Die Erfindung betrifft eine 2K-PU-Zusammensetzung, also eine Zwei-Komponenten Zusammensetzung auf Basis einer Polyol-Komponente und einer Isocyanatkomponente, wobei diese mit niedriger Viskosität in fasergefüllte Formen eingebracht werden soll. Die Zusammensetzung in flüssiger Form zeigt eine Phasentrennung. Dabei soll die Zusammensetzung im vernetzten Zustand eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen.

Faserverstärkte Formteile sollen hohe mechanische Eigenschaften aufweisen. Dazu ist es notwendig, dass die eingesetzten Matrixmaterialien stabil mit den Fasermaterialien verbunden sind. Alle Fehlstellen wirken negativ auf die mechanischen Eigenschaften der Formteile. Es sollen deswegen möglichst keine Lunker, Hohlstellen, und/oder Blasen in dem entsprechenden Teil enthalten sein. Geeignete Matrixmaterialien auf Basis von Epoxidbindemitteln sind bekannt. Diese haben aber verschiedene Nachteile, beispielsweise sind die Reaktivitäten der Systeme häufig zu hoch. Das kann zu einer hohen Exothermie der Reaktionsmischung führen, die auch die Eigenschaften der Polymere beeinträchtigen kann. Deswegen wurden auch andere Bindemittel auf Basis von reaktiven 2-Komponenten-Polyurethan-Systemen (2K-PU-Systemen) entwickelt.

Die WO2008/1 10602 beschreibt eine PU-Klebstoff-Zusammensetzung, die aus einer Komponente, enthaltend Verbindungen mit aciden H-Atomen, besteht und einer Polyi- socyanatkomponente zusammen mit einem Trimerisationskatalysator für die Isocyana- te. Dabei wird in den Ansprüchen gefordert, dass die beiden Komponenten verträglich miteinander sein sollen.

Die WO201 1/067246 beschreibt ein Harzsystem, enthaltend Polyisocyanate, Verbindungen mit aciden H-Atomen reaktiv gegen das Polyisocyanat, einen Katalysator und eine höherfunktionelle Säure. Dabei muss die Säure in der Verbindung mit den reaktiven H-Gruppen löslich sein. Die WO 2010/023060 beschreibt eine Mischung einer Isocyanat-reaktiven Verbindung, die einen Trimerisationskatalysator enthält. Dieser wird aus Phthalsäure oder Trimel- lithsäure durch Umsetzung mit Polyolen erhalten, wobei spezielle Mengenverhältnisse eingehalten werden müssen.

Die EP 1471088 beschreibt Polyurethanzusammensetzungen, die Polyole mit aromatischen Aminverbindungen enthalten. Diese Polyole werden ausdrücklich als verträglichkeitmachend beschrieben.

Die WO 2009/150010 beschreibt eine Zusammensetzung aus Polyolen mit einer Isocy- anatkomponente, wobei die Isocyanatkomponente mindestens 65% der NCO-Gruppen als sterisch gehinderte NCO-Gruppen umfasst. Dabei soll die Zusammensetzung in Faserwerkstoffen als Matrixharz eingesetzt werden.

Die oben genannten Zusammensetzungen werden häufig eingesetzt, um faserverstärkte Formteile herzustellen. Dabei werden in geschlossenen Formen entsprechende Fasermaterialien eingelegt, diese werden danach mit den oben genannten Materialien als Matrixharz umhüllt. Das kann durch verschiedene Verfahren unterstützt werden, beispielsweise durch Anlegen von Druck, Erhöhung der Temperatur oder Anlegen von Vakuum. Da Fehlstellen die Anwendungseigenschaften deutlich beeinträchtigen, ist es zweckmäßig, wenn niedrigviskose Materialien eingesetzt werden.

Es hat sich gezeigt, dass die Viskosität der PU-Systeme am Anfang der Reaktion sehr niedrig eingestellt werden kann. Dabei sollen die Bindemittel alle Faseranteile umfließen, da auch kleine verbleibende Blasen an den Fasern, beispielsweise an Kreuzungspunkten das Formteil schwächen. Da aber die entsprechenden Formteile auch größere Ausmaße oder komplizierte Formen aufweisen können, ist es notwendig, dass die Viskosität auch für einen zur Befüllung der Form ausreichenden Zeitraum niedrig bleibt. Nur unter diesen Umständen kann sichergestellt werden, dass möglichst keine Fehlstellen in dem Matrixmaterial auftreten, wenn ein hoher Füllgrad an Faseranteilen im Bauteil erzielt werden soll. Auf der anderen Seite soll aber die Zusammensetzung möglichst schnell vernetzen, um ein schnelles Entformen zu ermöglichen und die Formen besser auszunutzen. Die oben genannten bekannten Zusammensetzungen weisen spezielle Katalysatoren auf. Diese sollen sicherstellen, dass eine Vernetzungsreaktion der lsocyanat-/OH- Gruppen verzögert wird. Damit ist es möglich, den Anstieg der Viskosität der Zusammensetzungen zu verzögern. Es wird dabei aber auch die endgültige Vernetzung verlangsamt. Weiterhin ist es üblich, dass solche Katalysatoren nur in geringen Mengen vorhanden sind. Diese müssen also in einem genau zu bemessenden Anteil enthalten sind, da sonst die Eigenschaften für die industrielle Fertigung nicht ausreichend reproduzierbar sind.

