DE2911461C2 - Schichtkörper aus weichelastischem, offenzelligem Schaumkunststoff - Google Patents

Schichtkörper aus weichelastischem, offenzelligem Schaumkunststoff

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DE2911461C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtkörper aus weichelastischem, offenzelligem Schaumkunststoff, dessen Poren mit einem gehärteten Kunstharz gefüllt sind und der beiderseits mit verstärkenden Faserschichten belegt ist deren Fasern in gehärtetes Kunstharz eingebettet sind. Bei einem bekannten Schichtkörper dieser Art (GB-PS 13 38 536) sind die Poren des Schaumkunststoffes und die Fasern der beiderseits aufgelegten Verstärkungsfaserschichten mit dem gleichen Kunstharz gefüllt. Die beiden entgegengesetzt gerichteten Seiten des bekannten Schichtkörpers weisen somit die gleichen Eigenschaften auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schichtkörper der beschriebenen Art so auszugestalten, daß er auf seinen beiden Seiten unterschiedliche mechanische und/oder chemische Eigenschaften aufweist. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtkörpers angegeben werden.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung zum einen dadurch gelöst, daß die eine der beiden Faserschichten sowie die Poren der dieser benachbarten Hälfte des Schaumkunststoffes in ein erstes, ausgehärtetes Kunstharz eingebettet ist bzw. von diesem gefüllt sind, während die andere Faserschicht und die Poren der dieser benachbarten anderen Hälfte des Schaumkunststoffes in ein zweites ausgehärtetes Kunstharz eingebettet ist bzw. von diesem gefüllt sind, wobei eine mittlere Grenzschicht beide ausgehärteten Kunstharze enthält.
Eine zweite Lösung der Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Schaumkunststoff des Schichtkörpers aus zwei Schichten besteht und daß die Poren der einen Schicht und die dieser zugewandte Faserschicht mit einem ersten ausgehärteten Kunstharz gefüllt sind bzw. in dieses Kunstharz eingebettet ist und daß die Poren der zweiten Schicht und die dieser zugeordnete Faserschicht mit einem zweiten ausgehär teten Kunstharz gefüllt sind bzw. in dieses Kunstharz eingebettet ist und daß zwischen den beiden Schaumkunststoffschichten eine diese beiden fest miteinander verbindende Grenzschicht vorhanden ist, die beide Kunstharze enthält
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste Kunstharz ein Polyesterharz und das zweite ein Epoxyharz ist.
Die Erfindung betrifft sodann Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Schichtkörper. Aus gegangen wird von einem bekannten Verfahren, bei dem der Schaumkunststoff mit unausgehärtetem Kunstharz imprägniert oder beschichtet, dann mit den Faserschichten zusammengebracht wird, dann diese Schichtung komprimiert wird, wobei die Faserschichten in das Kunstharz eingebettet werden, und schließlich das Kunstharz ausgehärtet wird. Ein derartiges Verfahren ist gemäß diesem Teil der Erfindung zur Herstellung des zunächst vorgeschlagenen Schichtkörpers in der Weise ausgestaltet, daß das Imprägnieren bzw. Beschichten mit zwei verschiedenen Kunstharz· Zusammensetzungen erfolgt, von denen die eine auf die eine Seite des Schaumkunststoffes, die andere auf dessen andere Seite aufgebracht wird. Wird zum
Imprägnieren der einen Seite des Schaumkunststoffes beispielsweise ein Polyesterharz verwendet, das mit einer Farbe pigmentiert ist und zum Imprägnieren der anderen Seite des Schaumkunststoffes ein Epoxyharz, das eine andere Pigmentierung aufweist, so entsteht nach dem Komprimieren und Aushärten ein Schichtkörper, dessen Seiten unterschiedlich gefärbt sind Durch andere Hinzufügungen zu dem zum Imprägnieren der beiden Seiten des Schaumkunststoffes verwendeten Kunstharzen Können den beiden Seiten des zu bildenden Schichtkörpers verschiedene mechanische und/oder chemische Eigenschaften verliehen werden.
Zum Herstellen eines Schichtkörpers, bei dem der Schaumkunststoff aus zwei Schichten besteht, erfolgt gemäß der Erfindung das Imprägnieren bzw. Beschichten der beiden Schaumkunststoffschichten mit zwei verschiedenen Kunstharz-Zusammensetzungen, die beim Komprimieren und Aushärten die verbindende Grenzschicht bilden.
