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WO2003066305A1 - Verfahren zur herstellung von polyurethan-sandwichelementen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von polyurethan-sandwichelementen Download PDF

Info

Publication number
WO2003066305A1
WO2003066305A1 PCT/EP2003/000631 EP0300631W WO03066305A1 WO 2003066305 A1 WO2003066305 A1 WO 2003066305A1 EP 0300631 W EP0300631 W EP 0300631W WO 03066305 A1 WO03066305 A1 WO 03066305A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cover layers
sandwich
polyurethane
reaction mixture
calibration
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/000631
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Michael Sulzbach
Reiner Raffel
Original Assignee
Hennecke Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hennecke Gmbh filed Critical Hennecke Gmbh
Priority to AU2003244432A priority Critical patent/AU2003244432A1/en
Publication of WO2003066305A1 publication Critical patent/WO2003066305A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/32—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements
    • B29C44/326—Joining the preformed parts, e.g. to make flat or profiled sandwich laminates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/74—Mixing; Kneading using other mixers or combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers ; Plant
    • B29B7/7404—Mixing devices specially adapted for foamable substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/32—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements
    • B29C44/328—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements the foamable components being mixed in the nip between the preformed parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
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    • B29C44/46—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length
    • B29C44/467—Foam spreading or levelling devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/24—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 characterised by the choice of material
    • B29C67/246—Moulding high reactive monomers or prepolymers, e.g. by reaction injection moulding [RIM], liquid injection moulding [LIM]

Definitions

  • the invention relates to a method for producing sandwich elements, comprising two cover layers and an intermediate layer of polyurethane which is firmly connected to the cover layers.
  • sandwich elements with a polyurethane inner layer and two outer layers made of different materials, such as sheet metal, is generally known.
  • the reaction components forming the polyurethane essentially a polyol component and a polyisocyanate component, and various auxiliaries and additives are mixed in a mixer and applied to the lower cover layer.
  • the polyurethane reaction mixture begins to react on the lower cover layer and is only brought into contact with the upper cover layer after a partial reaction. Since the reaction of the polyurethane reaction mixture on contact with the upper cover layer has already taken place to a considerable extent, the adhesion of the polyurethane inner layer to the upper cover layer is significantly poorer than the adhesion to the lower cover layer.
  • EP-A2-025 084 discloses a device for the continuous production of foam blocks, which can be laminated with cover layers.
  • a liquid polyurethane reaction mixture is applied to a film, which is guided on an inclined mixture feed table.
  • the polyurethane reaction mixture is then distributed over the width of the film by a cross-distributing member and a second film is applied as a top layer to the already reacted polyurethane reaction mixture.
  • the polyurethane reaction mixture continues to foam.
  • Polyurethane sandwich elements which are produced according to the process according to EP-A2-025 084, show different levels of adhesion of the polyurethane inner layer to the two outer layers and inclusions of air bubbles.
  • the sandwich elements produced in this way therefore have an inadequate quality, particularly when subjected to static loads.
  • the proportion of rejects in the method according to the prior art is considerable.
  • the object of the present invention is therefore to avoid the disadvantages in the method according to the prior art.
  • the object of the invention is, in particular, to provide a simple and economical process for the production of polyurethane sandwich elements, in which both cover layers of the polyurethane sandwich elements produced adhere to the polyurethane inner layer to the same extent.
  • the invention relates to a process for the continuous production of sandwich elements, comprising two outer layers and an intermediate layer, made of solid or cellular polyurethane, firmly connected to the outer layers, in which the two outer layers are conveyed continuously in the longitudinal direction, so that one between the outer layers in the longitudinal direction of the cover layers Extended gap is created, and a liquid polyurethane reaction mixture is introduced into the gap, then the cover layers with the not yet fully reacted polyurethane reaction mixture are passed through a calibration zone and a curing zone, in which the thickness of the sandwich element is set and in which the polyurethane Reaction mixture reacted, and then the fully reacted polyurethane sandwich element is removed and further treated, wherein both cover layers are brought into contact with the polyurethane reaction mixture substantially simultaneously and the sandwich element is guided in one plane in the calibration and curing zone, and the plane of the Sandwich element in the calibration and curing zone with the horizontal includes an angle ⁇ between 20 ° and 160 °, preferably between 40 ° and 140 °, particularly preferably
  • a polyurethane mixture is a reaction mixture containing one
  • Polyol component and an isocyanate component and optionally various auxiliaries and additives are generally known.
  • the process according to the invention makes it possible to produce polyurethane sandwich elements in which the adhesion of the rigid polyurethane layer to both outer layers is the same and in which the adhesion between the inner polyurethane layer and the outer layers is not impaired by air pockets.
  • Calibration and curing zone is performed in one plane and is not deflected or bent.