Eine weitere Anforderung an die entsprechenden Matrixbindemittel ist die, dass nach der Vernetzung auch an die äußeren Bedingungen die mechanischen Eigenschaften konstant bleiben. Es hat sich gezeigt, dass ein Einflussparameter für die mechanischen Eigenschaften die Glasübergangstemperatur (Tg) ist. Das kann über die Auswahl der Polyole oder die Vernetzungsdichte beeinflusst werden, dabei soll aber die zur Verarbeitung notwendige Viskosität nicht negativ beeinflusst werden. Insbesondere kann die Tg über die Auswahl der Polyole oder die Vernetzungsdichte beeinflusst werden, dabei soll aber die zur Verarbeitung notwendige Viskosität nicht negativ beeinflusst werden.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass bei dem Vermischen von Polyolen und Isocyana- ten unverträgliche Mischungen entstehen. Das ist deutlich an der Trübung der an sich klaren Mischungen zu sehen. Es ist aber bekannt, dass eine derartige Phasentrennung zu inhomogenen Bauteilen führt. Deswegen werden im Stand der Technik entweder spezielle Verträglichkeitsvermittler zugesetzt oder es ist eine spezielle Auswahl der Polyole zu treffen.

Es ergibt sich deswegen die Aufgabe, ein Polyurethan-Bindemittelsystem bereitzustellen, das im nicht vernetzten Zustand eine niedrige Viskosität aufweist und diese niedrige Viskosität während eines längeren Verarbeitungszeitraums erhalten bleibt. Dabei soll eine breite Auswahl der Polyole möglich sein. Diese Systeme können dann unmittelbar zu Matrixzusammensetzungen verarbeitet werden. Dabei soll die vernetzte Matrix eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen und gute mechanischen Eigenschaften. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Zwei-Komponenten-Polyurethan-Zusammensetzung enthaltend i) 10 bis 80 Gew.-% mindestens eines Polyols mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 200 g/mol bis 3000 g/mol, ii) 5 bis 70 Gew.-% mindestens eines aromatischen Polyisocyanats, iii) 0 bis 15 Gew.-% Additive, wobei die Zusammensetzung ein NCO:OH-Verhältnis von 2:1 bis 1 :2 aufweist, die Zusammensetzung eine Viskosität von 20 bis 3000 mPas (EN ISO 2555, Brookfield Viskosimeter, 25°C) aufweist und nach dem Mischen eine Phasenunverträglichkeit zeigt und die Funktionalität der Polyolmischung größer 2,3 beträgt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Zwei-Komponenten-Polyurethan- Zusammensetzung enthaltend i) 10 bis 80 Gew.-% mindestens eines flüssigen Polyols mit einem Molekulargewicht von 200 g/mol bis 3000 g/ mol, ii) 5 bis 70 Gew.-% mindestens eines aromatischen Polyisocyanats sowie gegebenenfalls 0 bis 15 Gew.-% Additive, wobei die Zusammensetzung ein NCO:OH-Verhältnis von 2:1 bis 1 :2 aufweist, die Zusammensetzung eine Viskosität von 20 bis 3000 mPas aufweist und nach dem Mischen eine Phasenunverträglichkeit zeigt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung solcher 2K-PU- Zusammensetzungen zum Herstellen von faserverstärkten Formteilen.

Ein weiterer Gegenstand sind Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Fasermaterialien und solchen 2K-PU-Zusammensetzungen.

Die erfindungsgemäße 2K-PU-Zusammensetzung besteht aus einer Polyolkomponente und einer Vernetzerkomponente. Die Polyolkomponente enthält mindestens ein flüssiges Polyol und gegebenenfalls Additive. Die Vernetzerkomponente enthält die Isocya- nate und gegebenenfalls solche Additive, die nicht mit NCO-Gruppen reagieren.

