DE10306892A1 - Verbundelemente - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen, die folgende Schichtstruktur aufweisen: DOLLAR A (i) 1 mm bis 20 mm Metall, Kunststoff oder Holz, bevorzugt Metall, DOLLAR A (ii) 5 mm bis 300 mm Kunststoff, DOLLAR A (iii) 1 mm bis 20 mm Metall, Kunststoff oder Holz, DOLLAR A wobei die Schicht (ii), die zwischen (i) und (iii) positioniert ist, durch Elemente (iv), die mit (i) und (iii) befestigt sind, begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mit den Schichten (i) und gegebenenfalls (iii) verklebt und anschließend die Schicht (ii) herstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Verbundelemente, die folgende Schichtstruktur aufweisen:
    • (i) 1 mm bis 20 mm, bevorzugt 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 10 mm, insbesondere 5 mm bis 10 mm Metall, Kunststoff oder Holz, bevorzugt Metall,
    • (ii) 5 mm bis 300 mm, bevorzugt 10 mm bis 100 mm, besonders bevorzugt 10 mm bis 60 mm, insbesondere 10 mm bis 30 mm Kunststoff, bevorzugt Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, die bevorzugt an den Schichten (i) und (iii) haften,
    • (iii) 1 mm bis 20 mm, bevorzugt 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 10 mm, insbesondere 5 mm bis 10 mm, Metall, Kunststoff oder Holz, bevorzugt Metall,
    wobei die Schicht (ii), die zwischen (i) und (iii) positioniert ist, bevorzugt seitlich durch Elemente (iv), die mit (i) und (iii) befestigt sind, begrenzt ist. Außerdem betrifft die Erfindung Verbundelemente erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren, bevorzugt Schiffselemente, besonders bevorzugt Schiffwand oder insbesondere Deck eines Schiffes, bevorzugt eines Tankschiffes oder eines Passagierschiffes, oder Ölplattformen oder Pontons oder Brücken, Brückenelemente oder Bauwerke enthaltend die erfindungsgemäß erhältlichen Verbundelemente.
  • Die zu den Schichten (i), (ii) und (iii) dargestellten Längenangaben beziehen sich auf die Dicken der jeweiligen Schichten.
  • Für die Konstruktion von Schiffen, beispielsweise Schiffsrümpfen und Laderaumabdeckungen, Brücken, Dächern oder Hochhäusern müssen Konstruktionsteile verwendet werden, die erheblichen Belastungen durch äußere Kräfte standhalten können. Derartige Konstruktionsteile bestehen aufgrund dieser Anforderungen üblicherweise aus Metallplatten oder Metallträgern, die durch eine entsprechende Geometrie oder geeignete Verstrebungen verstärkt sind. So bestehen Schiffsrümpfe von Tankschiffen aufgrund von erhöhten Sicherheitsnormen üblicherweise aus einem inneren und einem äußeren Rumpf, wobei jeder Rumpf aus 15 mm dicken Stahlplatten, die durch ca. 2 m lange Stahlverstrebungen miteinander verbunden. sind, aufgebaut ist. Da diese Stahlplatten erheblichen Kräften ausgesetzt sind, werden sowohl die äußere, als auch die innere Stahlhülle durch aufgeschweißte Verstärkungselemente versteift. Nachteilig an diesen klassischen Konstruktionsteilen wirken sich sowohl die erheblichen Mengen an Stahl aus, die benötigt werden, als auch die zeit- und arbeitsintensive Herstellung. Zudem weisen derartige Konstruktionsteile ein erhebliches Gewicht auf, wodurch sich eine geringere Tonnage der Schiffe und ein erhöhter Treibstoffbedarf ergibt. Zusätzlich sind solche klassischen Konstruktionselemente auf der Basis von Stahl sehr pflegeintensiv, da sowohl die äußeren Oberfläche, als auch die Oberflächen der Stahlteile zwischen der äußeren und inneren Hülle regelmäßig gegen Korrosion geschützt werden müssen.
  • Als Ersatz für die Stahlkonstruktionen sind SPS-Elemente (Sandwich-Plate-System) bekannt, die einen Verbund aus Metall und Kunststoff beinhalten. Durch die Haftung des Kunststoffs an den zwei Metallschichten entstehen Verbundelemente mit außerordentlichen Vorteilen gegenüber bekannten Stahl Konstruktionen. Derartige SPS-Elemente sind bekannt aus den Schriften US 6 050 208 , US 5 778 813 , DE-A 198 25 083 , DE-A 198 25 085 , DE-A 198 25 084 , DE-A 198 25 087 und DE-A 198 35 727 .
  • Aus der WO 02/20341 ist bekannt, Schiffsdecks zu reparieren, indem man auf das vorhandene Schiffsdeck Flacheisen aufschweißt, die dieses in Segmente unterteilt. Darauf werden Metallplatten verschweißt und in dem Raum zwischen den Metallschichten eine Kunststoffschicht hergestellt.
  • Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes, ökonomisches Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen zu entwickeln. Durch dieses Verfahren sollten insbesondere auch Verbundelemente auf bereits vorhandenen Strukturen zugänglich sein. Ein besonders Ziel bestand darin, ein einfaches und sicheres Verfahren zur Reparatur von Behältern oder Oberflächen zu entwickeln, die an brennbare oder explosive Stoffe grenzen.
  • Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass man die Elemente (iv) mit den Schichten (i) und gegebenenfalls (iii) verklebt und anschließend die Schicht (ii) herstellt.
  • Das erfindungsgemäße Klebeverfahren bietet nicht nur ein schnelleres Herstellverfahren gerade bei Verbundelementen großer Abmessung, sondern insbesondere bei Arbeiten an Schiffen oder Behältern, bei denen Schweißarbeiten nicht erlaubt sind bzw. mit einem wirtschaftlich nicht vertretbaren Aufwand verbunden sind, z.B. bei der Reparatur von ausgedienten Ölfrachtern, die als küstennahe Läger für Öl benutzt werden und bei denen entzündliche Dämpfe im Schiffsbauch vor Schweißarbeiten abgesaugt werden müssten. In Fällen, bei denen keine Brand- oder Explosionsgefahr vorliegt, kann das erfindungsgemäße Klebeverfahren auch mit Schweißarbeiten kombiniert werden, z.B, indem man die Elemente (iv) nur punktuell verschweißt und somit mit der Schicht (i) fixiert und gleichzeitig oder anschließend über die restlichen Kontaktfläche mit (i) verklebt. Die Verbindung der Elemente (iv) mit der Schicht (iii) kann ausschließlich durch Verkleben, ausschließlich durch Verschweißen oder einer Kombination aus Verkleben und Verschweißen erfolgen. Erfindungsgemäß wird (i) und/oder (iii), somit mindestens eine der Schichten (i) und (iii) zumindest teilweise mit (iv) verklebt.
