Die Erfindung betrifft plattenförmige Verbundwerkstoffe mit einem Metallskelett und mindestens einer Schicht aus porösem Feststoff.
Die gemäss BE-PS 565 212 zur Verwendung als tragende Wände für Bauzwecke vorgeschlagenen Platten besitzen ein Metallskelett aus zwei in praktisch parallelen Ebenen beabstandet voneinander angeordneten Blechen, von denen jedes eine Mehrzahl von Elementen aufweist, die sich in den Raum zwischen den beiden Blechen erstrecken und zur Versteifung der Skelettstruktur bestimmt sind. Eine oder beide Aussenflächen der Platten gemäss der genannten BE-PS können mit Schichten aus porösem Feststoff versehen werden und jedes Blech ist, z.B. durch Ausstanzen und Abbiegen, mit einer Vielzahl von Zungen ausgerüstet, von denen sich mindestens einige in den Raum zwischen den Blechen erstrecken. Gegebenenfalls können solche Zungen auch von den Aussenflächen des Skeletts abragen, z.B. um die Haftung der aussenliegenden Schichten aus porösem Feststoff am Skelett zu verbessern.
Die Skelettversteifung wird bei diesen Platten dadurch erzielt, dass die Enden der von beiden Skelettblechen schräg in den Blechzwischenraum abragenden zungenförmigen Elemente miteinander durch Elektroschweissung verbunden werden.
Für den Fahrzeugbau geeignete Plattenwerkstoffe sind aus der FR-PS 1 045 315 bekannt und aus zwei parallelen Blechen mit an diesen vorgesehenen, in den Blechzwischenraum sich erstreckenden Elementen zur Skelettversteifung gebildet. Die Versteifungselemente können an einem Blech, an beiden Blechen oder als gesonderte Elemente ausgebildet sein und sind mit dem anderen Blech bzw. mit beiden Blechen durch Verschweissen oder Verkleben verbunden. Die beispielsweise durch Ausstanzen und Abbiegen der Bleche gebildeten Versteifungselemente können als Zungen mit frei abragenden und abgekröpften Enden, als Brücken oder als Ringe ausgebildet sein.
Abgesehen von den fertigungstechnisch kaum wirtschaftlich lösbaren Problemen der Verbindung der abragenden Enden der Versteifungselemente der oben envähnten Platten haben diese jedenfalls dann nicht die notwendige statische Tragfähigkeit, wenn mit normalen Blechqualitäten und normalen Blechdicken bzw. einem wirtschaftlich tragbaren Materialund Fertigungsaufwand gearbeitet wird, weil die Tragfähigkeit dieser Platten praktisch durch die Tragfähigkeit des Metallskeletts, d.h. dessen rasches Versagen durch Ausknicken, beschränkt ist.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein plattenförmiger Verbundwerkstoff, der den oben genannten Nachteilen nicht unterliegt und weitere Vorteile bietet, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Werkstoffe. Insbesondere soll die Erfindung plattenförmige Verbundwerkstoffe bieten, deren Tauglichkeit als Wandbaumaterial, insbesondere für tragende Wände, nicht mehr im wesenlichen durch die Knickfestigkeit der Metallskelettstruktur als solche beschränkt ist, sondern die eine erhebliche Ausnützung der Druckfestigkeit des tragenden Materialquerschnitts der das Skelett bildenden Bleche ermöglichen, z.B. zu 50% und mehr.
Der plattenförmige Verbundwerkstoff gemäss der Erfindung besitzt ein Metallskelett und mindestens eine Schicht aus porösem Feststoff, wobei das Metallskelett von zwei in praktisch parallelen Ebenen beabstandet voneinander angeordneten Blechen gebildet ist, von denen jedes eine Mehrzahl von Elementen aufweist, die sich in den Raum zwischen den beiden Blechen erstrecken und zur Versteifung des Skeletts bestimmt sind. Der erfindungsgemässe Werkstoff ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blech mindestens eine Gruppe von als Brücken ausgebildeten gleichförmigen Elementen aufweist, die parallel zueinander und quer zur Längsrichtung der Gruppe ausgerichtet sind; vorzugsweise ist jede Gruppe reihenförmig, d.h. als ein praktisch gerades Band aus beabstandet und parallel nebeneinander liegenden Brücken ausgebildet, die praktisch senkrecht zur Längsachse der bandförmigen Gruppe liegen.
