Verfahren zur Herstellung von Tafeln aus Kunststoff und nach diesem Verfahren hergestellte Kunststofftafel
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Tafeln aus Kunststoff und auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Kunststofftafel.
Kunststoffplatten haben sich seit einigen Jahren infolge ihrer Unzerbrechlichkeit, ihres geringen Gewichtes und ihrer Wetterbeständigkeit für Bauzwecke und viele andere Anwendungsgebiete eingeführt. Sie können nach Wunsch durchsichtig hergestellt werden und haben dann eine hohe Lichtdurchlässigkeit. Sie können aber auch durchscheinend mit jeder gewünschten Streuwirkung oder schliesslich opak ausgebildet sein. Ein weiterer Vorteil ist ihre leichte Einfärbbarkeit. Die Kunststoffplatten sind im allgemeinen mit Glasfasern, z. B. Glasfasermatten oder -geweben, verstärkt. Für die Verstärkung können ausser Glasfasern gegebenenfalls auch andere faserige Materialien, wie Asbest, Steinwolle oder Kunststofffäden, verwendet werden.
Die Kunststoffplatten werden aus Harzen der verschiedensten Zusammensetzung hergestellt, z. B. aus Polyester-, ungesättigten selbstverlöschenden Polyesterharzen, Epoxy-, Phenol-, Melamin- oder Silikonharzen.
Bei einigen Anwendungsgebieten ist es nachteilig, dass diese Platten einen sehr geringen Elastizitätsmodul haben und somit eine sehr geringe Steifigkeit besitzen. Aus diesem Grund werden Tafeln aus diesen Materialien, die eine grössere Steifigkeit haben sollen, in der Regel in gewellter Form hergestellt.
In vielen Fällen, z. B. beim Verglasen normaler Fensterrahmen, bei freistehenden Trennwänden, im Behälterbau oder bei Oberlichtern können gewellte Tafeln aber nur unter Verwendung besonderer Hilfsmittel zur Abdichtung an den Rändern eingesetzt werden und haben sich daher nicht eingeführt.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss durch das Verfahren zum Herstellen von Kunststofftafeln und die nach diesem Verfahren hergestellten Tafeln vermieden. Dieses Verfahren zum Herstellen von mit einem Rahmen versehenen, glasfaserverstärkten Kunststofftafeln besteht darin, dass eine noch nicht auspolymerisierte, glasfaserverstärkte Folie oder Pl'atte aus einem beim Auspolymerisieren schrumpfenden Kunststoff, z. B. einem Polyesterharz, bzw. die Ausgangsprodukte zum Herstellen einer derartigen Folie oder Platte, also z. B. ein mit einem beim Härten schrumpfenden Polyesterharz getränktes Glasfaservlies oder Glasfasergewebe zusammen mit dem in sich steifen Rahmen, z.
B. einem Metallrahmen, auspolymerisiert werden, so dass ein Verbund von Rahmen und Kunststoffolie bzw. -platte erhalten wird, wobei die Kunststoffolie oder -platte in den Rahmen straff, trommelfell artig, gespannt ist.
Durch die Kombination des meist nur einen kleinen Teil der Tafel ausmachenden, steifen Rahmens mit der in diesem Rahmen straff gespannten Folie oder Platte von einer Dicke von z. B. 1-2 mm wird ein neues Bauelement von allgemeiner Anwendbarkeit geschaffen, das trotz Verwendung einer verhältnismässig geningen Kunststoffmenge eine hohe Steifigkeit und Festigkeit besitzt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Rahmen, z. B. aus Metall, auf einer oder beiden Seiten mit einer Glasfasermatte oder einem Glasfasergewebe bedeckt und die Fasermatte bzw. das Fasergewebe darauf mit einem beim Auspolymerisieren schrumpfenden Kunststoff, z. B. einem Polyesterharz, getränkt, worauf das Harz durch Einwirken von Katalysatoren, Beschleunigern und/oder Wärme auspolymerisiert wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann bei der Herstellung der neuen Tafel aber auch so vorgegangen werden, dass ein Rahmen, z. B. aus Metall, auf seiner einen Seite mit einer Platte aus auspolymerisiertem Kunststoff, z. B. aus Polyesterharzen, verbunden, z. B. verklebt, und auf seiner anderen Seite darauf teilweise oder vollständig mit Glasfasern, z. B. einer Glasfasermatte oder einem Glasfasergewebe, bedeckt wird, worauf die Glasfasermatte bzw. das Glasfasergewebe mit einem beim Auspolymerisieren schrumpfenden Harz getränkt und das Harz schliesslich durch Einwirken von Katalysatoren, Beschleunigern und/oder Wärme auspolymerisiert wird.
