DE920210C - Process for the production of load-bearing lightweight composite structures made of plastics - Google Patents

Description

Leichtstoff-Verbund-Konstruktionen aus starren Polyurethanschaumstoffen als Stützstoffbauelement und tragenden dünnwandigen Deckschichten aus Stahl, Leichtmetall, Sperrholz, Schichtpreßstoff, Kunststoffen aller Art, Papier, Pappe usw. sind bekannt.Lightweight composite constructions made of rigid polyurethane foams as support material components and load-bearing thin-walled cover layers made of steel, light metal, plywood, laminated plastic, Plastics of all kinds, paper, cardboard, etc. are known.

Grundsätzlich erfordert die Herstellung der bekannten Leichtstoff-Verbund-Konstruktion ein Vorfabrizieren der Deckschichtbauelemente, d. h. Formen der Bleche, Pressen der Schichtpreßstoffschalen, Formen von Kunststoffolien, ζ. Β. auf Basis Polyvinylchlorid, Niederdruckpreßverfahren für Polyester-Glas-Gewebe-Kombinationen. Diese vorgefertigten Deckschichtbauelemente werden mit Polyurethanschaumstoffen vereinigt. Dies geschieht zweckmäßig direkt beim Verschäumen des Polyurethans. Dabei spielt die Klebewirkung des Polyurethanschaumstoffes auf der Deckschicht eine wichtige Rolle, um eine gute Verbindung des ausgehärteten Schaumes auf der Deckschicht zu gewährleisten und damit die geforderte Tragfähigkeit der Gesamtkonstruktion zu erzielen.In principle, the production of the known lightweight composite construction requires prefabrication the cover layer components, d. H. Forming the sheets, pressing the laminate shells, Forms of plastic films, ζ. Β. based on polyvinyl chloride, low pressure molding process for polyester-glass-fabric combinations. These prefabricated top layer components are included with Polyurethane foams united. This is expediently done directly when the polyurethane is foamed. The adhesive effect of the polyurethane foam on the top layer plays a role here important role in ensuring a good bond between the cured foam and the top layer and thus to achieve the required load-bearing capacity of the overall construction.

Für die Verbundbauweise kann die Fabrikationsmethode für Kunststoffdeckschichten erfmdungsgemäß dadurch vereinfacht werden, daß in die Form aus Metall, Glas, organisches Glas, Schichtholz, Gips oder Gießharz reaktionsfähige Kunststoffmassen durch Einspritzen, Einstreichen oder Spachteln eingebracht werden, die entweder vor Einbringen des Schaumstoffes im Kalt- oder Warmverfahren oder während des Schaumprozesses durch die Reaktionstemperatur des Polyurethanschaumes,For composite construction, the manufacturing method for plastic cover layers can be used according to the invention be simplified by the fact that in the form of metal, glass, organic glass, plywood, Gypsum or cast resin reactive plastic compounds by injection, brushing or filling be introduced, either before the introduction of the foam in the cold or warm process or during the foam process due to the reaction temperature of the polyurethane foam,

die bis 2oo° C betragen kann, zur Aushärtung gebracht werden. Bei dem letzten Verfahren ist eine schnellere Fabrikation von Formteilen möglich, da die Aushärtung der Deckschicht zeitlich mit dem Reaktionsprozeß des Schaumes zusammenfällt und durch geeignete Wahl der Deckschicht- und Schaumstoffrezepturen und gegebenenfalls durch Wärmezufuhr bis etwa 50 bis 6o° C innerhalb von 15 bis 5 Minuten der so erzeugte Formkörper der Form entnommen werden kann.which can be up to 2oo ° C, brought to hardening will. In the last process, a faster production of molded parts is possible because the curing of the top layer coincides with the reaction process of the foam and through a suitable choice of the top layer and foam formulations and, if necessary, through the supply of heat up to about 50 to 60 ° C. within 15 to 5 minutes of the molded body of the mold produced in this way can be taken.

Die starren Polyurethanschaumstoffe können in der bekannten Weise durch bekannte Verarbeitungsgeräte in flüssigem reaktions- und treibfähigem Zustand in die mit den gegebenenfalls noch reaktionsfähigen Deckschichten vorbehandelten Formen eingegossen werden und zu Raumgewichten zwischen 20 und 400 kg/m³, je nach Verwendungszweck des Formteils, aufgetrieben werden.The rigid polyurethane foams can be poured in the known manner using known processing equipment in a liquid, reactive and blowing state into the molds that have been pretreated with the possibly still reactive outer layers and can be expanded to densities between 20 and 400 kg / m ³ , depending on the intended use of the molded part .