Vorzugsweise besitzt jedes Blech mindestens zwei derartige Brückenreihen in paralleler Anordnung, wobei der Abstand zwischen den Reihen meist mindestens ebenso gross ist, wie die Hälfte der durch die Länge der Brücken bestimmten Breite jeder bandförmigen Gruppe. Der Abstand zwischen jeweils zwei in einer Gruppe nebeneinander liegenden Brücken ist beim erfindungsgemässen Verbundwerkstoff mindestens ebenso gross, wie die Breite der Brücken und die Brücken des einen Blechs sind in mindestens teilweiser und vorzugsweise maximaler Überlappung mit den Brücken des anderen Blechs angeordnet. Der Raum zwischen den beiden Blechen ist mit einem zusammenhängenden porösen, insbesondere zelligen Feststoff zur Bildung eines praktisch starren Verbundes der Bleche gefüllt.
Der Erläuterung bevorzugter, schematisch dargestellter Ausführungsformen der Erfindung dienen die beigeschlossenen Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 die Draufsicht auf eines der Bleche des Metallskeletts,
Fig. 2 eine vergrösserte Schnittansicht gemäss 2-2 von Fig.
1 nach Auflegen eines zweiten Blechs,
Fig. 3 die Überlappung der Brücken von zwei Blechen des Metallskeletts,
Fig. 4 die schematische Darstellung einer Brücke im Längsschnitt,
Fig. 5 die Schnittansicht gemäss 5-5 von Fig. 4, und
Fig. 6 die teilweise geschnittene bzw. aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Abschnittes des Verbundwerkstoffes.
Das in Fig. 1 gezeigte Blech 10 ist in Draufsicht auf die Seite mit den aus der Zeichenebene nach oben herausragenden gleichförmigen Brücken 11, 12 dargestellt. Unterjeder Brücke liegt eine Durchbrechung des Blechs 10, die der Projektion der Brücke in die Ebene des Blechs annähernd entspricht. Jede Brücke besteht aus einem, durch zwei parallele Schnitte oder Schlitze im Blech 10 gebildeten Streifen, der durch Ziehen zur Bildung der aus der Blechebene herausragenden Brücke verformt ist. Somit stellt jede Brücke einen in Längsrichtung durchgehenden, zusammenhängenden, bügelartig ausgewölbten Streifen des Blechs 10 dar. Die Brücken liegen hier in zwei reihenförmigen Gruppen A, B. Der Abstand B2 zwischen zwei in einer Reihe benachbarten Brücken ist vorzugsweise gleichbleibend und die Brücken liegen in der durch den Pfeil 110 angedeuteten Richtung parallel zueinander.
Die Reihen A, B verlaufen parallel zueinander und zu der durch den Pfeil 110 angedeuteten Richtung, die ihrerseits praktisch senkrecht zu 110 verläuft. Der Abstand B2 zwischen jeweils zwei in einer Gruppe nebeneinander liegenden Brücken 11 ist mindestens ebenso gross wie die Breite B1 dieser Brücken, damit jeweils zwei Bleche verzahnend und überlappend zur Bildung eines Skeletts mit einander zugekehrten Brücken zusammengefügt werden können, wie weiter unten genauer erläutert.
Der Abstand D1 zwischen den reihenförmigen Brückengruppen A, B entspricht etwa der Länge L der Durchbrechungen unter den Brücken 11, 12, d.h. der Projektion der Steglänge der Brücken in die Blechebene. Die Länge dieser Projektion wird hier als Brückenlänge bezeichnet. Da die Abstände D2, D3 zwischen den Längsaussenkanten des Blechs 10 und der Obergrenze der Brückengruppe A bzw. der Untergrenze der Brückengruppe B jeweils etwa die Hälfte der Brückenlänge L betragen, bilden etwa 50% des Materialquerschnitts des Blechs 10, gesehen in der durch den Pfeil 100 angedeuteten Richtung, durchgehende, d.h. nicht von den Durchbrechungen unter den Brücken 11, 12 geschwächte Materialzonen.