Werden die beiden zum Imprägnieren verwendeten Kunstharze mit unterschiedlichen Farbpigmenten versehen, so weist die Grenzschicht eine ander; Farbgebung auf. Eine solche ausgeprägte Färbung der dünnen Grenzschicht deutet auf eine Kopolymerisation in diesem Berührungsbereich der beiden Kunstharze hin. Besonders dann, wenn verschiedene Kunstharz-Zusammensetzungen benutzt werden, beispielsweise Polyesterharz und Epoxyharz, ist eine Beschränkung der Vermischung der Kunstharz-Zusammensetzung wichtig, um die gewünschten mechanischen und/oder jo chemischen Eigenschaften jedes ausgehärteten Kunstharzes im Schichtkörper zu bewahren. Ferner ist es notwendig, Kunstharz-Zusammensetzungen zu verwenden, die sich an der Grenzschicht verbinden oder polymerisieren, um die erforderliche Laminatfestigkeit des ausgehärteten Schichtkörpers sicherzustellen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schichtkörpern dargestellt. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Darstellung der einzelnen zur Bildung des Schichtkörpers verwendeten Schichten vor dem Komprimieren und dem Aushärten des Kunstharzes;
F i g. 2 einen Schnitt durch die in F i g. I dargestellten, jedoch aufeinandergelegten Schichten vor dem Komprimieren und Aushärten des Kunstharzes;
Fig.3 sinen Schnitt durch den fertiggebildeten Schichtkörper nach dem Komprimieren und dem Aushärten des Kunstharzes;
Fig.4 eine vergrößerte Darstellung des Schichtkörpers nach F i g. 3;
F i g. 5 eine Darstellung der zu einem Schichtkörper zusammenzufügenden Schichten nach einem zweiten Ausführungsbeispiel vor dem Komprimieren und dem Aushärten des Kunstharzes;
F i g. 6 einen Schnitt durch die in F i g. 5 dargestellten, jedoch aufeinandergelegten Schichten vor dem Komprimieren und dem Aushärten des Kunstharzes;
F i g. 7 einen Schnitt durch den fertigen Schichtkörper nach dem Komprimieren der Schichten und dem Aushärten des Kunstharzes und
Fig.8 eine vergföBerte Darstellung des Schnittes nach F i g. 7.
Ein erstes Ausfuhrungsbeispiel ist in F i g. I bis 4 veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Darstellung der einzelnen Schichten, die zur Herstellung des Schichtkörpers verwendet werden. Die Schichten IO und 12 bestehen aus weichelasi'schem. offenzelligem Schaumkunststoff, beispielsweise einem Polyurethanschaum.
Unter einem offenzelligem Schaumkunststoff soll ein Schaumkunststoff verstanden werden, von dessen Poren 85% in direkter Verbindung mit den angrenzenden Poren stehen.
Die Innenflächen 14,16 der Schaumkunststoffschichten sind einander zugewandt, während den Außenflächen 18, 20 der Schaumkunststoffschichten 10 und 12 Verstärkungsfaserschichten 22 und 24 benachbart sind. Diese Verstärkungsfaserschichten können durch Glasfasermatten oder durch gewebte Glasfasern gebildet sein.
Die Schaumkunststoffschichten 10 und 12 sind mit Kunstharz imprägniert. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiei ist die Schicht 10 mit einem Polyesterharz imprägniert, während die Schaumkunststoffschicht 12 mit einem Epoxyharz imprägniert ist. Beide Schichten stellen somit Speicher für die noch flüssigen Kunstharz-Zusammensetzungen dar. Die Stärke der beiden Schichten 10 und 12 wird durch die Menge der Kunstharz-Zusammensetzung bestimmt, die erforderlich ist, um die Poren zu fülsMi und durch die gewünschte Stärke des fertigen Schichrlcörpers. In der Praxis ist es üblich, eine Schaumkunststoffschicht mit einer Stärke von 25 mm oder weniger zu benutzen, die eine Dichte von etwa 8 bis 80 kg/m3 hat. Das Imprägnieren der beiden Schaumkunststoffschichten 10 und 12 kann in bekannter Weise durch Tauchen erfolgen, wobei die Schichten je durch ein Kunstharzbad geführt werden und danach Quetschwalzen durchlaufen, um die erforderliche Menge an flüssigem Kunstharz in den Poren zu belassen.