Für die Deckschichterzeugung eignen sich erfindungsgemäß besonders Polyesterharze sowie ähnliche als Marcoharze bekannte Kunststoffe, d. h. Polymerisate von mehrfach ungesättigten Polyestern und polymerisierbaren monomeren Vinylverbindungen, die in ihrer Reaktionsfähigkeit durch Wahl von Beschleunigern so eingestellt werden, daß sie vorzugsweise durch die Reaktionstemperatur in den Polyurethanschaumstoffen zur schnellen Erhärtung gebracht werden.According to the invention, polyester resins and the like are particularly suitable for producing the top layer plastics known as marco resins, d. H. Polymers of polyunsaturated polyesters and polymerizable monomeric vinyl compounds, which are adjusted in their responsiveness through the choice of accelerators so that they preferably due to the reaction temperature in the polyurethane foams for rapid hardening to be brought.

Es ist für derartige Verbundkonstruktionen für hohe Beanspruchungen zur Erhöhung der Tragfähigkeit der durch den starren Schaumstoff gestützten Deckschichten notwendig, die Deckschichten durch Gewebe oder Matten aller Art zu verstärken. Die hohe Isolierfähigkeit des Schaumstoffstützstoffes gegen Kälte, Wärme, Luft- und Körperschall spielt für die nachstehend erwähnten Einsatzgebiete eine ganz hervorragende Rolle.It is used for such composite structures for high loads to increase the load-bearing capacity the top layers supported by the rigid foam are necessary, the top layers to be reinforced with fabrics or mats of all kinds. The high insulating properties of the foam support plays against cold, heat, airborne and structure-borne noise for the areas of application mentioned below a very excellent role.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Leichtstoff-Verbund-Konstruktionen gestattet, wirkliche Leichtkonstruktionen mit hoher Tragfähigkeit zu erzeugen, was für den Fahrzeugbau und für den konstruktiven Ingenieurbau von großer Bedeutung ist.The inventive method for the production of lightweight composite structures allows to produce real lightweight structures with high load-bearing capacity, something for vehicle construction and is of great importance for structural engineering.

Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaffen kann der Schaumstoffkern örtlich durch Einlagen aus Schaumstoff mit höherem spezifischem Gewicht oder durch Einlagen aus Holz, Kunststoff oder Metall verstärkt werden. Auch die Deckschichtstärke kann dem Kräftefluß entsprechend verändert werden. Ferner besteht jegliche Freiheit, die Gesamtstärke z. B. von Schalenelementen (Deckschicht zusammen mit Schaumkern) der statischen und dynamischen Beanspruchung entsprechend abzustufen, was in einfacher Weise durch den Formenbau bestimmt werden kann.To improve the mechanical properties, the foam core can be added locally by means of inserts made of foam with a higher specific weight or with inserts made of wood or plastic or metal reinforced. The thickness of the top layer can also correspond to the flow of forces to be changed. Furthermore, there is any freedom to adjust the total strength z. B. of shell elements (top layer together with foam core) according to the static and dynamic load, which can be determined in a simple way by the mold construction.

Die Verbindung von derartigen Leichtstoff-Verbund-Konstruktionen mit Stahl, Holz, Kunststoff oder mit sich selbst wird vorzugsweise mit Kalt- oder Heißklebern auf Polyurethanbasis durchgeführt. Auch eine mechanische Verbindung der Bauelemente durch Schrauben und Nieten ist gegeben, wenn im Bereich der Verbindungsstellen eine örtliche Verstärkung des Schaumstoffkerns durch Metall, Holz, Kunststoff oder spezifisch schwerere Schaumstoffe und eine Erhöhung der Deckschichtwandstärke vorgesehen ist.The connection of such lightweight composite structures with steel, wood, plastic or with itself is preferably carried out with cold or hot glue based on polyurethane. There is also a mechanical connection between the components using screws and rivets, if a local reinforcement of the foam core is carried out in the area of the connection points Metal, wood, plastic or specifically heavier foams and an increase in the outer layer wall thickness is provided.

Das Verfahren gemäß Erfindung ist geeignet für die Herstellung ^ypn Bauteilen für den Hausbau und Bauteilenijurjien konstruktiven Ingenieurbau^ ferner fur**^arpsseriebau, JWaggJjn^, Flugzeug-, Schiff- undBootsbau sowie Tür. B ehalter .aller Art, Bauteile der Isolierindustrie und Elektrotechnik. Erwähnt seien folgende Beispiele: Türen, J^enster^ _Wandplatten,..Wandkonstruktion, Deckenkonstruktion, DachstuhUconsTruktion, MÖbelbau, Wasch becken, _Wannen, Mastbau, Karosserieteile und, ganze Karosserien ~fuf "Personen- und Lastkraftwagen (dröhnsichere Bauteile), Waggonschalen; elemente und Waggonembauteile, Rumpf, Flügel, LeitwerkT Landeklappen, Einbauteile des Flugzeugs (beulsteife Leichtkonstruktion), Bauteile des Schiffbaus (ZwisdKnwäjade^Türenus.w· und Bootskörper), Isolierschalen für Kälte und Wärme, Kühlschränke, Kühlmöbel aller Art, Radiogehäuse., und Gehäuse für Fernsehapparate, Sportgeräte, Verpackungs_: The method according to the invention is suitable for the production of components for house building and building structures ilenijurjien structural engineering, furthermore for ** ^ arpsseriebau, JWaggJjn ^, aircraft, ship and boat building as well as door . B eh old Mongolo way component e of the insulation industry and electrical engineering. The following examples may be mentioned: Doors, window panels, wall panels, wall construction, ceiling construction, roof structure construction, furniture construction, wash basins , walls, mast construction, body parts and whole bodies for cars and trucks (drone-proof components), wagon shells ; elements and wagon components, fuselage, wings, tail unit, landing flaps, built-in parts of the aircraft (bulging-resistant lightweight construction), shipbuilding components (ZwisdKnwäjade ^ doors etc. and hulls), insulating shells for cold and warmth, refrigerators, refrigeration cabinets of all kinds, radio housings., and housings for televisions, sports equipment, packaging _:

insbesondere Tropenhelme^ " —»--«»especially pith helmets ^ "-» - «»

Beispielexample

Aus einem Gemisch (20 : 80) aus kalt- oder heißhärtenden Polyesterharzen und Bimskies werden etwa 10 mm starke Platten hergestellt. Diese Platten können zur Erhöhung der statischen Festigkeit mit Eiseneinlagen bewehrt werden. Zwischen zwei derartig vorfabrizierte Platten, die im Kaltverfahren in etwa 60 Minuten ausreagiert sind und im Heißverfahren in wesentlich kürzerer Zeit weiterverarbeitbar sind, wird in einem festzulegenden Abstand ein treib- und reaktionsfähiges Gemisch vorzugsweise für die Erzeugung von Schaumstoffen auf Polyurethanbasis eingetragen. Das treibfähige Gemisch füllt den vorhandenen Hohlraum zwischen den aufgestellten Deckplatten vollkommen aus und verbindet sich intensiv mit den Deckplatten. Das spezifische Gewicht des Schaumstoffkerns wird zweckmäßig zwischen 100 und 200 kg/m³ gewählt, wobei höhere spezifische Gewichte dadurch Vorteile bieten, daß die frei liegende Schaumstofffläche hohe Stoß- und Abriebfestigkeit und geringe Wasseraufnahme zeigt und außerdem ein hohes spezifisches Gewicht des Schaumstoffes eine ausreichende Schubfestigkeit der Gesamtplattenkombination, besonders für die Randzonen des Bauelements, aufweist. Der Abstand der Außendeckplatten aus Polyesterharz— Bims kann den Beanspruchungen der Platten oder evtl. auch schalenförmigen Bauelementen entsprechend vergrößert werden.From a mixture (20:80) of cold- or hot-curing polyester resins and pumice, panels about 10 mm thick are made. These plates can be reinforced with iron inserts to increase the static strength. Between two such prefabricated panels, which have reacted in about 60 minutes in the cold process and can be further processed in a much shorter time in the hot process, a foaming and reactive mixture is added at a distance to be determined, preferably for the production of polyurethane-based foams. The propellant mixture completely fills the existing cavity between the installed cover plates and combines intensively with the cover plates. The specific weight of the foam core is expediently ^{chosen between 100 and 200 kg / m 3} , with higher specific weights offering advantages in that the exposed foam surface shows high impact and abrasion resistance and low water absorption and, in addition, a high specific weight of the foam provides sufficient shear strength the overall plate combination, especially for the edge zones of the component. The distance between the outer cover plates made of polyester resin - pumice can be increased according to the loads on the plates or possibly also shell-shaped structural elements.

Claims (4)

PATENTANSPKÜGHE:PATENT APPLICATIONS: ι. Verfahren zum Herstellen von tragfähigen Leichtstoff-Verbund-Konstruktionen aus Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß Deckschichten aus Polyesterharz mit Schaumstoffen auf Polyurethanbasis zu Bauelementen aller Art vereinigt werden.ι. Process for producing stable Lightweight composite structures made of plastics, characterized in that cover layers Made of polyester resin with polyurethane-based foams to create all kinds of construction elements be united. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aushärtung der Polyesterdeckschichten die beim Schäumen der Polyurethanschaumstoffe auftretende Reaktionswärme benutzt wird.2. The method according to claim i, characterized in that that for the curing of the polyester cover layers during the foaming of the polyurethane foams occurring heat of reaction is used. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterdeckschichten durch Gewebe- oder Matteneinlagen verstärkt werden.3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the polyester cover layers be reinforced by fabric or mat inlays. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Bauelemente untereinander oder mit Metall. Holz oder Kunststoffen vorzugsweise durch Klebstoffe auf Polyurethanbasis oder Klebstoffe auf Polyesterharzbasis erfolgt.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the connection of the Components with one another or with metal. Wood or plastics preferably through Adhesives based on polyurethane or adhesives based on polyester resin takes place. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 853 198, 626942; deutsche Patentanmeldung M 11195 X/34ε; französische Patentschrift Nr. 951 768; britische Patentschrift Nr. 588 617.Referred publications: German Patent Nos. 853 198, 626942; German patent application M 11195 X / 34ε; French Patent No. 951 768; British Patent No. 588 617. © 9568 11.© 9568 11.