DE2713628A1

DE2713628A1 - Formteil, insbesondere traegerelement fuer solar-kollektoren sowie verfahren zur herstellung des formteils

Info

Publication number: DE2713628A1
Application number: DE19772713628
Authority: DE
Inventors: Manfred Schelzig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-28
Filing date: 1977-03-28
Publication date: 1978-10-05
Also published as: AT371242B; FR2385516A1; CH629292A5; BR7801442A; ATA264077A; AR229339A1; ES243963Y; US4377156A; ES243963U; IT7821691A0; ES476912A1; IT1093716B

Description

PATENTANWÄLTE

K.SIEBERT G. GRÄTTINGER

Dlpl.-Ing. Dlpl.-Ing., Dlpl.-Wlrtsch.-Ing.

813 Starnberg bei München Postfach 1649. Almeidaweg 12 Telefon (08151) 1 27 30 Telegr.-Adr.: STARPAT

den

Anwaltsakte: 6ö60/l

Telex: 523-^22 star d

Georg Bucher
Waltershofener Str. 5 8901 Meitingen-Ostendorf

Manfred Schelzig Zieglerstr. 6 Augsburg 22

Formteil, insbesondere Trägerelement für Solar-Kollektoren sowie Verfahren zur Herstellung des Formteils

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formteil, insbesondere Trägerelement für Solar-Kollektoren, mit einem ganz oder teilweise mit einer dichten Kunststoff-Deckschicht überzogenen Füllkörper aus Kunststoffhartschaum.

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Postscheckkonto München 2726-804 · Kreissparkasse Starnberg 68940 ■ Deutsche Bank Starnberg 59/17570

Bekannte Formteile, insbesondere Trägerelemente für Solar-Kollektoren (DT-OS 2 510 321), besitzen eine aus Kunststoff hergestellte Einlage, auf welcher je nach Anwendungszweck die erforderlichen Zusatzbauteile, wie beispielsweise Solar-Kollektoren und Glasabdeckungen, aufgesetzt sind. Als Kunststoff für derartige Einlagen finden HartschSume Anwendung (DT-OS 2 532 oder DT-Gbm 7 63ö 194). Diese Einlagen sind als nicht tragende Bauteile in der Versteifung und der Befestigung dienenden Metallwannen aufgenommen (DT-Gbm 7 624 195).

Bei diesen bekannten Wannen dient die Kunststoffeinlage der Wärmedämmung der durch Solarstrahlung aufgebrauchten Wärme, da die Metalleinfassung allein aufgrund ihres sehr guten Wärmeleitvermögens die aufgestrahlte Wärme nahezu unvermindert an die Umgebung abgeben würde. Die Herstellung der bekannten Metallwannen ist wegen des hohen Anteils handwerklicher Fertigung
teuer, außerdem ist ihr Gewicht für übliche Dachkonstruktionen zu hoch. Sie stellen nachteilige Wärmebrücken dar und ihre Montage ist aufwendig. Wannen aus Hartschaum allein genügen andererseits nicht den durch die besondere Verwendung bedingten Anforderungen. Beispielsweise sind diese Wannen bei Verwendung als Kollektoren beträchtlichen Temperaturwechseln und sich ständig verändernden rauhen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Trägere leinen te für diese Solar-Kollektoren gleichermaßen in Gegenden mit gemäßigtem Klima wie in Gegenden mit subtropischem Klima, wo sie hohen Feuchtigkeitsgraden und enormen Sonneneinstrahlungen ausgesetzt sind, zum Einsatz kommen. Hinzu kommt, daß diese Trägerelemente montage- und transportbedingten Stoß- und Schlagbeanspruchungen standhalten müssen.

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Allgemein sind Formteile mit einem Kern aus-Hartschaum, die ganz oder teilweise mit einer dichten Deckschicht überzoqen sind, bekannt (DTOS 2 506 414). Die Deckschicht dient-dabei dazu, den Formteilen ein optisch gefälliges Aussehen zu verleihen, indem die Deckschicht etwa kratzfest oder besser lackierbar sein soll als ein bloßer Hartschaumkörper. Starken witterungsbedingten Verhältnissen , insbesondere rauhen Temperaturwechselbedingungen, dürfen derartige Formteile jedoch nicht ausgesetzt werden, da dies unter anderem zu einem schnellen Abblättern dieser Schichten führen würde.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Formteil, insbesondere Trägerelement für Solar-Kollektoren zu schaffen, welches bei geringem Gewicht und guten Isoliereigenschafen trotz der vielfältigen verwendungsbedingten Umwelteinflüsse eine lange Lebensdauer besitzt, einfach handhabbar und in einfacher Weise kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Formteil der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Deckschicht als steifes Stützteil ausgebildet und als/tragendes Element mit dem Füllkörper durch Vernetzung integral-verbunden ist. Dadurch, daß die Deckschicht das stützende Element ist, wird der Füllkörper aus Kunststoffhartschaum vor witterungs- und stoßbedingten Schäden geschützt und ist die Verwendung eines leichten Schaumgemisches möglich. Die integrale Verbindung von Deckschicht und Füllkörper schließt ein Lösen der Deckschicht auch bei extremen Umweltbedingungen aus. Durch dieses Stützteil kann auf die teuren und insbesondere wärmetechnisch nachteiligen Metalleinfassungen verzichtet werden; der Schaum darf eine geringe Dichte aufweisen, so daß das Formteil von leichtem Gewicht und somit aucheinfach handhabbar ist. Die stabile Deckschicht kann auch starken Schlägen, z. B.

