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Verfahren zur Herstellung von armierten, stossfesten
Kunststoffschaumplatten
Es ist bekannt, Platten aus geschäumtem Kunststoff mit Hilfe von Sperrholz, Kunststoffplatten oder Streckmetall sowie mit Zementputz an den Aussenflächen zu verstärken und dadurch als sogenannte Sandwich-Platten biege- und druckfest zu machen.
Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungen ist das gegenüber der unverstärkten Platte erhöhte Ge- wicht, die verminderte Isolierfähigkeit im Verhältnis zur Gesamtdicke, das nachträgliche Bearbeiten der vom Block geschnittenen Platten oder der für sich hergestellten Gegenstände sowie bei Streckmetall die geringe Wetterfestigkeit und die grosse Korrosionsanfälligkeit.
Es ist anderseits auch bekannt, Beton mit Baustahlmatten zu bewehren, um ihn zug- und schubfest auszubilden.
Um sehr leichte wärmedämmende Platten herzustellen, ist es weiterhin bekannt, Kunststoffgranulat in perforierten Formen, z. B. mit Wasserdampf, zu Platten aufzuschäumen. Nachteilig bei diesen Kunststoffschaumplatten für die Verwendung im Bauwesen ist ihre geringe Festigkeit. Sie können daher nicht als selbsttragende Bauplatten, sondern nur zur Isolierung verwendet werden.
Es war dieAufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von stossfesten und gegen Druck, Zug und Schwindung beständigen Kunststoffschaumplatten oder aus einzelnen Kunststoffschaumplatten oder - bahnen bestehenden Wänden vorzuschlagen, wobei die oben genannten Nachteile der bisherigen Ausführungen vermieden werden sollten. Die so hergestellten Platten sollten gegebenenfalls zu mit Füllungen versehenen Wänden oder Decken und für Isolierschichten von Wänden, Böden und Decken verarbeitet werden.
Es wurde nun gefunden, dass man sehr feste Kunststoffschaumplatten und-bahnen dadurch erhält, dass den Plattengrössen entsprechend ausgebildete Bewehrungsnetze oder Bewehrungsskelette aus Kunststoffasern,-draht oder ändern-formkörpern hergestellt, diese mit Klebemittel, z. B. Leim, versehen, die so klebrig gemachten Netze oder Drahtskelette mit Kunststoffgranulat verbunden bzw. gefüllt, die mit Kunststoffgranulat umgebenen Netze bzw.
Drahtskelette nacheinander in eine am Boden mit Granulat versehene Hauptform gelegt und schichtweise mit Zwischenschichten aus Granulat versehen, die Hauptform danach im ganzen in bekannter Weise mittels Wärme behandelt und ihr Inhalt zu einem mehrere Platten enthaltenden Block aufgeschäumt, der Block nach dem Erkalten aus der Hauptform genommen und zwischen den einzelnen Netzen und Skeletten in Platten getrennt werden.
Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht demnach darin, die Schaumstoffplatten mit Kunststoffasern od. ähnl. Formkörpern in geeigneter Weise zu bewehren, wobei eine enge Verbindung der eingelegten Bewehrung mit dem sie umgebenden Schaumstoff erzielt wird. Infolge der hohen Festigkeit der Bewehrungsmittel und ihrem geringen Gewicht wird das Plattengewicht nicht wesentlich erhöht, anderseits aber eine sehr wirkungsvolle Erhöhung der Festigkeit erreicht.
Zweckmässig werden die Bewehrungsskelette dadurch hergestellt, dass ein ebenes Kreuzgitter aus
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Kunststoffdraht gefertigt, an den Kreuzungspunkten mit Leim verklebt, über eine Form abgekröpft und der so hergestellte Innenteil des Bewehrungsskelettes an den beiden Aussenflächen mit ebenen Kreuzgittern verbunden wird.
Eine weitere Erhöhung der Festigkeit wird dadurch erzielt, dass die Hauptform nach den äusseren Flächen zu mit schwach vorgeschäumtem Granulat, die Zwischenschichten im Inneren der Form aber mit stark vorgeschäumtem Granulat gefüllt werden. Auf diese Weise werden harte, abriebfeste Oberflächen gebildet.
Eine weitere Erhöhung der Festigkeit bei kleinem Gewicht erreicht man dadurch, dass die Bewehrungsnetze oder-skelette in ungleicher, an den Rändern der einzelnen Platte jeweils enger, gegen die Mitte der Platte weiter werdender Maschenweite eingelegt werden.
Die fertigen Platten werden an den zusammenstossenden Kanten einseitig oder beiderseits durch in die beiden Platten gleichzeitig eingedrückte, mit Spitzen versehene Verbinder miteinander zugfest zu Wänden und Decken verbunden.