Als Polyolkomponente können die üblichen dem Fachmann bekannten Polyolverbin- dungen eingesetzt werden. Im Rahmen der Erfindung können eine Vielzahl von mehr- funktionellen Alkoholen eingesetzt werden. Bevorzugt sollen diese Polyole keine weiteren mit NCO-Gruppen reaktiven funktionellen Gruppen aufweisen, wie beispielsweise reaktive Aminogruppen. Bei den Verbindungen mit mehreren OH-Gruppen kann es sich um solche handeln, die endständige OH-Gruppen tragen oder es können Verbindungen sein, die über die Kette verteilt seitenständige OH-Gruppen aufweisen. Bei den OH- Gruppen handelt es sich um solche, die mit Isocyanaten reagieren können, insbesondere sind primäre oder sekundäre OH-Gruppen. Geeignet sind Polyole mit 2 bis 10, bevorzugt mit 2 bis 6 OH-Gruppen pro Molekül. Es können Gemische unterschiedlicher Polyole eingesetzt werden, soweit eine entsprechende durchschnittliche Funktionalität erhalten wird. Das Molekulargewicht soll von 100 bis 3000g/mol betragen (zahlenmittleres Molekulargewicht M _N , gemessen über GPC), bevorzugt von 200 bis 1500 g/mol. Beispiele für geeignete Polyole sind solche auf Basis von Polyethern, Polyalkylenen, Polyestern oder Polyurethanen. Die Polyole sollen als Mischung bevorzugt in flüssiger Form bei Raumtemperater (25°C) vorliegen, insbesondere ist jedes Polyol einzeln flüssig.

Als Polyole sind beispielsweise flüssige Polyesterpolyole geeignet, die durch Kondensation von Di- bzw. Tricarbonsäuren, wie z.B. Adipinsäure, Sebacinsäure und Glutarsäure, mit niedermolekularen Diolen bzw. Triolen, wie z.B. Etylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Dipropylenglykol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, Glyzerin oder Trimethylolpropan, hergestellt werden können. Eine weitere Gruppe solcher einzusetzenden Polyole sind die Polyester auf der Basis von Lactonen, wie Polycapro- lactone. Dem Fachmann sind solche OH-funktionellen Polyester bekannt und sie sind kommerziell erhältlich. Insbesondere geeignet sind zwei oder drei endständige OH- Gruppen enthaltende Polyesterpolyole. Dabei sollen diese Polyesterpolyole ein Molekulargewicht bis 2000 g/mol, vorzugsweise im Bereich von 500 bis 1000 g/mol aufweisen.

Es können aber auch Polyesterpolyole oleochemischer Herkunft verwendet werden. Derartige Polyesterpolyole können beispielsweise durch vollständige Ringöffnung von epoxidierten Triglyceriden eines wenigstens teilweise olefinisch ungesättigte Fettsäureenthaltenden Fettgemisches mit einem oder mehreren Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen und anschließender partieller Umesterung der Triglycerid-Derivate zu Alkylesterpolyolen mit 1 bis 12 C-Atomen im Alkylrest hergestellt werden. Beispiele solcher Polyole sind Rizinusöl oder Dimerdiole. Diese oleochemischen Polyole sollen Hydroxylzahlen von 50 bis 400 mg KOH/g, bevorzugt 100 bis 300 mg KOH/g aufweisen, das entspricht einem Molekulargewicht von ca. 250 bis 2000 g/mol. Weitere geeignete Polyesterpole sind Polycarbonat-Polyole. Polycarbonate können beispielsweise durch die Reaktion von Diolen, wie Propylenglykol, Butandiol-1 ,4 oder He- xandiol-1 ,6, Diethylenglykol, Triethylenglykol oder Tetraethylenglykol oder Gemischen aus zwei oder mehr davon mit Diarylcarbonaten, beispielsweise Diphenylcarbonat, oder Phosgen, erhalten werden. Eine weitere Gruppe der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyole sind Polylactone, beispielsweise Polyester auf der Basis von ε-Caprolacton. Auch sind solche Polyesterpolyole geeignet, die in der Molekülkette eine oder mehrere Urethangruppen enthalten.

Es können auch aliphatische Polyole eingesetzt werden. Diese sollen eine Funktionalität von 2 bis 10 aufweisen, insbesondere von 2 bis 6. Es kann sich dabei um die bekannten Polyole handeln, wie Ethylenglykol Propandiol, Butandiol-1 ,4, Pentandiol-1 ,5, Hexandiol-1 ,6, Heptandiol-1 ,7, Octandiol-1 ,8 1 ,10-Decandiol, 1 ,12-Dodecandiol, Dimer- fettalkohol, Glycerin, Hexantriol Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Neopen- tylalkohol. Es können auch sogenannte Zuckeralkohole eingesetzt werden. Geeignete aliphatische Alkohole besitzen ein Molekulargewicht von 60 bis 400 g/mol. Insbesondere werden jedoch lineare Alkohole mit 2 bis 30 C-Atomen eingesetzt, die zwei bis zu vier OH-Gruppen aufweisen.