  • Bevorzugt kann man das Verfahren derart ausführen, dass man die Elemente (iv) bevorzugt im wesentlichen senkrecht, besonders bevorzugt senkrecht zur Schicht (i) mit dieser bevorzugt gereinigten, besonders bevorzugt entfetteten und gegebenenfalls gestrahlten, z.B. sandgestrahlten Schicht (i) verklebt, durch diese Elemente (iv), die bevorzugt eine einheitliche Höhe besitzen, einen Raum auf der Schicht (i) bildet, der mit (ii) ausgefüllt werden kann, auf die von (i) abgewandte Kante von (iv) die Schicht (iii) befestigt, beispielsweise verschweißt und/oder bevorzugt verklebt, und anschließend den Raum, der mit (ii) ausgefüllt werden soll, mit flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) füllt.
  • Alternativ ist es möglich, dass man nicht den ersten Schritt zur Fixierung von (iv) an (i) oder (iii)) durch Kleben ausführt, sondern die Fixierung der zweiten Schicht (die andere Schicht (i) oder (iii)). Neben dem bereits dargestellten bevorzugten Verfahren ist es deshalb auch bevorzugt, dass man die Elemente (iv) bevorzugt im wesentlichen senkrecht, besonders bevorzugt senkrecht zur Schicht (i) mit dieser bevorzugt gereinigten, besonders bevorzugt entfetteten und gegebenenfalls sand- oder stahlkugel- oder besonders bevorzugt stahlkies- oder korund-gestrahlten Schicht (i) verschweißt und gegebenenfalls verklebt, durch diese Elemente (iv), die bevorzugt eine einheitliche Höhe besitzen, einen Raum auf der Schicht (i) bildet, der mit (ii) ausgefüllt werden kann, auf die von (i) abgewandte Kante von (iv) die Schicht (iii) verklebt, und anschließend den Raum, der mit (ii) ausgefüllt werden soll, mit flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) füllt.
  • Bei den Elementen (iv) kann es sich beispielsweise um Flacheisen handeln, deren Höhe durch die gewünschte Dicke der Schicht (ii) gewählt werden kann. Die Länge der Flacheisen kann sich nach den Abmessungen, d.h. der Breite und Länge des mit (ii) zu befüllenden Raumes zwischen (i) und (iii) bemessen. Die Dicke, d.h. die Abmessung parallel zu den Schichten (i) und (iii), der Flacheisen kann bevorzugt zwischen 10 mm und 100 mm betragen, besonders bevorzugt zwischen 20 mm und 50 mm. Bei den Elementen (iv) handelt es sich somit bevorzugt um Flacheisen, die auf der Schicht (i) liegend bevorzugt eine Breite aufweisen, die gleich oder größer ist als ihre Höhe, wobei ihre Höhe die Dicke der Schicht (ii) definiert. Wie auch die Schichten (i) und (iii) können die Elemente (iv) gereinigt, gestrahlt, z.B. gestrahlt und in anderer geeigneter und bekannter Weise vorbehandelt werden. Die Elemente (iv) können auf Metall, bevorzugt Eisen oder Stahl, Holz und/oder Kunststoff basieren, z.B. bekannten harten Kunststoffen, die eine ausreichende Festigkeit besitzen, um gegebenenfalls die Schicht (iii) zu tragen, beispielsweise Polyurethan, Polyamid, Polystyrol, Polyoxymethylen, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen. Als Metalle kommen beispielsweise Aluminium, Kupfer, Eisen und bevorzugt allgemein bekannte Arten von Stahl in Frage.
  • Bei der ersten Schicht, auf der die Elemente (iv) fixiert werden, z.B. der Schicht (i), handelt es sich bevorzugt um eine zu reparierende oder auszubessernde Oberfläche eines Schiffes, z.B. ein Deck, eines Bauwerks oder eines Behälters. Bevorzugt handelt es handelt es sich bei der Schicht (i), auf der die Elemente (iv) als erstes fixiert werden, um den Bodenbereich des Laderaums, eines Transportschiffes oder das Deck eines Schiffes, besonders bevorzugt um das Deck einer Fähre oder eines Autotransportschiffes, insbesondere um ein Deck, auf dem Automobile, Busse, Lastkraftwagen oder Eisenbahnen bewegt werden.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren können zum Verkleben von (iv) mit (i) und/oder (iii) allgemein bekannte Kleber verwendet werden, die zum Verkleben der für (i), (iii) und (iv) gewählten Materialien als Klebstoffe bekannt sind. Bevorzugt wird man die Elemente (iv) mittels eines ein- oder zweikomponentigen, lösungsmittelfreien oder lösungsmittelhaltigen Klebers auf der Basis von Epoxidharzen und/oder Methacrylaten und/oder Polyurethanen mit der Schicht (i) und gegebenenfalls (iii) verkleben. Dabei gewährleistet der Kleber bevorzugt eine Zug-Scherfestigkeit von größer 2 MPa, eine Scherfestigkeit, d.h. zwischen den Schichten (i), (iv), (iii)/Kleber, von größer 2 MPa und bevorzugt einen dauerhaften Verbund unter Einfluss von Korrosion und Feuchtigkeit, wobei bevorzugt auf den Einsatz eines Haftvermittlers, d.h. Primers, verzichtet werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei (iv) und der mit (iv) zu verlebenden Schicht (i) und/oder (iii) um Metall handelt.
