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"Werkstoff-Kombination aus einer mit Öffnungen und/oder Erhebungen
versehenen metallischen Platte und einer darauf angeordneten Kunststoffschicht,
aus dieser geformtes Bauelement, sowie aus einer Mehrzahl derartiger Bauelemente
hergestellte Behälter oder Raumzellen" Die Erfindung betrifft eine Werkstoffkombination
aus einer mit Öffnungen und/oder Erhebungen versehenen metallischen Platte und einer
darauf angeordneten Kunststoffschicht, die für die Wandungen von Behältern und Raumzellen
benutzbar ist.
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Es ist Zweck einer derartigen Kombination, für die Wandungen von Behäl--tern
oder Raumzellen einen Werkstoff zur Verfügung zu stellen, der die technologisch
günstigen Eigenschaften beider Werkstoffe herausstellt und die ungünstigen Eigenschaften
eliminiert.
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Bekannt sind auf diesem Sektor unterschiedliche, schichtweise angeordnete
Werkstoff-Kombinationen von Kunststoff und Juteeinlagen. Ferner sind für gärtnerische
Zwecke Kombinationen von Kunststoff mit eingelegtem Drahtnetz bekannt geworden.
Bei der Kombination Kunststoff mit Hartschaum liegen die Schichten unterschiedlicher
Werkstoffe, im Querschnitt gesehen, voneinander getrennt. Bei der Kombination von
Jute mit Kunststoffschichten sind die Jutefasern in die Kunststoffschichten eingebettet,
und
bei der Kombination von Kunststoffschichten mit Drahtnetzen sind sehr dünne, weitmaschige
Drahtnetze allseitig vom Kunststoff umschlossen.
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Eine Sonderform derartiger Kombinationen, mit grosser wirtschaftlicher
Bedeutung, kombiniert schichtweise und auch in der Schichtmasse vermischt, Glasfaser
mit Polyester-Kunststoffen. Das Ergebnis ist ein hochbei astungsfähige r Kombinations-Werkstoff
mit hervorragenden Eigenschaften, dessen Oberfläche allerdings nicht kratzfest ist.
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Die allgemeinste Form derartiger Kombinationen wird durch die Gruppe
der kunststoffbeschichteten Metalle dargestellt, die sich in tiefziehfähiger Form,
d. h. auf dem speziell behandelten metallischen Untergrund ist - unter Zwischenschaltung
einer Haftschicht - eine sehr dünne Kunststoffschicht aufgebracht, auf dem Markt
befindet und trotz der Massenherstellung relativ teuer ist, in der Verarbeitung
spezielle Sorgfalt verlangt und dennoch immer wieder zu Reklamationen Anlass gibt,
weil Metallfläche und Kunststoffschicht sich voneinander lösen.
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Die genannten Kombinationen sind jedoch für den Behälter und Zellenbau
weitgehend nicht brauchbar, teilweise zu teuer, weil hochbelastbare Kunststoffe
erheblich mehr Kosten erfordern als die geringer mechanisch belastbaren. Die letzteren
haben aber wiederum im Regelfall keine genügende mechanische Festigkeit und sind
auch den dynamischen Beanspruchungen, wie sie bei Behältern und Raum zellen auftreten,
nicht In ausreichendem
Masse gewachsen.
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Derartige Werkstoff-Kombinationen haben einen kritischen Punkt in
den Grenzschichten zwischen Metall und Kunststoff. Einerseits soll die Haftung sehr
gross sein, andererseits wird eine gewisse Dehnungsfähigkeit vorausgesetzt, weil
mit dem Anwendungszweck eine Verformung des Kombinationswe rkstoffes verbunden ist.
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Das bedeutet einen formschlüssigen Haftkontakt der Schichten, wobei
für die Hauptanwendungsgebiete Schichtdicken erforderlich sind, die weit oberhalb
der üblicherweise bei beschichtetem Metall angewendeten Schichtdicken liegen. Bei
den kunststoffplatierten Blechen werden die üblichen Schichtdicken nach Hundertsteln
mm gemessen, irri letzteren Fall nach mehreren Zehnteln, im Regelfall um 1 mm herum
oder dessen Mehrfachem.