Die gemäss der Erfindung hergestellten Kunststofftafeln bestehen demgemäss aus einem in sich steifen Rahmen, z. B. aus Metall, und einer an diesem Rahmen trommelfellartig gespannten Folie oder Platte, die durch Auspolymerisieren eines bei diesem Vorgang schrumpfenden Kunststoffs, z. B. eines Polyesterharzes, hergestellt ist.
Besondere Ausbildungen von Rahmen und Folie können dazu dienen, eine möglichst feste Verbindung dieser Teile zu erreichen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 a, 1 b und 2 zwei verschiedene Ausfüh- rungen der neuen Tafel, quergeschnitten,
Fig. 3 eine abgewandelte Tafel der neuen Art, von oben gesehen und quergeschnitten,
Fig. 4 und 5 zwei neue Tafeln quergeschnitten,
Fig. 6 eine grössere, mit einer Öffnung versehene Tafel, von oben gesehen, und
Fig. 7 bis 10 die gleiche Tafel quergeschnitten in verschiedenen Ausführungsbeispielen, wobei in diese Öffnung Folien oder Platten im Sinne der Erfindung eingesetzt sind.
Bei der in Fig. la dargestellten Ausführungsform ist der steife, flache Rahmen 1, z. B. aus Metall, nur auf seiner einen Seite mit einer glasfaserverstärkten Folie bzw. Platte 2 aus Polyesterharzen von z. B.
1-2 mm Stärke unter Spannung verbunden. Der flache Rahmen 1 kann, wie dies in Fig. lb dargestellt ist, jedoch auch vollständig von der mit Glasfasern verstärkten Folie bzw. Platte 2 umgeben sein.
In diesem Falle wird der Rahmen gegen jede Korrosion geschützt. Durch Verlängerung der Folie bzw.
Platte über den Rahmen 1 hinaus kann ein Einfassrand 3 geschaffen werden, der das Einsetzen der Platte, beispielsweise in einen Fensterrahmen, erleichtert.
Bei der Herstellung der neuen Tafeln kann aber auch so verfahren werden, dass der flache Rahmen 1 zunächst z. B. durch Verkleben mit einer fertigen Platte 2a aus beliebigen Kunststoffen, z. B. aus Polyesterharzen, verbunden wird. Darauf wird der Rahmen auf seiner nicht mit der Platte verbundenen Seite in der beschriebenen Weise mit einem Glasfaservlies bedeckt, dieses mit Harz getränkt und das Harz dann anschliessend auspolymerisiert. Es entsteht dann zwischen der Platte 2a, dem Rahmen 1 und dem unter Schrumpfen auspolymerisierten Kunststoff ein fester, unter Spannung gehaltener Verbund gemäss Fig. 2.
Wie die Fig. 3 veranschaulicht, kann der Rahmen 1 durch Querstreben 4, 5 unterteilt sein, wodurch innerhalb des Gesamtrahmens einzelne Gefache geschaffen sind, die mit einzelnen Folien bzw. Platten oder, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, durch eine sich über den ganzen Rahmen erstreckende Folie oder Platte bespannt sind.
Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist der flache Rahmenteil 6 bzw. 7, der parallel zur Folien- bzw. Plattenebene verläuft, an seinem äusseren Rande mit einer Querleiste 8 bzw. 9 verbunden, so dass ein T- bzw. L-förmiges Rahmenprofil entsteht. Der Teil 6 bzw. 7 des Rahmens kann mit Bohrungen 10 versehen sein, durch die die Kunststoffmasse hindurchtritt, um so einen besonders festen Verbund von Rahmen und Folie bzw. Platte sicherzustellen. Zu dem gleichen Zweck kann der innere Rand des Rahmenteils 7 einen wulstförmigen Ansatz 11 (Fig. 5) haben.