Eine besonders geeignete Gruppe sind Polyetherpolyole, die Umsetzungsprodukte von niedermolekularen, polyfunktionellen Alkoholen mit Alkylenoxiden sind. Die Alkylenoxi- de weisen vorzugsweise 2 bis 4 C-Atome auf. Es kann sich dabei um zwei- oder höher- funktionelle Polyole handeln, bevorzugt sind Polyole mit 2, 3 oder 4 OH-Gruppen. Beispiele sind Ethylenglykol, Propandiol, Butandiol, Hexandiol, Octandiol; polyfunktionelle Alkohole, wie Glycerin, Hexantriol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Neopentylalkohol; Zuckeralkohole, wie Mannitol, Sorbitol, Methylglykoside. Auch entsprechende aromatische Polyole wie Resorcin, Hydrochinon, 1 ,2,2- oder 1 ,1 ,2-Tris-(hydroxyphenyl)-ethan können mit den Alkylenoxiden umgesetzt werden. Weitere, im Rahmen der Erfindung geeignete, Polyole entstehen durch Polymerisation von Tetrahydrofuran (Poly-THF). Es können statistische und/oder Blockcopolymere des Ethylenoxids und Propylenoxids eingesetzt werden. Polyetherpolyole mit 2, 3 oder 4 OH-Gruppen sind bevorzugt. Die Polyetherpolyole werden in einer dem Fachmann bekannten Weise hergestellt und sind kommerziell erhältlich. Bevorzugt sind Polyoxyethylen- oder Polyoxypropylendiole oder Triole. Das Molekulargewicht diese Polyether kann dabei von ca. 200 bis zu 3000 g/mol betragen, insbesondere bis 1000 g/mol.

Polyole, die tertiäre Aminogruppen enthalten, sind vorzugsweise in der Zusammensetzung nicht enthalten. Diese verschlechtern die Applikationseigenschaften. Die Funktionalität der Polyolmischung soll größer 2,3 betragen, insbesondere von 2,5 bis 4. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass als Polyole Polyester - und/oder insbesondere Polyetherpolyole eingesetzt werden mit einer mittleren Funktionalität von über 2,5. Ist die Vernetzungsdichte nicht ausreichend, ist das vernetzte Matrixbindemittel nicht ausreichend mechanisch stabil.

Als Polyisocyanate in der Isocyanatkomponente sind mehrfach funktionelle Isocyanate geeignet. Vorzugsweise enthalten die Isocyanate im Mittel 2 bis 5, vorzugsweise bis 4 NCO-Gruppen. Beispiele für geeignete Isocyanate sind aromatische Isocyanate, wiel ,5-Naphthylendiisocyanat, 2,4- oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Xyly- lendiisocyanat (XDI), m- und p-Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), die Isomere des Toluylendiisocyanats (TDI), Di- und Tetraalkyldiphenyl-methandiisocyanat, 3,3'- Dimethyl-diphenyl-4,4'-diisocyanat (TODI) 1 ,3-Phenylendiisocyanat, 1 ,4- Phenylendiisocyanat, 4,4'-Dibenzyldiisocyanat; aliphatische Isocyanate, wie hydriertes MDI (H12MDI), 1 -Methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexan, 1 ,12-Diisocyanatododecan, 1 ,6- Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1 ,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan, 1 - lsocyanatomethyl-3-isocyanato-1 ,5,5-trimethyl-cyclohexan (IPDI), Tetramethoxybutan- 1 ,4-diisocyanat, Butan-1 ,4-diisocyanat, Hexan-1 ,6-diisocyanat (HDI), Dimerfettsäure- diisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat, Cyclohexan-1 ,4-diisocyanat, Ethylendiiso- cyanat oder Phthalsäure-bis-isocyanatoethylester.

Es können auch Anteile von niedermolekularen Prepolymeren eingesetzt werden, beispielsweise Umsetzungsprodukte von MDI bzw. TDI mit niedermolekularen Diolen, wie z.B. Ethylenglykol, Diethyenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol oder Triethylengly- kol. Diese Prepolymere können durch Umsetzung eines Überschusses von monomerem Polyisocyanat in Gegenwart von Diolen hergestellt werden. Dabei liegt das Molekulargewicht der Diole im Allgemeinen unterhalb von 1000 g/mol. Gegebenenfalls kann das Umsetzungsprodukt durch Destillation von monomeren Isocyanaten befreit werden. ln einer Ausführungsform sind erfindungsgemäß aromatische Diisocyanate bevorzugt, in einer anderen Form werden vorzugsweise Mischungen von aliphatischen und aromatischen Isocyanaten eingesetzt. Insbesondere sollen dabei mindestens 50 Mol% der NCO-Gruppen auf MDI und seinen Isomeren basieren. In einer Ausführungsform ist die 2K-PU-Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass als Isocyanatgruppen mindestens 50 Mol-% NCO-Gruppen aus MDI und seinen Isomeren enthalten sind. Es sollen flüssige Isocyanate eingesetzt werden, soweit diese ein Phasenunverträglichkeit mit den Polyolen zeigen. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, aber nicht notwendig, dass die Menge der Isocyanatgruppen durch Umsetzung zu Carbodiimiden und seinen Derivaten, insbesondere zu Uretoniminen, reduziert ist. In einer Ausführungsform ist die 2K- PU-Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung Carbo- diimide und/oder Uretonimine aus den aromatischen Isocyanaten enthält. Der Anteil der umgesetzten NCO-Gruppen kann 3 bis 25 Mol% der ursprünglich vorhandenen NCO- Gruppen betragen. Vorzugsweise soll die Mischung der Polyisocyanate bei Raumtemperatur (25°C) fließfähig sein. Um stabile Zusammensetzungen zu erhalten, soll diese Komponente keine Bestandteile enthalten, die Reaktionen ergeben, die eine Viskositätssteigerung unter Lagerbedingungen hervorrufen.