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Man hat bisher die Öffnungen gelochter Platten deshalb nicht für Werkstoffkombinationen
ausgenutzt, weil übersehen wurde, dass die Lochung eine ausgezeichnete Möglichkeit
bietet, den Kunststoff in der Lochung, die sehr verschiedenartige Formen annehmen
kann, zu veran kern. Allerdings war dieses Vorurteil verständlich, weil allgemein
die Auffassung bestand, dass die scharfen Lochungskanten die Kunststoffschicht schon
bei leichten Beanspruchungen zerschneiden würden.
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Ausserdem wirft die Verbindung beider Werkstoffe wegen ihrer stark
unterschiedlichen Eigenschaften technologische Probleme auf, deren Lösbarkeit bezweifelt
wurde.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Kunststoffe mit gelochten
Metallplatten in einer Weise zu kombinieren, die auch den mechanischen Beanspruchungen
gerecht wird, in bestimmtem Umfang, d. h.
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im Falle der Thermoplaste, auch nachträglich verformbar sind, und
es ermöglicht, nicht nur preiswerte, sondern auch ausserordentlich stabile Behälter
und Raumzellen herzustellen, wobei die günstigen Eigenschaften der metallischen
und der Kunststoff-Werkstoffe m ite inander kombiniert und die ungünstigen unterdrückt
oder eliminiert werden.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie von einer mit Öffnungen
und/oder Erhebungen versehenen Metallplatte und einer darauf angeordneten Kunststoffschicht
ausgeht, und sie kennzeichnet sich dadurch, dass die Platte in- oder beidseitig
mit der Kunststoffschicht derart belegt ist, dass deren Masse oder deren metallverbindende
Klebemasse in die Öffnungen hineinragt und dort verankert ist.
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Im Rahmen der Erfindung werden jene gelochten Platten bevorzugt, die
unter dem Begriff Streck-, Schuppen- oder Dornmetall bekannt sind, weil sich deren
Querschnitts-Lochungen besonders gut zu Verankerungszwecken eignen. Aber auch normal
gelochte Platten, d. h. solche mit Parallellochung sind verwendbar.
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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung können diese Metallplatten
vor der Beschichtung leicht überwalzt werden. Es entstehen
dann
an der Stelle der Erhebungen kleine, glatte Felder, die je nach der Beschichtungsart
noppenartig auf der Kunststoffoberfläche in Erscheinung treten, diese auflockern
und vermeiden, dass die langweiligen und bei beleuchteten Oberflächen durch den
Spiegelglanz.irritierenden, glänzenden Oberflächen optisch ungünstige Effekte auslösen.
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Im Regelfall wird es ausreichen, dass eine Oberfläche belegt ist.
In anderen Fällen, in denen auch die Aussenseite Sicht- oder Gebrauchsseite wird,
oder in denen das Beschichtungsverfahren dies zweckmässig erscheinen lässt, ist
eine Doppelbeschichtung vorteilhaft.
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Die so hergestellte Werkstoff-Kombination kann erfindungsgemäss zu
einem paneelartigen Bauelement verarbeitet werden. Dies geschieht durch randständiges
Abbiegen in Stegform,wodurch ein schachteldeckelartiges Bauelement entsteht, wenn
allseitig abgebogen wird.
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Will man beispielsweise einen Schwimmbeckenbehälter aus zwei- oder
mehrseitig abgebogenen Bauelementen zusammensetzen, so kann die Kunststoffbeschichtung
auch die Stege erfassen. Dann erfolgt die Abdichtung in üblicher Weise durch elastische
Dichtleisten, die zwischen den Stegen angeordnet und durch Schrauben oder Kleben
mit diesen dichtend verbunden sind. Man kann aber auch Elemente verwenden, die,
nach einem besonderen Merkmal der Erfindung, an den Stegseiten kunststoffrei sind.