Fig. 6 veranschaulicht eine grössere, als Rahmen dienende Platte 12, z. B. aus Asbestzement, aber auch aus beliebigen anderen Werkstoffen, die mit einer oder mehreren kleinen fensterartigen Öffnungen 13 versehen ist, in welche die glasfaserverstärkten Kunststoffolien oder Kunststoffplatten eingespannt sind. Die einzelnen, in den Fig. 7 bis 10 gezeigten Querschnitte veranschaulichen die Art und Weise, in der die Kunststoffolie oder Platte 14 in die Öffnung eingespannt sein kann.
Wie in Fig. 4 veranschaulicht, können in der Folie oder Platte auch Fäden, Drähte oder Bänder 15 aus Metall, gefärbten Kunststoffen oder dergleichen angeordnet sein, um die Einbruchsicherheit der fertigen Kunststofftafel zu erhöhen oder eine dekorative Wirkung zu erzielen. Diese Einlagen können mit dem Rahmen fest verbunden sein und z. B. durch Einpressen oder Einpolymerisieren in die Folie oder Platte eingebracht sein. Die Einlagen können parallel nebeneinander liegen oder in Form eines Musters, z. B. als Netz oder Geflecht, in der Folie oder Platte angeordnet sein.
Selbstverständlich kann der Rahmen auch jede beliebige andere Form haben, z. B. rund sein oder nur drei Seiten einer rechteckigen Platte umgeben.
Ferner kann der Rahmen dem späteren Bauwerk angepasst sein, also z. B. aus einem Fensterflügel oder einem Abdeckrahmen für Frühbeete bestehen. Ebenfalls können auch beliebige andere Körper mit flachen Begrenzungen in der angegebenen Weise mit Folien oder Platten aus Kunststoff bespannt sein, beispielsweise Aufbauten, Rahmen für Doppelscheiben oder dergleichen.
Bei der Herstellung der neuen Tafeln wird beispielsweise so vorgegangen, dass eine ebene Unterlagsplatte, z. B. eine Metallplatte, zur Erleichterung des späteren Ablösens der fertigen Platte mit einem Trennmittel beschichtet wird. Auf die Platte wird dann ein Glasfaservlies oder ein Glasfasergewebe oder dergleichen und darauf der Metallrahmen gelegt.
Die Oberfläche des Rahmens kann dann noch mit weiteren Teilen von Glasfaservlies abgedeckt werden.
Darauf wird das Glasfaservlies mit einem beim Auspolymerisieren schrumpfenden Kunststoff getränkt, dem in an sich bekannter Weise Katalysatoren und Beschleuniger zugesetzt sein können. Das Auspolymerisieren erfolgt bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur. An Stelle eines auf die Auflageplatte aufgetragenen Trennmittels kann die Auflageplatte auch mit einer Trennfolie, z. B. aus Zellglas ( Cellophan , eingetragene Marke) oder Hydratcellulose bedeckt sein. Ferner wird das mit Kunststoff getränkte Vlies bei Verwendung nur unter Luftabschluss aushärtender Harze auch auf seiner Oberseite mit einer Trennfolie abgedeckt.
Zur Herstellung der neuen Platten können alle unter Schrumpfung erstarrenden oder härtenden Harze verwendet werden. Vorzugsweise werden unter Schrumpfung härtende Polyesterharze benutzt.
Bei der Herstellung dieser Polyesterharze wird in bekannter Weise zunächst eine mehrbasische ungesättigte Carbonsäure (z. B. Maleinsäure, Fumarsäure, Itakonsäure oder deren Anhydride) mit einem gesättigten zweiwertigen Alkohol (z. B. Allylalkohole, Glykole oder Polyglykole) zu einem ungesättigten Alkydharz umgesetzt. Dieses Alkydharz wird dann mit ungesättigten polymerisierbaren Verbindungen (wie z. B.
Styrol, Cyclopentadien, Cyclohexen oder Methylmethacrylat) versetzt, worauf dann nach Zumischung von Katalysatoren und Beschleunigern und Aufstreichen des Harzes auf das Glasfaservlies die Härtung in bekannter Weise in wenigen Stunden bei Zimmertemperatur erfolgt. An Stelle der vorbeschriebenen Harze können aber auch ungesättigte selbstverlöschende Polyesterharze oder Epoxydharze bzw.