  • the reaction of the polyol component and the isocyanate component takes place in the calibration and in the curing zone.
  • a redirection of the sandwich, which contains the reacting polyurethane reaction mixture, would lead to partial shifts in the polyurethane mixture, which would then lead to Faults in the polyurethane structure, cracks and detachment of the polyurethane inner layer from the cover layers can result.
  • Sandwich elements are understood to mean elements which consist of two outer cover layers and one in between. the top layers consist of firmly bonded polymer layer.
  • the sandwich elements produced by the process according to the invention also called laminates, composite elements or layered bodies, have thicknesses in the range from 0.5 to 300 mm, preferably from 0.75 to 200 mm, particularly preferably from 1.0 to 20 mm.
  • cover layers Any materials can be used as cover layers.
  • Metallic cover layers such as steel, or non-metallic cover layers, such as plastics, paper or textile, are preferably used.
  • Polyurethane is preferably used.
  • the polyurethanes can be solid, predominantly solid or cellular.
  • the polyurethanes are preferably cellular.
  • the polyurethane reaction mixture is metered into the gap between the two outer layers.
  • the two cover layers are preferably conveyed from different directions by unwinding devices, moved towards one another and finally deflected by rolling in such a way that a gap is formed between the two cover layers.
  • Sandwiches preferably sealed with side seals entering the side connect the cover layers together.
  • the side seals can be solid or porous and can consist of any metallic or non-metallic materials, such as plastics or textiles.
  • the polyurethane reaction mixture can also be applied using a casting rake.
  • a casting rake is described for example in the brochure 49/1 Contimat from Hennecke GmbH. It is also possible to apply the polyurethane reaction mixture by spraying with one or more mixing heads.
  • the polyurethane reaction mixture is preferably applied centrally to the middle axis of the gap onto both cover layers.
  • the simultaneous application of the polyurethane reaction mixture to both cover layers ensures that the fully reacted polyurethane adheres equally to both cover layers.
  • the direction of exit and the rate of exit of the polyurethane reaction mixture from the mixing head are adjusted so that the polyurethane reaction mixture essentially covers both outer layers wetted at the same time.
  • the thickness of the sandwich element is set in the calibration and curing zone.
  • the polyurethane reaction mixture enclosed between the cover layers reacts and then reacts or cures in the calibration and curing zone.
  • the fully reacted polyurethane sandwich firmly attached to the cover layers is present, which is then cut into individual elements or wound onto a coil.
  • the cover layers sliding or adjoining the lateral boundary surfaces of the calibration and hardening zone can be drawn into a flat shape from the outside by applying a negative pressure.
  • Ferromagnetic cover layers can also be drawn into a flat shape by applying a magnetic field.
  • the calibration and curing zone is delimited by lateral boundary surfaces, preferably by a pair of spaced conveyor belts.
  • the calibration and curing zone lies in the space between these boundary surfaces.
  • the conveyor belts can be made of porous materials, steel, leather, textile or plastic. In a preferred one Execution the belts are driven by contact with the cover layers by friction. The conveyor belts can be flushed with compressed air.
  • mechanical pressure is exerted on the sandwich in the calibration zone and / or in the curing zone.
  • the lateral boundaries of the calibration and curing zone preferably the conveyor belts, are pressed against the sandwich from the outside.
  • the pressure on the sandwich is generated, for example, by spring force, pneumatically or hydraulically.
  • the thickness of the sandwich is adjusted or held by the mechanical pressure on the sandwich and the surface of the cover layers is brought into a flat shape.
  • This process variant is preferably used when the liquid polyurethane reaction mixture does not or only slightly foams and therefore does not generate any appreciable internal pressure.
  • mechanical spacers are preferably provided in the calibration and curing zone, which prevent the sandwich from being pressed together to thicknesses below the intended distance.
  • the mechanical spacers are, for example, mechanical locks that block the movement of the belts in the direction of the sandwich when the distance falls below a minimum.
  • the side seals take on the function of the mechanical spacers.
  • the cover layers moved through the curing zone are preferably flushed with compressed air, preferably heated compressed air at from 80 ° C. to 120 ° C., in order to achieve better sliding of the cover layers on the boundary surfaces of the curing zone.
  • the calibration and curing zone narrows completely or partially in the conveying direction of the sandwich adjustable, the opening angle of the calibration and curing zone being less than or equal to 10 °, preferably less than 3 °, particularly preferably 0.0001 ° to 1 °.
