DE2461399A1

DE2461399A1 - Verfahren zur herstellung von sandwichplatten

Info

Publication number: DE2461399A1
Application number: DE19742461399
Authority: DE
Inventors: Heinrich Boden; Ulrich Von Dr Gizyck; Uwe Gronemeier; Dietmar Dr Schaepel
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1974-12-24
Publication date: 1976-07-08
Also published as: JPS5189567A; BE836923A; BR7508576A; NL7514944A; FR2295830A1; SE7514519L

Description

Bayer Aktiengesellschaft

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

509 Leverkusen, Bayerwerk

23. Dez, 1974

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur kontinuierlichen Herstellung von Platten beliebiger Größe aus Schaumkunststoff en mit Sandwichstruktur, welche in einem nachfolgenden thermoplastischen Präge- und/oder Tiefziehvorgang zu steifen, selbsttragenden, flächigen und/oder sphärischen Gebilden, v/i ο Verkleidungen, Abdeckungen u.a. verformt werden können und ggfs mit dekorativen Deckschichten ausgerüstet sind.

Die Herstellung von Schaumkunststoffplatten ist in an sich bekannter Weise nach verschiedenen Verfahren durchführbar. So kann man Platten aus z.B. Polyurethan-Schaumkunststoffen herstellen, indem man

1. Schaumstoffblocke kontinuierlich in sogenannten Block— schaumanlagen in Dicken von z.B. 1 m und Breiten you z.B. : 2 m fährt und diese anschließend zu Platten gewünschter Dicke, Breite und Länge, z.B. zu Matratzen.aufspaltet.

2. Eine weitere Möglichkeit besteht in der kontinuierlichen Herstellung von Schaumkunststoffplatten gewünschter Dicke und Breite in sogenannten Doppeltransportbandanlagen. Diese Platten können anschließend auf die gewünschte Länge abgeschnitten werden. Wie in der Literatur einschlägig beschrieben, ist das Schäumen zwischen Deckschichten (z.B. Papier, Vliese, Gips- und Metallplatten) z.B. auf dem Wurmeisoliersektor. zur Herstellung von Platten mit geschäumtem Kern und massiver Deckschicht grundsätzlich möglich und großtechnisch im Einsatz.

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3. Zusätzlich- zu den kontinuierlichen Fertigungsverfahren ir, 'j

auch die diskontinuierliche Herstellung von Sandwichplatten . mit Schaumstoffkern sowie von Strukturschaumfornteilen bekannt.

Man ist zwar in der Lage, aus Schaumkunststoffplatten nach 1., welche aufgrund des Herstellungsverfahrens gleichmäßige Dichtcvcrteilung und Zellstruktur über ihren Gesamtquerschnitt haben, durch z.B. nachträgliches Flamm- oder Klebekaochiorcn von Deckschichten Sand vj ichplatt en herzustellen. Es ist aber bei diesem Verfahren nicht möglich, einen Anteil der während des Reaktionsprozesses entstehenden Schaumstoffmasse in der Randzono der entstehenden Platte zu deponieren und damit die Eigenschaften der. Schaumstoffes zu einer Steifigkeitserhöhung auszunutzen.

Diese Möglichkeit besteht zwar bei dem Verfahren nach ?.. durch Verwendung von z.B. Paservliesen als Deckschichten. Diese Vlierjo setzen aber aufgrund ihrer geringen Dehnbarkeit in Länge und Breite der thermoplastischen Verformung solcher Platten enge Grenzen und sind zusätzlich verhältnismäßig teuer.

Bei der diskontinuierlichen Fertigung nach 3- wirken sich bei großflächigen Teilen geringer Dicke die langen, ungünstiric-nFIi <-·[.'.-wege der Reaktionsmischung nachteilig aus. Sie bewirken lange Reaktions- und Formstandzeiten bei relativ hohen Dichten und unterschiedlicher Dichteverteilung über die Plattenfläche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches die Herstellung von steifen Sandwichplatten gestattet, die anschließend thermoplastisch verformt worden können, wobei die thermoplastische Verformbarkeit des Reaktionr,-schaumkunststoffes durch die Deckschichten nicht bcointräohl;ir;t; werden darf. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelοοt, daß in einer Doppeltransportbandanlage eine schüuinfähige Reaktionsmischung auf eine kontinuierlich durchlaufende, wannenartir;

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geführte dünne Bann aus teilweise oder ganz offenzelligem, weichem Schaumkunststoff in an sich "bekannter Weise aufgetragen wird. Die schäumfähige, flüssige Reaktionsmischung ■ 'dringt teilweise in definiertem Umfange in die offenen Zellen der weichen Schaumstoffbahn ein und expandiert gegen eine von oben zugeführte weitere, gleichartige Schaumstoffbahn, welcheebenfalls teilweise durchtränkt wird. In den offenen Zellen beider Schaumstoffbahnen wird also Reaktionsmasse deponiert, so daß Schaumstoffplatten entstehen, welche sich in besonders vorteilhafter Weise durch einen Schaumstoffkern geringer Dichte und Randzonen hoher Dichte auszeichnen, wobei die Randzonen aus einem Gerüst aus weichem, dehnfähigem Schaumkunststoff und eingelagerter Masse des die Kernlage bildenden, steifen Schaumkunststoffs bestehen .