In entsprechender Weise können durch die in senkrechter, dem Pfeil 110 entsprechender Richtung fluchtende Anordnung der Brükken in den Reihen A, B nicht durchbrochene Querschnittsbereiche B2 entsprechender Grösse verbleiben, so dass auch in der senkrechten Blechachse 110 mindestens 50% des Materialquerschnitts des Blechs 10 nicht durchbrochen sind. Vorzugsweise besteht das Blech, bezogen auf seine Fläche, mindestens zu etwa 20% aus Brücken. In analoger Weise können die Bleche auch mit drei oder mehr Brückenreihen versehen sein.
Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt gemäss 2-2 von Fig.
1 zeigt das Blech 10 mit einigen der abragenden brückenartigen Skelettversteifungselemente 12 zusammen mit dem zur Bildung des Skeletts aufgelegten zweiten Blech 20, dessen Brücken 22 verzahnend in die Zwischenräume zwischen den Brücken 12 eingefügt sind. Das Blech 20 ist gleich ausgebildet wie das Blech 10 und besitzt entsprechende, in Reihen ange ordnete Brücken 21, 22.
Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Skelettaufbau der Platten gemäss Stand der Technik kann man erfindungs gemäss auf eine besondere, z.B. durch Verschweissen herzu stellende Verbindung zwischen den Bodenflächen 13, 23 und den Oberseiten 25, 15 der Brücken 12, 22 verzichten und den
Verbundwerkstoff praktisch in einem Schritt aus den vorgefer tigten Blechen herstellen, indem man den Hohlraum zwischen zwei entsprechend aufeinander gelegten Platten mit zusam menhängendem porösem Feststoff füllt.
Wenn gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung jeweils zwei praktisch identische Bleche der in Fig. 1 dargestellten Art mit einander zugekehrten Brücken zur Bil dung der in Fig. 2 gezeigten verzahnten Anordnung der Brükken 12, 22 aufeinander gelegt werden, kommt es zu einer maximalen Überlappung der freien Brückenlängsschnittflächen.
Zur besseren Darstellung ist der Überlappungsbereich, d.h. die
Fläche 31, enger schraffiert gezeichnet, obwohl dort die Dich te der Füllung des Raums 33 zwischen den Blechen 10, 20 mit dem zusammenhängenden Feststoff normalerweise nicht grös ser ist, als in den anderen Teilen des Raums 33 gemäss Fig. 3.
Bei der bevorzugten, in Fig. 1 dargestellten linienförmigen Anordnung der Brücken 11, 12 in den Gruppen A, B entstehen durch die im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 erläuterte
Bildung des Skeletts aus zwei gleichen Blechen 10, 20 zwei sich in Richtung 100 durch das Skelett hindurch erstreckende
Brückenüberlappungsbereiche, die als Käfigsäulen oder läng liche Raumkäfige für den zusammenhängenden porösen Fest stoff wirken und für die mit erfindungsgemässen Verbund werkstoffen erzielbaren überraschend hohen Tragfähigkeits werte wesentlich sind, ohne dass eine besondere, beispielswei se durch Verschweissen oder dergleichen erzeugte Verbindung der Bleche erforderlich ist.
Natürlich bildet jede linienförmige
Brückengruppe eines Blechs des Skeletts mit den entsprechen den, überlappend angeordneten Brückengruppen des anderen
Blechs jeweils einen länglichen Raumkäfig. Erfindungsgemäs.
se Verbundstoffplatten sind aber auch mit nur einem solchen
Käfig oder aber mit drei oder mehr Käfigen je nach den Ge samtabmessungen des Blechs möglich. Die vom Käfig bzw.
von den Käfigen umschlossene Schnittfläche in der Richtung
110, d.h. parallel zu den Längsachsen der Brücken und senk recht zu den Blechebenen, bzw. das Verhältnis der Grösse die ser Schnittfläche zur entsprechenden Gesamtquerschnittsflä che des Raums zwischen den Blechen beeinflusst die Festig keit des Verbundes. Aus diesem Grund wird vorzugsweise die jeweils mit einer gegebenen freien BrückenlängsschnittfIäche erzielbare maximale Überlappung angestrebt. Die absolute
Grösse einer Überlappungsfläche hängt natürlich von der
Geometrie der freien Brückenlängsschnittfläche ab.