Die erfindungsgemäßen 2K-PU-Zusammensetzungen können weiterhin Hilfsstoffe enthalten, die vorzugsweise ganz oder teilweise der Polyolkomponente zugemischt werden. Darunter werden Stoffe verstanden, die in der Regel in kleinen Mengen zugesetzt werden, um die Eigenschaften der Zusammensetzung zu verändern, wie z.B. die Viskosität, das Benetzungsverhalten, die Stabilität, die Reaktionsgeschwindigkeit, die Blasenbildung, die Lagerfähigkeit oder die Haftung, und auch die Gebrauchseigenschaften dem Anwendungszweck anzupassen. Beispiele für Hilfsstoffe sind Verlaufsmittel, Netzmittel, Katalysatoren, Alterungsschutzmittel, Farbstoffe, Trockenmittel, Harze und/oder Wachse.

Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung zusätzlich Stabilisatoren enthalten. Als Stabilisatoren im Sinne dieser Erfindung sind Antioxidantien, UV- Stabilisatoren oder Hydrolyse-Stabilisatoren zu verstehen. Beispiele hierfür sind die handelsüblichen sterisch gehinderten Phenole und/oder Thioether und/oder substituierten Benzotriazole und/oder Amine vom "HALS"-Typ (Hindered Amine Light Stabilizer). Es können auch Katalysatoren eingesetzt werden. Als Katalysatoren werden die üblichen, in der Polyurethan-Chemie bekannten, metallorganischen Verbindungen eingesetzt, wie z.B. Eisen-, Titan-, Zirkon-, Aluminium-, Blei-, Wismut- oder auch insbesondere Zinn-Verbindungen. Bevorzugt ist es möglich, dass diese Katalysatoren als Mischung oder als Komplex im molaren Verhältnis von 0,25:1 bis 2:1 Polyhydroxyverbindungen enthalten, ausgewählt aus cyclischen α-Hydroxyketonen und/ oder Triphenolen mit drei benachbarten OH-Gruppen. Insbesondere können als cyclische a-Hydroxyketone 5-, 6- oder 7-Ring-Verbindungen eingesetzt werden und als Triphenole 1 -Alkyl-substituierte 2,3,4- oder 3,4,5-OH-Derivate eingesetzt werden. Es handelt sich dabei um Substanzen, die als Komplexbildner mit den oben erwähnten Metallatomen wirken. Dabei sollen diese Komplexbildner eine Molmasse unter 500 g/mol aufweisen oder er kann auch an einen Träger gebunden sein. Insbesondere sind solche Substanzen als Komplexbildner geeignet, die gegebenenfalls eine weitere OH-, COOH- oder Ester-Gruppe aufweisen. Damit kann bei der Vernetzungsreaktion dieser Komplexbildner auch mit der reaktiven Zusammensetzung reagieren und fest die Matrix eingebunden werden.

Eine andere Gruppe von Katalysatoren sind solche auf Basis von tertiären Aminen. Beispielsweise sind lineare oder cyclische aliphatische Amine geeignet, wie Methylcyclo- hexylamin, Dimethyl-benzylamin, Tributylamin, Monoethanolamin, Triethanolamin, Diethylenetriamin, Triethylenetetramin, Triethylenediamin, Guanidin, Morpholin, N- methylmorpholin, Diazabicyclooctan (DABCO), 1 ,8-Diazabicyclo-(5,4,0)-undecen-7 (DBU) oder Diazabycyclononen (DBN) geeignet. Der Katalysator, kann in einer Menge von 0,01 bis etwa 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung eingesetzt.

Eine Ausführungsform der 2K-PU-Zusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator Sn -Verbindungen, insbesondere Sn Katalysatoren mit Polyhydroxyverbindungen als Komplexbildner oder tertiäre Amine enthalten sind, ausgewählt aus cyclischen α-Hydroxyketonen oder 1 -Alkyl-2,3,4-Triphenolen.