Phenol-, Melamin-, Silikonharze oder andere unter Schrumpfung auspolymerisierende Kunststoffe verwendet werden.
Process for the production of plastic panels and plastic panels produced by this process
The present invention relates to a process for the production of panels made of plastic and to a plastic panel produced by this process.
Plastic sheets have been used in building and many other applications in the last few years because of their unbreakability, light weight and weather resistance. They can be made transparent if desired and then have a high level of light transmission. However, they can also be designed to be translucent with any desired scattering effect or, finally, to be opaque. Another advantage is that they are easy to color. The plastic sheets are generally covered with glass fibers, e.g. B. glass fiber mats or fabrics reinforced. In addition to glass fibers, other fibrous materials such as asbestos, rock wool or plastic threads can also be used for the reinforcement.
The plastic sheets are made from resins of various compositions, e.g. B. from polyester, unsaturated self-extinguishing polyester resins, epoxy, phenolic, melamine or silicone resins.
In some areas of application, it is disadvantageous that these plates have a very low modulus of elasticity and thus have a very low rigidity. For this reason, panels made of these materials, which should have a greater rigidity, are usually made in a corrugated shape.
In many cases, e.g. B. when glazing normal window frames, with free-standing partition walls, in container construction or with skylights, but corrugated panels can only be used with the use of special aids to seal the edges and have therefore not been introduced.
According to the invention, these disadvantages are avoided by the method for producing plastic panels and the panels produced by this method. This process for the production of glass fiber reinforced plastic panels provided with a frame consists in that a not yet fully polymerized, glass fiber reinforced film or plate made of a plastic that shrinks during polymerization, e.g. B. a polyester resin, or the starting products for producing such a film or plate, so z. B. a soaked with a shrinking polyester resin when hardening glass fiber fleece or fiberglass fabric together with the rigid frame, z.
B. a metal frame, are polymerized so that a composite of frame and plastic film or plate is obtained, wherein the plastic film or plate is taut, eardrum-like, stretched in the frame.
By combining the mostly only a small part of the table making, stiff frame with the tightly stretched film or plate in this frame with a thickness of z. B. 1-2 mm, a new component of general applicability is created, which despite the use of a relatively small amount of plastic has a high rigidity and strength.
In a preferred embodiment of the invention, a frame, e.g. B. made of metal, covered on one or both sides with a glass fiber mat or a glass fiber fabric and the fiber mat or the fiber fabric on it with a plastic that shrinks when polymerizing, z. B. a polyester resin, whereupon the resin is polymerized out by the action of catalysts, accelerators and / or heat.
In a further embodiment of the invention, however, the procedure for producing the new panel can also be such that a frame, e.g. B. made of metal, on one side with a plate made of polymerized plastic, for. B. of polyester resins, connected, e.g. B. glued, and on its other side on it partially or completely with glass fibers, for. B. a glass fiber mat or a glass fiber fabric is covered, whereupon the glass fiber mat or the glass fiber fabric is soaked with a shrinking resin when polymerizing and the resin is finally polymerized by the action of catalysts, accelerators and / or heat.
The plastic panels produced according to the invention consist accordingly of a rigid frame, for. B. made of metal, and a drumhead-like stretched film or plate on this frame, which by polymerizing a shrinking plastic during this process, z. B. a polyester resin is made.
Special designs of the frame and foil can serve to achieve a connection of these parts that is as strong as possible.
The invention is shown in the drawing in various exemplary embodiments, namely show:
Fig. 1 a, 1 b and 2 two different versions of the new board, cross-sectioned,
3 shows a modified table of the new type, seen from above and in cross section,
4 and 5, two new panels in cross-section,
Figure 6 is a larger, apertured panel viewed from above; and
7 to 10 show the same panel in cross-section in different exemplary embodiments, foils or plates being inserted into this opening in the sense of the invention.
In the embodiment shown in Fig. La, the rigid, flat frame 1, for. B. made of metal, only on one side with a glass fiber reinforced film or plate 2 made of polyester resins of z. B.
