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Title:
CAST COMPONENT THAT IS LARGER THAN THE CASTING MOLD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/161754
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a component consisting of at least two segments which are movably connected to one another via one or more stays, wherein the component consists of a cast body or parts of a cast body which is cast in the casting chamber of a casting mould, and the component is longer than the maximum extent of this casting chamber, when the component is oriented via the one or more movable stays so that it reaches a maximum length L along an axis A, and method for producing same.

Inventors:
HEIKAUS, Christian Matthias (DE)
RICHTER, Alexander (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/050225
Publication Date:
August 04, 2022
Filing Date:
January 07, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BASF POLYURETHANES GMBH (DE)
International Classes:
B29C39/02; B29C69/00; B29C44/56; B29K75/00; B29K105/04
Attorney, Agent or Firm:
BASF IP ASSOCIATION (DE)
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Claims:
Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils umfassend mindestens zwei Segmente, die über einen oder mehrere Stege miteinander verbunden sind, wobei in einem ersten Schritt ein Gusskörper in einem Gussraum einer Gussform gegossen wird und, a) der Gusskörper die Stege und Segmente des Bauteils umfasst oder b) der Gusskörper nach dem Gießen so bearbeitet wird, dass er die Stege und Segmente des Bauteils umfasst, und das Bauteil in einem zweiten Schritt an den Stegen so gebogen wird, dass es entlang einer Achse A seine maximale Länge L erreicht und diese maximale Länge L länger ist als die maximale Ausdehnung M des Gussraumes.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Gussraum der Gussform in den drei Raumrichtungen eine maximale Höhe h, eine maximale Breite b und eine maximale Tiefe t hat, und für die maximale Länge L des Bauteiles eine der folgenden Bedingungen gilt:

L > jb2 + t2 L > jb2 + h2 oder

L > jt2 + h2

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Tiefe t kleiner oder gleich der Breite b ist und die Breite b kleiner oder gleich der Höhe h ist und für die maximale Länge L des Bauteiles gilt:

L > jb2 + h2

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei für die maximale Länge L des Bauteiles gilt: L > /b2 + t2 + h2

5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Gussraum der Gussform in den drei Raumrichtungen eine maximale Höhe h, eine maximale Breite b und eine maximale Tiefe t hat, und die maximale Länge L des Bauteiles zumindest doppelt so lang ist, wie entweder die Tiefe t, die Breite b oder die Höhe h.

6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Tiefe t kleiner oder gleich der Breite b ist und die Breite b kleiner oder gleich der Höhe h ist und die maximale Länge L des Bauteiles zumindest zweimal die Höhe h ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die einzelnen Segmente oder Stege, oder Segmente und Stege durch Zuschneiden des Gusskörpers erhalten werden.

8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bauteil aus einem rechteckigen Gusskörper hergestellt ist.

9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der rechteckige Gusskörper so zu rechteckigen Segmenten zugeschnitten wird, dass zumindest zwei Segmente über zumindest einen Steg verbunden bleiben.

10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest ein Steg aus einer Oberfläche des im Übrigen rechteckigen Gusskörpers herausragt.

11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest ein Steg in einem Schnitt senkrecht zu der Biegeebene ellipsoid oder halbkreisförmigen ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauteil aus mikrozellulärem Polyurethan besteht.

13. Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 12..

Description:
Gegossenes Bauteil das größer ist als die Gussform

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bauteile, die länger sind als die maximale räumliche Ausdehnung des Gussraumes der Gussform sowie deren Herstellungsmethode.

Gießen von Formteilen ist eine sehr effiziente Herstellungsmethode von Bauteilen mit hohen Stückzahlen, da sie hochgradig automatisiert durchgeführt werden kann. Gussteile mit unterschiedlichsten Anforderungsprofilen herzustellen ist beispielsweise aus der DE 10 2005 008 263 A1 oder auch der US 1 , 220, 072 bekannt. Mitunter werden jedoch Bauteile benötigt, die das Ausmaß der Gussformen übersteigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin Bauteile so aus einem Gusskörper zu gestalten, dass die Bauteile länger als die Abmessungen des Gussraumes sind.

Überraschend ist dies gelungen, indem man die Gussteile segmentiert und diese Segmente über bewegliche Stege verbindet.

Gegenstand dieser Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung ein Gussteils gemäß Anspruch 1 , sowie auf diese Weise hergestellte Gussteile gemäß Anspruch 13.