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Hagelkörnern widerstehen, ohne daß es zu Rissen des Formteiles kommt. Sogar in dem Falle, in dem ggf. Risse lnnerhalbzdes Füllkörpers auftreten würden, wäre dies für die Funktion und Lebensdauer des Formteils aufgrund der stabilen Deckschicht unschädlich.

Zweckmäßige und vorteilhafte Zusammensetzungen des - Füllkörpers und der Deckschicht sind den Unteransprüchen 2 bis 16 zu entnehmen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Füllkörper ein Fasergebilde eingebettet, wodurch die Festigkeit des Formteils insgesamt wie auch lediglich an bestimmten bevorzugten Stellen verbessert werden kann. Dabei setzt sich das Fasergebilde zweckmäßigerweise aus langfaserigen mineralischen oder synthetischen Fasern zusammen. Für einen innigen Zusammenhalt ist es vorteilhaft, daß das Fasergebilde vollständig vom Schaumstoff durchsetzt ist. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Fasergebilde ein Faserbündel, was auch für die einfache Herstellung des Formteiles von Bedeutung ist. Durch Anpassung des Durchmessers des Faserbündels an die Größe des Füllkörpers, kann je nach dessen Größe die gewünschte Festigkeit aufrechterhalten werden.

Ein Trägerelement für Solar-Kollektoren ist in vorteilhafter Weise gem. einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21 zusammengesetzt. Dabei ist es zweckmäßig, das Fasergebilde umlaufend im Wannenrand einzubetten, so daß überall die gleiche Festigkeit erzielt wird.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Wannenrand zur Aufnahme von Dichtprofilen für die Halterung von Abdeckun-

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gen und Kollektoren entsprechend profiliert^ausgebildet. Damit ist ein einfacher Zusammenbau des-Kollektors ohne zusätzliche Befestigungsmittel möglich. Vorteilhaft ist weiter eine entsprechende Ausbildung des Außenrands der Wanne zur Aufnahme dichtender Verbindungsprofile zum Anschließen weiterer Wannen, womit ein einfacher Verbund mehrerer Wannen erzielbar ist. In diesem Zusammenhang ist es weiter von Vorteil, die Profilausbildungen deszWannenrands als Nuten auszuführen, in welche dieTÜicht- bzw. Verbindungsprofile einknöpfbar sind. Aufgrund eines Formschlusses brauchen die Dicht- bzw. Verbindungsprofile lediglich in die entsprechenden Nuten eingeschoben zu werden, um dann festgehalten zu werden. Eine weitere Verbesserung des Verbundes wird dadurch erzielt, daß die Nuten über den gesamten Umfang des Wannenrands verlaufen.

In vorteilhafter Weise ist an der Bodenfläche des Fonnteils eine Matte aus Glasgewebe oder Glasvlies vorgesehen, wodurch die Formbeständigkeit sowie die Wärmeisolierung nach unten, also gegen die Auflagefläche, erhöht wird.

Eckprofile, die in das Formteil eingelassen sein können, vereinfachen weiter einen schnellen Verbund mehrerer Trägerelemente. Zur einfachen Befestigung an der Auflagefläche weist das Eckprofil Schrauböffnungen auf. Zur besseren Halterung im Füllkörper sind auf den Eckprofilen in den Füllkörper ragende Stege angeordnet oder ausgebildet, welche zweckmäßigerweise in vielfältiger Weise profiliert sein können.

In einer weiteren äußerst vorteilhaften Ausgestaltung sind ein oder mehrere Einbauteile, wie Glasabdeckung,Absorberteil einschließlich Anschlüsse für Vor- und Rücklauf, Verbindungs-

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besenläge od. dgl· durch Eingießen mit derzWanne verbunden. Dies hat insbesondere fertigungstechnische Vorteile, die noch dadurch vergrößert werden, indem die Einbauteile zu einer Montageeinheit zusammengeschlossen in der Wanne eingegossen sind. überdies wird dadurch eine äußerst^feste Verbindung der einzelnen Bauteile mit der Wanne erzielt. Vorteilhaft ist dabei, daß die Einbauteile zur Vergrößerung des Halts der Wanne Ankerteile aufweisen.

Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Formteil in äußerst vorteilhafter Weise dadurchzhergestellt, daß in die geöffnete Gießform flüssiges Kunstharz zur Bildung der Deckschicht eingebracht, die Form geschlossen und zur Bildung des Fonnteils ausgeschäumt wird.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Formteils besteht darin, daß in die Gießform der Schaumstoff zur Bildung des Füllkörpere^eingebracht, der Füllkörper in eine um die Abmessung der Deckschicht größere Gießform umgesetzt und in dieser zentriert wird, und daß zur Bildung der Deckschicht in die Form flüssiges Kunstharz eingebracht wird.