  • Der Schicht (ii) kann es sich um allgemein bekannte Kunststoffe handeln, bevorzugt basiert (ii) auf Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte. Diese Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Rohstoffe sind allgemein bekannt und vielfältig beschrieben. Üblicherweise werden die Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte hergestellt durch Umsetzung der flüssigen Ausgangsstoffe (a) Isocyanat und (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen. Die Ausgangskomponenten zur Herstellung des Kunststoffes werden bevorzugt in flüssiger Form in den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) gefüllt. Deshalb ist es vorteilhaft, dass man den mit den flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) zu füllenden Raum zwischen den Schichten (i) und (iii) durch die Elemente (iv) mit Ausnahmen von Öffnungen (v), die dem Befüllen mit den Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) dienen, derart abdichtet, dass ein unerwünschtes Herauslaufen der flüssigen Ausgangskomponenten verhindert wird, und anschließend die flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) in den zu befüllenden Raum einfüllt.
  • Die erfindungsgemäßen Verbundelemente weisen bevorzugt eine Breite von 0,2 m bis 5 m, bevorzugt 0,5 bis 3 m, und eine Länge von 0,5 m bis 10 m, bevorzugt 1 m bis 5 m, auf, d.h. der Raum, der von den Elementen (iv) begrenzt wird, weist bevorzugt diese Abmessungen auf. Die Schicht (i), auf der die Elemente (iv) durch Verkleben befestigt werden, ist bevorzugt weitgehend horizontal ausgerichtet, wie dies beispielsweise bei zu reparierenden Schiffsdecks der Fall ist. Bevorzugt ist die Schicht (iii) weitgehend parallel zur schicht (i) ausgerichtet.
  • In der Schicht (ii) können gegebenenfalls verstärkend wirkende Materialien vorliegen. Z.B. kann man in den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) flächige, gegebenenfalls dreidimensionale Gebilde einlegen, die einen Teil der an den Grenzflächen von Kunststoff und Metall wirkenden Spannungskräfte reduziert, und anschließend (ii) einfüllen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Gebilde um ein Gitter, eine durchlöcherte Platte und/oder ein Geflecht, das flächig und gegebenenfalls dreidimensional verformt ist. Unter dem Ausdruck "dreidimensional verformt" ist zu verstehen, dass es sich bei (vi) nicht um ein ebenes Gebilde handeln muss, sondern regelmäßige oder unregelmäßige Unebenheiten, Kanten oder ähnliches aufweisen. Beispielsweise kann als Gebilde (vi) ein Gebilde oder Formteil (vi) eingesetzt werden, das eine regelmäßige oder unregelmäßige, Ziehharmonika-artige Faltung oder Wellenform aufweist, bei der die oberen und unteren Kanten bis an die Oberfläche von (i) und/oder (iii) reichen. Diese Gebilde können beispielsweise auf Glasfasern, Metall oder Kunststoff basieren. Derartige Gitter, Platten oder Geflechte, beispielsweise Metallgitter; Metallplatten, Metalldrahtgeflechte, Glasfasermatten oder gelöcherte Kunststofffolien oder -platten sind kommer ziell erhältlich oder in einfacher Weise nach allgemein bekannten Verfahren durch den Fachmann herstellbar.
  • Die Ausgangsstoffe zur Herstellung von (ii) werden bevorzugt kontinuierlich ohne Unterbrechung in einem einzigen Arbeitsschritt in den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) eingetragen, besonders bevorzugt wird man die Ausgangsstoffe mittels einer Hochdruckapparatur über einen oder mehrere Mischköpfe eintragen, beispielsweise einfüllen.
  • Die Ausgangsstoffe zur Herstellung von (ii) werden bevorzugt in flüssigem Zustand in den Raum zwischen (i) und (iii) gefüllt, wobei bevorzugt während dieses Füllvorgangs ein Unterdruck in dem zu füllenden Raum zwischen (i) und (iii) erzeugt wird. Das Befüllen kann beispielsweise durch Öffnungen (v) in (i) und/oder (iii) erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass die Flüssigkeit in den Raum "gesaugt" und auch kleine Hohlräume mit der Flüssigkeit ausgefüllt werden. Bevorzugt beträgt der Unterdruck in dem zu befüllenden Raum 0,2 bar bis 0,8 bar, d.h. der Druck in der zu befüllenden Form ist 0,8 bis 0,2 bar niedriger als der Umgebungsluftdruck. Der Unterdruck, der beispielsweise durch allgemein bekannte Vakuumpumpen erzeugt werden kann, wird bevorzugt dadurch erreicht, dass (i) und/oder (iii) zusätzlich zu der oder den Öffnungen (v) in (i) und/oder (iii), über die die Ausgangsstoffe zur Herstellung von (ii) eingetragen werden, über mindestens eine weitere Öffnung (v) verfügen, über die der Unterdruck angelegt wird. Bevorzugt wird zwischen einer Vakuumpumpe, die den Unterdruck erzeugt, und der Öffnung (v) in (i) ein Schlauch zwischengeschaltet. Dieser Schlauch kann beispielsweise an (i) gepresst oder verklebt werden. Die Mengen an Ausgangsstoffen zur Herstellung von (ii) sind nur schwierig so zu bemessen, dass gerade der zu befüllende Raum (R) gefüllt wird, aber ein Überlaufen verhindert wird. Deshalb wird bevorzugt eine größere Mengen an Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) in den Raum zwischen (i) und (iii) gegeben, als dieser aufnehmen kann. Der resultierende Überlauf wird bevorzugt über Öffnungen (v) abgeführt. Sobald der Raum zwischen (i) und (iii) mit den Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) vollständig gefüllt ist, kann anhand eines Anstiegs der Flüssigkeit im Schlauch, der bevorzugt transparent ist, die Befüllung beendet und die Öffnungen (v) verschlossen werden. Das Verschließen der Öffnungen kann beispielsweise mit einem Kunststoff – oder Metallpfropfen bevorzugt mit einem Schraubverschluss, der sich entweder im Überlaufgefäß oder bevorzugt zwischen Überlaufgefäß und (i) und/oder (iii) befindet, erfolgen. Die Öffnungen (v) bleiben bevorzugt bis zum Ende des Aushärtevorgangs der Mischung (a) und (b) durch den fixierten Mischkopf verschlossen.