Figuren

Figur 1 zeigt ein Gussteil aus dem das in Figur 2 dargestellte Bauteil hergestellt werden kann. Figur 1 a zeigt die Seitenansicht des Gusskörpers mit einer im Schnitt halbkreisförmigen Wulst, die nach dem Zuschneiden des Gusskörpers entlang der gestrichelten Linie als Steg stehenbleibt und so die durch Zuschneiden des Gussteiles entstehenden zwei Segmente verbindet. Figur 1 b zeigt das Gussteil mit dem hervorstehenden Steg in Aufsicht und Figur 1c in einer perspektivischen Darstellung.

Die Figur 2 zeigt das aus dem in der Figur 1 dargestellten Gussteil durch Aufschneiden entlang der dortigen gestrichelten Linie hergestellte Bauteil, bestehend aus zwei Segmenten, die über den aus der Wulst entstandenen Steg miteinander verbunden sind und entlang der Achse A so aufgeklappt sind, dass das Bauteil seine maximale Länge L erreicht und dabei mehr als doppelt so lag ist, wie das in Figur 1 dargestellte Gussteil breit ist.

Detaillierte Beschreibung

Der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform 1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils bestehend aus mindestens zwei Segmenten, die über einen oder mehrere Stege, bevorzugt beweglich, miteinander verbunden sind, wobei in einem erstes Schritt ein Gusskörper in einem Gussraum einer Gussform gegossen wird und, a) der Gusskörper die Stege und Segmente des Bauteils umfasst oder b) der Gusskörper nach dem Gießen so bearbeitet wird, dass er die Stege und Segmente des Bauteils umfasst, und das Bauteil in einem zweiten Schritt an den Stegen so gebogen wird, dass es entlang einer Achse A seine maximale Länge L erreicht und diese maximale Länge L länger ist als die maximale Ausdehnung M des Gussraumes. Gegenüber einem nur aus Einzelsegmenten zusammengesetzten Bauteil hat ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Einzelsegmenten, aber über Stege verbundenes Bauteil vielerlei Vorteile. Häufig ist es für viele Anwendungsbereiche einfacher handhabbar. Beispielsweise kann sich verglichen mit einem Bauteil aus 2 getrennten Segmenten die Montage eines Bauteils mit Stegen einfacher gestalten, da das Bauteil beispielsweise zusammenhängend verklebt werden kann, man sich dadurch mitunter mehrere Arbeitsgänge z.B. des Klebstoffauftrags sparen kann. Durch die Verbindung der Segmente über Stege können Kräfte zwischen den Segmenten übertragen werden. Wird ein Bauteil aufgeklebt, kann dies u.a. dazu genutzt werden die Haftung der Ränder der Segmente im Bereich der Stege zu verbessern. Die Stege können auch zur Entlastung der anliegenden Fläche genutzt werden.

Über die Länge der Stege kann ein definierter Abstand zwischen zwei Segmenten eingestellt werden, der sich insbesondere auch bei einem Klebevorgang nicht verändert.

Der durch die Stege entstehende Freiraum kann u.a. zur Durchführung von Kabeln oder Leitungen genutzt werden.

Die Ausgestaltung der Stege selbst wie auch der Segmente kann vielfältig sein.

In bevorzugten Ausführungsformen sind Stege rund oder ellipsoid. In anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die Stege lamellenförmig. Die Stege können die Segmente mittig an ihren Stoßkanten verbinden, sie können sich aber auch näher an einer Seite der Segmente befinden. Dies kann zum Beispiel ein Vorteil sein, wenn die Segmente auf einer Oberfläche aufgeklebt werden. Befinden sich die Stege direkt an der Klebeoberfläche können sie ebenfalls aufgeklebt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Segmentverbund leichter und besser auf einer Oberfläche aufgeklebt werden kann. Insbesondere wenn die Stege lamellenartig ausgeformt sind und diese Lamelle so beschaffen ist, dass sie zwischen den Segmenten mit auf die Oberfläche aufgeklebt werden kann, hat dies in bevorzugten Ausführungsformen Vorteile. Vorteile sind beispielsweise besser Haftung des Segmentverbundes, leichtere Verarbeitbarkeit, besserer Schutz der Klebestelle vor eindringendem Schmutz oder Feuchtigkeit.

Die Segmente werden durch das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet, wie es das Bauteil erfordert. Gegenüberliegende Oberflächen können gleichartig oder unterschiedlich ausgeformt sein. Bevorzugte Segmente von Bauteilen haben zumindest eine ebene Oberfläche, die das Befestigen auf einer ebenen Unterlage erleichtert. Andere bevorzugte Ausführungsformen sind in ihrer Oberflächengestaltung an ihren Einbauort angepasst. Die Segmente enthalten in bevorzugten Ausführungsformen weitere Gestaltungselemente wie Löcher, beispielsweise für die Befestigung, Prägungen, Oberflächengestaltungen u.ä.