Eine völ lige Überdeckung ist mit rechtwinklig zum Blech stehenden
Brückenseitenstegen an sich möglich, wird aber aus Gründen der Festigkeit - geringerer Widerstand gegen Schubkräfte in den Blechebenen - und der wirtschaftlichen Fertigung der mit
Brücken versehenen Bleche durch Stanzen und Ziehen weni ger bevorzugt.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte, annähernd trapezför mige Ausbildung der Brücken ist aus diesen Gründen zweckmässiger, wobei maximale Überlappungen von ca. 70%, bezogen auf die Längsquerschnittsfläche der Brücken, möglich sind und solche von mindestens ca. 50% meist bevorzugt werden.
Bezogen auf die Gesamtquerschnittsfläche des Raums zwischen den Blechen in der entsprechenden Ebene beträgt die gesamte Überlappungsfläche vorzugsweise mindestens ca.
20%.
Wie bereits angedeutet, sind die durch Überlappung der Brücken gebildeten Raumkäfige für die Tragfähigkeit der erfindungsgemässen Verbundwerkstoffplatten wichtig, hauptsächlich aufgrund ihrer Wechselwirkung mit dem von den Käfigen eingeschlossenen Anteil des zusammenhängenden porösen Feststoffes, der hier nicht mehr die Rolle einer mechanisch kaum wesentlichen Füllung, sondern die einer das Skelett stützenden und verriegelnden Komponente spielt. Im Bereich der Raumkäfige wird der zusammenhängende poröse Feststoff bei Knickbeanspruchung des Verbundes hauptsächlich auf Kompression bzw. Scherung und kaum auf Zug beansprucht. Da die Kompressions- bzw. Scherbeanspruchung durch die umschliessenden Blechflächen der Raumkäfige auf vergleichsweise grosse Volumina bzw.
Flächen verteilt werden kann, können für erfindungsgemässe Verbundwerkstoffe zur Füllung des Raums zwischen den Blechen zusammenhängende poröse Feststoffe mit relativ geringer Eigenfestigkeit, insbesondere minimaler Tragfähigkeit, z.B. mit Druckfestigkeitswerten (bei 10% Stauchung) von nur 1-2 kg/cm2 und Scherfestigkeitswerten von nur 1 - 1,5 kg/cm2, und dennoch erfindungsgemässe Verbundwerkstoffe mit Druckfestigkeitswerten erhalten werden, die etwa doppelt so gross sind, wie die von üblichen Ziegelsteinen.
Für die oben erwähnte Kraftverteilung ist eine entsprechende Dimensionierung der Brücken zweckmässig, die zusammen mit der Geometrie der freien Längsschnittflächen der Brücken anhand der Fig. 4 und 5 erläutert wird. Aus dem Blech 40 ist das zwischen zwei parallelen Schnittstellen 41 liegende Material zur Bildung der aus zwei schrägen Seitenstegen 42, 43 und einem geraden Mittelsteg 44 bestehenden trapezförmigen Schlitzbrücke, z.B. durch Pressen bzw. Tiefziehen, verformt. Die in Fig. 4 von den Stegen 42, 43, 44 und der Ebene des Blechs 40 umgrenzte Fläche 45, die bezüglich Form und Grösse für die oben erläuterte Überlappung der Brücken bedeutsam ist, wird als freie Längsschnittfläche der Brücke bezeichnet. Ihre Geometrie ist im wesentlichen durch die Form der Brücke bestimmt und dieser ähnlich.
Da der Volumenanteil des Metallskeletts am Gesamtvolumen des Verbundwerkstoffs aus Gründen der Kostenersparnis meist vorzugsweise gering gehalten werden soll, z.B. 5% oder weniger, sind möglichst geringe Blechdicken vorteilhaft. Für viele Verwendungszwecke und Plattendicken sind Bleche von etwa 0,5 bis 3 mm Dicke geeignet.