Ein weiterer entscheidender Vorteil dieser Kombination ist darin zu sehen, daß das Randzonengerüst aus weichem, hochelastischem Schaumkunststoff die thermoplastische Verformbarkeit der steifen eingelagerten Masse und damit der Sandwichplatte nicht beeinträchtigt. Bei den nachfolgenden Arbeitsgängen, wie Prägen tmcl/ oder Tiefziehen, lassen sich daher die thermoplastischen Eigenschaften solcher Platten voll nutzen. Theoretisch ist zwar auch der Einsatz· von dehnfähigen Textilgebilden anstelle von Weichschaumkunststoffbahnen als Deckschichtwerkstoff möglich. Die. Anwendung solcher gegenüber Weichschaumstoffbahnen sehr teuren textlien Bahnen ließe sich nur rechtfertigen, wenn sie zusätzlich zu einer definierten RandZonenausbildung auch noch dekorative Funktionen übernehmen könnten. Diese Bahnen worden aber vollständig durchtränkt, so daß sie nicht als Dekorschichten dienen können. Außerdem müßte in diesem Falle bei der Herstellung in der Doppeltransportban^Lanlage zusätzlich eine Trennfolie, zwischen Textilbahn und Bandanlage aus_; z.B. Papier oder Kunst- · stoff als Schutz gegen Verschmutzung durch stark klebriges Reaktionsgeraisch mittransportiert werden.,Papier bzw. Folio wären nur einmal verwendbar und wirken daher kostenorhöhpnd. Die weiche Schaumkunststoffbahn übernimmt in^ besonders vorteil-

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hafter Weise die Funktion einer solchen Sperrschicht zwischen aufschäumender, klebriger Reaktionsmischung und Bandanlage. Sie ist in ihrer Zeilstruktur und Dicke variabel und kann damit leicht so eingestellt werden, daß die flüssige Reaktionsmischunn; zwar in definiertem Umfang in sie eindringen aber nicht durchdringen kann. Durch die in weiten Grenzen veränderliche Qualität der weichen Schaumkunststoffbahnen (z.B. offenzellig - geschlossenzellig, grobporig - feinporig, niedrige Dichte - hohe Dichte, unterschiedliche Dicke, unterschiedliche Rohstoffe) läßt sich die Randzonenausbildung der thermoplastisch verformbaren Sandwichplatten kostengünstig in weiten Grenzen in sehr vorteilhafter Weise beeinflussen und auf spezielle Anwendungsgefälle abstimmen. (Beispiel: Verbesserung der Luftschallabsorption des Fertigteiles durch dickere Weichschaumstoffbahn).

Die gute thermische Isolierwirkung der Weichschaumstoffbahn ermöglicht zusätzlich eine wesentliche- Vereinfachung der für den Reaktions- und Schäumprozeß innerhalb der Doppoltransportbandanlage erforderlichen Temperaturführung und eine Reduzierung der Temperierleistung.

Die Verwendung der Weichschaumstoffbahnen zur Ausbildung der Randzonen läßt .in besonders vorteilhafter Weise die Ausrüstung der Sandwichplatten mit dekorativen Deckschichten nach mehreren Verfahren zu. ·

1. Möglichkeit:

Vorzugsweise die obere Weichschaurastoffbahn ist vor der Plattenherstellung schon mit einer Dekorschicht ausgerüstet worden (z.B. Flamm- oder Klebekaschieren von dehnfähigen, flächigen Textilgebilden, Thermoplastfolien o.a.). Die kaschierte Bahn wird mit außenliegender Dekorschicht in die Doppeltransportbandanlage eingefahren. Ein Durchtränken der Dekorschicht durch die schäum fähig ο Realction.smicchunc IcU nicht au befürchten. Dieses Verfahren wird vorzugewoine nnc;owendet beim Einsatz von Dekorschichten, welche durch die zum • späteren thermoplastischen Formgebungsvorgang (Prägen, Tiof-

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ziehen) erforderlichen Temperaturen (z.B. 17O⁰C) nicht geschädigt werden.