Das Verfahren wird so ausgelegt, dass in einem Bauteil über die Stege mindestens zwei Segmente miteinander verbunden sind. Das Verfahren kann aber aus so ausgelegt werden, dass das Bauteil auch aus mehr als 2 Segmenten bestehen kann, die über Stege miteinander verbunden sind. Über Stege verbundenen Segmente werden auch als Segmentverbund bezeichnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform 2 des Verfahrens, das alle Merkmale der Ausführungsform 1 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, hat der Gussraum der Gussform in den drei Raumrichtungen eine maximale Höhe h, eine maximale Breite b und eine maximale Tiefe t und für die maximale Länge L des Bauteiles gilt eine der folgenden Bedingungen:

L > jb 2 + t 2

L > jb 2 + h 2 oder

L > jt 2 + h 2

In einer bevorzugten Ausführungsform 3 des Verfahrens, das alle Merkmale der Ausführungsform 2 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält und bei der weiterhin die Tiefe t kleiner oder gleich der Breite b ist und die Breite b kleiner oder gleich der Höhe h ist gilt für die maximale Länge L des Bauteiles:

L > jb 2 + h 2

In einer bevorzugten Ausführungsform 4 des Verfahrens, das alle Merkmale der Ausführungsform 2 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält gilt für die maximale Länge L des Bauteiles weiterhin:

L > /b 2 + t 2 + h 2

In einer bevorzugten Ausführungsform 5 des Verfahrens, das alle Merkmal der Ausführungsform 1 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, und der Gussraum der Gussform in den drei Raumrichtungen eine maximale Höhe h, eine maximale Breite b und eine maximale Tiefe t hat, und die maximale Länge L des Bauteiles zumindest doppelt so lang ist, wie entweder die Tiefe t, die Breite b oder die Höhe h.

In einer bevorzugten Ausführungsform 6 des Verfahrens, das alle Merkmale der Ausführungsform 2 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält und bei der zusätzlich die Tiefe t kleiner oder gleich der Breite b ist und die Breite b kleiner oder gleich der Höhe h ist, ist die maximale Länge L des Bauteiles zumindest zweimal die Höhe h.

Die Segmentverbunde können auch vielfache der oben genannten maximalen Länge aufweisen, indem mehr als 2 Segmente verbunden über Stege aus einem Gussteil hergestellt werden. Dabei können durch entsprechende Gestaltung der einzelnen Segmente auch alle möglichen Zwischenlängen des Segmentverbundes hergestellt werden. In bevorzugten Ausführungsformen werden die einzelnen Segmente und Stege gleichförmig hergestellt. Die Segmentverbunde können in ihrer Länge in einfacher Weise angepasst werden, bevorzugt durch Anpassung der Länge der äußeren Segmente im Segmentverbund. Dies ist i.d.R. am einfachsten. Besondere Einbaubedingungen können es erforderlich machen, dass in bevorzugten Ausführungsformen verschiedene Segmente eines Segmentverbundes unterschiedlich ausgeformt sind und/oder unterschiedliche Längen besitzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform 7 des Verfahrens, das alle Merkmale einer der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, weist der in dem Gussraum gegossene Gusskörper bereits Segmente und Stege auf. Diese Segmente und Stege entsprechen bevorzugt bereits denen im fertigen Bauteil. Sie können dabei unbearbeitet oder durch weitere Bearbeitungen die konkrete Form der Segmente und Stege im fertigen Bauteil annehmen. Dieses Herstellungsverfahren hat den Vorteil, dass das Bauteil ohne viel zusätzlichen Aufwand bereits einsatzfähig ist. Dabei lassen sich natürlich übliche Behandlung wie das Entfernen von Gusskannten oder Gusskanälen nicht vermeiden. Im Sinne einer kosteneffizienten Herstellung ist eine Bearbeitung bevorzugt, die nach dem Gießen mit minimalen zusätzlichen Arbeitsschritten benötigt. Gleichwohl kann es notwendig sein einzelne Gestaltungselemente des Bauteiles, die in der Gussform nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand angebracht werden können dem entnommenen Gussteil zuzufügen. Beispielhaft und bevorzugt sind hier Bohrungen, Prägungen, Stanzungen oder das Zuschneiden genannt, oder Kombinationen hiervon.

