Hochtemperaturbeständige Stapelauflage

Abstract

 Hochtemperaturbeständige Stapelauflage bestehend aus einem vorzugsweise formstabilen Kern, der zumindest teilweise von einem hochtemperaturbeständigen Faserverbund aus Polyimidfasern der allgemeinen Formel

worin n eine ganze Zahl größer als 1 bedeutet und A für eine vierbindige aromatische Gruppe steht, umgeben ist.
Die Stapelauflage kann hergestellt werden, indem ein Polyimidfaservlies, bestehend aus Polyimidfasern der allgemeinen Formel (I) durch Hitzeeinwirkung auf den Kern aufgeschrumpft wird.
Diese Stapelauflagen eignen sich besonders zum Stapeln von erhitzten Aluminiumprofilen, insbesondere während einer Temperbehandlung der Aluminiumprofile.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine hochtemperaturbeständige Stapelauflage, wie sie in der metallverarbeitenden Industrie als Abstandhalter bei der Stapelung heißer Profile verwendet wird.

[0002] Kartonstreifen oder Holzlatten, die üblicherweise als Stapelauflage verwendet werden, besitzen aufgrund ihrer geringen Thermostabilität einen äußerst begrenzten Einsatzbereich. Für die Stapelung stranggepreßter Metallprofile, die mehrere Stunden in einem Ofen einer Temperaturbehandlung bis 200°C unterzogen werden, können sie beispielsweise nicht verwendet werden. Selbst bei niedrigeren Temperaturen haben Kartonstreifen den Nachteil, daß niedermolekulare Substanzen aus dem Karton emittiert werden, die sich an den Profilen niederschlagen und damit die Qualität des Produktes beeinträchtigen.

[0003] Diese Nachteile weisen Stapelauflagen aus glasfaserverstärkten Epoxidharzen nicht auf. Allerdings wird die Oberfläche der Metallprofile an den Auflageflächen durch die harte Harzmatrix und durch freistehende Glasfasern zerkratzt, so daß zum Schutz hochtemperaturbeständige, textile Flächengebilde, wie Gewebe oder Filze aus Para- oder Meta-Aramidfasern, aufgeklebt werden müssen. Diese aufgeklebten Vliese besitzen aber eine relativ geringe Festigkeit, wodurch ihrer mechanischen Beanspruchbarkeit enge Grenzen gesetzt sind. Dazu kommt noch, daß die Faserfestigkeit bei Temperaturen ab 200°C allmählich abnimmt.

[0004] Die Erfindung setzt sich zum Ziel, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine hochtemperaturbeständige Stapelauflage zur Verfügung zu stellen, die insbesondere bei Temperaturen über 200°C einsetzbar ist und die Oberfläche des Stapelgutes nicht beeinträchtigt.

[0005] Diese hochtemperaturbeständige Stapelauflage besteht erfindungsgemäß aus einem vorzugsweise formstabilen Kern, der zumindest teilweise von einem hochtemperaturbeständigen Faserverbund aus Polyimidfasern der allgemeinen Formel

worin n eine ganze Zahl größer als 1 bedeutet und A für eine vierbindige aromatische Gruppe ausgewählt aus

worin X für CO, CH₂, O, S, CF₂ steht und R für mindestens eine der folgenden zweibindigen aromatischen Gruppen, ausgewählt aus

steht, umgeben ist.

[0006] Polyimidfasern dieser Art können nach dem in der österreichischen Patentanmeldung A 495/88 beschrieben Verfahren hergestellt werden. Sie können zu handhabbaren Vliesen verarbeitet werden, die sich unter Hitze- und gegebenenfalls unter Druckeinwirkung bei einer Temperatur im Glasumwandlungsbereich zwischen 280 und 350°C zu einem Faserverbund verfestigen.

[0007] Ein wesentlicher Vorteil von Polyimidfaser-Vliesen im Vergleich zu Vliesen aus Para- bzw. Meta-Aramidfasern besteht darin, daß durch die Hitzeeinwirkung die Dicke, die Dichte und damit auch die Festigkeit des Faserverbundes in einem weiten Bereich eingestellt werden kann.

[0008] Vorzugsweise weist der Faserverbund in Kombination folgende Eigenschaften auf:
- eine Dicke von 0,50 bis 8,0 mm, vorzugsweise 1,0 bis 3,0 mm;
- eine Dichte von 0,3 bis 1,1 g/cm³;
- eine Zugfestigkeit von mindestens 15 N/mm².

[0009] Derartige Stapelauflagen sind gegenüber mechanischer Beanspruchung sehr widerstandsfähig und können mehrfach wiederverwendet werden.

[0010] Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stapelauflage besitzt als Kern einen Glasfaserverbund, insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunstharz,oder ein metallisches Material, wobei der E-­Modul des Kerns vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10.000 N/mm² und 40.000 N/mm² liegt. Stapelauflagen mit einem E-Modul von größer als 10.000 N/mm² können sehr gut in automatisierten Stapelanlagen eingesetzt werden.