2. Möglichkeit:

Die Dekorschicht wird erst beim thermoplastischen Formgebungr,-vorgang mit der Sandwichplatte durch Verklebung verbunden.Indies em Falle wird z.B. ein Vorformling aus dieser Dekorschicht • in das kalte oder nur schwach temperierte Präge- oder Tiefziehwerkzeug eingelegt und ggf. mittels Vakuum an die formgebende Werkzeugoberfläche angesaugt. Anschließend wird die vorher in einer Heizvorrichtung entsprechend dem thermon!or;tischen Verformungsvorgang temperierte Sandwich].-)latte zwinchon Stempel und Gesenk des Präge- oder Tiefziehwerkzeuges eingezogen, durch nachfolgendes Schließen der Presse zwischen Stempel und Gesenk thermoplastisch verformt und über vorher aufgetragene Klebstoffe mit der Dekorschicht verbunden. Nach einer entsprechenden Abkühlzeit kann das fertige Formteil den Werkzeug entnommen werden.

Dieses Verfahren wird vorteilhaft angewendet beim Einsatz von Dekorschichten, welche durch die in der Heizvorrichtung entstehenden Temperaturen geschädigt wurden sowie in einer Fertigung mit sehr oft wechselnden und sehr unterschiedlichen Dekorschichten. ·

J. Möglichkeit:

Beflocken der Formteile nach dem Präge- oder Tiefziohvorgang.

Beispiele

1. Auf einer Doppeltransportbandanlage wurden 2 weiche Polyuro-■than-Schaumstoffbahnen, je 1,5 mm dick, Porengröße ca. 0,2 mm 0, ca. 90 °/o offene Zellen, Dichte ca. 28 kg/m^, al π obere und untere Deckschicht verwendet. Der Zwischenraum zwischen oberem und unterem Transportband war auf :>0 mm eingestellt. Auf der unteren Deckschicht wurde in an sich bei:; Weise eine schäumfähige Reaktionsmischung, bestehend aur.·.

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1 Teil eines Polyolgemisch.es, mittlere OH-Zahl 5GO, 5,5 Teilen eines modifizierten 4.4·¹ Diphenylmethon-. diisozyanates, WCO-Gehalt 25 % und 0,5 Teilen Monofluortrichlormethan,

gleichmäßig aufgetragen. Innerhalb der Doppel transport! Kühlanlage, in der thermostatisch geregelt eine Temperatur von ca. 60 C herrschte, expandierte das Rcaktionngomi:;,ch :·,ν;ϊ.::".]ι·\Ί den Schaumstoffbahnen und durchtränkte diese in einer Tj el..· von ca. 0,5 mm. Nach der Aushärtung entstanden Platten von. 50 mm Stärke. Die mittlere Dichte dieser Sandwichplatt on 1·~π bci ca. 4-6 kg/m . Das Kexmmaterial^ wies eine Dichte von ca. 56 lcg/τΐτ auf. Durch die Einlagerung von Reaktionsgenicr.h in den Deckschichten 2 und 5 wurde in den Randzoncn 4 und 5

■ die Dichte auf ca. 450 kg/irr erhöht. Hierbei wurden ca. 20 % des Reaktionsgemisches in ca. 2 % der Plattcnstärke eingelagert, was zu einer wesentlichen Steif igkeitscrhö'hung führ to. Der Kern 1 war feinzellig, die Randzonen 4 und 5 waren mikroporös ausgebildet.

2. Auf einer Doppeltransportbandanlage wurden Bahnen aus gespaltenem Polyäthylen-Schaum als untere und aus Veich-Polyurethan-Schaumstoff als obere Deckschicht verwendet. Wie in Beispiel 1 war der Zwischenraum zwischen unterem und oberem Transportband auf 50 mm eingestellt und die Bandanlage, thermostatisch geregelt, auf ca. 60⁰C beheizt. Darin Beispiel 1 beschriebene Reaktionsgemisch wurde in an sich bekannter Weise auf die Polyäthylen-Schaumstoffbahn aufgetragen. Innerhalb der Bandanlage expandierte das Reaktionsgemisch zwischen den Deckschichten und durchtränkt diese. Die Randzone in der oberen Deckschicht aus Weich-Polyurcthan-Schaumstoff wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, in einor Dicke von ca. 0,5 mm ausgebildet, mit einer Dichte von ca. 4-50 kg/m^. Da der Polyäthylenschaumstoff geschlossenzellig ist, wurde die Randzone 6 nur in den beim Spaltvorgang angeschnittenen Zellen ausgebildet, was in einer Dicke, entsprechend dem mittleren Zellendurchmesser, von ca. 0,1 mm

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geschah; die Dichte betrug hier ebenfalls ca. 450 kg/m^. Dan Kernmaterial hatte dementsprechend eine Dichte von ca. 40 kg/m⁵.

Auch bei dieser Sandwichplatte waren der Kern feinwollig, und die Randzonen mikroporös ausgebildet.