  • Üblicherweise weisen die Schichten (i) und (iii) keine Merkmale auf, die zu einer Befestigung eines Ausflußendes zur Befüllung des Raumes zwischen (i) und (iii) mit Flüssigkeiten dienen können. Bei dem Ausdruck "Ausflußende" kann es sich um übliche Einrichtungen handeln, mit Hilfe derer Flüssigkeiten abgefüllt werden, beispielsweise Tankstutzen, Schlauchenden, Mischköpfe, Statikmischer oder ähnliches. Bevorzugt handelt es sich bei dem Ausflußende um einen Mischkopf. Derartige Mischköpfe sind allgemein bekannt und beispielsweise in Zusammenhang mit üblichen Dosiereinrichtungen für Polyurethansysteme kommerziell erhältlich. Die Befestigung des Ausflußendes, bevorzugt des Mischkopfes kann bevorzugt derart erfolgen, dass das Ausflußende der Fördereinrichtung oder eine Halterung für das Ausflußende der Fördereinrichtung an mindestens drei Stellen, bevorzugt drei bis sechs Stellen, besonders bevorzugt vier oder fünf Stellen mit der Schicht (i) verschraubt wird. Bevorzugt wird die Flüssigkeit durch mindestens eine Öffnung (v) in (i) und/oder (iii) in den Raum zwischen (i) und (iii) gefüllt. Bevorzugt kann man zur Befestigung beispielsweise eines Mischkopfes Bolzen mit einem Gewinde, die zur Befestigung des Mischkopfes oder einer Halterung für den Mischkopf dienen, in die Schicht (i) schießt. Diese Bolzen können bevorzugt an der vom Gewinde abgewandten Seite spitz zulaufen, um sie einfacher in die Schicht (i) einbringen zu können. Die Bolzen weisen bevorzugt einen Durchmesser von 6 mm bis 20 mm und eine Länge von 8 mm bis 42 mm auf. Das Gewinde, das nach der Fixierung der Bolzen nach außen gerichtet ist, d.h. auf der Seite von (i), die von (iii) abgewandt ist, hat bevorzugt eine Länge von 4 mm bis 30 mm. Das Einbringen der Bolzen erfolgt beispielsweise durch Schießen mit einem Bolzenschubwerkzeug, das kommerziell z.B. bei der Firma Hilti erhältlich ist. Bevorzugt weist (i) somit Gewinde auf, mit Hilfe derer das Ausflußende an der Öffnung (v), durch die die Flüssigkeit eingefüllt wird, mit (i) verschraubt wird. Bevorzugt kann man zur Verbesserung der Dichtung zwischen dem Ausflußende und der Schicht (i) zwischen der Schicht (i) und dem Mischkopf einen O-Ring aus einem elastischen Material fixieren. Derartige O-Ringe sind allgemein bekannt und können in ihren Abmessungen auf den Durchmesser der Öffnung (v) und den Mischkopf abgestimmt werden. Bevorzugt fixiert man den Mischkopf somit dicht an der Öffnung (v) in (i) oder (iii), durch die die Eintragung der Ausgangsstoffe erfolgt.
  • Besonders bevorzugt befestigt man nicht direkt das Ausflußende mit der Schicht (i), sondern fixiert das Ausflußende an einer Halterung, die mit (i) verschraubt wird. Bei dieser Halterung, die aus üblichen Materialien, beispielsweise Kunststoffen, Holz oder bevorzugt üblichen Metallen bestehen kann, handelt es sich bevorzugt um eine Konstruktion, die über Bohrungen verfügt, durch die die auf (i) fixierten Gewinde geführt und beispielsweise mittels entsprechender Muttern befestigt werden. Außerdem weist die Halterung Befestigungselemente für das Ausflußende auf, beispielsweise Steckverbindungen, Schraubverbindungen oder Kanten, mit denen das Ausflußende durch elastische Bänder mit der Halterung verspannt werden kann. Besonders bevorzugt wird das Ausflußende an mindestens drei Punkten mit der Halterung befestigt, um ein Verkanten zu vermeiden. Bevorzugt wird man somit eine Halterung an mindestens drei Gewinden, die an (i) befestigt sind, verschrauben und an dieser Halterung den Mischkopf fixieren. Die Bolzen können nach Fertigstellung der Verbundelemente beispielsweise an der Oberfläche von (i) abgesägt werden.
  • Das Befüllen des Raumes zwischen (i) und (iii) kann mit üblichen Fördereinrichtungen, bevorzugt kontinuierlich, durchgeführt werden, beispielsweise mit Hoch- und Niederdruckmaschinen, vorzugsweise Hochdruckmaschinen. Bevorzugt erfolgt das Befüllen mit einer Hochdruckmaschine über einen oder mehrere, bevorzugt einen Mischkopf, in dem die Ausgangskomponenten vermischt werden, in einem einzigen Arbeitsschritt, bevorzugt Injektionsvorgang. In einem einzigen Injektionsvorgang bedeutet, dass die Befüllung des Raumes zwischen (i) und (iii) beispielsweise mit den Ausgangsstoffen zur Herstellung von (ii) vor der vollständigen Befüllung nicht unterbrochen wird. Die Ausgangsstoffe werden somit bevorzugt in einem einzigen Schuss unter Druck in den Raum zwischen (i) und (iii) gegeben. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei der Flüssigkeit um eine reaktive Mischung handelt, die mit der Reaktion aushärtet. Bevorzugt trägt man somit die Ausgangsstoffe mittels einer Hochdruckapparatur über einen oder mehrere, bevorzugt einen Mischkopf ein. Die Befüllung des Raumes zwischen (i) und (iii) kann sowohl in vertikaler Ausrichtung von (i) und (iii), als auch in horizontaler Ausrichtung von (i) und (iii) erfolgen.
  • Die Schichten (i) und (iii) können bevorzugt als übliche Kunststoff-, Holz- oder bevorzugt Metallplatten, beispielsweise Eisen-, Stahl- Kupfer- und/oder Aluminium-platten, mit den erfindungsgemäßen Dicken eingesetzt werden. Bevorzugt sind Stahl oder Eisen.
  • Sowohl (i) als auch (ii) können beschichtet, beispielsweise grundiert, geprimert, lackiert und/oder mit üblichen Kunststoffen beschichtet bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente eingesetzt werden. Bevorzugt werden (i) und (iii) unbe schichtet und besonders bevorzugt beispielsweise durch übliches Sandstrahlen gereinigt eingesetzt.