In einer bevorzugten Ausführungsform 8 des Verfahrens, das alle Merkmale einer vorhergehenden Ausführungsformen 1 bis 6 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, werden die einzelnen Segmente oder Stege, oder Segmente und Stege durch Zuschneiden des Gusskörpers erhalten. Dieses Herstellungsverfahren hat den Vorteil, dass Herstellungskosten bei den Gussformen gespart werden können und der Befüllungsvorgang der Gussform ggf. schneller als bei feingliedrigen Gusskörpern gestaltet werden kann. Gleichzeitig erfordert diese Ausführungsform zwingend mindestens einen zusätzlichen Arbeitsschritt verglichen mit der Ausführungsform 7, das Herrichten des Gusskörpers. Die Herrichtung des Gusskörpers wird auch als Zuschneiden bezeichnet. Unter Zuschneiden wird jede Art der Herrichtung verstanden. Bevorzugte Zuschneidemethoden sind Schneiden mit einem scharfen Gegenstand, auch als Schneidewerkzeug bezeichnet. Bevorzugte Schneidewerkzeuge sind Messer, Scheren, Zangen, Sägen, Strombögen, Laser, Wasserstrahl oder Pressluft. Verschiedene Schneidewerkzeuge können kombiniert eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Schneidewerkzeug ist der Wasserstrahl. Der Vorteil des Wasserstrahls ist, dass die Schnittkannte sehr sauber wird und es damit praktisch zu keiner Überhitzung des Materials kommt. Zudem eröffnet die Verwendung des Wasserstrahls eine große Formenvielfalt. Abhängig von der Stückzahl und den Produktionskosten kann sowohl die Ausführungsform 7 als auch die Ausführungsform 8 vorteilhaft sein. In beiden Ausführungsformen kann grundsätzlich fast jede beliebige Form der Segmente und Stege, wie oben ausgeführt, hergestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform 9 des Verfahrens, das alle Merkmale der vorhergehenden Ausführungsformen 8 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält, ist das Bauteil aus einem rechteckigen Gusskörper hergestellt. Der rechteckige Gusskörper hat den Vorteil, dass er sehr einfach herstellbar ist und bei im weiter ausgeführten bevorzugten Herrichtungsformen des Bauteiles nur sehr wenig Abfall des eingesetzten Materials entsteht.

In einer bevorzugten Ausführungsform 10 des Verfahrens, das alle Merkmale der vorhergehenden Ausführungsformen 9 oder einer seiner bevorzugten Ausführungsformen enthält wird der rechteckige Gusskörper so zu, bevorzugt rechteckigen Segmenten hergerichtet, bevorzugt mit Wasserstrahl zugeschnitten, dass zumindest zwei Segmente über zumindest einen Steg verbunden bleiben. Insbesondere die rechteckige Segmentform führt zu wenig Abfall bei der Herrichtung aus dem rechteckigen Gusskörper. Dabei erfolgt die Schnittführung zur Herstellung der rechteckigen Segmente bevorzugt parallel zu einer der Oberflächen des Gusskörpers.

In einer bevorzugten Ausführungsform 11 des Verfahrens, das alle Merkmale einer der vorhergehenden Ausführungsformen 8 bis 10 oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält, ragt der Steg aus einer Oberfläche des im Übrigen rechteckigen Gusskörpers heraus. Dieser herausragende Steg wird auch als Wulst bezeichnet. Grundsätzlich ließe sich der Steg auch durch Herrichtung des bevorzugt rechteckigen Gusskörpers herstellen. Stege, die aus dem sonst rechteckigen Grundkörper herausragen, auch als Wulste bezeichnet, sind leicht herstellbar, d.h. entsprechende Aussparungen können leicht in der Gussform eingearbeitet werden, und zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit aus. Dabei wird der spätere Steg bevorzugt als Wulst über die Kanten der Segmentseiten gelegt, die über den Steg verbunden bleiben sollen. In einer bevorzugten Ausführungsform 12 des Verfahrens, das alle Merkmale der vorhergehenden Ausführungsformen 11 oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält, ist zumindest ein Steg in einem Schnitt senkrecht zu der Oberfläche des Gusskörpers ellipsoid oder halbkreisförmigen. Dies hat den Vorteil, dass eine derartige Wulstform leicht herstellbar und besonders stabil ist.

Grundsätzlich kann das Bauteil aus jedem gießfähigem Material bestehen, bevorzugt sind Kunststoffe. Beispielhaft und bevorzugt seien genannt, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Celluloid, Gummi, Polyamid (PA), Polylactat (PLA), ), Polybutylenterephthalat (PBT), Polymethylme- thacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polyetherketon (PEK) Polyethylen- terephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyurethan (PU), Polyvinylchlorid (PVC). Bevorzugt sind Polyamid, Polyurethan und Polystyrol. Bevorzugt sind Polyamid, Polyurethan und Polystyrol. Ganz besonders bevorzugt ist Polyurethan. Die Materialien können auch geschäumt werden. Ein besonders bevorzugtes geschäumtes Material ist mikrozelluläres Polyurethan.

