Verbundplatte Verbundplatten mit einem geringen Raumgewicht z. B. von 2 oder weniger g'cm3 sind in verschie denen Bauarten und aus verschiedenen Materialien bekannt. Sie werden dadurch hergestellt, dass man meistens einen Kern von geringem spezifischem Gewicht auf beiden Seiten mit dichteren widerstands fähigen Deckplatten versieht.
Als Kern bzw. Mittelschichten solcher Platten wurden Verbundkonstruktionen, z. B. speziell ge formte Presslinge in Honigwabenform, verwendet. Zunehmende Bedeutung gewinnt jedoch in letzter Zeit die Herstellung von Verbundplatten mit Schich ten, z. B. einem Kern aus Schaumstoffen, die sich durch die Homogenität ihrer Struktur und damit durch völlig einheitliche Festigkeitswerte auszeichnen. Als Stützelement gestattet ein solcher Schaumstoff kern, sehr dünnwandige Deckschichten aus Holz, Metall oder Kunststoffen einzusetzen.
Bei geeigneter Konstruktion weisen diese Ver bundwerkstoffe eine verhältnismässig gute Knick- und Biegefestigkeit auf und werden wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes auch für die Her stellung von Flugzeugbauteilen verwendet.
Es hat sich nun gezeigt, dass bei der Herstellung grossstückiger Gegenstände in Verbundbauweise die bisher erzielten mechanischen Werte nicht genügen, da für solche Stücke sehr hohe Festigkeiten ver langt werden. Man hat bisher zu diesem Zweck die Oberfläche durch Verwendung stärkerer Deck- z. B. Blechschichten verstärkt, doch ging dies auf Kosten der Leichtigkeit.
Die Herstellung der genannten Verbundplatten wird im allgemeinen entweder durch Verbinden der Deckschichten mit dem Schaumstoff mittels Klebe mittel ausgeführt oder z. B. durch Aufschäumen treibmittelhaltiger Kunststoffe zwischen zwei Deck platten. Es wurde auch schon vorgeschlagen, Polyurethan- harze zwischen zwei Deckplatten, z. B. aus Metall, zu verschäumen und durch Anbringen einer Glas fasermatte oder Gewebeschicht am Metall den Schaumstoff in der Nähe der Deckplatten zu ver stärken, wobei die verschäumende Masse in die Glasfasermatte eindringt und sich mit dieser ver bindet.
Man erhält auf diese Weise ein Gebilde, bei dem eine dünne Übergangszone zwischen Schaum kern und Deckplatte entsteht. Diese übergangs- schicht hat geringeres Raumgewicht als die Deck platte. Die Zwischenzone ist aber im Verhältnis zur Kernschicht zu dünn. Der übergang von der mittleren Leichtschicht zur massiven Aussenschicht ist zu plötz lich. Beste Festigkeitswerte entstehen bekanntlich, wenn es gelingt, diesen Übergang vom Leichtmaterial zur massiven Deckplatte langsam und gleichmässig ansteigend zu machen.
Es wurde nun gefunden, dass eine Verbundplatte, welche aus kompakten Deckschichten, die also keine Gaszellen oder sonstige Gaszwischenräume enthält, und aus Schaumstoffschichten besteht, wesentlich bessere Festigkeitswerte aufweist, wenn erfindungs gemäss die Platte mindestens zwei Schaumstoffschich- ten verschiedener Dichte enthält. Die Platte kann z. B. drei oder vier Schichten verschiedener Dichte enthal ten, wobei vorzugsweise die innere oder inneren Schichten die geringste Dichte aufweisen.
Die Schaumstoffschichten können in der ver schiedensten Art bezüglich Dichte und Dicke aufge baut sein. So kann man z. B. eine Schicht von etwa 20 mm Dicke eines Schaumstoffes mit einem Raum gewicht von 0,08 g/cm3 beidseitig mit einer Schaum stoffschicht von 5 mm Dicke und einem Raum gewicht von 0,15 g"cm3 verbinden. Eine weitere Verstärkung ist möglich z. B. durch beidseitiges Auf bringen einer zusätzlichen Schicht von z. B. 3 mm Dicke aus noch schwereren Schaumstoffen von etwa 0,25 g. cm-' spezifischem Gewicht.