1-2 mm thick connected under tension. As shown in FIG. 1b, the flat frame 1 can, however, also be completely surrounded by the film or plate 2 reinforced with glass fibers.
In this case the frame is protected against any corrosion. By extending the film or
Plate beyond the frame 1, a border 3 can be created, which facilitates the insertion of the plate, for example in a window frame.
In the manufacture of the new panels, however, the procedure can also be such that the flat frame 1 initially z. B. by gluing with a finished plate 2a made of any plastics, for. B. polyester resins connected. The frame is then covered on its side not connected to the plate with a glass fiber fleece in the manner described, this is impregnated with resin and the resin is then fully polymerized. A firm composite, held under tension, according to FIG. 2, is then created between the plate 2a, the frame 1 and the plastic that has polymerized out through shrinkage.
As Fig. 3 illustrates, the frame 1 can be divided by cross struts 4, 5, whereby individual compartments are created within the overall frame, which with individual foils or plates or, as shown in the drawing, through a whole frame extending film or plate are covered.
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the flat frame part 6 or 7, which runs parallel to the plane of the film or plate, is connected at its outer edge to a transverse strip 8 or 9, so that a T or L -shaped frame profile is created. The part 6 or 7 of the frame can be provided with bores 10 through which the plastic compound passes in order to ensure a particularly strong bond between the frame and the film or plate. For the same purpose, the inner edge of the frame part 7 can have a bead-shaped projection 11 (FIG. 5).
Fig. 6 illustrates a larger, serving as a frame plate 12, e.g. B. from asbestos cement, but also from any other material, which is provided with one or more small window-like openings 13 in which the glass fiber reinforced plastic films or plastic plates are clamped. The individual cross-sections shown in FIGS. 7 to 10 illustrate the manner in which the plastic film or plate 14 can be clamped into the opening.
As illustrated in FIG. 4, threads, wires or bands 15 made of metal, colored plastics or the like can also be arranged in the film or plate in order to increase the burglary resistance of the finished plastic panel or to achieve a decorative effect. These deposits can be firmly connected to the frame and z. B. be introduced by pressing or polymerizing into the film or plate. The deposits can be parallel to each other or in the form of a pattern, e.g. B. be arranged as a network or braid in the film or plate.
Of course, the frame can also have any other shape, e.g. B. be round or surround only three sides of a rectangular plate.
Furthermore, the frame can be adapted to the later building, so z. B. consist of a window sash or a cover frame for cold frames. Likewise, any other body with flat boundaries can also be covered in the specified manner with foils or plates made of plastic, for example superstructures, frames for double panes or the like.
In the manufacture of the new panels, the procedure is, for example, that a flat base plate, e.g. B. a metal plate, is coated with a release agent to facilitate later detachment of the finished plate. A glass fiber fleece or a glass fiber fabric or the like is then placed on the plate and the metal frame on top.
The surface of the frame can then be covered with further parts of glass fiber fleece.
The glass fiber fleece is then impregnated with a plastic that shrinks when polymerizing to completion, to which catalysts and accelerators can be added in a manner known per se. Polymerization takes place at room temperature or at an elevated temperature. Instead of a release agent applied to the platen, the platen can also be coated with a release film, e.g. B. made of cell glass (cellophane, registered trademark) or hydrate cellulose. Furthermore, the plastic-impregnated fleece is also covered on its upper side with a separating film when using only resins that harden in the absence of air.
All resins that solidify or harden with shrinkage can be used to produce the new panels. Polyester resins which cure with shrinkage are preferably used.
In the production of these polyester resins, a polybasic unsaturated carboxylic acid (e.g. maleic acid, fumaric acid, itaconic acid or their anhydrides) is first reacted with a saturated dihydric alcohol (e.g. allyl alcohols, glycols or polyglycols) to form an unsaturated alkyd resin. This alkyd resin is then mixed with unsaturated polymerizable compounds (such as
Styrene, cyclopentadiene, cyclohexene or methyl methacrylate) are added, whereupon, after admixing catalysts and accelerators and brushing the resin onto the glass fiber fleece, curing takes place in a known manner in a few hours at room temperature. Instead of the resins described above, unsaturated self-extinguishing polyester resins or epoxy resins or
Phenolic, melamine, silicone resins or other plastics that polymerize with shrinkage can be used.