Dann ist die Verbindung der Elemente untereinander durch Schweissen, beispielsweise
durch einfaches Punktschweissen, möglich. Diese metallische Verschweissung ist ungleich
leichter,
schneller und billiger herzustellen. Die Verbindung der
Kunststoffschichten an der Gebrauchsoberfläche erfolgt bei Thermoplasten durch Heissluftschweissen,
bei Duroplasten durch hochreaktive Klebeschichten. Dabei wird nach einem besonderen
Merkmal der Erfindung die Naht zwischen zwei Oberflächenschichten elastischer ausgeführt,
um dynamische Beanspruchungen, beispielsweise beim Transport, dort aufzufangen und
abzubauen.
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Die Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigen: Figur
1 eine Werkstoff-Kombination aus einem parallel gelochten Blech mit einer Kunststoffschicht,
Figur 2 eine Werkstoff-Kombination aus einem konisch gelochten Blech mit einer Kunststoffschicht,
Figur 3 eine Werkstoff-Kombination aus gelochtem Blech mit doppelseitiger Kunststoffschicht,
Figur 4 eine Werkstoff-Kombination mit einseitiger Beschichtung und auf der anderen
Seite angesetzten Befestigungslappen, Figur 5 eine Werkstoff-Kombination mit einseitiger
Kunststoffschicht und einer metallseitigen Klebeschicht, Figur 6 zwei Bauelemente
mit zweiseitig abgebogenen Stegen vor dem Zusammenbau,
Figur 7 zwei
Bauelemente mit dazwischengesetzter, elastischer Dichtung, Figur 8 zwei Bauelemente
mit zwischen diesen angeordneter Schweissraupe Figur 9 die schematische Darstellung
eines Streckmetalls mit Kunststoffschicht, Figur 10 die- schematische Darstellung
eines Schuppenmetalles mit einer Kunststoffschicht, Figur II die schematische Darstellung
eines Querschnittes durch ein Schwimmbecken, und Figur 12 die Draufsicht auf eine
Raumzelle für sanitäre Zwecke.
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Die Figuren 1 bis 5 zeigen die Anordnung der Kunststoffschichten 40
auf der Oberfläche der Werkstoff-Kombination 50. Die metallische Lochung der Platte
60 ist in den zeichnerisch schematisch dargestellten Fällen ganz vom Kunststoff
ausgefüllt. Das muss, je nach der Hafttähigkeit des Kunststoffes 40 oder des Klebers
41, in der Praxis durchaus nicht der Fall sein. Zweckmässig ist dies nur bei beidseitiger
Beschichtung, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, weil dann zu derHaftung an
der Metallfläche die Haftung der Kunststoffmassen an den Berührungsstellen 44 hinzukommt.
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Die Figuren 6 bis 8 zeigen die Ausbildung und die Verbindung zweier
aus der Werkstoff-Kombination hergestellter Bauelemente 10 mit abgebogenen Stegen
11. Die Darstellung der Figur 7 zeigt eine elastische Dichtung 70 aus gummiartigem
Werkstoff und die Figur 8 Schweissraupen 80 zur Verbindung und Abdichtung von Metall
und Kunststoff. Diese Schweissraupen 80 können entweder noch im plastischen Zustand
mit der übrigen Fläche egalisiert werden, sie können auch nach dem Erkalten abgefräst
oder abgeschliffen werden. Dabei ist es durchaus zweckmässig, durch Erhöhen oder
Vertiefen der Nähte diese Stellen plastisch von der übrigen Oberfläche abzuheben.
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Die Möglichkeiten, die Kunststoffschicht mit dem Metall zu verbinden,
sind, entsprechend dem fortgeschrittenen Stand der Technik auf diesem Gebiet, zahlreich.