  • Figure 1 is a schematic representation of the method according to the invention, in which the cover layers are drawn from the outside into a flat shape by applying a vacuum.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the method according to the invention, in which the calibration zone is partially conically narrowing in the conveying direction of the sandwich;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the method according to the invention, in which the calibration zone is partially conically narrow in the conveying direction of the sandwich and is laterally delimited by conveyor belts;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the method according to the invention, in which the thickness of the sandwich produced is measured and the conveying speed of the cover layers and the required flow of polyurethane reaction mixture are controlled with a control device;
  • 5 shows a schematic representation of the method according to the invention, in which the narrow sides of the sandwich are sealed with side seals running in from the side; 6 shows a schematic representation of the method according to the invention, in which the conveyor belts of the calibration and curing zone are pressed against the sandwich by spring force;
  • FIG. 7 shows a schematic representation of the method according to the invention, in which the conveyor belts of the calibration and curing zone are pressed hydraulically against the sandwich.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of the method according to the invention.
  • the polyol component A and the isocyanate component B are conveyed from the corresponding storage containers 1 and 2 with the corresponding metering elements 3 and 4 into the mixing unit 5.
  • the cover layers 6a and 6b are unwound from unwinding devices not shown in FIG. 1 and are continuously moved horizontally towards one another by driven rollers 7a and 7b.
  • the cover layers 6a and 6b are guided over the rollers 7a and 7b and deflected by 90 °, so that the
  • Cover layers 6a and 6b are conveyed in the vertical direction after the deflection and a gap 13 is formed between the two cover layers 6a and 6b.
  • the polyurethane reaction mixture is conveyed from the mixing unit 5 into the gap 13. Due to the vertical movement of the cover layers 6a and 6b with the same conveying speed, the polyurethane reaction mixture is in the gap
  • Hardening zone 9 is cut to individual elements or wound on a coil.
  • FIG. 2 shows a variant of the method according to the invention, in which the calibration zone 9a in the inlet area is partially conically narrowed in the conveying direction of the sandwich, the opening angle ⁇ being 10 °.
  • the Cover layers 6a and 6b are guided in the conically narrowing entry area of the calibration zone 9a at an angle of 5 ° against the vertically oriented plane 30 of the sandwich.
  • the plane 30 of the sandwich forms an angle ⁇ of 90 ° with the horizontal.
  • the calibration and curing zone 9 is delimited laterally by circulating conveyor belts 15a and 15b.
  • the calibration zone 9a is conically narrowing in the entry area.
  • the conical shape is achieved in that the circulating conveyor belts 15a and 15b are guided over additional rollers 12a and 12b, the rollers 7a and 7b being at a greater horizontal distance from one another than the rollers 12a and 12b.
  • the polyurethane sandwich 10 After exiting the calibration and curing zone 9, the polyurethane sandwich 10 passes through a measuring device 16 for measuring the thickness of the polyurethane sandwich 10
  • Conveying speed of the cover layers 6a and 6b is monitored by control devices 18a and 18b.
  • the measuring device 16 supplies the measured values to the control device 17, which carries out a setpoint-actual value comparison and controls the conveying speed of the cover layers 6a and 6b and the required amounts of polyurethane reaction mixture.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the method in which the gap 13 between the cover layers 6a and 6b is sealed by side seals 19 entering laterally, in order to achieve a clean filling of the gap 13 between the two cover layers 6a and 6b and to allow the side exit of the Avoid polyurethane reaction mixture on the narrow sides of the sandwich.
  • Sandwich in the calibration and curing zone 9 is mechanically applied to compress the sandwich.
  • the pressure is caused by springs 20 and in the method according to FIG. 7 the pressure is applied hydraulically by means of a pressure source 21 and hydraulic cylinders 22.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Sandwichelementen (10) enthaltend zwei Deckschichten (6a, 6b) und eine dazwischen liegende, mit den Deckschichten fest verbundene Schicht (11) aus massivem oder zelligem Polyurethan, bei dem die beiden Deckschichten (6a, 6b) kontinuierlich in Längsrichtung gefördert werden, so dass zwischen den Deckschichten (6a, 6b) ein in Längsrichtung der Deckschichten (6a, 6b) ausgedehnter Spalt (13) entsteht, und in den Spalt (13) ein flüssiges Polyurethan-Reaktionsgemisch eingebracht wird, anschließend die Deckschichten (6a, 6b) mit dem noch nicht ausreagierten Polyurethan-Reaktionsgemisch durch eine Kalibrierzone (9a) und eine Aushärtezone (9b) geführt werden, in denen die Dicke des Sandwichelements eingestellt wird und in denen das Polyurethan-Reaktionsgemisch ausreagiert, und anschließend das ausreagierte Polyurethan-Sandwichelement (11) abgezogen und weiterbehandelt wird, wobei beide Deckschichten (6a, 6b) im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Polyurethan-Reaktionsgemisch in Kontakt gebracht werden und wobei das Sandwichelement in der Kalibrier- und Aushärtezone (9) in einer Ebene (30) geführt wird und wobei die Ebene (30) des Sandwichelements in der Kalibrier- und Aushärtezone (9) mit der Horizontalen einen Winkel β zwischen 20° und 160° einschließt.