In den Figuren ist das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von stossfesten Kunststoffschaumplatten und die hiezu nötigen Vorri (htungen genauer dargestellt, u. zw. zeigen Fig. l und 2 ein ebenes Kreuzgitter, Fig. 3 ein abgekröpftes Kreuzgitter, Fig. 4 eine Form zur Herstellung des abgekröpften Kreuzgitters, Fig. 5 ein fertiges Bewehrungsskelett, das aus einem Innenteil mit aussen aufgelegten und verbundenen Kreuzgittern besteht, im Querschnitt, Fig. 6 ein Bewehrungsskelett im Längsschnitt, Fig. 7 eine fertige bewehrte Schaumstoffplatte mit abriebfester Oberfläche.
Die zur Bewehrung der Platten nötigen ebenen Kreuzgitter werden aus Kunststoffdraht hergestellt (Fig. l und 2). Man kann hiezu beispielsweise gezogene und vorgestreckte Polyamiddrähte mit einer Dikke von 0, 5 mm verwenden. Die Herstellung der Kreuzgitter wird erleichtert, wenn man die Drähte 1 parallel zueinander über einen am Rand mit Einschnitten versehenen Rahmen spannt. Der Abstand der Einschnitte entspricht der Maschenweite. Über diese Drähte werden senkrecht dazu die oberen Drähte 2 in gleicher Maschenweite gespannt. Hiebei werden die Drähte 1 und 2 nicht miteinander verflochten. Mit Hilfe einer Spritzpistole wird auf dieses aus lose aufeinanderliegenden Drähten bestehende, ebene Kreuzgitter eine geeignete verklebende Flüssigkeit, z. B. Leim, gesprüht. An den Kreuzungspunkten 3 verbinden sich die Drähte miteinander (Fig. 2).
Zur Herstellung der Bewehrungsskelette (Fig. 3) wird ein in der besprochenen Weise hergestelltes Kreuzgitter in eine Form 6 gelegt, die entsprechend den Wellen 4 des Skelettes (Fig. 3) mit längsverlaufenden konischen Rillen 5 versehen ist (Fig. 4). Mit einer passenden Gegenform, die in Fig. 4 nicht dargestellt ist, z. B. einem Zylinder mit umgekehrt eingeschnittenen Rillen, wird das ebene Kreuzgitter zu dem Innenteil 7 des Bewehrungsskelettes (Fig. 5) abgekröpft.
In ähnlicher Weise wie bei der Herstellung des Kreuzgitters wird danach der Innenteil des Skelettes (Fig. 5) mit ebenen Kreuzgittern 8 und 9 belegt und mit Leim besprüht. Auch hier verbinden sich die Kreuzungspunkte 10 des Innenteiles mit den Kreuzgittern durch den Leim und bilden ein steifes Draht- skelett. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch das Skelett.
Diese Skelette werden einzeln in einer Vorform mit Kunststoffgranulat verbunden und danach in eine am Boden mit vorgeschäumtem Kunststoffgranulat versehene Hauptform gelegt. Dann werden Zwischenschichten aus Granulat eingefüllt, die die Zwischenräume des Skelettes anfüllen. Auf das so gefüllte Skelett wird eine weitere Zwischenschicht aus Granulat geschüttet und auf diese in der gleichen Weise ein Skelett aufgelegt. Man füllt die Hauptform mit Skeletten und Kunststoffgranulat und schäumt sie in der Wärme auf. Hiebei werden die Skelette allseitig eng vom Schaumstoff umschlossen und die einzelnen Teilchen aus Kunststoff verschweissen miteinander.
Der so entstandene, mit Skeletten armierte Block wird mit Hilfe eines elektrisch geheizten Drahtes oder mit einer Bandsäge in üblicher Weise zu Platten zerschnitten. Diese Platten besitzen trotz der Armierung den hohen Isolierwert der nichtarmierten Platten aus geschäumtem Kunststoff. Sie sind anderseits aber nicht schwerer als diese und besitzen eine viel grössere Schub-, Zug- und Biegefestigkeit als die unbewehrten Kunststoffplatten. Die Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemässen Platten können entsprechend den gestellten Anforderungen durch die Wahl des Drahtdurchmessers, der Maschenweite des Gitters sowie durch die Einstellung der Härte des geschäumten Kunststoffes in einem weiten Bereich ver- ändert werden.
Die äusseren Teile der Platten, die bekanntlich aus statischen Gründen bei einer Biegungsbeanspruchung ohnehin den Hauptanteil der Spannungen aufnehmen, können besonders abriebfest und hart gemacht werden. Hiezu wird die Hauptform nach den äusseren Flächen der herzustellenden Platten zu mit schwach vorgeschäumtem, feinkörnigem Granulat gefüllt. Der Innenraum der Skelette wird dagegen mit grobkör-
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nigem, stark vorgeschäumtem Kunststoffgranulat ausgefüllt. Nach dem Aufschäumen entstehen verdichtete und härtere Oberflächen 11 (Fig. 7). Diese druckfesten Aussenschichten ergeben in Verbindung mit dem zugfesten Gitter eine sehr feste biegungssteife Platte.