Sie reichen von dem einfachen Spritzverfahren, wobei die Lochöffnungen und die Viskosität
des flüssigen Kunststoffes so aufeinander abzustimmen sind, dass die Lochöffnungen
sich bewusst gewollt zusetzen, bis zu den Klebemethoden. Man kann auch die Kunststoffschicht
40 in Form einer extrudierten Platte auf dem Wege des warmen Aufwalzens, wobei entweder
die Kunststoffplatte oder aber die metallische Platte erwärmt wird, mit der metallischen
Platte verbinden. Gemäss Figur 5 ist auch in geeigneten Fällen, beispielsweise bei
einer Montage an Ort und Stelle, das einfache Aufkleben der Kunststoffschicht 40
durchführbar.
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Einander ähnlich sind die Methoden des Tauchens in ein flüssiges Kunststoffbad
oder
des Wirbelsinterns. Beim Wirbelsintern rnuss die metallische Platte vorher auf etwa
3000C aufgeheizt werden, was hilft, eventuelle Spannungen im Metall abzubauen.
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Andere Verfahren wirken vornehmlich auf die Grenzschichten beider
Werkstoffe ein, wie beispielsweise das Erhitzen im Hochfrequenzfeld oder Ultraschall.
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Die Stege dienen der Befestigung der Bauelemente 10 untereinander,
um einen Behälter, eine Raumzelle oder dergleichen zusammenzubauen.
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Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sind sie frei vom Kunststoffbelag,
um die schnelle und bewährte metallische Verbindung herbeizuführen. Das Mass der
Steghöhe soll mindestens ein Vielfaches des Gesamtmasses der Dicke von der metallischen
Platte und der Kunststoffdicke ausmachen; es ergibt sich im übrigen aus den gewählten
Verbindungsarten.
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Will man die Verbindung wasserdicht, gegebenenfalls dampfdicht machen,
wie bei Behältern nach Figur 11 und Zellen nach Figur 12 erforderlich, so kann man
entweder eine elastische Dichtung 70 zwischen zwei Stege 11 einklemmen oder die
Naht verschweissen oder bei Duroplasten mit einem hochreaktiven Kleber verspachteln.
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Die Transportsicherheit einer solchen Zelle wird erhöht, wenn die
Stege durch umlaufende Verstärkungsprofile für die Aufnahme grösserer,
dynamischer
Kräfte ausgerüstet werden. Diese Verstärkungen kennen untereinander durch Zwischenstege,
wie dies die Figur t2 zeigt, verbunden werden, so dass ein in sich tragfähiges Raumgerüst
entsteht.
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Die stark unterschiedlichen, technologischen Eigenschaften der Werkstoffe
wirken sich offensichtlich nicht in dem befürchteten Masse aus, wenn die Kunststoffschicht
durch zahlreiche Lochstellen ausreichend örtlich abgesichert, gegliedert und verklammert
ist, Das trifft auch dann zu, wenn die Oberfläche der metallischen Platte lediglich
durch dornenartige Erhebungen gekennzeichnet ist, die bei klebenden oder mit Kleber
befestigten Platten einen ähnlichen Effekt der spannungamildernden Aufgliederung
der Kunststoffschicht haben.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, Hartstoffschäume direkt an
die gelochten Flächen anzuschäumen, Die gewählten typischen Beispiele erschöpfen
die Anwendungsgebiete der Erfindung nicht. Nach diesem System lassen sich beispielsweise
Ober- und Unterschränke in Küchen herstellen, sowie paneelartige Wandelemente für
Innen- und Aussenwände, wobei die Kombination der günstigen Eigenschaften beider
Werkstoffe, die Verformbarkeit des gelochten Metalles bei gleichzeitig guter AiJfhahmefhigkelt
für dynamische Beanspruchungen und die beispielsweise guten Eigenschaften des Kunststoffes
gegen Korrosion, Angriffe chemisch aktiver Substanzen, sowie
der
weite Spielraum bei den Elastizitätseigenschaften vorteilhaft genutzt werden.
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Die Gesamtkombination des Werkstoffes hat ein bemerkenswert geringes
Gewicht.