  • Bevorzugt kann man den zu befüllenden Raum trocknen. Dies bietet den Vorteil, dass insbesondere zu befüllende flüssige Komponenten, die gegenüber Wasser reaktiv sind, beispielsweise Isocyanate, nicht in unerwünschten Nebenreaktion abreagieren. Das Trocknen, das bevorzugt direkt vor dem Befüllen stattfindet, kann beispielsweise mittels heißer Luft oder mittels Pressluft erfolgen. Des weiteren kann man den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) durch eine Erwärmung von (i) und/oder (iii) auf eine Temperatur von 20 bis 150°C für eine Dauer von 10 min bis 180 min trocknen. Bevorzugt kann man den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) durch ein Gebläse trocknen, das Luft durch Öffnung (v) in (i) und/oder (iii) durch den zu befüllenden Raum zwischen (i) und (iii) leitet.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der oder den Öffnungen (v) um Bohrungen in (i) und/oder (iii) mit einem Durchmesser von 0,5 bis 5,0 cm in (i) und/oder (iii).
  • Der Raum, der zwischen (i) und (iii) mit den Ausgangsstoffen zur Herstellung von (ii) gefüllt wird, muss nicht den ganzen Raum zwischen (i) und (iii) darstellen. Sowohl (i) als auch (iii) können an den Rändern über (ii) überstehen, d.h. nur in einem Teilbereich von (i) und (iii) erfolgt eine Bindung von (i) über (ii) an (iii). Beispielsweise kann der Raum zwischen (i) und (iii) vor der Befüllung mit den Ausgangsstoffen derart abgedichtet werden, dass sich die Dichtung innerhalb des von (i) und (iii) umschlossenen Raumes befindet und Ränder von (i) und/oder (iii) überstehen.
  • Die Förderleistung kann in Abhängigkeit des zu befüllenden Volumens variiert werden. Um eine homogene Durchhärtung von (ii) zu gewährleisten, wird die Förderleistung und Fördereinrichtung bevorzugt derart gewählt, dass der zu befüllende Raum innerhalb von 0,5 bis 20 min mit den Komponenten zur Herstellung von (ii) gefüllt werden kann. Bevorzugt handelt es sich Niederdruck oder besonders bevorzugt Hochdruckmaschinen, bevorzugt mit Kolbendosierung, besonders bevorzugt Axialkolbendosierung, wobei bevorzugt der Vorratsbehälter mit Rührwerk und bevorzugt temperierbar ausgestaltet ist und bevorzugt ein Kreislauf Vorratsbehälter-Mischkopf-Vorratsbehälter vorliegt, wobei bevorzugt die Austragsleistung 0,1 bis 3,0 kg/sec beträgt.
  • Bei der Entwicklung geeigneter Herstellungsverfahren wurde festgestellt, dass ein unkontrolliertes Herauslaufen von flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) kaum als Fehler zu beheben ist. Aufgrund der limitierten Menge pro Schuss führt ein unkontrollierter Verlust an Ausgangsmaterial zur Herstellung von (ii) zu einer unvollständigen Befüllung des Raumes zwischen (i) und (iii). Aufgrund der schnellen Reaktion und der sehr guten Haftung von (ii) an (i) und (iii) entstehen durch eine unvollständige Befüllung weite Bereiche im Verbundelement, die kein (ii) enthalten und auch nicht mehr mit Ausgangskomponenten aufgefüllt werden können. Derartige Verbundelemente müssen leider verworfen werden.
  • Um ein Verlust an Ausgangskomponenten zu verhindern, hat es sich daher als vorteilhaft erwiesen, die zu befüllende Form sehr genau auf ihre Dichtigkeit zu überprüfen. Üblicherweise werden die Schichten (i) und (iii) in geeigneter Anordnung, beispielsweise parallel zueinander, fixiert. Der Abstand wird üblicherweise so gewählt, daß der Raum (R) zwischen (i) und (iii) eine Dicke von 10 bis 300 mm aufweist. Die Fixierung von (i) und (iii) kann beispielsweise durch Abstandshalter z.B. in einer Form oder geeigneten Halterung erfolgen. Die Ränder des Zwischenraumes werden üblicherweise derart abgedichtet, dass der Raum zwischen (i) und (iii) zwar mit der Flüssigkeit bzw. den Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) vollständig gefüllt werden kann, ein Herausfließen dieser Ausgangskomponenten vor der vollständigen Befüllung aber verhindert wird. Das Abdichten kann mit üblichen Kunststoff-, Papier- oder Metallfolien und/oder -platten, die beispielsweise verklebt, verschweißt oder angepresst werden und die gegebenenfalls auch als Abstandshalter dienen können, erfolgen. Dieses bevorzugte Abdichten bezieht sich nicht auf die bevorzugten Öffnungen (v), die eingangs dargestellt wurden.
  • Die Überprüfung der Dichtigkeit von (R) vor der Befüllung mit den Ausgangskomponenten erfolgt bevorzugt durch Druckdifferenzmessung. Unter dem Ausdruck Druckdifferenzmessung ist zu verstehen, dass man versucht, eine Druckdifferenz zwischen dem Raum (R) und der äußeren Umgebung über einen bestimmten Zeitraum aufzubauen, beispielsweise indem man versucht, in (R) einen Unter- oder Überdruck im Verhältnis zur äußeren Umgebung zu erreichen. Dies kann durch übliche Vakuumpumpen oder allgemein bekannte Kompressoren, die Luft oder Gas in den Raum (R) pumpen, erreicht werden. Kann ein stabiler über- oder Unterdruck in (R) erzeugt werden, so deutet dies auf eine ausreichend dichte Kavität hin, die mit den Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) gefüllt werden kann. Dabei ist bevorzugt zu beachten, dass man die Öffnungen (v), die man zum Befüllen von (R) mit den Ausgangskomponenten bzw. als Entlüftungsöffnungen bzw. als Überlauföffnungen zum Austritt von überschüssigen Ausgangskomponenten vorsieht, ebenfalls vorübergehend abdichtet. Dabei kann gegebenenfalls mindestens eine dieser Öffnungen dazu dienen, Vakuumpumpe oder Kompressor an (R) anzuschließen.