Die verschiedenen Abmessungen der Brücken werden zweckmässig der Blechdicke und der Tiefziehfähigkeit des Blechs angepasst, wobei z.B. folgende Mindestverhältniswerte geeignet sind:
Brückenbreite (BB) : Blechdicke (Bd) 15 1
Brückenhöhe (BH) : Blechdicke 30:1
Brückenlänge (BL) : Blechdicke 200:1
Die gesamte Steglänge der Brücken (zwei Seitenstege plus Mittelsteg) ist stets etwas grösser, z.B. etwa 10% grösser, als die Länge der Projektion der Stege in die Blechebene, d.h. die oben definierte Brückenlänge, und vorzugsweise mindestens etwa zehnmal grösser als die Breite der Stege. Der Mittelsteg jeder Brücke ist vorzugsweise mindestens ebenso lang wie jeder der Seitenstege.
Der Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Brücken einer Gruppe ist stets mindestens ebenso gross wie die Breite der Brücken, wobei im Fall von über die Brückenlänge sich verändernden Breiten im Normalfall auf die grösste Breite abgestellt wird. In der Regel ist der genannte Abstand nicht grösser als das Dreifache der Brückenbreiten, vorzugsweise nicht grösser als das Doppelte der Brückenbreite.
Eine über die Länge der Brücke praktisch konstante Stegbreite wird bevorzugt, ist aber nicht kritisch, solange ein ausreichend grosser undurchbrochener Blechquerschnitt gewährleistet bleibt.
Wie in Fig. 5 dargestellt, kann das Blech 40 mit parallel zu jeder Brücke verlaufenden Versteifungsrillen 51 nahe den Schnittkanten 41 versehen sein. Auch die Brückenstege 44 können eine oder mehrere Versteifungsrillen 52 aufweisen.
Abgesehen von einer zusätzlichen Versteifung der Bleche ist dies eine einfache Methode, um die Bleche stapelbar auszubilden.
Die obere Fläche des Stegmittelteils 44 muss nicht plan sein, sondern kann eine gewisse Krümmung des in Fig. 5 dargestellten Querschnitts aufweisen, da eine grossflächige bzw.
mechanisch besonders feste Verbindung der Stege mit den jeweils gegenüberliegenden Teilen des zweiten Blechs beim erfindungsgemässen Verbundwerkstoff im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erforderlich ist.
In Fig. 6 ist in halbschematischer perspektivischer Darstellung ein Ausschnitt einer erfindungsgemässen Verbundwerkstoffplatte 60 mit einem aus den Blechen 61, 62 gebildeten Metallskelett und mehreren Schichten 64, 65, 66 aus porösem Feststoff gezeigt. Die vordere Schnittfläche verläuft parallel zur Längsschnittebene der aus den Seitenstegen 671, 672 und dem Stegmittelteil 67 bestehenden Brücken des Blechs 62. Von der entsprechenden überlappenden Gegenbrücke im Blech 61 ist nur die Durchbrechung 63 zu erkennen, aus der diese Gegenbrücke gebildet ist. Der Raum zwischen den Blechen 61, 62 ist mit porösem Feststoff 64 ausgefüllt. Diese Schicht bewirkt infolge der oben erläuterten Wirkung des Raumkäfigs bzw.
der Raumkäfige aus den überlappend angeordneten Brücken einen praktisch starren Verbund der Bleche 61, 62, und zwar ohne dass im Grenzbereich 68 zwischen der Oberseite des Stegmittelteils 67 und dem Blech 61 eine besondere Verbindung vorgesehen ist. Der Grenzbereich 68 kann als Folge von dort eingedrungenem Material eine Verklebungswirkung haben, doch ist diese meist nicht stärker, als die an allen anderen Grenzbereichen zwischen den Blechen 61, 62 und dem porösen Feststoff 64 entstehenden Kleb- bzw. Haftverbindungen.
Die Aussenseite des Blechs 62 trägt zwei übereinander liegende Schichten 65, 66 aus porösem Feststoff, von denen die innere Schicht 65 aus demselben Material bestehen kann, wie die Innenraumfüllung 64 und gemeinsam mit dieser gebildet sein kann. Die Aussenschicht 65 kann je nach Art der gewünschten Flächenqualität aus einem vergleichsweise dichteren bzw. härteren Feststoff bestehen, als die Füllung 64.