Die durch die Faserarmierung erreichte Verfestigung des Formteils muß nicht mit einem erhöhten Verfahrensaufwand erkauft werden, sondern das Fasergebilde wird lediglich vor Schäumung des Füllkörpers in die Form eingelegt, wonach schließlich der Schaum eingebracht wird.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, vor Schäumung des Füllkörpers in die Form ein oder mehrere Einbauteile, wie Glasabdeckung, Absorberteil einschließlich

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Anschlüsse für Vor- und Rücklauf, Verbindungsbeschläge oder dgl. einzugeben. In einfacher Weise kann-dadurch die Verbindung der Kollektorbauteile mit der Wanne bei deren Bildung erzielt werden. Dabei ist es zweckmäßig, die Einbauteile zu einer Montageeinheit zusammengeschlossen in die Form einzugeben. Insbesondere ist es von Vorteil, daß die Montageeinheit verlorener Teil der Form ist. Weitere vorteilhafte und zweckrnässige Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen 45 bis 51 entnehmbar.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung

an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines als Wanne ausgebildeten erfindungsgemäßen Formteils,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen abgebrochenen Teil des Außenrands der Wanne,

Fig. 3 eine alternative Ausfuhrungsform des-Wannenrands ,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Eckprofil,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein weiteres Eckprofil,

Fig. 6 eine schematisehe Darstellung der Verbindung zweier Formteile.

Gem. Fig. 1 umfaßt das vorzugsweise als wannenförmiges Trägerelement ausgebildete Formteil 1 eine Deckschicht 2 und einen Füllkörper 7. Dabei ist der Füllkörper 7 in diesem Ausführungsbeispiel nicht über seine ganze Außenoberflache mit der Deckschicht 2 überzogen, sondern sind vorzugsweise lediglich sein Außenmantel sowie der Wannenrand mit der steifen und stabilen Deckschicht aus

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Kunstharz beschichtet. Auf dem Wannenboden ist in üblicher Weise ein Solar-Kollektor 4 angeordnet, welcher beispielsweise aus nebeneinander angeordneten geschwärzten Rohren besteht, die mittels eines Seitenblechs miteinander verbunden sind. Selbstverständlich kann aber jede andere Ausführungsform von Solar-Kollektoren verwendet werden, insbesondere aber Solar-Kollektoren, die in das Formteil 1 eingebettet sind. Auf einem Absatz des Wannenrands ist eine Glasplatte 5 abgestützt. Dabei ist der Außenrand der Glasplatte 5 mit-einem Dichtprofil 6 eingefaßt, welches in der nachfolgend beschriebenen Weise am Formteil, also an der Wanne, befestigt"ist.

Der mit der Deckschicht 2 überzogene Füllkörper 7 des Formteiles 1 besteht vorzugsweise aus Polyurethan-Hartschaum mit einer Dichte von etwa 50 bis 120 kg/m . In bestimmten Füllkörperbereichen, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 etwa im Bereich des Wannenrandes, können zur Versteifung Fasergebilde 20 eingelegt sein. Zur Versteifung des Füllkörpers ist es aber gleichermaßen möglich, die Dichte des Schaums an bestimmten Stellen, etwa im Bereich der Deckschicht oder am Außenrand des Füllkörpers wesentlich höher zu halten, vorzugsweise etwa zwischen 600 bis 1000 kg/m .

Als Fasergebilde 20 eignen sich feuchtigkeitsunempfindliche Fasergewebe oder auch Einzelfasern. Die Fasern sollen dabei keinerlei Kapillarwirkung besitzen. Zur Erhöhung der Stabilität werden insbesondere langfaserige Fasern ver wendet. Vorteilhaft sind Fasern auf Mineräl-.:oder synthetischer Basis. Selbstverständlich kann das Fasergebilde sich an den verschiedensten Stellen des:Füllkörpers befinden.

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?'ir Versteifung ist insbesondere ein Faserbündel oder ein Rundgestrick aus Glasseide vorteilhaft, dessen Durchmesser in etwa der Größe des Formteiles anpaßbar ist. Die Maschenweite des Rundgestricks ist dabei so groß, daß das Fasergebilde vollständig von dem kurz nach dem Einspritzen noch flüssigen Kunststoff schaum durchsetzt wird, so-daß jede einzelne Faser vom Schaum umschlossen wird. Das Rundgestrick ist vorzugsweise in Form eines Schlauches ausgeführt, welcher mit einem Strang aus mehreren Glasrovings gefüllt ist. Die Anzahl der verwendeten Rovings ist beliebig und lediglich von der zu erzielenden mechanischen Festigkeit bestimmt. Erfahrungsgemäß liegt die Anzahl der verwendeten Rovings zwischen 15 bis 50.