Die Herstellung der Polyurethane ist bekannt, insbesondere die Herstellung der mikrozellulären Polyurethane wird beispielsweise in WO 2009/037207, WO2016/033307 oder auch WO 2018/087387 beschrieben.

Mikrozellulär bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Zellen bevorzugt einen Durchmesser von 0,01 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt von 0,01 mm bis 0,15 mm aufweisen.

Besonders bevorzugt haben die mikrozellulären Polyurethane mindestens eine der folgenden Materialeigenschaften: eine Dichte nach DIN EN ISO 1183-1 A zwischen 200 bis 1300 kg/m 3 , bevorzugt zwischen 270 und 1200 kg/m3, eine Zugfestigkeit nach DIN 53504 (angelehnt an DIN EN ISO 527) von > 20 N/mm2, , bevorzugt > 40 N/mm 2 , besonders bevorzugt zwischen 20 und 80 N/mm 2 , eine Reißdehnung nach DIN 53504 (angelehnt an DIN EN ISO 527) von > 200 %, bevorzugt > 230 %, besonders bevorzugt zwischen 300 % bis 700 % und/oder eine Weiterreißfestigkeit nach DIN ISO 34-1 B (b) > 6 N/mm, bevorzugt von > 8 N/mm, besonders bevorzugt > 10 N/mm. In weiter bevorzugten Ausführungsformen besitzt das mikrozelluläre Polyurethan zwei, weiter bevorzugt drei dieser Materialeigenschaften, besonders bevorzugte Ausführungsformen besitzen alle vier der genannten Materialeigenschaften.

Die Elastomere auf der Basis von mikrozellulärem Polyurethan werden üblicherweise in einer Form hergestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten nach Vermischung miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form des Gussteils gewährleisten.

Die Herstellung der Polyurethane kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangsstoffe einsetzt:

(a) Isocyanat,

(b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen,

(c) Wasser gegebenenfalls in Anwesenheit von

(d) Katalysator,

(e) Treibmittel,

(f) Hilfs- und/oder Zusatzstoff.

Die Herstellung der mikrozellulären Polyurethane wird vorteilhafterweise bei einem NCO/OH- Verhältnis von 0,85 bis 1 ,20 durchgeführt, wobei die erwärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten Formteildichte entsprechenden Menge in die Gussform gebracht werden.

Die Gussteile sind nach bis zu 60 Minuten ausgehärtet.

Die Menge des in die Gussform eingebrachten Reaktionsgemisches wird bevorzugt so bemessen, dass die erhaltenen Formkörper die bereits dargestellte Dichte aufweisen.

Die Ausgangskomponenten werden bevorzugt mit einer Temperatur von 15 °C bis 120°C, vorzugsweise von 30 °C bis 110°C, in das Gussform eingebracht. Der Verdichtungsgrad zur Herstellung der Gussteile liegt zwischen 1 ,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.

Das mikrozelluläre Polyurethan wird zweckmäßigerweise nach dem „one shot“-Verfahren mit Hilfe der Niederdruck-Technik oder insbesondere der Reaktionsspritzguss-Technik (RIM) in offenen oder vorzugsweise geschlossenen Gussformen hergestellt. Die Reaktion wird insbesondere unter Verdichtung in einer geschlossenen Gussform durchgeführt. Die Reaktionsspritz- guss-Technik wird beispielsweise beschrieben von H. Piechota und H. Röhr in ’’Integralschaumstoffe”, Carl Hanser-Verlag, München, Wien 1975; D.J. Prepelka und J.L. Wharton in Journal of Cellular Plastics, März/April 1975, Seiten 87 bis 98 und II. Knipp in Journal of Cellular Plastics, März/April 1973, Seiten 76-84. Als Isocyanate (a) können allgemein bekannte cycloaliphatische, aliphatische und/oder aromatische Polyisocyanate eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente eignen sich besonders aromatische Diisocyanate, vorzugsweise 2,2‘-, 2,4‘- und/oder 4,4‘-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1 ,5-Naphthylendiisocyanat (NDI), 2,4- und/oder 2, 6-To- luylendiisocyanat (TDI), 2,4-Tetramethylenxylendiisocyant (TMXDI), 3,3‘-Dimethyl-diphenyl- diisocyanat, 1 ,2-Diphenylethandiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat (PPDI), und/oder (cyclo)aliphatische Isocyanat wie z.B. bevorzugt 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), 4,4’-, 2,4’- und 2,2’-Dicyclohexylmethandiisocyanat (H12 MDI), 1-lsocyanato-3,3,5-trimethyl-5-iso- cyanatomethylcyclohexan und/oder Polyisocyanate wie z.B. Polyphenylpolymethylenpolyiso- cyanate. Die Isocyanate können in Form der reinen Verbindung, in Mischungen und/oder in modifizierter Form, beispielsweise in Form von Uretdionen, Isocyanuraten, Allophanaten oder Bi- ureten, vorzugsweise in Form von Urethan- und Isocyanatgruppen enthaltenden Umsetzungsprodukten, sogenannten Isocyanat-Prepolymeren, eingesetzt werden. Bevorzugt werden gegebenenfalls modifiziertes 2,2‘-, 2,4‘- und/oder 4, 4‘-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 1 ,5-Naph- thylendiisocyanat (NDI), 2,4-, 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI) und/oder 3,3’-Dimethyl-diphenyl- diisocyanat und/oder Mischungen dieser Isocyanate eingesetzt.