Vorzugsweise ist auch die freiliegend dargestellte Aussenseite des Blechs 61 mit mindestens einer Aussenschicht abgedeckt, die ebenfalls aus porösem Feststoff bestehen kann. In der freiliegend dargestellten Aussenseite des Blechs 61 sind die beidseitig neben der Durchbrechung vorgesehenen Versteifungsrillen 631 sowie die zur Vereinfachung des Ziehens der Brücken vorgesehenen Perforationen 632 zu erkennen.
Eine erfindungsgemässe Verbundwerkstoffplatte der in Fig. 6 dargestellten Art mit einer Gesamtdicke von ca. 80 mm (Blechdicke = 0,75 mm, BL = 230 mm, BH = 30 mm, BB = 15 mm) aus handelsüblichem Stahlblech (St 37) und Poly urethanschaumstoff ermöglichte mit einem Stahlskelett-Volumenanteil von weniger als 3% bei Verwendung als tragende Wand Belastungswerte bis zu 10 Tonnen pro Laufmeter Wand (Probestückhöhe ca. 2 m, Probestückbreite ca. 50 cm, Knicklänge ca. 2 m), und zwar sowohl bei Belastung parallel zur Längsrichtung der Brücken als auch quer hierzu.
Erfindungsgemässe plattenförmige Verbundwerkstoffe bieten auch besondere Vorteile bei der Herstellung. Bei den bevorzugten Ausführungsformen können die Komponenten, nämlich die mit Brücken versehenen gestapelten Bleche und das zur Bildung des porösen Feststoffes befähigte Material, raumsparend transportiert und nahe dem Verwendungsort verarbeitet werden.
Die Herstellung der fertigen Platten kann chargenweise oder kontinuierlich erfolgen, indem man ein erstes Blech auf einer zusammenhängenden Träger- oder Formfläche so anordnet, dass die Brücken auf der von der Träger- oder Formfläche abgewandten Seite des ersten Blechs liegen. Auf diese Seite wird dann das zur Bildung des zusammenhängenden porösen Feststoffes befähigte riesel- oder fliessfähige Material gebracht, während oder nachdem ein zweites Blech mit seiner die Brücken tragenden Seite dem ersten Blech gegenüberliegend zur mindestens teilweisen Überlappung der Brücken beider Bleche angeordnet wird. Schliesslich lässt man das eingebrachte Material unter Ausfüllung des Raums zwischen den Blechen - gegebenenfalls mit Verschäumen - und Bildung eines zusammenhängenden porösen Feststoffes verfestigen.
Die zur Verfestigung und gegebenenfalls zur Verschäumung geeigneten Massnahmen hängen von der Art des Materials ab, das weiter unten erläutert ist.
Zur Herstellung von ebenen oder von profilierten, d.h. gebogenen, Platten können die beiden Bleche in einem der Form der herzustellenden Platte annähernd entsprechenden Formhohlraum angeordnet und danach ein riesel- oder fliessfähiges Material in die Form eingeführt werden, das zur Bildung von porösem Feststoff befähigt ist. Schliesslich wird dieses Material verfestigt, worauf die Platte aus der Form entnommen und gewünschtenfalls weiter verarbeitet werden kann.
Für die Herstellung gebogener Platten können die beiden Bleche aneinander liegend gebogen werden, bevor das rieseloder fliessfähige Material eingeführt bzw. bevor es zur Bildung des zusammenhängenden porösen Feststoffs verfestigt wird.
Zur kontinuierlichen Herstellung endloser Verbundwerkstoffplatten kann man auf einer endlosen Trägerfläche eine erste Bahn aus aneinandergefügten Blechen bilden, deren Brücken auf der der Trägerfläche entgegengesetzten Seite der Bahn liegen. Auf dieser ersten Bahn wird dann eine zweite Bahn aus aneinandergefügten Blechen gebildet, deren Brükken auf der der ersten Bahn zugekehrten Seite liegen. Das riesel- oder fliessfähige Material kann auf die der Trägerfläche entgegengesetzte Seite der ersten Bahn vor, während oder nach Bildung der zweiten Bahn aufgebracht und im Raum zwischen den beiden Bahnen zur Bildung des zusammenhängenden porösen Feststoffs verfestigt werden.