Andere Schaum stoffkombinationen des Kerns sind z. B. die folgen den 1. bis 4., wobei die aufeinander folgenden Schichten so angegeben sind, dass die erste Zahl die Schichtdicke und die zweite deren Dichte bedeutet: 1. 3 mm,.''0,30 5 mm10,15 15 mm/0,08 5 mm(\0,15 2. 3 mm:0,50 5 mm,\0,30 15 mmi0,15 5 mm/0,30 Für spezielle Zwecke können auch einfachere Kombinationen verwendet werden, wie z. B.
3. 5 mm;\0,20 15 mm/0,1 4. 5 mm;0,30 10 mm 0,2 20 mm/0,1.
Es wurde festgestellt, dass das Verhältnis Festig keit zu Raumgewicht besonders günstig wird, sofern beim Zusammenbau nach einer bestimmten Regel gearbeitet wird. So ist es vorteilhaft, wenn die Schaumstoffschichten so angeordnet sind, dass bei zwei aufeinander folgenden Schichten, die zweite etwa i 2 der Stärke, jedoch etwa das doppelte Raum gewicht wie die erste Schicht besitzt. Eine eventuell dritte Schicht hat dann wieder das halbe Mass der zweiten Schicht, jedoch wiederum etwa das nochmals verdoppelte Raumgewicht. Auch bei einer eventuell vierten Schicht wird man nach der gleichen Regel verfahren.
Auf oder zwischen solche Schaumstoffschichten werden dann kompakte Schichten, vorzugsweise Deck schichten, aufgebracht, die aus den verschiedensten Stoffen, wie Holz, Metall, Kunststoff, sein können. Für spezielle Fälle kann man z. B. eine Deckschicht aus Polyesterharz, die vorzugsweise z. B. mit einem Glasgewebe verstärkt ist, verwenden. Eine Verbund platte mit besonders grosser Festigkeit besteht z. B. darin, dass sie aus zwei Deckschichten besteht, zwi schen denen sich mehrere Schaumstoffschichten be finden, die durch verstärkende massive Zwischen lagen voneinander getrennt und mit diesen fest zu einem zusammenhängenden Gebilde verbunden sind. Die Deck- und Zwischenlagen können z.
B. aus Alu miniumblech von 0,5 bis 1 mm oder aus einer Poly- esterglasfaserschicht bestehen; die Schaumstoffschich- ten können eine Dicke von z. B. 3 bis 10 mm auf weisen.
Eine solche Platte ist leicht im Verhältnis zu ihrer hohen Festigkeit. Sie hat aber auch durch die mas siven Zwischenschichten die Eigenschaft, eingesetzte Schrauben oder ähnliches besonders gut festzuhalten. Solche Platten können z. B. beim Bootsbau aus Ver bundplatten mit Schaumstoffkern anstelle von Holz als Verstärkung besonders zur Aufnahme von Schub- und Zugkräften verwendet werden. Es können z. B. 5 bis 20 Schaumstoffschichten durch entsprechende Zwischenlagen unterteilt zu einem Block zusammen gefügt werden.
Das Material hat gegenüber Holz den Vorteil, sich durch Wasser-Einwirkung nicht zu verziehen oder sonst zu verändern.
Die Verbundplatten können gerade oder gebogen sein und auf jede bekannte Art hergestellt werden. So kann man z. B. die verschiedenen Schichten mit tels Klebemittel zu geraden Verbundplatten durch leichten Druck zusammenfügen. Man kann aber auch gebogene Verbundkörper, wie z. B. Bootskör per, Flugzeug- und Karosserieteile u. a. m., derart herstellen, dass man die einzelnen Schichten nach einander in gebogene Formen einbringt oder auf diese aufträgt. Klebemittel, wie Gummi- und Kunst stofflösungen, oder vorteilhaft auch selbsthärtende Harzlösungen, z. B. von Polyester oder flüssigen Epoxyharzen, lassen sich je nach Schaumstoffart und Verwendungszweck verwenden.