Die gegenüber Isocyanat reaktive Verbindung (b) hat im statistischen Mittel mindestens 1 ,8 und höchstens 3,0 zerewitinoffaktive Wasserstoffatome, diese Anzahl wird auch als Funktionalität der gegenüber Isocyanat reaktiven Verbindung (b) bezeichnet und gibt die aus einer Stoffmenge theoretisch auf ein Molekül heruntergerechnete Menge der mit Isocyanat reaktiven Gruppen des Moleküls an. Die Funktionalität ist bevorzugt zwischen 1 ,8 und 2,6, weiter bevorzugt zwischen 1 ,9 und 2,2 und insbesondere 2.

Weiter bevorzugt sind Polyesterdioie, bevorzugt Polycaprolacton, und/oder Polyetherpolyole, bevorzugt Polyetherdioie, weiter bevorzugt solche auf der Basis von Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid, bevorzugt Polypropylenglykol. Ein besonder bevorzugter Polyether ist Polytetrahydrofuran (PTHF).

Besonders bevorzugt sind die Polyesteroie aus der folgenden Gruppe: Copolyester basierend auf Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure oder deren Mischungen und Gemischen aus 1 ,2-Ethandiol und 1 ,4-Butandiol, Copolyester basierend auf Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure oder deren Mischungen und Gemischen aus 1 ,4-Bu- tandiol und 1 ,6-Hexandiol, Polyester basierend auf Adipinsäure und 3-Methyl-Pentandiol-1 ,5 und/oder Polytetramethylenglykol (Polytetrahydrofuran, PTHF). Besonders bevorzugt sind Copolyester basierend auf Adipinsäure und Gemischen aus 1 ,2-Ethandiol und 1 ,4-Butandiol oder Polyester auf der Basis von Adipinsäure, Bernsteinsäure, Pentandisäure, Sebazinsäure, oder deren Mischungen und Polytetramethylenglykol (PTHF).

Ein weiterer wichtiger Bestandteil von mikrozellulärem Polyurethan ist Wasser. Wasser wirkt als Treibmittel. Es kann allein oder mit anderen Treibmitteln eingesetzt werden. Bevorzugt wird Wasser als einziges Treibmittel eingesetzt.

Zur Beschleunigung der Reaktion können dem Reaktionsansatz sowohl bei der Herstellung eines Prepolymers als auch gegebenenfalls bei der Umsetzung eines Prepolymers mit einer Vernetzerkomponente allgemein bekannte Katalysatoren (e) zugefügt werden. Die Katalysatoren (e) können einzeln wie auch in Abmischung miteinander zugegeben werden. Vorzugsweise sind dies metallorganische Verbindungen, wie Zinn-(ll)-Salze von organischen Carbonsäuren, z. B. Zinn-(ll)-dioctoat, Zinn-(ll)-dilaurat, Dibutylzinndiacetat und Dibutylzinndilaurat oder Wismutsalzen, bevorzugt von Carbonsäuren, liegt Wismut bevorzugt in den Oxidationsstufen 2 oder 3 vor, insbesondere 3. Als Carbonsäuren werden bevorzugt Carbonsäuren mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen verwendet. Beispiele für geeignete Wismutsalze sind Wismut(lll)-neodecanoat, Wismut-2-etyhlhexanoat und Wismut- octanoat., und tertiäre Amine wie Tetra-methylethylendiamin, N-Methylmorpholin, Diethyl- benzylamin, Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, Diazabicyclooctan, N,N’-Dimethylpiperazin, N-Methyl,N’-(4-N-Dimethylamino-)Butylpiperazin, N,N,N’,N”,N”-Pentamethyldiethylendiamin oder ähnliche.