Die Deckschicht, die vorzugsweise hart, kompakt und witterungsbeständig ist, stellt das tragende Element des Formteils dar. Es gibt unterschiedliche Verfahren zur Herstellung der Deckschicht, von denen zwei im Nachfolgenden eingehender erläutert werden. Vorzugsweise besteht die Deckschicht gleichfalls wie der Füllkörper aus Polyurethan. Sie muß eine hohe Dichte aufweisen um die erforderliche Stützfestigkeit zu gewährleisten. Besonders geeignet für die stabile und harte Schicht ist aber ein flüssiges Kunstharzgemisch aus mehrfunktionellen Polyätheralkoholen mit aliphatischen Polyisocyanaten. Insbesondere ist ein Mischungsverhältnis dieser beiden Komponenten zwischen 1:O,7 bis 1:1,3 zweckmäßig. Eine besonders geeignete Rezeptur für die Deckschicht umfaßt in Gewichtsprozenten 20 % hydroxylgruppenhaltiges, stark verzweigtes Polyester, 21 % mehrfunktioneile Polyätheralkohole, 0,5 % Dibutylzinndilaurat oder Zinnoktoat, 0,5 % ültraviolett-Absorber, 12 % Pigmente wie Fe₃O₃, TiO₂, CrO₃ sowie 46 % Isophorondiisocyanat. Im übrigen kann die Deckschicht aus einer Innenschicht sowie einer Außenschicht aufgebaut sein, wobei die Innenschicht nicht-lichtechte Isocyanate und die Außenschicht lichtechte Isocyanate umfaßt.

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Um dem Formteil je nach Anwendungszweck ein entsprechendes Aussehen zu verleihen, sind der Deckschicht lichtbeständige Pigmente zugesetzt. Der Anteil solcher Farbstoffe beträgt je nach Eigenschaft derselben zwischen 5 bis 20 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung.

Als Material für den Füllkörper ist insbesondere ein Gemisch aus Polyätherpolyolen mit Isocyanaten vorteilhaft. (Dichte zwischen 50 bis 120 schäumten Zustand.)

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zwischen 50 bis 120 kg/m , vorzugsweise 70 kg/m im ge-

Aus Zwecken der Wärmedämmungztst die Bodenfläche des Formteils mit einer Matte 8 aus entsprechend wärmedämmenden Material, vorzugsweise Glasvlies oder Fasergewebe, überzogen. Dadurch wird eine unnütze Wärmeabgabe in die^Auflagefläche verhindert oder zumindest maßgeblich reduziert.

Zur Verbesserung der Wärmestabilität des PUR-Schaums kann die den Kollektor tragende Seite der Wanne mit einer Metallfolie abgedeckt werden. Diese Metallfolie soll vorzugsweise die Eigenschaft besitzen, Infrarotstrahlen, welche vom Kollektor transformiert werden, zu reflektieren. Sie bewirkt auch eine bessere Nutzung der Strahlungswärme. Zweckmäßig ist dabei die Metallfolie aus Aluminium. Den gleichen Zweck erzielt man aber auch mit feinen Glassplittern oder Glasperlen, die auf einen Haftkleber gestreut werden und auf der PUR-Schaumoberflache eine geschlossene Schicht bilden.

Der in Fig. 2 dargestellte Teil des Wannenrands ist entsprechend den aufzunehmenden Dichtprofile profiliert ausgebildet. Dabei sind zur Aufnahme-des die Glasabdeckung einfassenden Dichtprofils 9 zwei bezüglich ihrer Höhe versetzte, umlaufende Nuten 10 vorgesehen, die selbstverständlich gleichfalls mit

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dem Formteil hergestellt werden. Sie können aber-auch nachträglich in den Formkörper eingearbeitet werden. Die Nuten 1 0 im Hannenrand 3 sind dabei so geformt, daß das Dichtprofil leicht eingeknöpft werden kann und von den Nuten formschlüssig gehalten wird. Dabei können auch hinterschnittene Nuten verwendet werden. Das Dichtprofil 9 verhindert ein Eindringen von Umgebungsluft in den Innenraum der Wanne, in welchen der Solar-Kollektor angeordnet ist. Die Dichtlippen 9 haben jedoch auch eine Haltefunktion zu erfüllen, da sich die Luft im abgedichteten Innenraum 11 der Wanne infolge Wärmeeinstrahlung ausdehnt und es zu beträchtlichen Druckanstiegen kommt. Aus diesem Grund sind auch zwei Reihen von Nuten bevorzugt, damit ein Lösen der Dichtung infolge Druckschwankungen verhindert wird. Dabei können ein überdruckventil sowie Abläufe für Kondenswasser vorgesehen sein.

Zum Zusammenschließen mehrerer Kollektorwannen dient ein Verbindungsprofil 12, welches gleichfalls in einer Nut 13 aufgenommen ist. Vorzugsweise ist die Nut 13 ebenfalls am Wellenrand 3 und über den gesamten Wannenumfang umlaufend ausgebildet. Mit dieser Konstruktion ist eine einfache Aneinanderreihung mehrerer Kollektorwannen leicht möglich, da diese nur nebeneinander gelegt und das Verbindungsprofil in die entsprechenden Nuten eingeknöpft werden muß. Dadurch ist auch ein einfacher und schneller Abbau der Kollektorwannen möglich. Vorzugsweise ist das Verbindungsprofil elastisch, so daß Wärmedehnungen ohne weiteres wie bei dem Dichtprofil 9 ausgeglichen werden können.