Es ist auch möglich, dass geringe Mengen von Weichmacher, Farbpasten oder eines Molekularsiebes enthalten sind. Als Trockenmittel können auch flüssige Verbindungen eingesetzt werden, die während der Lagerung Feuchtigkeit abfangen. Die Menge sol- cher Bestandteile soll aber unter 10 Gew.-% (bezogen auf die 2K-Zusamnnensetzung) betragen. Bevorzugt sind keine Pigmente, Molekularsiebe, Füllstoffe und/oder Weichmacher enthalten. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung soll bevorzugt keine organischen Lösemittel enthalten. Als Lösemittel sollen hier flüssige Substanzen mit einem Siedepunkt unter 200°C verstanden werden. Im Wesentlichen nicht flüchtige Verbindungen, die zum Dispergieren oder Lösen von Additiven eingesetzt werden, werden in dieser Hinsicht nicht als Lösemittel betrachtet.

Weiterhin können gegebenenfalls Harze enthalten sein. Dabei kann es sich um natürliche Harze oder um synthetische Harze handeln. Eine besondere Ausführungsform setzt OH-Gruppen-haltige Harze ein, insbesondere Harze mit mehreren OH-Gruppen. Diese können mit den Isocyanaten reagieren. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Menge bis zu 15 Gew.-% betragen.

Die Additive werden so den Komponenten zugesetzt, dass die Lagerstabilität gegeben ist. Insbesondere sollen keine Additive zugegeben werden, beispielsweise mono- oder polyfunktionelle Carbonsäuren, die eine Bildung von Gasblasen wie CO2 im Klebstoff fördern.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Zusammensetzung enthält 30 bis 70 Gew.-% Polyole mit einer Funktionalität über 2,5, insbesondere Polyetherpolyole und/oder Polyesterpolyole, 70 bis 30 Gew.-% Polyisocyanate, insbesondere mit mindestens 50 Mol-% aller Isocyanatgruppen aus MDI und seinen Isomeren, 0,1 bis 5 Gew.-% Additive ausgewählt aus Stabilisatoren und Katalysatoren, wobei die Summe der Bestandteile 100% ergeben soll. Insbesondere soll die Mischung frei von reaktiven Amin-haltigen Bestandteilen sein, beispielsweise Polyolen.

Dabei muss eine erfindungsgemäße Mischung nach dem Mischen bei Mischtemperatur eine Unverträglichkeit zeigen.

Als unverträglich im Sinn der Erfindung ist zu verstehen, dass die Komponenten mischbar miteinander sind, sie aber zwei Phasen bilden. Das kann insbesondere visuell festgestellt werden. Die einzelnen Komponenten sind durchsichtig, nach dem Mischen und gegebenenfalls Entgasen bildet sich eine trübe Phase. Ein einfacher Test mischt beide Komponenten, gegebenenfalls ohne Pigmente, bei 25 °C. Dann ruhen die Proben und werden optisch beurteilt. Ist die Lösung der Komponenten bis 2 min. trüb, liegt eine Phasentrennung vor.

Um eine erfindungsgemäße Verwendung zu ermöglichen, weist eine erfindungsgemäße 2K-PU-Zusammensetzung eine Viskosität in gemischter Form von 20 bis 3000 mPas auf (gemessen mit Brookfield RTV, DIN ISO 2555), gemessen bei einer Temperatur zwischen 20 und 60°C. Insbesondere soll die Viskosität von 100 bis 1000 mPas betragen gemessen bei 20 bis 40°C. Dabei kann die erfindungsgemäße 2K-PU- Zusammensetzung bei diesen Temperaturen appliziert werden. Die Viskosität soll unmittelbar nach dem Mischen bestimmt werden, beispielsweise bis zu 2 min. nach dem Mischen, durch die einsetzende Vernetzungsreaktion nimmt sie langsam zu.

Die erfindungsgemäße 2K-PU-Zusammensetzung hat eine gute Verarbeitungszeit. Diese soll über 10 min. betragen. Als Verarbeitungszeit soll die Zeit verstanden werden, nach der die Viskosität einer Mischung bei 25°C auf mehr als 300 % des Ausgangswerts gestiegen ist, mindestens jedoch auf über 3000 mPas. Die Verarbeitungszeit kann durch die Auswahl der Isocyanate und der Katalysatoren beeinflusst werden.

Die 2K-PU-Zusammensetzungen bilden nach dem Mischen ein zwei-Phasen System. Das kann anhand der Unverträglichkeit gesehen werden. Dabei bilden sich bei ca. 25 °C ineinander dispergierte Mehrphasensysteme, wie durch Trübung der hergestellten Mischung festzustellen ist. Die erfindungsgemäßen Mischungen sollen im Zustand Phasentrennung eingesetzt werden.

Durch die Auswahl der Bestandteile soll die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine Glasübergangstemperatur (Tg) von über 60°C aufweisen (gemessen mit DSC, DIN 1 1357), in einer anderen Ausführungsform insbesondere von 100 bis 130°C. Die hohe Tg ist notwendig, um die geforderte mechanische Stabilität auch des ausgehärteten Verbundsystems zu erhalten. Durch die erfindungsgemäße Auswahl der Polyol und der Isocyanatkomponente wird eine hohe mechanische Stabilität der Zusammensetzung erhalten. Die Strukturstabilität des Matrixwerkstoffs kann beispielsweise über den E- Modul gemessen werden. Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird si- chergestellt, dass bei Temperaturen zwischen -10°C und + 70°C der E- Modul größer 1000 MPa beträgt (analog DIN EN ISO 527).