  • Bevorzugt enthält die Flüssigkeit zur Herstellung von (ii) (a) Isocyanate und (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen. Die Schicht (ii) stellt somit bevorzugt Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte dar. In dieser Schrift sind unter den Ausdrücken "Ausgangsstoffe" oder "Ausgangskomponenten" insbesondere (a) Isocyanate und (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen zu verstehen, aber gegebenenfalls, soweit sie zum Einsatz kommen, auch (c) Gase, (d) Katalysatoren, (e) Hilfsmittel und/oder (f) Treibmittel.
  • Bevorzugt führt man die Umsetzung von (a) mit (b) zu (ii) in Gegenwart von 1 bis 50 Volumen-% Gase (c) durch. Bevorzugt setzt man als (b) Polymerpolyole ein. Bevorzugt führt man die Umsetzung von (a) mit (b) in Gegenwart von (f) Treibmitteln durch.
  • Die Ausgangskomponenten zur Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden üblicherweise bei einer Temperatur von 0 bis 100°C, vorzugsweise von 20 bis 60°C, gemischt und wie bereits beschrieben in den Raum zwischen (i) und (iii) eingebracht. Die Vermischung kann mechanisch mittels eines Rührers oder einer Rührschnecke, bevorzugt aber durch das bei Hochdruckmaschinen übliche Gegenstromprinzip erfolgen, bei dem A- und B-Komponenten-Strahl sich im Mischkopf unter jeweils hohem Druck treffen und vermischen, wobei der Strahl einer jeden Komponente auch geteilt sein kann. Die Reaktionstemperatur, d.h. die Temperatur, bei die Umsetzung erfolgt, beträgt in Abhängigkeit von der Materialdicke üblicherweise > 20°C, bevorzugt 50 bis 150°C.
  • Die Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte (ii) der erfindungsgemäß hergestellten Verbundelemente weisen bevorzugt ein Elastizitätsmodul von > 275 MPa im Temperaturbereich von –45 bis +50°C (nach DIN 53457), eine Adhäsion zu (i) und (iii) von > 4 MPa (nach DIN 53530), eine Dehnung von > 30 % im Temperaturbereich von –45 bis +50°C (nach DIN 53504), eine Zugfestigkeit von > 20 MPa (nach DIN 53504) und eine Druckfestigkeit von > 20 MPa (nach DIN 53421) auf.
  • Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundelemente kann man derart durchführen, daß man zwischen (i) und (iii) Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte (ii), üblicherweise Polyurethane, die gegebenenfalls Harnstoff- und/oder Isocyanuratstrukturen aufweisen können, durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen gegebenenfalls in Gegenwart von Treibmitteln (f), 1 bis 50 Volumen-%, bezogen auf das Volumen der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, mindestens eines Gases (c), (d) Katalysatoren und/oder (e) Hilfsmittel herstellt, wobei bevorzugt (ii) an (i) und (iii) haftet. Die Herstellung derartiger Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte (ii) ist vielfach beschrieben worden.
  • Die Oberflächen von (i) und (iii) können vor der Herstellung der Verbundelemente zur Reinigung und Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit mit Sand oder Stahlkugeln bevorzugt mit Korund oder Eisenkies gestrahlt werden. Dieses Strahlen kann nach den üblichen Verfahren erfolgen, bei denen das Strahlgut beispielsweise unter hohem Druck auf die Oberflächen auftrifft. Geeignete Apparaturen für eine solche Behandlung sind kommerziell erhältlich.
  • Durch diese Behandlung der Oberflächen von (i) und (iii), die nach der Umsetzung von (a) mit (b) in Kontakt mit (ii) stehen, führt zu einer deutlich verbesserten Haftung von (ii) an (i) und (iii). Das Strahlen wird bevorzugt direkt vor der Einbringung der Komponenten zur Herstellung von (ii) in den Raum zwischen (i) und (iii) durchgeführt. Die Oberflächen von (i) und (iii), an die (ii) haften soll, sind bevorzugt frei von anorganischen und/oder organischen Stoffen, die eine Haftung vermindern, beispielsweise Staub, Schmutz, Ölen und Fetten oder allgemein als Formtrennmitteln bekannten Stoffen.
  • Die Ausgangsstoffe (a), (b), (c), (d), (e) und (f) in dem erfindungsgemäßen Verfahren werden im Folgenden beispielhaft beschrieben:
    Als Isocyanate (a) kommen die an sich bekannten aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen und/oder aromatischen Isocyanate, bevorzugt Diisocyanate in Frage, die gegebenenfalls nach allgemein bekannten Verfahren biuretisiert und/oder isocyanuratisiert worden sein können. Im einzelnen seien beispielhaft genannt: Alkylendiisocyanate mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest, wie 1,12-Dodecandiisocyanat, 2-Ethyl-tetramethylendiisocyanat-1,4, 2-Methylpentamethylendiisocyanat-1,5, Tetramethylendiisocyanat-1,4, Lysinesterdiisocyanate (LDI), Hexamethylendiisocyanat-1,6 (HDI), Cyclohexan-1,3- und/oder 1,4-diisocyanat, 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,2'- und 2,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI), 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 4,4'-, 2,4'- und/ oder 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate und/oder Mischungen enthaltend mindestens zwei der genannten Isocyanate. Außerdem können Ester-, Harnstoff-, Allophanat-, Carbodiimid-, Uretdion- und/oder Urethangruppen enthaltende Di- und/oder Polyisocyanate in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Bevorzugt werden 2,4'-, 2,2'- und/ oder 4,4'-MDI und/oder Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate eingesetzt, besonders bevorzugt Mischungen enthaltend Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate und mindestens eines der MDI-Isomere.
  • Als (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen können beispielsweise Verbindungen eingesetzt werden, die als gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen Hydroxyl-, Thiol- und/oder primäre und/oder sekundäre Aminogruppen aufweisen und üblicherweise ein Moleukargewicht von 60 bis 10000 g/mol aufweisen, z.B. Polyole ausgewählt aus der Gruppe der Polymerpolyole, Polyetherpolyalkohole, Polyesterpolyalkohole, Polythioether-polyole, hydroxylgruppenhaltigen Polyacetale und hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Polycarbonate oder Mischungen aus mindestens zwei der genannten Polyole. Diese Verbindungen weisen üblicherweise eine Funktionalität gegenüber Isocyanaten von 2 bis 6 und ein Molekulargewicht von 400 bis 8000 auf und sind dem Fachmann allgemein bekannt.