Der zusammenhängende poröse Feststoff kann ganz oder teilweise aus anorganischem, z.B. mineralischem Material oder ganz oder teilweise aus organischem, z.B. synthetischem polymerem Material, bestehen. Die Bezeichnung porös bedeutet das Vorhandensein einer Vielzahl von im Material relativ gleichmässig verteilten kleinen, vorzugsweise zelligen Hohlräumen, die Luft, Kohlendioxid, Stickstoff oder dergleichen Gase bzw. Gasmischungen enthalten, und umfasst nicht nur relativ homogene Schaumstoffstrukturen aus anorganischen und/oder organischen Werkstoffen, sondern auch heterogene Strukturen, z.B. aus einer Vielzahl poröser Teilchen, die in einer festen und gewünschtenfalls ebenfalls porösen Bindemittelphase eingebettet oder durch Bindemittel lokal aneinander gebunden sind. Geeignete poröse Feststoffe können z.B. aus schüttfähigen Materialien bzw.
Füllstoffen und geeigneten Bindemitteln gebildet werden, z.B. aus Blähglimmer, Blähton und dergleichen, mit Wasserglas bzw. wasserlöslichem Alkalisilikat, Zement und dergleichen als Bindemittel, gegebenenfalls mit entsprechenden bekannten, festen flüssigen oder gasförmigen Härtungszusätzen.
Auch Betonmischungen, insbesondere Gas- bzw. Schaumbetonmassen sind geeignet. Man kann auch organische Bindemittel mit anorganischen Füllstoffen oder umgekehrt verwen den oder den porösen Feststoff aus fliessfähigen verschäumbaren Massen bilden, z.B. aus üblichen Polyurethanmassen, wie sie in bekannter Weise aus Isocyanaten und Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen unter Verwendung bekannter Treibmittel mit oder ohne Zusatz von Füllstoffen und anderen bekannten Additiven erhältlich sind. Auch Phenolharze, Hamstoflharze, Polymethacrylimide, Polyvinylchloride und Polystyrole können in schaumfähiger bzw. verschäumter Form oder als Bindemittel verwendet werden.
Die Bleche des Metallskeletts bestehen vorzugsweise aus Stahl, doch sind auch andere metallische Werkstoffe geeignet.
Gewünschtenfalls kann das Blech mit Korrosionsschutz versehen und/oder zur Vergrösserung der Haftfähigkeit des porösen Feststoffes behandelt sein.
PATENTANSPRUCH 1
Plattenförmiger Verbundwerkstoff mit einem Metallskelett und mindestens einer Schicht aus porösem Material, wobei das Metallskelett von zwei in praktisch parallelen Ebenen beabstandet voneinander angeordneten Blechen gebildet ist, von denen jedes eine Mehrzahl von Elementen aufweist, die sich in den Raum zwischen den beiden Blechen erstrecken und zur Versteifung des Skeletts bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass (A) jedes Blech mindestens eine Gruppe von als Brücken ausgebildeten gleichförmigen Elementen aufweist, die parallel zueinander und quer zur Längsrichtung der Gruppe ausgerichtet sind, wobei (a) der Abstand zwischen jeweils zwei in einer Gruppe nebeneinander liegenden Brücken mindestens ebenso gross ist, wie die Breite der Brücken und (b) die Brücken des einen Blechs in mindestens teilweiser Überlappung mit den Brücken des anderen Blechs angeordnet sind,
und dass (B) der Raum zwischen den beiden Blechen mit einem zusammenhängenden porösen Feststoff zur Bildung eines praktisch starren Verbunds der Bleche gefüllt ist.
UNTERANSPRÜCHE
1. Werkstoff nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blech mindestens zwei voneinander beabstandete reihenförmige Gruppen der als Brücken ausgebildeten Elemente aufweist und die Brücken in einer reihenförmigen Gruppe jeweils quer zur Längsrichtung der Gruppe fluchtend mit den Brücken der anderen reihenförmigen Gruppen angeordnet sind.