Die erfindungsgemäßen 2K-PU-Zusammensetzungen sind als Matrixharz für faserverstärkte Formteile (Composites) geeignet. Dabei können diese in verschiedenen Anwendungsverfahren eingesetzt werden, beispielsweise im RTM-Verfahren oder im Infusionsverfahren.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen von Composite- Werkstoffen, bei dem die erfindungsgemäßen 2K-PU-Zusammensetzungen eingesetzt werden. Dabei werden die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen durch Eintragen in eine Form appliziert.

Als Bestandteile von Composite-Werkstoffen sind bekannte hochfesten Faserwerkstoffe geeignet. Diese können beispielsweise aus Glasfasern; synthetischen Fasern, wie Polyesterfasern, Polyethylenfasern, Polypropylenfasern, Polyamidfasern, Polyimidfasern oder Aramidfasern; Kohlenstofffasern; Borfasern; oxidischen oder nicht oxidischen Keramikfasern, wie Aluminiumoxid/Siliciumdioxidfasern, Siliciumcarbidfasern; Metallfasern, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium; oder aus Naturfasern, wie Flachs, Hanf oder Jute bestehen. Diese Fasern können in Form von Matten, Geweben, Gewirken, Gelegen, Vliesen oder Rovings eingebracht werden. Es können auch zwei oder mehr dieser Fasermaterialien als Gemisch verwendet werden. Es können Kurzschnittfasern ausgewählt werden, bevorzugt werden jedoch synthetische Langfasern eingesetzt, insbesondere Gewebe und Gelege. Solche hochfesten Fasern, Gelege, Gewebe und Rovings sind dem Fachmann bekannt.

Dabei werden die Fasern in den Formen in vorgegebener Ausrichtung eingelegt. Die Menge der Fasermaterialien kann sehr hoch sein, insbesondere werden Faseranteile von über 60 % (Volumen%) bezogen auf das Formteil eingesetzt. Es können gegebenenfalls auch noch weitere Einlegeteile eingefügt werden. Danach wird die vorgemischte erfindungsgemäße Zusammensetzung eingebracht.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßem Verfahren ist ein Verfahren zum Herstellen von Faserverbundwerkstoffen, wobei eine äußere Form mit Fasermaterialien bereitgestellt wird und in diese Form eine flüssige 2K-PU-Zusammensetzung unter Druck eingebracht wird, wobei diese Zusammensetzung im Zustand der Phasenunverträglichkeit eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet dass und der Anteil der Fasermaterialien mehr als 60 Vol.% beträgt.

In den erfindungsgemäßen Verfahren wird die 2K-Mischung unmittelbar nach dem Herstellen eingesetzt. Es handelt dabei im Wesentlichen um optisch trübe Mischungen, was als Zeichen der Phasenunverträglichkeit angesehen wird. Da die gemischte Zusammensetzung reagiert, ist es zweckmäßig, nur die Menge der Komponenten zu mischen, die unmittelbar danach verarbeitet werden können. Ebenso ist es möglich, kontinuierlich zu Mischen und die Formen zu befüllen. Da die unverträglichen Phasen in Form einer feinen Dispergierung vorliegen, sind die Zusammensetzungen problemlos mit den üblichen Vorrichtungen, wie Pumpen, Düsen oder Schläuche zu verarbeiten. Unabhängig von einer Theorie kann angenommen werden, dass die Unverträglichkeit eine Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit bewirkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zwei Ausführungsformen. Das Anfließen kann durch Einspritzen unter Druck (Resin-Transfer-Molding- oder auch RTM- Verfahren), gegebenenfalls auch mit Unterstützen durch Vakuum, in kurzer Zeit durchgeführt werden. Dabei werden hier Zusammensetzungen bevorzugt, die eine kürzere Verarbeitungszeit aufweisen, danach aber eine schnelle Reaktion zeigen. Eine andere Ausführungsform füllt die Form durch Anlegen von Vakuum (Infusionsverfahren). In dieser Ausführungsform ist eine lange offene Zeit vorteilhaft. Die Viskosität der erfindungsgemäß geeigneten Zusammensetzung muss gering sein. Sie darf auch unter den Verfahrensbedingungen des Füllens der Form nur gering ansteigen. Erfindungsgemäß soll die Mischung der Zusammensetzung unmittelbar nach dem Mischen zwischen 20 bis 3000 mPas (EN ISO 2555, Brookfield Viskosimeter, 25 °C) betragen, bevorzugt unter 1000 mPas. Dabei ist darauf zu achten, dass die Fließgeschwindigkeit so gewählt wird, dass Luft oder Gase zwischen den Fasermaterialien entweichen können.