Die in F i g. 1 dargestellten Schichten werden aufeinandergelegt und dann komprimiert. Durch das Komprimieren erhalten die beiden Schaumkunststoffschichten 10 und 12 eine Dicke zwischen 50 und !0% ihrer Ausgangsstärke. Bei dem Komprimieren der Schichten 10 und 12 füllen die Kunstharz-Zusammensetzungen alle nun [lachgedrückten offenen Poren und der Überschuß de;· Kunstharz-Zusammensetzungtfi wird aus den Schichten heraus zu deren Innenfläche 14 und 16 und deren Außenflächen 18 und 20 getrieben. Dabei betten die beiden Kunstharz-Zusammensetzungen die benachbarte Faserverstärkungsschicht 22 bzw. 24 ein. Andererseits hört die Einwärtsbewegung, d. h. das Fließen der Kunstharz-Zusammensetzungen zu den Innenflächen 14 und 16 der Schaumkunststoffschichten 10 und 12 aus Gründen, die nicht voll verständlich sind, auf, und es erfolgt kein Eindringen in die anliegende Schaumkunststoffschicht bzw. nur in ganz geringem Maße. Vielmehr scheint jede Kunstharz-Zusammensetzung das Eindringen der anderen zu verhindern, so daß das Mischen der Kunstharz-Zusammensetzungen rur im Bereich einer Grenzschicht erfolgt.
F'. g. 3 und 4 zeigen, daß eine Kopolymerisation zwischen den beiden Kunstharz-Zusammensetzungen nur zu einer sehi dünnen mittleren Grenzschicht 26 führt, die aus einem Kunstharz besteht, das sich von den Kunstharz-Zusammensetzungen in den beiden angrenzenden Schichten 10 und 12 unterscheidet. Insbesondere dann, wenn die beiden Kunstharz-Zusammensetzungen die gleiche Farbe haben, ist es möglich, die sehr dünne Grenzschicht 26 zwischen den beiden Schaumkunststoffschichten 10 und 12 zu beobachten, da diese dünne Grenzschicht eine etwas andere Farbe als die ausgehärteten Kuritharze in den beiden Schichten 10 und 12 hat. Es ist deshalb möglich, daß eine solche begrenzte Kopolymerisation zwischen den beiden Kunstharz-Zusammensetzungen eine Grenzschicht ent-
stehen läßt, die ein Eindringen der Kunstharz-Zusammensetzungen in die mit diesen imprägnierten Schichten verhindert.
Im folgenden ist ein Beispiel der Materialien angegeben, die zur Herstellung des in Fig. I bis 4 dargestellten Schichtkörpers verwendet wurden, der sehr leicht und von hoher Festigkeit ist.
1. Schaumkunststoffschichten
Weichelastischer, offenzelliger Schaumkunststoff mit einer Stärke von 12,7 mm und einer Dichte von 28,8 kg/m'.
2. Verstärkungsfaserschichten
Glasfasermatte mit gehackten oder durchgehenden Fasern mit einem Gewicht von OJ kg/m;.
J. F.rste Kunstharzzusammensetzung
l-^,.v.,l,.,r, (»!Sei· I-1 or·» Qlioll) mil arWiili licrlpn
Diäthylentriaminen plus Füllstoffen und .Streckmitteln nach Bedarf.
4. Zweite Kunstharz-Zusammensetzung
Polyesterharz [Hatco GR 13 031 : (87 Teile)] mit einem Additiv [Union Carbide Lp 90 : 13 Teile)] sowie einem Peroxid-Katalysator und einem Zinkstearat F.ntformungsmittel.
In F i g. 5 bis 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei diesem wird nur eine einzige Schicht eines weichelastischen, offen/eiligen Schaumkunststoffes 30 verwendet, deren Außenflächen 32 und .14 Verstärkuneifaserschichten 36 und 38 benachbart sind. Die Schaumkunststoffschicht 30 und die Verstärkungsfaserschichten 36 und 38 können von der gleichen Art und vom gleichen Aufbau wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel sein.
Bine Seite, beispielsweise die gesamte Außenfläche 32
der Schaumkunststoffschicht 30 wird mit Polyesterharz imprägniert, während die andere Seite, nämlich die Außenfläche 34 mit einem unausgehärtetem Epoxyharz
•i imprägniert wird. Nach dem Imprägnieren werden die beiden Verstärkungsfaserschichten 36 und 38 auf die Schaumkunststoffschicht 30 aufgebracht. Fig.6 zeigt einen Schnitt durch die so vorbereiteten Schichten.