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichelementen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sandwichelementen, ent- haltend zwei Deckschichten und eine dazwischen liegende, mit den Deckschichten fest verbundene Schicht aus Polyurethan.
Die Herstellung von Sandwichelementen mit einer Polyurethan-Innenschicht und zwei Deckschichten aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Blechen, ist allgemein bekannt.
Die Herstellung solcher Polyurethan-Sandwichelemente erfolgt dabei nach dem Stand der Technik in der Weise, dass die verschiedenen Schichten nacheinander in der Horizontalen aufeinander aufgebracht werden (Becker G., Braun D., Kunststoff- Handbuch Band 7, Polyurethane, S. 149, Carl Hanser Verlag, 1993).
Dabei werden im allgemeinen die das Polyurethan bildenden Reaktionskomponenten, im Wesentlichen eine Polyolkomponente und eine Polyisocyanatkompo- nente, sowie diverse Hilfs- und Zusatzstoffe in einem Mischer gemischt und auf die untere Deckschicht aufgetragen. Das Polyurethan-Reaktionsgemisch beginnt auf der unteren Deckschicht zu reagieren und wird erst nach teilweise erfolgter Reaktion mit der oberen Deckschicht in Kontakt gebracht. Da die Reaktion des Polyurethan- Reaktionsgemisches bei Kontakt mit der oberen Deckschicht bereits zu wesentlichen Teilen stattgefunden hat, ist die Haftung der Polyurethan-Innenschicht an die obere Deckschicht deutlich schlechter als die Haftung an die untere Deckschicht.
Darüber hinaus wird bei der Berührung des teilweise abreagierten, flüssigen bzw. cremigen Polyurethan-Reaktionsgemisches mit der oberen Deckschicht unkontrolliert Luft aus der Umgebung zwischen die Oberfläche des Polyurethan- Reaktionsgemisches und die obere Deckschicht eingebracht. Die Luftblasen, die zwischen der Polyurethan-Innenschicht und der oberen Deckschicht eingeschlossen wurden, verschlechtern aber den Kontakt und damit die Haftung zwischen der Polyurethan-Innenschicht und der oberen Deckschicht des Sandwichelements.
EP-A2-025 084 offenbart eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffblöcken, die mit Deckschichten kaschiert sein können. Dabei wird zunächst ein flüssiges Polyurethan-Reaktionsgemisch auf eine Folie aufgetragen, die auf einem geneigten Gemischaufgabetisch geführt wird. Anschließend wird das Polyurethan-Reaktionsgemisch durch ein Querverteilorgan über die Breite der Folie verteilt und eine zweite Folie als Deckschicht , auf das bereits arrreagierte Polyurethan-Reaktionsgemisch aufgebracht. Nach Verlassen des Querverteilorgans schäumt das Polyurethan-Reaktionsgemisch weiter auf. Polyurethan-Sandwichelemente, die nach dem Verfahren nach EP-A2-025 084 hergestellt werden, weisen eine unterschiedlich starke Haftung der Polyurethan-Innenschicht an den beiden Deckschichten sowie Einschlüsse von Luftblasen auf.
Die derart hergestellten Sandwichelemente weisen daher insbesondere bei statischer Beanspruchung eine unzureichende Qualität auf. Darüber hinaus ist der Anteil an Ausschuss bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik erheblich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die Nachteile in dem Verfahren nach dem Stand der Technik zu vermeiden. Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Sandwichelementen zur Verfügung zu stellen, bei dem beide Deckschichten der erzeugten Polyurethan-Sandwichelemente gleich stark an der Poly- urethan-Innenschicht haften.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Sandwichelementen, enthaltend zwei Deckschichten und eine dazwischen liegende, mit den Deckschichten fest verbundene Schicht aus massivem oder zelligem Polyurethan, bei dem die beiden Deckschichten kontinuierlich in Längsrichtung gefördert werden, so dass zwischen den Deckschichten ein in Längsrichtung der Deckschichten ausge- dehnter Spalt entsteht, und in den Spalt ein flüssiges Polyurethan-Reaktionsgemisch eingebracht wird, anschließend die Deckschichten mit dem noch nicht ausreagierten Polyurethan-Reaktionsgemisch durch eine Kalibrierzone und eine Aushärtezone geführt werden, in denen die Dicke des Sandwichelements eingestellt wird und in denen das Polyurethan-Reaktionsgemisch ausreagiert, und anschließend das ausreagierte Polyurethan-Sandwichelement abgezogen und weiterbehandelt wird, wobei beide Deckschichten im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Polyurethan- Reaktionsgemisch in Kontakt gebracht werden und wobei das Sandwichelement in der Kalibrier- und Aushärtezone in einer Ebene geführt wird und wobei die Ebene des Sandwichelements in der Kalibrier- und Aushärtezone mit der Horizontalen einen Winkel ß zwischen 20° und 160°, bevorzugt zwischen 40° und 140°, besonders bevorzugt zwischen 60° und 120°, ganz bevorzugt zwischen 80° und 100°, einschließt.