  • Als Komponente (c) zur Herstellung von (ii) können allgemein bekannte Verbindungen eingesetzt werden, die einen Siedepunkt bei einem Druck von 1 bar von kleiner (d.h. bei niedrigeren Temperaturen als) –50°C aufweisen, beispielsweise Luft, Kohlendioxid, Stickstoff, Helium und/oder Neon. Bevorzugt wird Luft eingesetzt. Die Komponente (c) ist bevorzugt gegenüber der Komponente (a), besonders bevorzugt gegenüber den Komponenten (a) und (b) inert, d.h. eine Reaktivität des Gases gegenüber (a) und (b) ist kaum, bevorzugt nicht nachzuweisen. Der Einsatz des Gases (c) unterscheidet sich grundlegend von dem Einsatz üblicher Treibmittel zur Herstellung von geschäumten Polyurethanen. Während übliche Treibmittel (f) flüssig eingesetzt werden oder im Falle der gasförmigen physikalischen Treibmittel in der Polyol-Komponente bis zu einem geringen Prozentsatz löslich sind) und während der Umsetzung entweder aufgrund der Wärmeentwicklung verdampfen oder aber im Falle des Wassers aufgrund der Reaktion mit den Isocyanatgruppen gasförmiges Kohlendioxid entwickeln, wird in der vorliegenden Erfindung die Komponente (c) bevorzugt bereits gasförmig als Aerosol beispielsweise in der Polyolkomponente eingesetzt.
  • Als Katalysatoren (d) können allgemein bekannte Verbindungen eingesetzt werden, die die Reaktion von Isocyanaten mit den gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen stark beschleunigen, wobei vorzugsweise ein Gesamtkatalysatorgehalt von 0,001 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der insgesamt eingesetzten gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, verwendet wird.
  • Der Reaktionsmischung zur Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte (ii) können gegebenenfalls (e) Hilfsmittel einverleibt werden. Genannt seien beispielsweise Füllstoffe, oberflächenaktive Substanzen, Farbstoffe, Pigmente, Flammschutzmittel, Hydrolyseschutzmittel, fungistatische, bakteriostatisch wirkende Substanzen und Schaumstabilisatoren.
  • Als Treibmittel (f) können aus der Polyurethanchemie allgemein bekannte Treibmittel eingesetzt werden, beispielsweise physikalische und/oder chemische Treibmittel. Derartige physikalische Treibmittel weisen im allgemeinen einen Siedepunkt bei einem Druck von 1 bar von größer (d.h. bei höheren Temperaturen als) –50°C auf. Beispiele für physikalische Treibmittel sind z.B. FCKW, HFCKW, HFKW, aliphatische Kohlenwasserstoffe, cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, jeweils beispielsweise mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Gemische dieser Stoffe, beispielsweise Trichlorfluormethan (Siedepunkt 24°C), Chlordifluormethan (Siedepunkt –40.8°C), Dichlorfluorethan (Siedepunkt 32°C), Chlordifluorethan (Siedepunkt –9.2°C), Dichlortrifluorethan (Siedepunkt 27.1°C), Terafluorethan (Siedepunkt –26.5°C), Hexafluorbutan (Siedepunkt 24.6°C), iso-Pentan (Siedepunkt 28°C), n-Pentan (Siedepunkt 36°C), Cyclopentan (Siedepunkt 49°C). Als chemische Treibmittel, d.h. Treibmittel die aufgrund einer Reaktion, beispielsweise mit Isocyanatgruppen, gasförmige Produkte bilden, kommen beispielsweise Wasser, Hydratwasser haltige Verbindungen, Carbonsäuren, tert.-Alkohole, z.B. t-Butanol, Carbamate, beispielsweise die in der Schrift EP-A 1000955 , insbesondere auf den Seiten 2, Zeilen 5 bis 31 sowie Seite 3, Zeilen 21 bis 42 beschrieben Carbamate, Carbonate, z.B. Ammoniumcarbonat und/oder Ammoniumhydrogencarbonat und/oder Guanidincarbamat in Betracht. Bevorzugt werden als Treibmittel (f) Wasser und/oder Carbamate eingesetzt.
  • Bevorzugt werden die Treibmittel (f) in einer Menge eingesetzt, die ausreicht, um die bevorzugte Dichte von (ii) von 350 bis 1200 kg/m3 zu erhalten. Dies kann mit einfachen Routineexperimenten, die dem Fachmann allgemein geläufig sind, ermittelt werden. Besonders bevorzugt werden die Treibmittel (f) in einer Menge von 0,05 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, eingesetzt.
  • Das Gewicht von (ii) entspricht per Definition dem Gewicht der zur Herstellung von (ii) eingesetzten Komponenten (a), (b) und gegebenenfalls (c), (d), (e) und/oder (f).
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden die Isocyanate und die gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, daß das Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen der Isocyanate (a) zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome der gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen (b) und gegebenenfalls (f) 0,85 bis 1,25 : 1, vorzugsweise 0,95 bis 1,15 : 1 und insbesondere 1 bis 1,05 : 1, beträgt. Falls (ii) zumindest teilweise Isocyanuratgruppen gebunden enthalten, wird üblicherweise ein Verhältnis von NCO-Gruppen zur Summe der reaktiven Wasserstoffatome von 1,5 bis 60 : 1, vorzugsweise 1,5 bis 8 : 1, angewandt.
  • Die Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden üblicherweise nach dem one shot-Verfahren oder nach dem Prepolymerverfahren, beispielsweise mit Hilfe der Hochdruck- oder Niederdruck-Technik hergestellt.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, nach dem Zweikomponentenverfahren zu arbeiten und die gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen (b), gegebenenfalls die Treibmittel (f) und gegebenenfalls die Katalysatoren (d) und/oder Hilfsmittel (e) in der Komponente (A) (Polyolkomponente) zu vereinigen und bevorzugt innig miteinander zu vermischen und als Komponente (B) die Isocyanate (a) zu verwenden.