In der Ausführungsform gem. Fig. 3 erfolgt die Verbindung der einzelnen Kollektorwannen nicht mehr über ein Verbindungsprofil. Vielmehr sind in der Bodenfläche und zwar bevorzugt in deren Eckbereiche besondere Eckprofile eingeformt. Diese Eckprofile, die vorzugsweise im Formteil eingegossen sind, sind mit Schrauböffnungen versehen, in welche Befestigungsschrauben

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eingeschraubt werden können. Mittels dieser Eckprofile werden die Kollektorwannen an der Auflagefläche befestigt. Anstelle einer Schraubverbindung sind auch Klemmverbindungen bevorzugt. Es ist jedoch auch jede andere bekannte Befestigungsmöglichkeit anwendbar. Um dem Eckprofil 14 im-Formteil 1 selbst einen besseren Halt zu geben, sowie zur Versteifung des Formteils beizutragen, sind am Eckprofil Stege 15 vorgesehen. Diese Stege 15, die gleichfalls wie das Eckprofil aus leichtem Metall hergestellt , können am Eckprofil ausgebildet oder mit diesem verschweißt oder sonstwie befestigt sowie beliebig profiliert sein.

Bei Verwendung dieser Eckprofile können die besonderen Verbindungsprofile 12 gem. Fig. 2 entfallen. In den Spalt zwischen den einzelnen Kollektorwannen wird.dann lediglich eine einfache Dichtung 16 eingeklemmt.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des Eckprofils 14 in der Draufsicht dargestellt. Dieses dreieckförmige Eckprofil umfaßt drei Stege 15 und weist drei Schrauböffnungen auf. Vorzugsweise ist dieses Eckprofil in Außenbereichen der Bodenfläche eingelassen angeordnet.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Eckprofils dargestellt. Diese Ausführungsform besitzt einen viereckigen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt. Dieses Eckprofil 14 wird zweckmäßig in einem Arbeitsgang mit einer Kollektorwanne hergestellt und ragt aus der BodenflSche der Wanne seitlich heraus. Auf dem seitlich herausragenden Abschnitt des Eckprofils 14 kann zum Anschluß eine weitere Kollektorwanne aufgesetzt und mit dem Eckprofil verschraubt werden, wobei diese selbstverständlich eine entsprechende Aussparung besitzt. Es ist klar, daß für das Eckprofil beliebige Abänderungen möglich sind. Beispielsweise ist ein viereckiges Eckprofil denkbar, mit dem vier Wannen aneinander geschlossen werden können. Die an den Eckprofilen ausgebildeten Stege können plattenförmig sein. Es sind jedoch auch zur Vergrößerung des Halts.Profilbleche möglich. B0984Ü/0209

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In Fig. 6 ist eine Ausführungsform darqesteilt, in der zwei Wannen formschlüssig miteinander zusammengeschlossen werden können. Dabei besitzt die eine Wanne einen auskragenden und abgewinkelten Wannenrand 17, der in eine entsprechend ausgebildete Aussparung einer zweiten Wanne 18 eingreift. Zur Abdichtung des Spalts zwischen den beiden Wannen kann eine Dichtung 19 eingeklemmt werden.

In einer weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform sind die Bauteile für eine Kollektorwanne, wie etwa Glasabdeckung, Absorberteil einschließlich der Anschlüsse für Vor- und Rücklauf, Verbindungsbeschläge, Überdruckventile, Kondenswasserabläufe und dgl. mit der Wanne vergossen, so daß sie mit dieser fest verbunden sind. Dies hat u.a. große fertigungstechnische Vorteile, die insbesondere noch dadurch vergrößert werden, in dem die Einbauteile zu einer Montageeinheit zusammengefaßt sind und als solche in die Form zur Bildung der Wanne eingelegt werden.Beim Schäumen oder Gießen der Wanne werden diese Einbauteile mit der Wanne fest verbunden. Besondere Befestigungsmittel erübrigen sich. Der Montageaufwand für das nachträgliche Einbauen der Einbauteile entfällt. Zur Vergrößerung des Halts in der Wanne sind an den Einbauteilen Ankerteile vorgesehen, die vorzugsweise nach Bildung der Wanne im Füllkörper oder der Deckschicht eingeformt sind. Die Montageeinheit kann durch beispielsweise eine Kunststoffschicht als Mantel um die Einbauteile gebildet sein, in dem die Einbauteile aufgenommen und gehalten sind. Dies ist insbesondere für die nachfolgend beschriebenen Verfahren von Vorteil, da hier die Einheit in einfacher Weise in die Form eingelegt werden kann. Zweckmäßigerweise ist dabei die Montageeinheit Teil der Form, beispielsweise eine obere Formhälfte, wobei sie als verlorener Teil der Form angesehen werden kann. Dabei ist die Montageeinheit auf dieser Formhälfte so ausgebildet, daß der übrige Teil der Form nach

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Bildung der Wanne leicht, von der Montageeinheit abgenommen werden kann, die ja nach Formen der Wanne fest mit dieser verbunden ist.