Unter Polyurethan-Reaktionsgemisch wird ein Reaktionsgemisch, enthaltend eine
Polyolkomponente und eine Isocyanatkomponente sowie gegebenenfalls diverse Hilfs- und Zusatzstoffe, verstanden. Derartige Polyurethan-Reaktionsgemische sind allgemein bekannt.
Durch das erfmdungsgemäße Verfahren gelingt es, Polyurethan-Sandwichelemente herzustellen, bei denen die Haftung der Polyurethan-Irmenschicht an beide Deckschichten gleich stark ist und bei denen die Haftung zwischen der Polyurethan- Innenschicht und den Deckschichten nicht durch Lufteinschlüsse beeinträchtigt wird.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wichtig, dass das Sandwichelement in der
Kalibrier- und Aushärtezone in einer Ebene geführt wird und nicht umgelenkt oder verbogen wird. Die Reaktion der Polyolkomponente und der Isocyanatkomponente findet in der Kalibrier- und in der Aushärtezone statt. Eine Umlenkung des Sandwichs, welches das reagierende Polyurethan-Reaktionsgemisch enthält, würde zu partiellen Verschiebungen des Polyurethangemisches führen, was dann zu Störungen in der Polyurethanstruktur, zu Rissen und Ablösungen der Polyurethan- Innenschicht von den Deckschichten führen kann.
Unter Sandwichelementen werden Elemente verstanden, welche aus zwei äußeren Deckschichten und einer dazwischen liegenden, mit. den Deckschichten fest verbundenen Polymerschicht bestehen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sandwichelemente, auch Laminate, Verbundelemente oder Schichtenkörper genannt, haben Dicken im Bereich von 0,5 bis 300 mm, vorzugsweise von 0,75 bis 200 mm, besonders bevorzugt von 1,0 bis 20 mm.
Als Deckschichten können beliebige Materialien eingesetzt werden. Vorzugsweise kommen metallische Deckschichten, wie Stahl, oder nichtmetallische Deckschichten, wie Kunststoffe, Papier oder Textil, zum Einsatz. Bevorzugt werden Deckschichten mit einer Dicke von 0,01 bis 10 mm, besonders bevorzugt von 0,2 bis 2 mm ein- gesetzt.
Für die Polymerschicht sind beliebige Polymere einsetzbar. Vorzugsweise kommt Polyurethan zum Einsatz. Dabei können die Polyurethane massiv, überwiegend massiv oder zellig sein. Vorzugsweise sind die Polyurethane zellig.
Die Dosierung des Polyurethan-Reaktionsgemisches erfolgt in den Spalt zwischen den beiden Deckschichten. Vorzugsweise werden die beiden Deckschichten aus unterschiedlichen Richtungen durch Abspulvorrichtungen gefördert, aufeinander zu bewegt und schließlich durch Walzen so umgelenkt, dass zwischen den beiden Deckschichten ein Spalt entsteht. In diesen Spalt wird das Polyurethan-
Reaktionsgemisch dosiert.
Um eine saubere Befiillung des Spalts zwischen den beiden Deckschichten zu erreichen und um einen seitlichen Austritt des Polyurethan-Reaktionsgemisches an den schmalen Seiten des Sandwichs zu vermeiden, werden die schmalen Seiten des
Sandwichs bevorzugt mit seitlich einlaufenden Seitenabdichtungen abgedichtet, die die Deckschichten miteinander verbinden. Die Seitenabdichtungen können massiv oder porös sein und aus beliebigen metallischen oder nichtmetallischen Materialien, wie Kunststoffen oder Textil, bestehen.
Dabei kann die Aufgabe des Polyurethan-Reaktionsgemisches mit mindestens einem
Mischkopf über die Breite der Deckschichten oszillierend erfolgen. Das Polyurethan- Reaktionsgemisch kann aber auch mittels einer Gießharke aufgegeben werden. Eine solche Gießharke ist beispielsweise in dem Prospekt 49/1 Contimat der Firma Hennecke GmbH beschrieben. Ebenfalls möglich ist die Aufgäbe des Polyurethan- Reaktionsgemisches durch Aufsprühen mit einem oder mehreren Mischköpfen.
Bevorzugt wird das Polyurethan-Reaktionsgemisch zentral in die Mittelachse des Spalts auf beide Deckschichten aufgegeben. Durch die gleichzeitige Aufgabe des Polyurethan-Reaktionsgemisches auf beide Deckschichten wird erreicht, dass die Haftung des ausreagierten Polyurethans an beiden Deckschichten gleich stark ist.