  • Die Komponente (c) kann der Reaktionsmischung enthaltend (a), (b) und gegebenenfalls (f), (d) und/oder (e) zugeführt werden, und/ oder den einzelnen, bereits beschriebenen Komponenten (a), (b), (A) und/oder (B). Die Komponente, die mit (c) gemischt wird, liegt üblicherweise flüssig vor. Bevorzugt wird die Komponenten in die Komponente (b) gemischt.
  • Das Mischen der entsprechenden Komponente mit (c) kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen. Beispielsweise kann (c) durch allgemein bekannte Beladungseinrichtungen, beispielsweise Luftbeladungseinrichtungen, bevorzugt unter Druck, beispielsweise aus einem Druckbehälter oder durch einen Kompressor komprimiert, z.B. durch eine Düse der entsprechenden Komponente zugeführt werden. Bevorzugt erfolgt eine weitgehende Durchmischung der entsprechende Komponenten mit (c), so daß Gasblasen von (c) in der üblicherweise flüssigen Komponente bevorzugt eine Größe von 0,0001 bis 10, besonders bevorzugt 0,0001 bis 1 mm aufweisen.
  • Der Gehalt an (c) in der Reaktionsmischung zur Herstellung von (ii) kann in der Rücklaufleitung der Hochdruckmaschine mit allgemein bekannten Messgeräten über die Dichte der Reaktionsmischung bestimmt werden. Die Gehalt an (c) in der Reaktionsmischung kann über eine Kontrolleinheit bevorzugt automatisch auf der Grundlage dieser Dichte reguliert werden. Die Komponentendichte kann während der üblichen Zirkulation des Materials in der Maschine auch bei sehr niedriger Zirkulationsgeschwindigkeit online bestimmt und reguliert werden.
  • Die erfindungsgemäß erhältlichen Verbundelemente finden Verwendung vor allem in Bereichen, in denen Konstruktionselemente benötigt werden, die großen Kräften standhalten, beispielsweise als Konstruktionsteile im Schiffsbau, z.B. in Schiffsrümpfen, beispielsweise Schiffsdoppelrümpfe mit einer äußeren und einer inneren Wand, und Laderaumabdeckungen, Laderaumtrennwänden, Ladeklappen oder in Bauwerken, beispielsweise Brücken oder als Konstruktionselemente im Hausbau, insbesondere in Hochhäusern.
  • Die erfindungsgemäßen Verbundelemente sind nicht mit klassischen Sandwichelementen zu verwechseln, die als Kern einen Polyurethan- und/oder Polyisocyanurathartschaumstoff enthalten und üblicherweise zur thermischen Isolierung eingesetzt werden. Derartige bekannte Sandwichelemente wären aufgrund ihrer vergleichsweise geringeren mechanischen Belastbarkeit nicht für die genannten Anwendungsbereiche geeignet.
  • Eine schematische Darstellung der Verbundelemente ist in den 1 und 2 gegeben. 1 stellt ein erfindungsgemäßes Verbundelement dar, bei dem die Schicht (ii) allerdings nicht vollständig zwischen (i) und (iii) von (iv) umschlossen ist: nur ein Rand zwischen (i) und (iii) wird zur besseren Übersicht und Darstellung von (iv) gebildet. 2 stellt einen ersten Schritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dar: Nach einem Verkleben der Elemente (iv) auf der Schicht (i), beispielsweise dem zu reparierenden Deck, wird auf der Schicht (i) ein Raum gebildet, der seitlich von den Elementen (iv) begrenzt wird und in dem die Schicht (ii) gebildet werden soll. Auf die Elemente (iv) würde im nächsten Schritt die Schicht (iii) befestigt, z.B. verklebt und anschließend das Material zur Herstellung von (ii) in den zu befüllenden Raum eingefüllt.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen, die folgende Schichtstruktur aufweisen: (i) 1 mm bis 20 mm Metall, Kunststoff oder Holz, bevorzugt Metall, (ii) 5 mm bis 300 mm Kunststoff, (iii) 1 mm bis 20 mm Metall, Kunststoff oder Holz, wobei die Schicht (ii), die zwischen (i) und (iii) positioniert ist, durch Elemente (iv), die mit (i) und (iii) befestigt sind, begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mit den Schichten (i) und gegebenenfalls (iii) verklebt und anschließend die Schicht (ii) herstellt.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mit der Schicht (i) verklebt, durch diese Elemente (iv) einen Raum auf der Schicht (i) bildet, der mit (ii) ausgefüllt werden kann, auf die von (i) abgewandte Kante von (iv) die Schicht (iii) befestigt und anschließend den Raum, der mit (ii) ausgefüllt werden soll, mit flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) füllt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mit der Schicht (i) verschweißt und gegebenenfalls verklebt, durch diese Elemente (iv) einen Raum auf der Schicht (i) bildet, der mit (ii) ausgefüllt werden kann, auf die von (i) abgewandte Kante von (iv) die Schicht (iii) verklebt, und anschließend den Raum, der mit (ii) ausgefüllt werden soll, mit flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) füllt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (i) das Deck eines Schiffes darstellt.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Elemente (iv) mittels eines ein- oder zweikomponentigen, lösungsmittelfreien oder lösungsmittelhaltigen Klebers auf der Basis von Epoxidharzen und/oder Methacrylaten und/oder Polyurethanen mit der Schicht (i) und gegebenenfalls (iii) verklebt.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber eine Zug-Scherfestigkeit von größer 2 MPa und eine Scherfestigkeit von größer 2 MPa gewährleistet.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (ii) Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte darstellen erhältlich durch Umsetzung der flüssigen Ausgangsstoffe (a) Isocyanat und (b) gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man den mit den flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) zu füllenden Raum zwischen den Schichten (i) und (iii) durch die Elemente (iv) mit Ausnahmen von Öffnungen (v), die dem Befüllen mit den Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) dienen, derart abdichtet, dass ein unerwünschtes Herauslaufen der flüssigen Ausgangskomponenten verhindert wird, und anschließend die flüssigen Ausgangskomponenten zur Herstellung von (ii) in den zu befüllenden Raum einfüllt.
  9. Verbundelemente erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Schiffe enthaltend Verbundelemente gemäß Anspruch 9.
  11. Ölplattformen oder Pontons enthaltend Verbundelemente gemäß Anspruch 9.
  12. Brücken, Brückenelemente oder Bauwerke enthaltend Verbundelemente gemäß Anspruch 9.
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