Nachfolgend werden zwei Verfahren zur Herstellung der Formteile beschrieben. Bei beiden Verfahren benötigt man eine Form entsprechend den Mafien des herzustellenden Fertigteiles. Die Formen können dabei nach bekannten Herstellungsmethoden gefertigt werden und je nach Wiederverwendbarkeit aus Kunstharz, Aluminium oder Stahl-bestehen. Die Formen werden dabei so behandelt, dafi sich der hergestellte Formkörper ohne weiteres entnehmen lXfit.

Mach dem einen Verfahren wird eine Gießfonnzverwendet, die im Falle der Herstellung eines als Wanne ausgebildeten Formteil es aus zwei Schalen besteht.

In diese Schalen wird im geöffneten Zustand der Form eine Spritzvorrichtung eingeführt. In dieser Spritzvorrichtung sind Dosiereinrichtungen vorgesehen, welche die einzelnen Mischkomponenten für das flüssige Kunstharz kontinuierlich zusammenführen und in einer Mischeinrichtung intensiv-vermischen. Schließlich wird das flüssige Kunstharz zur Bildung der Deckschicht oder AuBenschicht des Formteiles unter hohem Druck gegen.die Schalen gespritzt.

Dabei wird das Kunstharz in einer Schicht von 0,5 bis 3 mm auf die Schalen aufgebracht. Die Vernetzung zwischen demzPolyurethangemlsch wird mit Katalysatoren gesteuert. Dabei muß die"Vernetzung derart gesteuert werden, daß ein Ablaufen des flüssigen Kunstharzes von den senkrechten Wandungen der Form nicht eintreten kann, d. h. daß die Vernetzung-sehne11 beginnt.

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Wie bereits eingangs erwähnt, wird als flüssiges Kunstharz Polyurethan und zwar insbesondere ein Gemisch aus-mehrfunktionellen PoIyätheralkoholen mit aliphatischen Polyisocyanaten bevorzugt.

Die dabei erzeugte kompakte Kunststoffschicht ist in einer Zeit von etwa 2 bis 4 min an ihrer Oberfläche klebefrei.

Nach Herstellung und Vorvernetzung der kompakten Außenschicht wird in eine der Formschalen die oben beschriebene Faserarmierung eingelegt. Dabei werden vorzugsweise die beiden Enden des Faserstranges miteinander verbunden, so daß kein Verschieben des Faserstranges innerhalb der Form erfolgen kann. Schließlich werden die beiden Schalen geschlossen und mit geeigneten Schließvorrichtungen so verriegelt, daß ein selbsttätiges öffnen ausgeschlossen ist.

Nach Schließen der Form wird diese zur Erwärmung in einen Ofen und zwar vorzugsweise einen Durchlaufofen eingeführt, wo sie von allen Seitein erwärmt wird. Beim Durchlaufofen handelt es sich zweckmäßigerweise um einen Heißluftofen, bei dem die Luft mittels Thermalölerhitzern aufgeheizt wird.

Das Aufheizen der Formen ist deshalb von Bedeutung, da dadurch der Kunststoff der Deckschicht schneller und besser vernetzt und da hiermit für den später einzubringenden Hartschaum günstige Reaktionszeiten und damit Entformungszeiten erreicht werden.

Zweckmäßigerweise werden die Formen auf Temperaturen von etwa 30 bis 80°C erhitzt.

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Hie bereits eingangs angegeben, wird für den Schaum vorzugsweise ein Gemisch aus Polyätherpolyolen mit Isocyanaten verwendet. Diese Gemische werden mit einem Treibmittel versehen. Hierbei eignet sich als Treibmittel besonders Trichlormonofluormethan. Der Reaktionsablauf des:Gemisches wird mit geeigneten Aktivatoren gesteuert, wie z.B. tertiären Aminen. Die "Komponenten des Schaumgemisches werden durch-^geeignete Dosiereinrichtungen in einer Mischkammer zusammengeführt und homogen vermischt und in die -Form nach dem bekannten •Spritzgießverfahren eingebracht. Der flüssige Kunststoff kommt zur Reaktion und expandiert. Dabei findet eine Vernetzung des Schaumes mit der bereits vorvernetzten Deckschicht statt, so daß es nach Vernetzung bzw. Verfestigung-des erzeugten Polyurethanschäumes zu einem innigen und integralen Zusammenschluß der beiden Schichten kommt. Danach wird die Form geöffnet und das fertige Formteil der Form entnommen. Die geleerte Form wird danach-:von evtl. noch vorhandenen Kunststoffresten gereinigt und erneut im Kreislauf dem Fertigungsvorgang zugeführt.

Nach dem zweiten Verfahren besteht die Gießform aus mehr als zwei Teilen.