Weiterhin kommen als Katalysatoren in Betracht: Amidine, wie z.B. 2,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetra- hydropyrimidin, Tris-(dialkylaminoalkyl)-s-hexahydrotriazine, insbesondere Tris-(N,N-dime- thylaminopropyl)-s-hexahydrotriazin, Tetraalkylammoniumhydroxide, wie z.B. Tetramethylammoniumhydroxid, Alkalihydroxide, wie z.B. Natriumhydroxid, und Alkalialkoholate, wie z.B. Natri- ummethylat und Kaliumisopropylat, sowie Alkalisalze von langkettigen Fettsäuren mit 10 bis 20 C-Atomen und gegebenenfalls seitenständigen OH-Gruppen.

Je nach einzustellender Reaktivität gelangen die Katalysatoren (e) in Mengen von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Prepolymere, zur Anwendung.

Gegebenenfalls können in der Polyurethanherstellung übliche Treibmittel (f) verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise niedrig siedende Flüssigkeiten, die unter dem Einfluss der exothermen Polyadditionsreaktion verdampfen. Geeignet sind Flüssigkeiten, welche gegenüber dem organischen Polyisocyanat inert sind und Siedepunkte unter 100°C aufweisen. Beispiele derartiger, vorzugsweise verwendeter Flüssigkeiten sind halogenierte, vorzugsweise fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Methylenchlorid und Dichlormonofluormethan, per- oder partiell fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Trifluormethan, Difluormethan, Difluorethan, Tetrafluorethan und Heptafluorpropan, Kohlenwasserstoffe, wie z.B. n- und iso-Butan, n- und iso-Pen- tan sowie die technischen Gemische dieser Kohlenwasserstoffe, Propan, Propylen, Hexan, Heptan, Cyclobutan, Cyclopentan und Cyclohexan, Dialkylether, wie z.B. Dimethylether, Di- ethylether und Furan, Carbonsäureester, wie z.B. Methyl- und Ethylformiat, Ketone, wie z.B. Aceton, und/oder fluorierte und/oder perfluorierte, tertiäre Alkylamine, wie z.B. Perfluor-dime- thyl-iso-propylamin. Auch Gemische dieser niedrigsiedenden Flüssigkeiten untereinander und/oder mit anderen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffen können verwendet werden.

Die zweckmäßigste Menge an niedrigsiedender Flüssigkeit zur Herstellung derartiger zellhaltiger elastischer Formkörper aus Harnstoffgruppen gebunden enthaltenden Elastomeren hängt ab von der Dichte, die man erreichen will, sowie von der Menge des bevorzugt mitverwendeten Wassers. Im Allgemeinen liefern Mengen von 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.- % bis 11 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente (b), zufriedenstellende Ergebnisse. Besonders bevorzugt wird ausschließlich Wasser (d) als Treibmittel eingesetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Formteile können Hilfsstoffe (g) eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise allgemein bekannte oberflächenaktive Substanzen, Schaumstabilisatoren, Zellregler, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Oxidationsverzögerer, Stabilisatoren, Mikrobenschutzmittel, Gleit- und Entformungshilfsmittel, Farbstoffe und Pigmente.

Als oberflächenaktive Substanzen kommen z.B. Verbindungen in Betracht, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur zu regulieren. Genannt seien beispielsweise Emulgatoren, wie z.B. die Natriumsalze von Ricinusölsulfaten oder von Fettsäuren sowie Salze von Fettsäuren mit Aminen, z.B. ölsaueres Diethylamin, stearinsaures Diethanol-amin, ricinolsaures Diethanolamin, Salze von Sulfonsäuren, z.B. Alkali- oder Ammoniumsalze von Dodecylbenzol- oder Dinaphthyl- methandisulfonsäure und Ricinolsäure; Schaumstabilisatoren, wie Siloxan-Oxalkylen-Mischpo- lymerisate und andere Organosiloxane, oxethylierte Alkylphenole, oxethylierte Fettalkohole, Paraffinöle, Ricinusöl- bzw. Ricinolsäureester, Türkischrotöl und Erdnussöl und Zellregler, wie Paraffine, Fettalkohole und Dimethylpolysiloxane. Zur Verbesserung der Emulgierwirkung, der Zellstruktur und/oder deren Stabilisierung eignen sich ferner Oligomere Polyacrylate mit Poly- oxyalkylen- und Fluoralkanresten als Seitengruppen. Die oberflächenaktiven Substanzen werden üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der höhermolekularen Polyhydroxylverbindungen (b) angewandt. Als Füllstoffe, insbesondere verstärkend wirkende Füllstoffe, sind die an sich bekannten, üblichen organischen und anorganischen Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Beschwerungsmittel zu verstehen. Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: anorganische Füllstoffe wie silikatische Mineralien, beispielsweise Schichtsilikate wie Antigorit, Serpentin, Hornblenden, Amphibole, Chrisotil, Talkum; Metalloxide, wie Kaolin, Aluminiumoxide, Aluminiumsilikat, Titanoxide und Eisenoxide, Metallsalze wie Kreide, Schwerspat und anorganische Pigmente, wie Cadmiumsulfid, Zinksulfid sowie Glaspartikel. Als organische Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht: Ruß, Melamin, Blähgraphit, Kollophonium, Cyclopentadienylharze und Pfropfpolymerisate.