3· Auf einer Doppeltransportbandanlage wurden 2 Weich-Polyurcthcjv-Schaumsto ff bahnen, je 1,5 mm dick, als untere und obere Deckschichten verwendet ( s. Beispiel 1). Die obere Schauinstoffb.-vin war zusätzlich mit einer Dekorschicht 7 aus Perlon-Velour ausgerüstet.

Die Herstellung der Plattenware erfolgte xvic in Beispiel 1 beschrieben. Die erhaltene Platte wies dieselben Merkmale wie die Platte aus Beispiel 1 auf, mit dem Unterschied, daß sich das Gewicht der Platte um das Glicht der Perlon-Velour-

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Ware (ca. 200 g/m ) erhöhte und die Platte mit der Dekorschicht verbunden war.

4.. In ein oben offenes, waagerecht angeordnetes Formwerkzeug zur Herstellung von Platten mit den Abmessungen 115 x 115 >- 3 era wurde ein Reaktionsgemisch nach Beispiel 1 eingebracht, nachdem zuvor in das Werkzeug, eine Weich-Polyurethan-Schaumstoffbahn (s. Beispiel 1) eingelegt und an der Innenseite des Werkzeugdeckels ebenfalls eine solche Weich-Polyurethan-Schaumstoffbahn plan angebracht worden war. Das Einbringen der, Rcaktionsgomisches erfolgte mittels einer an sich bekannten Austragsvorrichtung, die gleichmäßig über dem Werkzeug hin- um! herbewegt wurde, während das Werkzeug quer zu diesel' Bewegung unter der Austragsvorrichtung verfahren wurde. Nach dem Füllen wurde das Werkzeug mit dem Deckel, der auf die gewünschte Plattenstärke einstellbar war, verschlossen. Nach der Aushärtung der Platten wurden dieselben Werte wie bei den Platten aus Beispiel 1 gemessen.. ;

5· Auf einer Doppeltransportbandanlage wurden Thermoplastfolion : '(PVC-Folien).als untere und obere Deckschichten verwendet. : Dip Thermoplastfalien' waren auf der dem Kernmaterial zuge-

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wandten Seite mit einen Polyurethan-Klebstrich versehen. Die Herstellung der Plattenware erfolgte wie in Beispiel 1 "beschrieben.

Die erhaltenen Platten wiesen keine Randzonen, wie die Plnl;i;t>n aus den Beispielen 1, 2 und 3, auf. Das Kernmaberial war ub«;r in einer Dicke von ca. 2 mm auf beiden Seiton vcrcprödot. In diesen versprödeten Schichten war die Ausbildung der Zollstruktur gestört. Das Kernmaterial hatte hier keine iVr/bi. r?c:l <, und war bröselig (sandartig). Die so erhaltenen Platten γΑπΊ unb r auc hb ar.

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Claims

Ansprüche

1·. Verfahren zur Herstellung von thermoplastisch formbaren, steifen Platten aus organischen Schaumstoffen, welche einen Kern geringer Dichte und Randzonen hoher Dichte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine flüssige, schäunfähige, einen zäh-elastischen, thermoplastisch formbaren Schaumstoff bildende Reaktionsmischung zwischen und in Deckschichten auc mindestens teilweise offenzelligen elastischem Schaums tof. Γ-bahnen geringer Dichte einbringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten in einem kontinuierlichen Fertigungsvorgang hergestellt werden.
3. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten in einem diskontinuierlichen Pertigun.gcvorgan^ hergestellt werden.
4-. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3» dadurch gekonnzeichnet, daß die Deckschichten (2 und 3) vorzugsweise aus Polyurethan-Schaumstoffbahnen und/oder ggf. gespaltenen Polyäthylen-Schaumstoffbahnen bestehen.
5- Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 3i dadurch gekennzeichnet, daß Deckschichten bildende Schaumstoffbahncn in einer Rohdichte von 20 - 200 kg/m-', vorzugsweise JO - 100 1-:γ;/η eingesetzt werden.
■6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 5i dadurch gekennzeichnet, daß Deckschichten bildende Schaumstoffbahnen verwendet werden, welche vor dem PlattenhorStellungsprozeß mit Dekorschichten ausgerüstet worden sind.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennZeiohnr: i;, daß als Dekorschichten Kunststoff-Folien oder e las ti schilt ertile Flächengebilde verwendet werden.

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8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß die Platten während des/oder nach den nachträglichen thermoplastischen Formgetungsvorsang :nit Dekorschichten ausgerüstet werden.
9· Verfahren nach den Ansprüchen 1-5 ¹JJId 3, dadurch f;ckennzeichnet, daß als Dekorschichten Kunststoff-Folien, textile FlächengeMlde oder Flockagen aller Art verwendet werden.
10. Verfahren'nach den Ansprüchen 1-5·. dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten als Klebeschicht "benutzt werden.

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