In der Ausführungsform für Infusionsverfahren ist eine lange Verarbeitungszeit besonders wichtig. Deswegen werden in dieser Ausführung insbesondere Zusammensetzungen eingesetzt, die keine Katalysatoren enthalten. Das Anfließen an die Fasermaterialien, ein Verdrängen der Luftblasen und ein Füllen der Form kann über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden. Durch den langsamen Verlauf beziehungsweise Fortschritt der Reaktionkönnen die Fasermaterialien vollständig in dem Matrixmaterial eingebettet werden.

In der Ausführungsform als RTM-Verfahren muss eine Befüllung der Form in kurzer Zeit erfolgen. Dabei wird die trübe Reaktionsmischung unter Druck in die Form gebracht. Durch die niedrige Anfangsviskosität kann ein schnelles Einbetten der Fasern sichergestellt werden. In dieser Ausführungsform enthalten die Zusammensetzungen bevorzugt auch Katalysatoren. Diese führen nach kurzer Zeit zu einer Beschleunigung der Reaktion, sodass eine schnelle Durchhärtung erfolgt. Das kann auch durch eine erhöhte Temperatur unterstützt werden. Dabei ist dann eine kurze Verweilzeit in der Form möglich.

Nach dem Füllen der Form beginnt die Zusammensetzung zu härten. Das kann ohne zusätzliche Wärmezufuhr geschehen. Die durch die Vernetzungsreaktion entstehende Reaktionswärme führt nicht zu einer örtlichen Überhitzung der Substrate. Um die Vernetzungsreaktion zu beschleunigen ist es möglich, die gefüllte Form zu erwärmen. Sie kann auf Temperaturen bis zu 120°C erwärmt werden. Dabei wird eine schnellere Vernetzung des Matrixmaterials erreicht. Damit kann die Form früher von dem Formteil entfernt werden und steht dann für weitere Arbeitsschritte zur Verfügung.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist auch ein Faserverbundteil (Composite-Teil) aus mindestens 60 % Fasern und bis zu 40 % der vernetzten erfindungsgemäßen 2K- PU-Zusammensetzung. Diese Faserformteile zeigen nach Vernetzung als eine hohe mechanische Stabilität. Diese ist auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen gegeben.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Faserverbundwerkstoff enthaltend mindestens 60 % synthetische Fasermaterialien bis zu 40 % einer vernetzenden 2K-PU- Zusammensetzung.

Die erfindungsgemäßen 2K-PU-Zusammensetzungen, die eine Unverträglichkeit beim Mischen aufweisen, sind insbesondere zum Einbetten von Fasermaterialien geeignet, beispielsweise für das Infusionsverfahren oder für das RTM-Verfahren. Dabei werden die bekannten Fasermaterialien angeordnet und insgesamt in eine Polymermatrix ein- gebettet. Die Zusammensetzung zeigt eine gute Haftung auf den Fasersubstraten. Durch die verminderte Viskosität kann eine fehlerfreie Matrix erzeugt werden, insbesondere Blasen werden in dem Formteil vermieden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die verzögerte Reaktivität ein gutes Einbetten der Fasern ermöglicht wird. Eine Überhitzung der Composite-Teile wird vermieden, damit wird auch eine Schädigung von empfindlichen Fasermaterialien verhindert. Die Phasentrennung der Mischung führt nicht zu einer Verschlechterung der Eigenschaften der vernetzten Polymere sondern verbessert die Anwendungseigenschaften.

Beispiele:

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1 : Komponente A

Polyethertriol ( amin-frei, Mn ca. 350 )

Komponente B

MDI -Isomerenmischung

NCO:OH-Verhältnis 1 ,5 : 1

Verfahren: Die Bestandteile werden in einem Gefäß mit einem schnelllaufenden Rührer unter Feuchtigkeitsausschluss gemischt, die Mischung danach im Vakuum unter Rühren entgast.

Die Bestandteile waren nach dem Mischen 3 min, 5 min, 7 min deutlich trübe.

Die Bestandteile wurden gemischt und die Viskosität (25°C) bestimmt.

Viskosität Start 190 mPas.

5 min. 270 mPas

10 min 480 mPas

Es liegt eine lange offene Zeit vor.

Beispiel 2: Komponenten A und B werden zusammen mit 0,2% DABCO im NCO:OH-Verhältnis 1 ,15:1 gemischt.

Die Mischung war noch trüb nach 4 min bzw. 7 min.

Aus den Proben wurden direkt nach der Herstellung Probekörper (4mm Stärke) gegossen und bei 95°C ( 45 min) und 130 °C ( 60 min) vernetzt. .

Die vernetzten Proben zeigten einen E-Modul von ca. 2700 MPa (25°C).