Eine gute Haftung an beide Deckschichten wird, auch noch erreicht, wenn die Aufgabe des Polyurethan-Reaktionsgemisches auf beide Deckschichten zeitlich leicht versetzt abläuft, sofern die Reaktion des Polyurethan-Reaktionsgemischs noch nicht weit fortgeschritten ist. Diese zeitliche Toleranz hängt von der Zusarnmen- setzung des Polyurethan-Reaktionsgemisches ab und ist durch Versuche leicht zu ermitteln.
Bildet die Ebene des Sandwichelements in der Kalibrier- und Aushärtezone mit der Horizontalen einen spitzen Winkel von beispielsweise 25°, so wird die Austritts- richtung und die Austrittsgeschwindigkeit des Polyurethan-Reaktionsgemisch aus dem Mischkopf so angepasst, dass das Polyurethan-Reaktionsgemisch beide Deckschichten im Wesentlichen gleichzeitig benetzt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, dass die Ebene des Sandwichelements in der Kalibrier- und Aushärtezone mit der Horizontalen einen
Winkel zwischen 20° und 160° einschließt. Durch diese „nicht-horizontale" Fahr- weise wird erreicht, dass die Dosierung des Polyurethan-Reaktionsgemisches in den Spalt zwischen den beiden Deckschichten blasenfrei erfolgen kann.
In der Kalibrier- und Aushärtezone wird die Dicke des Sandwichelements eingestellt. Bei Eintritt in die Kalibrier- und Aushärtezone reagiert das zwischen den Deckschichten eingeschlossene Polyurethan-Reaktionsgemisch und reagiert bzw. härtet dann in der Kalibrier- und Aushärtezone aus. Beim Austritt aus der Aushärtezone liegt der fest mit den Deckschichten verbundene, ausreagierte Polyurethan-Sandwich vor, der anschließend zu Einzelelementen abgelängt oder auf einen Coil aufgewickelt wird.
Dabei ist es wesentlich, dass der Polyurethan-Sandwich beim Austritt aus der Aushärtezone ausreagiert ist, da unausreagierter, insbesondere zelliger Schaum weiter aufquellen würde und somit der Polyurethan-Sandwich außerhalb der vorgegebenen Dickentoleranz liegen könnte. Darüber hinaus ist eine Weiterverarbeitung (Sägen, Aufwickeln) nur mit ausreagiertem Polyurethan-Sandwich möglich, da ansonsten beispielsweise die Sägeblätter verschmieren würden.
Um die Deckschichten in der Kalibrier- und Aushärtezone in eine ebene Form zu bringen, können die an den seitlichen Begrenzungsflächen der Kalibrier- und Aushärtezone entlanggleitenden bzw. anliegenden Deckschichten durch Anlegen eines Unterdrucks von außen in eine ebene Form gezogen werden. Ferromagnetische Deckschichten können auch mittels Anlegen eines Magnetfelds in eine ebene Form gezogen werden.
Die Kalibrier- und Aushärtezone wird durch seitliche Begrenzungsflächen, vorzugsweise durch ein Paar beabstandeter Transportbänder, begrenzt. Dabei liegt die Kalibrier- und Aushärtezone in dem Zwischenraum zwischen diesen Begrenzungsflächen. Die Transportbänder können aus porösen Materialien, aus Stahl, aus Leder, aus Textil oder Kunststoff ausgeführt sein. In einer bevorzugten Ausführung werden die Bänder durch den Kontakt mit den Deckschichten durch Reibung angetrieben. Die Transportbänder können mit Druckluft hinterspült werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in der Kalibrierzone und/oder in der Aushärtezone auf den Sandwich mechanisch Druck ausgeübt. Dabei werden die seitlichen Begrenzungen der Kalibrier- und Aushärtezone, vorzugsweise die Transportbänder, von außen gegen den Sandwich gepresst. Der Druck auf den Sandwich wird beispielsweise durch Federkraft, pneumatisch oder hydraulisch erzeugt. Durch den mechanischen Druck auf den Sandwich wird die Dicke des Sandwichs eingestellt bzw. gehalten und die Oberfläche der Deckschichten in eine ebene Form gebracht. Diese Verfahrensvariante wird bevorzugt eingesetzt, wenn das flüssige Polyurethan-Reaktionsgemisch nicht oder nur wenig schäumt und daher keinen nennenswerten inneren Druck erzeugt.