[0011] Die erfindungsgemäße Stapelauflage eignet sich ganz besonders zum Stapeln von erhitzten Aluminiumprofilen, insbesondere während einer Temperbehandlung der Aluminiumprofile. Die Einsatztemperatur beträgt bis 280°C.

[0012] Die erfindungsgemäße Stapelauflage kann hergestellt werden, indem der thermisch verfestigte Polyimidfaserverbund auf den vorzugsweise formstabilen Kern aufgepreßt oder aufgeklebt wird. Ein weiteres besonders einfaches Herstellungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyimidfaservlies, bestehend aus Polyimidfasern der allgemeinen Formel

worin n, A und R die oben angegebene Bedeutung besitzen, durch Hitzeeinwirkung auf den Kern aufgeschrumpft wird.

[0013] Mit den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung noch näher beschrieben.

Beispiel 1:

[0014] Ein bei 315°C thermisch verfestigter Polyimidfaserverbund mit einer Dicke von 0,50 mm und einer Dichte von 0,30 g/cm³ sowie einer Festigkeit von 15 N/mm² wurde auf einen im Pultrusionsverfahren hergestellten Kern aus glasfaserverstärktem Polyester mit einer Breite von 50 mm und einer Dicke von 4 mm mittels Polyimidkleber aufgeklebt.

[0015] Der Aufbau der erhaltenen Stapelauflage ist in der Figur schematisch dargestellt, wobei mit 1 der Polyimidfaserverbund, mit 2 die Kleberschicht und mit 3 der Polyesterkern bezeichnet sind.

Beispiel 2:

[0016] Ein Glasgewebe wurde im Pultrusionsverfahren beidseits mit einem Polyimidfaser-Vlies kombiniert und bei einer Temperatur von 100°C thermisch verfestigt. Der verfestigte Polyimidfaserverbund wies eine Dicke von 1 mm, eine Dichte von 0,30 g/cm³ sowie eine Festigkeit von 15 N/mm² auf.

[0017] Anstelle eines Glasgewebes könnten auch Glasmatten oder Glasrovings verwendet werden.

[0018] Es hat sich gezeigt, daß nach diesem Verfahren erfindungsgemäße Stapelauflagen mit textilem Oberflächencharakter kontinuierlich hergestellt werden können. Je nach Wahl der Ausgangsmaterialien ließen sich Stapelauflagen mit E-Moduli zwischen 10.000 N/mm² und 40.000 N/mm² herstellen.

Beispiel 3:

[0019] Glasfaserverstärkte Prepregs aus Phenol-, Epoxid- oder Polyesterharzen wurden beidseitig mit einem bei 315°C thermisch verfestigten Polyimidfaserverbund mit einer Dicke von 1,0 mm und einer Dichte von 0,30 g/cm³ verpreßt. Die Verbundstruktur wurde dabei so ausgelegt, daß bei multidirektionaler oder unidirektionaler Glasfaseranordnung ein E-Modul von 10.10³ bei 40.10³ N/mm2 erreicht wurde.

Beispiel 4:

[0020] Ein rundgenadeltes Polyimidfaservlies mit einem Flächengewicht von 350 g/m² und einer Dicke von 3,0 mm wurde auf einen formstabilen quaderförmigen Kern aus Aluminium aufgezogen und anschließend 30 Minuten einer Temperatur von 350°C ausgesetzt. Der Polyimidfaserverbund schrumpfte dabei formgetreu auf den Kern auf.

[0021] Statt des rundgenadelten Vlieses konnte auch ein genähtes Vlies verarbeitet werden. Auch mit Stahl oder Glas als Kernmaterial konnte eine Stapelauflage hergestellt werden.

Ansprüche

1. Hochtemperaturbeständige Stapelauflage bestehend aus einem vorzugsweise formstabilen Kern, der zumindest teilweise von einem hochtemperaturbeständigen Faserverbund aus Polyimidfasern der allgemeinen Formel

worin n eine ganze Zahl größer als 1 bedeutet und A für eine vierbindige aromatische Gruppe ausgewählt aus

worin X für CO, CH₂, O, S, CF₂ steht und R für mindestens eine der folgenden zweibindigen aromatischen Gruppen, ausgewählt aus

steht, umgeben ist.

2. Stapelauflage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbund in Kombination folgende Eigenschaften aufweist:
- eine Dicke von 0,50 bis 8,0 mm, vorzugsweise 1,0 bis 3,0 mm;
- eine Dichte von 0,3 bis 1,1 g/cm³;
- eine Zugfestigkeit von mindestens 15 N/mm².

3. Stapelauflage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem Glasfaserverbund, insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunstharz,oder aus einem metallischen Material besteht, wobei der E-Modul des Kerns vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10.000 N/mm² und 40.000 N/mm² liegt.

4. Verwendung der Stapelauflage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Stapeln von erhitzten Aluminiumprofilen, insbesondere während einer Temperbehandlung der Aluminiumprofile.

5. Verfahren zur Herstellung der hochtemperaturbeständigen Stapelauflage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyimidfaservlies, bestehend aus Polyimidfasern der allgemeinen Formel

worin n, A und R die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben, durch Hitzeeinwirkung auf den Kern aufgeschrumpft wird.

Zeichnung