Die Schichten 36, 30 und 38 werden in eine Preßform
ίο eingebracht oder zwischen Preßplatten gelegt und dann komprimiert und das Kunstharz schließlich ausgehärtet. Während des Komprimierens fließen auch hier die in den Poren der Schaumkunststoffschicht 30 enthaltenen Kunstharz-Zusammensetzungen gegeneinander und aus
ι', der Schicht 30 zu den Außenflächen .32 und 34 hin. Dabei werden alle Poren der Schaumkunststoffschichl 30 gefüllt und die Fasern der Verstärkungsfaserschichten 36 und 38 je von der Kunstharz-Zusammensetzung rinwphciiiM. mit der die benachbarte Seite der
;o Schaumkunststoffschicht 30 imprägniert wurde. Etwa in der Mitte der Sehaumkunsistoffschicht 30 bildet sich beim Berühren der beiden Kunstharz-Zusammensetzungen eine Grenzschicht 40. Auch hier erfolgt in dieser Grenzschicht nur eine begrenzte Vermischung oder
:s Kopolymerisation der beiden Kunstharz-Zusammensetzungen, mit denen die beiden Seiten der Schaumkunststoffscliicht 30 imprägniert worden ist.
Es körnen auch mehr als zwei mit Kunstharz-Zusammensetzungen imprägnierte Schaumkunststoffschichten
in verwendet werden, beispielsweise drei. Dabei sind beispielsweise die außenliegenden Schichten mit einem Polyesterharz imprägniert, wahrend die Zwischenschicht mit einem Epoxyharz, imprägniert ist. Die Kunstharz-Zusammensetzungen müssen miteinander
ii verträglich sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Schichtkörper aus weichelastischem, offenzelligem Schaumkunststoff, dessen Poren mit einem gehärteten Kunstharz gefüllt sind und der beiderseits mit verstärkenden Faserschichten belegt ist, deren Fasern in ausgehärtetes Kunstharz eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Faserschichten sowie die Poren der dieser benachbarten Hälfte des Schaumkunststoffes in ein erstes, ausgehärtetes Kunstharz eingebettet ist bzw. von diesem gefüllt sind, während die andere Faserschicht und die Poren der dieser benachbarten anderen Hälfte des Schaumkunststoffes in ein zweites ausgehärtetes Kunstharz eingebettet ist bzw. von diesem gefüllt sind, wobei eine mittlere Grenzschicht (40) beide ausgehärteten Kunstharze enthält.
2. Schichtkörper aus weichelastischem, offenzelligern Schaumkunststoff, dessen Poren mit einem gehärteten Kunstharz gefüllt sind und der beiderseits mit verstärkenden Faserschichten belegt ist, deren Fasern in ausgehärtetes Kunstharz eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum- kunststoff aus zwei Schichten besteht und daß die Poren der einen Schicht und die dieser zugeordnete Faserschicht mit einem ersten ausgehärteten Kunstharz gefüllt sind bzw. in dieses Kunstharz eingebettet ist und daß die Poren der zweiten Schicht und die jo dieser zugeordnete Faserschicht mit einem zweiten ausgehärtetem Kunstharz gefüllt sind bzw. in dieses Kunstharz eingebettet ist ui Ί daß zwischen den beiden Schaumkunststof'schichten eine diese beiden fest miteinander verbindende Grenzschicht (26) vorhanden ist, die beide Kunstharze enthält
3. Schichtkörper nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kunstharz ein Polyesterharz und das zweite ein Epoxyharz ist
4. Verfahren zum Herstellen eines Schichtkörpers nach Anspruch 1, bei dem der Schaumkunststoff mit unausgehärtetem Kunstharz imprägniert oder beschichtet, dann mit den Faserschichten zusammengebracht wird, dann diese Schichtung komprimiert wird, wobei die Faserschichten in das Kunstharz eingebettet werden, und schließlich das Kunstharz ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet daß das Imprägnieren bzw. Beschichten mit zwei verschiedenen Kunstharz-Zusammensetzungen erfolgt von denen die eine auf die eine Seite des Schaumkunststoffs, die andere auf dessen andere Seite aufgebrachtwird.
5. Verfahren zum Herstellen eines Schichtkörpern nach Anspruch 2, bei dem der Schaumkunststoff mit unausgehärtetem Kunstharz imprägniert oder beschichtet dann mil den Faserschichten zusammengebracht wird, dann diese Schichtung komprimiert wird, wobei die Faserschichten in das Kunstharz eingebettet werden, und schließlich das Kunstharz ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnieren bzw. Beschichten der beiden Schaumkunststoffschiehten mit zwei verschiedenen Kunstharz-Zusammensetzungen erfolgt, die beim Komprimieren und Aushärten die verbindende Grenzschicht (26) bilden.
DE2911461A 1978-05-04 1979-03-23 Schichtkörper aus weichelastischem, offenzelligem Schaumkunststoff Expired DE2911461C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/902,590 US4157416A (en) 1978-05-04 1978-05-04 Composite foam structure

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