Das Einbringen der einzelnen Schichten in eine gebogene Form macht dabei keine Schwierigkeiten. Dünne Einzelschichten von z. B. 5 mm lassen sich auch komplizierten Formen leicht, evtl. durch Er wärmung anpassen. Dickere Schaumstoffschichten z. B. von 30 mm müssen, wenn sie aas steifem Material bestehen, durch längeres Vorwärmen oder durch Lösungsmittel erweicht werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung gebogener Verbundplatten, wonach man die mehrschichtigen Schaumstoffschichten zuerst in gebogener Form herstellt und dann mit den Deck schichten verbindet. Vorteilhafterweise wird dabei jede Schicht für sich gebogen bzw. verformt und die Schichten nacheinander miteinander verbunden. Man kann aber auch die Schaumstoffschichten gleichzei tig miteinander biegen und verbinden.
Die für die Herstellung der Verbundplatte ver wendeten Schaumstoffe bestehen z. B. aus Vinyl- harzen, wie Polyvinylchlorid, Mischpolymerisaten des Vinylchlorids, Polystyrol, und sollen vorzugs weise geschlossene, feine Zellen aufweisen. Die Zellen können je nach Herstellungsart bei gleichem spezi fischem Gewicht verschiedene Grössen haben. Die Grösse der Zellen in den verschiedenen Schichten hat daher für den Schichtenaufbau keine Bedeutung, da das spezifische Gewicht davon unabhängig ist.
Schaumstoffe mit schwammartigen offenen Poren sind für die Schichtbauweise bei Verbundplatten nicht so gut geeignet, wie solche mit geschlossenen Zellen, man wird daher vorzugsweise die letzteren dafür verwenden.
Die verbindenden Klebschichten lassen sich sehr dünn herstellen. Für bestimmte Zwecke, z. B. für die Herstellung von Bootskörpern, sind als Schaumstoffe Zellkörper aus Polyvinylchlorid mit geschlossenen Zellen besonders geeignet. Das Polyvinylchlorid und die durch die geschlossenen Zellen bedingte struk turelle Beschaffenheit geben dem Gegenstand nicht nur besonders günstige mechanische Eigenschaften, sondern sie erhalten auch die Schwimmfähigkeit des Gebildes, wenn dieses verletzt wird.
Durch Zusammenfügen der einzelnen Zellkörper- Schichten verschiedenster Dichte, wobei sich vor zugsweise in der Mitte des Kerns das Material mit der geringsten Dichte befindet, erhält man ein span nungsfreies Gebilde von hoher Biegefestigkeit, das auf den Aussenschichten dann in bekannter Weise, z. B. durch Glasgewebe und Kunstharz, zu einem einheitlichen leichten Körper gestaltet wird, der im Verhältnis zu seinem geringen Raumgewicht beson ders hohe Biegefestigkeit und Druckfestigkeit aufweist.
Solche Bauweise ermöglicht z. B. die Herstellung auch verhältnismässig grosser stosssicherer Bootskör per, die auch ohne Luftkästen usw. schwimmsicher sind. Die Leichtbauplatte wird dabei vorteilhafter weise als Bootskörper oder als Teil davon ausgebil det. Für Rettungsboote oder Schiffe, auf deren Schwimmsicherheit besonders hoher Wert gelegt wird, kann man die innere, spezifisch leichte Kernschicht dicker halten als sie dem zu erzielenden Biegefestig- keitswert entsprechend sein müsste.
Man kann auf diese Weise auch die Schwimmfähigkeit, d. h. die Auftriebsfähigkeit einer Bootsschale in einem evtl. ver letzten oder gekenterten Zustand wesentlich erhöhen. Mit dieser mehrschichtigen Verbund-Bauweise wird es erstmals möglich, auch grössere Bootskörper, z. B. 10 bis 15 mm lange, mit allen Vorteilen der Verbund bauweise auf verhältnismässig einfache Weise herzu stellen.