Damit die Dicke des Sandwichs präzise und reproduzierbar eingestellt werden kann, werden in der Kalibrier- und Aushärtezone vorzugsweise mechanische Abstandshalter vorgesehen, die ein Zusammenpressen des Sandwichs auf Dicken unterhalb des vorgesehenen Abstands verhindern. Bei den mechanischen Abstandshaltern handelt es sich beispielsweise um mechanische Sperren, die die Bewegung der Bänder in Richtung des Sandwichs bei Unterschreiten eines Mindestabstands blockieren. In einer bevorzugten Ausführung übernehmen die Seitenabdichtungen die Funktion der mechanischen Abstandshalter.
Bevorzugt werden die durch die Aushärtezone bewegten Deckschichten mit Druckluft, vorzugsweise beheizter Druckluft von 80°C bis 120°C, hinterspült, um eines besseres Gleiten der Deckschichten auf den Begrenzungsflächen der Aushärtezone zu erreichen.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist die Kalibrier- und Aushärtezone in Förderrichtung des Sandwichs sich ganz oder teilweise konisch verengend einstellbar, wobei der Öffnungswinkel der Kalibrier- und Aushärtezone kleiner oder gleich 10°, bevorzugt kleiner 3°, besonders bevorzugt 0,0001° bis 1°, beträgt.
Bei einer Konizität über die gesamte Kalibrier- und Aushärtestrecke wird dabei vorzugsweise pro Meter in Förderrichtung des Sandwich eine Verengung in der
Größenordnung von 1 μm über die gesamte Spaltbreite vorgesehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Deckschichten durch Anlegen eines Unterdrucks von außen in eine ebene Form gezogen werden;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Kalibrierzone in Förderrichtung des Sandwichs sich teilweise konisch verengend ausgebildet ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfϊndungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Kalibrierzone in Förderrichtung des Sandwichs sich teilweise konisch verengend ausgebildet ist und von Transportbändern seitlich begrenzt wird;
Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Dicke des erzeugten Sandwichs gemessen und die Fördergeschwindigkeit der Deckschichten sowie der geforderte Strom an Polyurethan-Reaktionsge- misch mit einer Steuereinrichtung gesteuert wird;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die schmalen Seiten des Sandwichs mit seitlich einlaufenden Seitenabdichtungen abgedichtet werden; Fig. 6 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Transportbänder der Kalibrier- und Aushärtezone mit Federkraft gegen den Sandwich gedrückt werden;
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Transportbänder der Kalibrier- und Aushärtezone hydraulisch gegen den Sandwich gedrückt werden.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfmdungsgemäßen Verfahrens. Die Polyolkomponente A und die Isocyanatkomponente B werden aus den entsprechenden Vorratsbehältern 1 und 2 mit den entsprechenden Dosierorganen 3 und 4 in das Mischaggregat 5 gefördert. Die Deckschichten 6a und 6b werden von in Fig. 1 nicht dargestellten Abspulvorrichtungen abgespult und kontinuierlich horizontal durch angetriebene Walzen 7a und 7b aufeinander zu bewegt. Die Deckschichten 6a und 6b werden über die Walzen 7a und 7b geführt und dabei um 90° umgelenkt, so dass die
Deckschichten 6a und 6b nach der Umlenkung in vertikaler Richtung gefördert werden und sich zwischen den beiden Deckschichten 6a und 6b ein Spalt 13 bildet. Das Polyurethan-Reaktionsgemisch wird aus dem Mischaggregat 5 in den Spalt 13 hineingefördert. Durch die vertikale Bewegung der Deckschichten 6a und 6b mit gleicher Fördergeschwindigkeit wird das Polyurethan-Reaktionsgemisch in den Spalt
13 hineingezogen und durchläuft die Kalibrierzone 9a, in der die Dicke des Sandwich eingestellt wird und in der die Deckschichten durch angelegten Unterdruck (angedeutet durch die Pfeile 14) geglättet werden, und die Aushärtezone 9b, in der das Polyurethan-Reaktionsgemisch ausreagiert. Nach Durchlaufen der Walzen 8 a und 8b verlässt das ausreagierte Polyurethan-Sandwich 10 die Kalibrier- und
Aushärtezone 9 und wird zu Einzelelementen abgelängt oder auf einen Coil aufgewickelt.
Fig. 2 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Kalibrierzone 9a im Eintrittsbereich sich teilweise in Förderrichtung des Sandwich konisch verengend ausgebildet ist, wobei der Öffnungswinkel α 10° beträgt. Die Deckschichten 6a und 6b werden in dem sich konisch verengend ausgebildeten Eintrittsbereich der Kalibrierzone 9a mit einem Winkel von 5° gegen die vertikal ausgerichtete Ebene 30 des Sandwichs geführt. Die Ebene 30 des Sandwich schließt mit der Horizontalen einen Winkel ß von 90° ein.