2. Werkstoff nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei einander benachbarten reihenförmigen Gruppen der Brücken eines Blechs mindestens ebenso gross ist, wie die Hälfte der Gesamtlänge einer Brücke.
3. Werkstoff nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücken als trapezförmige Schlitzbrücken ausgebildet sind, wobei die Länge jeder Brükke mindestens etwa fünfmal grösser ist als ihre Breite.
4. Werkstoff nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blech, bezogen auf seine Fläche, mindestens zu 20% aus Brücken besteht.
5. Werkstoff nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der von Durchbrechungen freie, durchgehende Materialquerschnittjedes der Bleche parallel zu den Längsachsen der Brücken und quer zu dieser Richtung mindestens 20% des Materialquerschnitts eines Blechs gleicher Abmessungen ohne Brücken beträgt.
6. Werkstoff nach einem der Unteransprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Überlappung der Brükken mehrere in Längsrichtung der Gruppen verlaufende und durch den Werkstoff sich erstreckende Käfigsäulen gebildet sind.
7. Werkstoff nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelstege der Brücken des einen Blechs haftend mit dem anderen Blech an dessen zwischen den Brücken dieses Blechs liegenden Bereichen verbunden sind, z.B. durch die Klebwirkung des den Raum zwischen den Blechen füllenden Feststoffes.
8. Werkstoff nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelstege der Brücken mindestens ebenso lang sind wie jeder der Seitenstege.
9. Werkstoff nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche stapelbar ausgebildet sind.
10. Werkstoff nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der den Raum zwischen den Blechen füllende zusammenhängende poröse Feststoff eine Scherfestigkeit von mindestens 1 kg/cm2 besitzt.
11. Werkstoff nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche eine Mehrzahl von Versteifungsrillen aufweisen, die parallel zu den Brücken verlaufen.
12. Werkstoff nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aussenseite des Metallskeletts mit einer Schicht aus porösem Feststoff versehen ist.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man ein erstes Blech auf einer Träger- oder Formfläche so anordnet, dass die als Brücken ausgebildeten Versteifungselemente auf der von der Träger- oder Formfläche abgewandten Seite des ersten Blechs liegen, dass man auf diese Seite ein zur Bildung eines zusammenhängenden porösen Feststoffs befähigtes Material aufbringt bevor, während oder nachdem ein zweites Blech mit seiner die als Brücken ausgebildeten Versteifungselemente tragenden Seite dem ersten Blech gegenüberliegend zur mindestens teilweisen Überlappung der Brücken beider Bleche angeordnet wird, und dass man das Material zur Ausfüllung des Raums zwischen den Blechen und Bildung eines zusammenhängenden porösen Feststoffs verfestigt.
UNTERANSPRÜCHE
13. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herstellung von ebenen oder profilierten Platten die beiden Bleche in einem der Form der herzustellenden Platte annähernd entsprechenden Formhohlraum anordnet, und dann das zur Bildung des zusammenhängenden porösen Feststoffs befähigte Material einbringt und verfestigt.
14. Verfahren nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bleche aneinander liegend gebogen werden, bevor das zur Bildung des zusammenhängenden porösen Feststoffs befähigte Material verfestigt ist.
15. Verfahren nach Patentanspruch II zur kontinuierlichen Herstellung des Verbundwerkstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer endlosen Trägerfläche eine erste Bahn aus aneinandergefügten Blechen gebildet wird, deren Brücken auf der der Trägerfläche entgegengesetzten Seite der Bahn liegen, dass auf dieser ersten Bahn eine zweite Bahn aus aneinandergefügten Blechen gebildet wird, deren Brücken auf der der ersten Bahn zugekehrten Seite liegen, und dass auf die der Trä gerfläche entgegengesetzten Seite der ersten Bahn vor, während oder nach Bildung der zweiten Bahn das zur Bildung des zusammenhängenden porösen Feststoffs befähigte Material aufgetragen und im Raum zwischen den beiden Bahnen zur Bildung des zusammenhängenden porösen Feststoffs verfestigt wird.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.