Eine erste Form ist um die vorgesehene Dicke der nach SchSumung des Füllkörpers aufzubringenden Deckschicht kleiner. In den Formenhohlraum dieser Form wird die oben beschriebene Armierung aus Fasermaterial eingelegt. Danach werden die Formschalen geschlossen und wird die geschlossene Form in einem Durchlaufofen aufgeheizt. Schließlich wird der Hartschaurazmitteis Spritzgießverfahren in die Form eingebracht. Nach Expansion und Vorvernetzung des Reaktionsgemischeszwird die Form geöffnet und der Formkörper entnommen. Der derart gefertigte Formkörper bildet den Füllkörper des Formteiles. Dieser Füllkörper wird anschliessend in eine Gießform einqelegt und zentriert, deren Formenhohlraum dem Fertigmaß des herzustellenden Formteiles entspricht.

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Piese Form wird geschlossen und in eine Fonnhaltevorrichtung aufrecht derart eingespannt, daß sich die Eingießvorrichtung der Form am untersten Ende der Form befindet. Am obersten Ende der Form ist ein Steigrohr angeordnet. In die derart eingespannte Form wird dann der für die Deckschicht notwendige flüssige Polyurethan-Kunststoff eingegossen.

Dabei muß soviel Kunststoff der Form zugeführt-werden, daß die in der Form enthaltene Luft restlos beseitigt wird. Die in der Form enthaltene Luft kann über das Steigrohr-aus der Form austreten.

Das Reaktionsgemisch ist dabei derart aktiviert, daß die Vernetzung des Polyurethans erst dann eintreten kann, wenn die Form vollständig gefüllt ist. Da der zuerst gefertigte Füllkörper noch nicht vollständig vernetzt ist, kommt es wiederum zur integralen Verbindung zwischen Deckschicht und Füllkörper. Zur Beschleunigung der Vernetzung wird die Forra-wiederum erwärmt, wobei die Aufheiζtemperatur vorzugsweise etwa 70°C beträgt. Nach erfolgter Vernetzung auch der kompakten Deckschicht, wird die Form geöffnet und das fertige Formteil entnommen.

Ebenso wie im Füllkörper können im übrigen auch in der Deckschicht Faserarmierungen vorgesehen sein.

Für die Armierung der Deckschicht werden vorzugsweise Fasermatten verwendet, die geeignet zugeschnitten werden können. Dabei wird nach dem ersten Verfahren zunächst eine erste Deckschicht in die Form eingespritzt, danach werden die Fasermattenstreifen eingelegt und mit einer zweiten Schicht der Deckschicht überspritzt. Gleichfalls können auch die Eckprofile in den Formenhohlraum eingelegt werden. Durch entsprechende Formschalenausbildungen oder geeignete Einlagenzkönnen die Nuten mit Bildung des Formteiles erzeugt werden.

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Claims

Patentansp r~ü c h-e

_V1. Formteil, insbesondere Trägerelement für^Solar-Kollektoren, mit einem ganz oder teilweise mit einer dichten Kunststoff-Deckschicht überzogenen Füllkörper aus Kunststof fhartschauin, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht als steifes Stützteil auegebildet und als tragendes Element mit dem Füllkörper (7) durch Vernetzung integral verbunden ist.
2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Füllkörper

(7) und Deckschicht (2) im wesentlichen aus Polyurethan hergestellt sind.
3. Formteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2) ein Gemisch aus mehrfunktionellen Polyätheralkoholen mit aliphatischen Polyisocyanaten ist.
4. Formteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis zwischen den Polyätheralkoholen und den Polyisocyanaten im Bereich von 1:0,7 bis 1:1,3 liegt.
5. Formteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine Innenschicht aus nichtlichtechten Isocyanaten und eine Außenschicht aus lichtechten Isocyanaten aufweist.
6. Formteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht aus Hartschaum mit einer sehr hohen Dichte besteht.
7. Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch für die Deckschicht 20 % hydroxylgruppenhaltiges, stark verzweigtes Polyester, 21 % mehrfunktionellen Polyätheralkohol, 0,5 % Dibutylzinndilaurat oder Zinnoktoat, 0,5 % Ultraviolett-Absorber, 12 % Pigmente sowie 46 % Isophorondiisocyanat aufweist.

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8. Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2) Pigmente aufweist.
9. Formteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Pigmente wahlweise Fe₃O₃, TiO oder Cr₃O₃ verwendet sind.
10. Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2) 0,5 bis 3 mm stark ist.
11. Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2) eine Faserarmierung umfaßt.
12. Formteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper im wesentlichen ein Gemisch aus-Polyätherpolyolen mit Isocyanaten ist.
13. Formteil nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper eine Dichte im Bereich von ungefähr 50 bis 120 kg/m³ aufweist.
14. Formteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum eine Dichte von etwa 70 kg/m aufweist.
15. Formteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper in dem an die Deckschicht angrenzenden Bereich eine wesentlich höhere Dichte aufweist.
16. Formteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartschaum in diesem Bereich eine Dichte von etwa 600 bis 1000 kg/m aufweist.