Als verstärkend wirkende Füllstoffe finden vorzugsweise Anwendung Fasern, beispielsweise Kohlefasern oder Glasfasern, besonders dann, wenn eine hohe Wärmeformbeständigkeit oder sehr hohe Steifigkeit gefordert wird, wobei die Fasern mit Haftvermittlern und/oder Schlichten ausgerüstet sein können.

Die anorganischen und organischen Füllstoffe können einzeln oder als Gemische verwendet werden und werden der Reaktionsmischung üblicherweise in Mengen von 0,5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c) einverleibt.

Geeignete Flammschutzmittel sind beispielsweise Trikresylphosphat, Tris-(2-chlorethyl)phos- phat, Tris-(2-chlorpropyl)- phosphat, Tris-(1 ,3-dichlorpropyl)phosphat, Tris-(2,3-dibrompro- pyl)phosphat und Tetrakis-(2-chlorethyl)-ethylendiphosphat.

Außer den bereits genannten halogensubstituierten Phosphaten können auch anorganische Flammschutzmittel wie roter Phosphor, Aluminiumoxidhydrat, Antimontrioxid, Arsentrioxid, Ammoniumpolyphosphat und Calciumsulfat oder Cyanursäurederivate, wie z.B. Melamin oder Mischungen aus mindestens zwei Flammschutzmitteln, wie z.B. Ammoniumphosphaten und Melamin sowie gegebenenfalls Stärke und/oder Blähgraphit zum Flammfestmachen der erfindungsgemäß hergestellten zelligen PU-Elastomere verwendet werden. Im Allgemeinen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, 5 bis 50 Gew.-Teile, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-Teile der genannten Flammschutzmittel oder -mischungen für jeweils 100 Gew.-Teile der Aufbaukomponenten (a) bis (c) zu verwenden.

Als Keimbildungsmittel können z.B. Talkum, Calciumfluorid, Natriumphenylphosphinat, Aluminiumoxid und feinteiliges Polytetrafluorethylen in Mengen bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c), eingesetzt werden. Geeignete Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren, die den erfindungsgemäßen zelligen PU-Elastomeren zugesetzt werden können, sind beispielsweise Halogenide von Metallen der Gruppe I des periodischen Systems, z.B. Natrium-, Kalium-, Lithium-Halogenide, gegebenenfalls in Verbindung mit Kupfer-(l)-Halogeniden, z.B. Chloriden, Bromiden oder Jodiden, sterisch gehinderte Phenole, Hydrochinone, sowie substituierte Verbindungen dieser Gruppen und Mischungen davon, die vorzugsweise in Konzentrationen bis zu 1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c), verwendet werden.

Beispiele für Hydrolyseschutzmittel sind verschiedene substituierte Carbodiimide, wie 2,2‘,6,6‘- Tetraisopropyldiphenyl-carbodiimid oder Carbodiimide auf der Basis von 1,3-Bis-(1-methyl-1- isocyanato-ethyl)-benzol wie sie beispielsweise in den Schriften DE-A 19821668, DE-

A 19821666, DE-A 10004328, DE-A 19954500, DE-A 19809634 oder DE-A 4318979 beschrieben sind, die im allgemeinen in Mengen bis zu 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c), eingesetzt werden.

Gleit- und Entformungsmittel, die in der Regel ebenfalls in Mengen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Aufbaukomponenten (a) bis (c), zugesetzt werden, sind Stearinsäure, Ste- arylalkohol, Stearinsäureester und -amide sowie die Fettsäureester des Pentaerythrits.

Ferner können organische Farbstoffe, wie Nigrosin, Pigmente, wie z.B. Titandioxid, Cadmiumsulfid, Cadmiumsulfidselenid, Phthalocyanine, Ultramarinblau oder Ruß zugesetzt werden.

Nähere Angaben über die oben genannten anderen üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur zu entnehmen.

In einer bevorzugten Ausführungsform 13 des Verfahrens, das alle Merkmale eines der vorhergehenden Ausführungsformen oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen enthält besteht das Bauteil aus mikrozellulärem Polyurethan.

Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung und die Ausführungsform 14 ist ein Bauteil das mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen 1 bis 13 oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen hergestellt wurde.