Will man mehrere solcher Platten gleichzeitig in einer Hauptform herstellen, so werden auch die Zwischenschichten zwischen zwei Skeletten jeweils aus stark aufgeschäumtem Granulat aufgebaut. Nach dem Aufschäumen wird der Block in der besprochenen Weise zu einzelnen Platten zerlegt. Hiezu schneidet man den Block jeweils in der Mitte einer harten Schicht in Teile.
Beim Aufschäumen von einfachen Teilen, z. B. von Blumenkästen oder Vasen, kann die Festigkeit schon durch Einlegen eines ebenen Gitters (entsprechend Fig. l, 2) erheblich erhöht werden. Stellt man hiebei den geschäumten Kunststoff weich ein, so kann man die fertige Bahn bzw. Platte bei entsprechenden Abmessungen um Rohre oder kantige Profile wickeln, ohne dass sie bricht.
Die Kunststoffplatten, die gemäss der Erfindung bewehrt sind, können im Baugewerbe zum Ausbau von Aussen- und Innenflächen in einem weiten Anwendungsbereich verwendet werden. Dadurch wird es möglich, Füllungen für Wände ohne zusätzliche Arbeiten herzustellen. Bei Deckplatten kann der tragende Lattenrost erheblich weitmaschiger sein oder durch armierte Leisten ersetzt werden. Bei einer Verkleidung von Sparrenuntersichten in Dachböden ist eine Spannweite von 65 cm von Sparren zu Sparren ohne zusätzliche Sicherung gegen Bruch durch Stoss erreichbar.
Auch für den Leichtbau von Möbeln bietet das erfindungsgemässe Verfahren besondere Vorteile. Es können damit Leichtmöbel für Transportfahrzeuge, wie Schiffe, hergestellt werden. Hiebei genügt ein Hartlacküberzug oder ein Furnier aus Kunststoff zur Festigung der Aussenhaut des Teiles, während die Gesamtfestigkeit durch die Innenarmierung ausreichend hoch gehalten werden kann.
Auch zur Herstellung von Teilen für Kühlschränke und Kühltruhen ist das Verfahren mit Vorteil anzuwenden. Durch die Herstellung von leicht biegsamen Bahnen ist es möglich, die Platten für Dekorationen und zur Verpackung von Gütern zu verwenden. Ein weiterer Vorteil im Bauwesen ergibt sich infolge der Armierung mit Kunststoffdraht. Auf diese Weise können lange Isolierbahnen in gerolltem Zustand transportiert und einfach und billiger als die bisher üblichen Platten verlegt werden. Auch für die Isolierung von Rundbehältern bietet diese Herstellungsform Vorteile.
Belastungsbeispiele :
Biegeversuche von rechteckigen armierten bzw. nichtarmierten Platten mit den Abmessungen 20 x 20 x 3 cm bei Verwendung eines 0, 5 mm dicken Kunststoffdrahtes ergaben die nachfolgenden Ergebisse :
Bei einer Stützweite von 15 cm wurde mit einer armierten Platte bei einer Durchbiegung von 2, 4 cm eine Höchstbelastung von 60 kg, d. h. von 7, 8 kg/cm2, erreicht. Hiebei zeigten sich an der Unterseite der Platten kleine, nur bis zum eingeschäumten Gitter gehende Risse. Die Platte brach nicht.
Bei einer nichtarmierten gleichgrossen Platte entstand bei einer Durchbiegung von 1, 2 cm und einer Höchstbelastung von 47 kg, d. h. bei einer Flächenbelastung von 5, 8 kg/cmz, ein Bruch.
Bei härterer Einstellung der Kunststoffplatte wäre die armierte Platte zu einer noch höheren Lastaufnahme fähig. Dies zeigte sich eindeutig bei einer Durchstossprüfung, wobei die Platte jeweils auf ein kreisrundes Auflager von 8, 5 cm Durchmesser gelegt und von einem Dom von 2 cm Durchmesser durchstossen wurde. Für den Durchstoss der armierten Platte wurde eine Kraft von 109 kg benötigt, während die nichtarmierte Platte schon bei 21 kg Last gebrochen wurde.
PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren zur Herstellung von armierten, stossfesten, gegen Druck, Zug und Schwindung beständigen Kunststoffschaumplatten, dadurch gekennzeichnet, dass als Armierung den Plattengrössen entsprechend ausgebildete Bewehrungsnetze oder Bewehrungsskelette aus Kunststoffasern oder-draht hergestellt, diese mit Klebemitteln, z. B. Leim, versehen, die so klebrig gemachten Netze oder Drahtskelette mit Kunststoffgranulat verbunden bzw. gefüllt, die mit Kunststoffgranulat umgebenen Netze bzw.
Drahtskelette nacheinander in eine am Boden mit Granulat versehene Hauptform gelegt und schichtweise mit Zwischenschichten aus Granulat versehen, die Hauptform danach im ganzen in bekannter Weise mittels Wärme behandelt und ihr Inhalt zu einem mehrere Platten enthaltenden Block aufgeschäumt, der Block nach dem Erkalten aus der Hauptform genommen und zwischen den einzelnen Netzen und Skeletten in bekannter Weise in Platten getrennt werden.