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17. Formteil nach Anspruch 1/oder 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Füllkörper ein Fasergebilde (20) eingebettet ist.
18. Formteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergebilde (20) langfaserige mineralische oder synthetische Fasern umfaßt.
19. Formteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergebilde (20) vollständig mit Schaumstoff durchsetzt ist.
20. Formteil nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergebilde (20) ein Faserbündel ist.
21. Formteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Faserbündels (20) der Größe des Füllkörpers (7) angepaßt ist.
22. Trägerelement für Solar-Kollektoren in Form einer Wanne, welches nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zusammengesetzt ist.
3. Wanne nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergebilde (20) umlaufend im Wannenrand eingebettet ist.
24. Wanne nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Wannenrand zur Aufnahme von Dichtprofilen für die Halterung von Abdeckungen und Kollektoren entsprechend profiliert ausgebildet ist.
25. Wanne nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand der Wanne zur Aufnahme dichtender Verbindungsprofile (12) zum Anschließen weiterer Wannen (1) profiliert ausgebildet ist.

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26. Hanne nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilausbildungen des Hannenrands (3) Nuten (10, 13) sind, in welche die Dicht- bzw. Verbindungsprofile (9 bzw. 12) einknüpfbar sind.
27. Hanne nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (10, 13) über den gesamten Umfang deszHannenrands (3) verlaufen.
28. Hanne nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme eines Profils (9; 12, 16) zwei zueinander bezüolich ihrer Höhe versetzte Nuten (10; 13) vorgesehen sind.
29. Hanne nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Hannenrand (3) nach außen kragend und derart abgewinkelt ausgebildet ist, daß er in eine entsprechende Aussparung einer anderen Hanne (18) zum Zusammenschluß mit dieser eingreift.
30. Hanne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bodenfläche-eine Matte (8) aus Glasvlies angeordnet ist.
31. Hanne nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ecken der Bodenfläche der Hanne Eckprofile (14) zur Befestigung der Hanne mit einer Auflagefläche vorgesehen sind.
32. Hanne nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Eckprofil Schrauböffnungen aufweist.
33. Hanne nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Eckprofilen (14) in den Füllkörper (7) ragende Stege (15) angeordnet oder ausgebildet sind.

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34. Wanne nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Füllkörper (7) eine als Fenster dienende Öffnung vorgesehen ist.
35. Wanne nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne Kondenswasserablaufe sowie Oberdruckventile aufweist.
36. Kollektor-Element mit einer Wanne gem. einem der Ansprüche 22 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Einbauteile, wie Glasabdeckung, Absorberteil einschließlich Anschlüsse für Vor- und Rücklauf, Verbindungsbeschläge od. dgl. durch Eingiessen mit der Wanne verbunden.sind.
37. Kollektor-Element nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile zu einer Montageeinheit zusammengeschlossen in der Wanne eingegossen sind.
38. Kollektor-Element nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile zur Vergrößerung des Halts mit der Wanne Ankerteile aufweisen.
39. Verfahrenfeur Herstellung eines geschäumten, ganz oder teilweise mit einer dichten Deckschicht versehenen Kunststoffformteils, insbesondere eines Trägerelernents für Solar-Kollektoren, in einer mehrteiligen Gießform, dadurch-gekennzeichnet, daß in die geöffnete Gießform flüssiges Kunstharz zur Bildung der Deckschicht eingebracht, die Form geschlossen und zur Bildung des Formteils ausgeschäumt wird.
40. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten, ganz oder teilweise mit einer dichten Deckschicht versehenen Kunststoffformteils, insbesondere eines Trägerelements für Solar-Kollektoren, in einer mehrteiligen Gießform, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gießform der Schaumstoff zur Bildung des Füllkörpers eingebracht, der Füllkörper in eine um die Abmessung der Deckschicht größere Gießform umgesetzt und

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in dieser zentriert wird, und daß zur Bildung der Deckschicht in die Form flüssiges Kunstharz eingebracht wird.
41. Verfahren nach Anspruch 39 oder 4O_# dadurch gekennzeichnet, daß vor Schäumung des Füllkörpers in die Form das Fasergebilde eingegeben wird.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß vor Schäumung des Füllkörpers in die Form ein oder mehrere Einbauteile, wie Glasabdeckung, Absorberteil einschließlich Anschlüsse für Vor- und Rücklauf, Verbindungsbeschläge od. dgl. eingegeben werden.
43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile zu einer Montageeinheit zusammengeschlossen in die Form eingegeben werden.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinheit verlorener Teil der Form ist.
45. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Form nach Einlegen des Fasergebildes in einem Durchlaufofen auf ca. 30 bis 80°C erwärmt wird.
46. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergebilde mit einem geeigneten Haftvermittler vorpräpariert wird.
47. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kunstharz unter hohem Druck in einer Schicht von 0,5 bis 3 mm auf die Formwand gespritzt wird.

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48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung des Kunstharzes derart über Katalysatoren gesteuert wird, daß das Kunstharz an der Formenwand haftet.
49. Verfahren nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergebilde nach Einspritzen des Kunstharzes in die Gießform eingelegt wird.
50. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz am untersten Punkt der Form eingegossen wird, wobei am obersten Punkt der Form ein Steigrohr vorgesehen ist.
51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunstharz ein Aktivator beigesetzt wird, so daß die Vernetzung erst nach vollständiger Füllung der Form eintritt.

28. März 1977/1048 d

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