In der Fig. 3 wird die Kalibrier- und Aushärtezone 9 seitlich durch umlaufende Transportbänder 15a und 15b begrenzt. Die Kalibrierzone 9a ist - wie in Fig. 2 dargestellt - im Eintrittsbereich sich konisch verengend ausgebildet. Die konische Form wird erreicht, indem die umlaufenden Transportbänder 15a und 15b über zusätzliche Walzen 12a und 12b geführt werden, wobei die Walzen 7a und 7b einen größeren horizontalen Abstand zueinander haben als die Walzen 12a und 12b.
Fig. 4 zeigt, wie die Steuerung des Prozesses erfolgen kann. Nach Austritt aus der Kalibrier- und Aushärtezone 9 durchläuft das Polyurethan-Sandwich 10 eine Messeinrichtung 16 zur Messung der Dicke des Polyurethan-Sandwichs 10. Die
Fördergeschwindigkeit der Deckschichten 6a und 6b wird durch Kontrolleinrichtungen 18a und 18b überwacht. Die Messeinrichtung 16 liefert die Messwerte an die Steuereinrichtung 17, die einen Sollwert-Istwert- Vergleich durchführt und die Fördergeschwindigkeit der Deckschichten 6a und 6b und die geforderte Mengen an Polyurethan-Reaktionsgemisch steuert.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens, bei dem der Spalt 13 zwischen den Deckschichten 6a und 6b durch seitlich einlaufende Seitenabdichtungen 19 abgedichtet wird, um eine saubere Befüllung des Spalts 13 zwischen den beiden Deckschichten 6a und 6b zu erreichen und um einen seitlichen Austritt des Polyurethan-Reaktionsgemisches an den schmalen Seiten des Sandwichs zu vermeiden.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Ausfuhrungsformen des Verfahrens, bei dem auf den
Sandwich in der Kalibrier- und Aushärtezone 9 mechanisch Druck ausgeübt wird, um den Sandwich zusammenzudrücken. Dabei wird in dem Verfahren nach Fig. 6 der Druck durch Federn 20 bewirkt und in dem Verfahren nach Fig. 7 der Druck hydraulisch mittels einer Druckquelle 21 und Hydraulikzylindern 22 aufgebracht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Sandwichelementen (10), enthaltend zwei Deckschichten (6a, 6b) und eine dazwischen liegende, mit den Deckschichten fest verbundene Schicht (11) aus massivem oder zelligem
Polyurethan, bei dem die beiden Deckschichten (6a, 6b) kontinuierlich in Längsrichtung gefördert werden, so dass zwischen den Deckschichten (6a, 6b) ein in Längsrichtung der Deckschichten (6a, 6b) ausgedehnter Spalt (13) entsteht, und in den Spalt (13) ein flüssiges Polyurethan-Reaktionsgemisch eingebracht wird, anschließend die Deckschichten (6a, 6b) mit dem noch nicht ausreagierten Polyurethan-Reaktionsgemisch durch eine Kalibrierzone (9a) und eine Aushärtezone (9b) geführt werden, in denen die Dicke des . Sana1 wichelements eingestellt wird und in denen das Polyurethan-Reaktionsgemisch ausreagiert, und anschließend das ausreagierte Polyurethan- Sandwichelement (11) abgezogen und weiterbehandelt wird, wobei beide
Deckschichten (6a, 6b) im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Polyurethan- Reaktionsgemisch in Kontakt gebracht werden und wobei das Sandwichelement in der Kalibrier- und Aushärtezone (9) in einer Ebene (30) geführt wird und wobei die Ebene (30) des Sandwichelements in der Kalibrier- und Aushärtezone (9) mit der Horizontalen einen Winkel ß zwischen 20° und 160° einschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Deckschichten (6a, 6b) aus Stahl, Kunststoff, Papier oder Textil eingesetzt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem Deckschichten (6a, 6b) mit einer Dicke von 0,01 bis 10 mm eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Kalibrier- und Aushärtezone (9) durch ein Paar beabstandeter Transportbänder (15a, 15b) begrenzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Transportbänder (15a, 15b) aus porösen Materialien, aus Stahl, aus Leder, aus Textil oder aus Kunststoff bestehen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem die Transportbänder (15a, 15b) durch den Kontakt mit den Deckschichten (6a, 6b) durch Reibung angetrieben werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Kalibrier- und
Aushärtezone (9) in Förderrichtung des Sandwich sich konisch verengend ausgebildet ist und einen Öffnungswinkel α von kleiner oder gleich 10° aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Oberflächen der
Deckschichten (6a, 6b) in der Kalibrierzone (9a) in eine ebene Form gezogen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem in der Kalibrierzone (9a) und/oder in der Aushärtezone (9b) auf den Sandwich mechanisch Druck ausgeübt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Deckschichten (6 a, 6b) in der Aushärtezone (9b) mit Druckluft hinterspült werden.
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