflächen und guter Festigkeit. Das Flächengewicht betrug 850 g/m². Die auf den Oberflächen vorhandenen Matten aus Glasfasern wurden mittels Verbindungsbrücken, die durch die dazwischenliegende Kunststoffschaumschicht verliefen, teilweise verbunden. Diese Verbindungsbrücken bestanden aus einer Mischung des härtbaren Harzes und des thermoplastischen Kunststoffes.

Beispiel 3

Eine Glasfasermatte, die mit einer Mischung aus einem härtbaren Harz in einem Lösungsmittel und nicht-expandierten thermoplastischen Teilchen imprägniert worden war, und ein Flächengewicht (Trockengewicht) von 350 g/m² aufwies, und eine Glasfasermatte mit einem Flächengewicht von 50 g/m² wurden in eine Warmpresse gegeben. Nach dem Pressen wurde ein hartes und festes bahnförmiges Produkt erhalten, in dem die Harzmischung teilweise die Glasfasermatte durchdrungen hatte.
Bei einer geeigneten Auswahl der Mattendicken und der Imprägnierbedingungen und Preßbedingungen wird erreicht, daß die Harzmischung an einigen Stellen die Glasfaserspanmatte vollständig durchdringt.

Beispiel 4

Es wurde nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 3 gearbeitet, mit der Ausnahme, daß Glasfaserspanmatten mit einem Flächengewicht von 50 g/m² auf beiden Seiten der imprägnierten Glasfasermatte vorgesehen wurden. Die Glasfaserspanmatten bilden somit zusammen mit der in sie eingedrungenen Harzmischung Oberflächenschichten an beiden Seiten des bahnförmigen Produkts aus.

Beispiel 5

Eine Glasfasermatte mit einem Flächengewicht von 350 g/m², die mit einer Mischung aus einem härtbaren Harz in einem Lösungsmittel und nicht-expandierten thermoplastischen Teilchen imprägniert worden war, und eine Mineralwolle- Schicht mit einer Dicke von 15 mm und einer Dichte von 150 kg/m³ wurden in eine Warmpresse gegeben. Die Harzmischung dringt beim Pressen 1 bis 2 mm in die Mineralwolle ein, wodurch eine innige Adhäsion erhalten wird.

Beispiel 6

Es wurde nach dem Verfahren des Verfahrens 5 gearbeitet, mit der Ausnahme, daß die imprägnierten Glasfasermatten auf beiden Seiten der Mineralwolle-Schicht vorgesehen waren.

Beispiel 7

Eine Glasfasermatte mit einem Flächengewicht von 55 g/m² wird mit einer Imprägnierlösung, die ein härtbares Melaminharz und nicht-expandierte thermoplastische Teilchen enthält, imprägniert. Die imprägnierte Matte (der Verbundstoff) wird sorgfältig auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 15 Gew.-% und ein Flächengewicht von 200 g/m² getrocknet.
Zur Herstellung eines Laminats werden 4 Glasfasermatten dieser Art während 1 Minute bei einer Temperatur von 160ºC warmgepreßt. Als Ergebnis wird ein schaumartiges Laminat mit hoher Qualität und einer Dicke von 4 mm erhalten.

Beispiel 8

Es wurde das Verfahrens des Beispiels 7 wiederholt, mit dem einzigen Unterschied, daß eine Glasfasermatte mit einem Flächengewicht von 100 g/m² verwendet wurde, wodurch nach dem Imprägnieren und sorgfältigen Trocknen ein Verbundstoff (Halbfertigprodukt) mit einem Restfeuchtigkeitsgehalt von 15 Gew.-% und einem Flächengewicht von 350 g/m² erhalten wurde.
Ein Laminierverpressen in eine Warmpresse mit einer willkürlichen Zahl dieser imprägnierten Glasfasermatten ergab Laminate hoher Qualität.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich nicht auf die hier angegebenen Beispiele beschränkt. Um dies klarzustellen, soll erwähnt werden, daß das Verfahren auch durchgeführt werden kann mit einer geeigneten Auswahl der Materialien in der porösen Materialschicht und dem imprägnierten bahnförmigen Material, und einer geeigneten Auswahl der Warmverarbeitungs- oder Warmpreßbedingungen, wodurch während eines beträchtlichen Teils des Verfahrens entlang und/oder durch die poröse Materialschicht eine Lösungsmittelabgabe verursacht werden kann, aber trotzdem in der Endstufe des Herstellungsverfahrens die Harzmischung fast vollständig in die poröse Materialschicht eindringen kann, wodurch die letztere keine porösen Aussparungen mehr aufweist, sondern vielmehr vollständig von der Harzmischung gefüllt ist, und die Harzmischung auch an der Oberfläche der Materialschicht, die ursprünglich porös war, vorhanden ist, unabhängig davon, ob diese Oberfläche an den äußeren Teilen nach Außen gerichtet oder als Grenzfläche zu einer weiteren im Laminat vorhandenen Schicht vorgesehen war.

Claims

1. Verbundstoff umfassend ein bahnförmiges Material, das mit einem härtbaren Harz imprägniert ist und in dem bahnförmigen Material verteilte thermoplastische Teilchen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Teilchen expandierbar sind, im Verbundstoff aber in nicht-expandierter Form vorliegen, daß das härtbare Harz nicht vollständig gehärtet ist, und daß der Verbundstoff Lösungsmittel in einem Anteil von nicht mehr als 40 Gew.-% enthält.

2. Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Lösungsmittel in einem Anteil von 2 bis 40 Gew.-% enthält.

3. Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Wasser ist.

4. Verbundstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er Lösungsmittel in einem Anteil von 5 bis 25 Gew.-% enthält.

5. Verbundstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er flexibel ist.

6. Verbundstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aufgerollt werden kann.

7. Verbundstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnförmige Material aus einem gewebten oder nicht gewebten organischen oder anorganischen Fasermaterial ausgebildet ist.

8. Verwendung eines Verbundstoffes nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Laminaten durch Warmpressen.

9. Verfahren zur Herstellung eines gehärtetes Harz und Schaum enthaltenden Laminats durch Warmpressen, dadurch gekennzeichnet, daß es die Stufen umfaßt:

(i) Herstellen eines Halbfertig-Verbundstoffes durch

(a) Bereitstellen eines bahnförmigen Materials,

(b) Bereitstellen einer Imprägnierlösung, die ein Lösungsmittel, thermoplastische Teilchen und ein härtbares Harz enthält, wobei die thermoplastischen Teilchen expandierbar sind, aber in der Imprägnierlösung in nicht-expandierter Form vorhanden sind,

(c) Imprägnieren des bahnförmigen Materials mit der Imprägnierlösung, und

(d) Einregulieren des Lösungsmittelgehaltes des Halbfertig-Verbundstoffes auf nicht mehr als 40 Gew.-%, wobei der Halbfertig-Verbundstoff die thermoplastischen Teilchen nicht-expandiert und das härtbare Harz nicht vollständig gehärtet aufweist, und

(ii) Warmpressen des Halbfertig-Verbundstoffes zur Herstellung eines gehärtetes Harz und Schaum-enthaltenden Laminats, wobei das Warmpressen so durchgeführt wird, daß das härtbare Harz vom nicht vollständig gehärteten Zustand in einen vollständig gehärteten Zustand übergeht, die thermoplastischen Teilchen expandiert werden, und der im Material verbleibende Lösungsmittelgehalt während des Pressens verdampft wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundstoff dem Warmpressen zusammen mit einem oder mehreren anderen Laminiermaterialien unterworfen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Preßspaltes der Warmpresse während des Preßvorgangs im wesentlichen unverändert gehalten wird, und die Preßfunktion erzielt wird, indem man die thermoplastischen Teilchen im Verbundstoff dazu veranlaßt, im Preßspalt zu expandieren.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungsmittelgehalt im Verbundstoffes vor dem Warmpressen auf 2 bis 40 Gew.-% eingestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungsmittelgehalt im Verbundstoff vor dem Warmpressen auf 5 bis 25 Gew.-% eingestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das härtbare Harz ein Harz auf Formaldehyd-Basis ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das härtbare Harz ein Harz auf Formaldehyd-Basis ist, das Carbamid, Phenol, Resorcin oder Melamin umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das härtbare Harz ein Polykondensat-Harz ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Polykondensat-Harz ein Polyimid ist.

18. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das härtbare Harz ein Polyadditions-Harz ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyadditions-Harz ein Polyurethan ist.

20. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbfertig-Verbundstoff in die Form einer Rolle gebracht wird, die vor dem Warmpressen aufgerollt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite oder beiden Seiten des Halbfertig- Verbundstoffes eine Schicht aus porösem Material angebracht wird, die Kombination aus dem Verbundstoff und der mindestens einen Materialschicht in eine Warmpresse gegeben wird und dort Wärme ausgesetzt wird, damit das Lösungsmittel verdampft wird und die thermoplastischen Teilchen expandiert werden, wobei die Materialschicht und der Verbundstoff so hergestellt oder ausgewählt werden, daß mindestens eine teilweise Penetration des härtbaren Harzes und/oder des Thermoplasts in die Materialschicht auftritt, wodurch eine Bindung zwischen der Materialschicht und dem bahnförmigen Material erzielt wird, und die Materialschicht so ausgewählt wird, daß das Lösungsmittel dazu veranlaßt wird, in einem beträchtlichen Ausmaß entlang der und/oder durch die Materialschicht auszutreten.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnförmige Material aus einem gewebten oder nicht gewebten organischen oder anorganischen Fasermaterial ausgebildet ist.

23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht aus einem geschäumten Kunststoff ausgebildet ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des geschäumten Kunststoffes mit ca. 200 kg/m³ oder weniger gewählt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des geschäumten Kunststoffes mit ca. 5 kg/m³ oder mehr gewählt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des geschäumten Kunststoffes mit 5 bis 80 kg/m³ gewählt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht aus einem gewebten oder nicht gewebten organischen oder anorganischen Fasermaterial ausgebildet ist.

28. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht aus einem Streckmetall ausgebildet ist.

29. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die Schicht aus porösem Material zwischen Verbundmaterialien vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht, die Verbundstoffe und die Preßbedingungen so gewählt werden, daß das härtbare Harz und/oder der Thermoplast Verbindungsbrücken durch die Materialschicht bilden.

30. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungsmittelgehalt des Halbfertig-Verbundstoffes so eingestellt wird, daß er in einem ausreichenden Maß aufrechterhalten wird, um während des nachfolgenden Warmpressens eine homogene Expansion der thermoplastischen Teilchen in der Dampfumgebung zu erhalten.