DE2616294A1 - Mehrschichtenplatte oder -schale aus kunststoff - Google Patents
Mehrschichtenplatte oder -schale aus kunststoffInfo
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Description
- Mehrschichtenplatte oder -schale aus Kunststoff
- Die Erfindung betrifft eine Mehrschichtenplatte oder -schale aus Kunststoff, insbesondere Isolationsplatte oder Bauelement, die aus einem Schaumkernkörper und beidseitigen GFK-Deckschichten besteht.
- Mehrschichtenplatten und dgl. werden z.B. zum Bau von Eühlcontainern entsprechend der deutschen Patentanmeldung des Anmelders P 25 58 823.2 verwendet. Die diesbezüglichen Beschreibungsteile der genannten Anmeldung sollen daher ausdrücklich als Offenbarung im Sinne dieser Anmeldung mit herangezogen werden.
- Mehrschichtenplatten oder -schalen dieser Art eignen sich aber nicht nur zur Herstellung von Kühlcontainern, sondern können gang allgemein zur Herstellung aller Isolations-Behälter, für isolierende Wände bei Kälteanlagen aber auch als Bauelemente im Hochbau, bei Wohnwagen, Booten und dgl.
- verwendet werden.
- Ein weiterer Anwendungsbereich liegt bei Dekorplatten mit harter Oberfläche, bei Ttirblättern und dgl. plattenartigen Bauelementen vor.
- Es ist bereits bekannt, Mehrschichtenplatten mit einem Kunststoffkern dadurch herzustellen, daß erst die Deckschicht z.B. geblasen oder vakuumgeformt oder gepreßt wird und danach die Deckschichten zusammengesetzt werden und ausgeschäumt werden. Nachteilig ist hierbei aber, daß das schwierige Schaumverfahren für größere Platten angewendet werden muß, wobei insbesondere die Beeinflussung der schlecht beeinflußbaren Raumgewichtsverteilungen und Zell strukturen erhebliche Schwierigkeiten aufweist.
- Es ist weiterhin bekannt, Schaumkernkörper mit Kunststoff- oder anderen Deckschichten zu kaschieren oder zu bekleben. Nachteilig ist hierbei aber, daß in der Regel eine genügend große Bindung zwischen Kernkörpern und Oberflächenschichten nicht erreicht wird und daß nur glatte Körper hergestellt werden können.
- Die bekannten Verfahren sind weiterhin nur begrenzt wirtschaftlich und gestatten insbesondere das Einformen von Ankerbüchsen, Ankerplatten und dergleichen nicht oder nur mit erhöhten Schwierigkeiten. In der Regel müssenr.solche Verankerungen nachträglich in die Platte eingeschnitten werden und Nuten und dergl. sind ebenfalls erst später einschneidbar und müssen dann zusätzlich mit einer Oberflächenbeschichtung versehen werden. Der Aufwand an qualifizierter manueller Arbeit ist also als hoch anzusetzen.
- Weiterhin ist bekannt, einen Schaumkörper mit Kunstharzen naß in naß überzulaminieren. Nachteilig ist hierbei aber die rauhe Oberfläche und daß der Schaumkörper vorher manuell zur gewünschten Form gestaltet werden muß, wodurch das Verfahren bei komplizierten Formen unwirtschaftlich wird.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile und die des Standes der Technik zu vermeiden und Mehrschichtenplatten und -schalen zu schaffen, die in praktisch beliebig großen Abmessungen herstellbar sind, bei denen eine gute Bindung zwischen dem Kern und den Deckschichten vorliegt, bei denen Vertiefungen aller Art vorliegen können, bei denen Ankerkörper aller Art ebenfalls fest eingesetzt sind, die einfach in einem Arbeitsgang maschinell herstellbar sind und die weiterhin durch zwischen den Deckschichten verlaufenden Stege besonders fest, biegesteif und leicht sein können.
- Es sollen weiterhin Verstärkungselemente beliebig einsetzbar sein und der Schaumkernkörper soll durch die zusätzliche Verwendung von Stegen mit geringstem Gewicht verwendbar sein.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platte oder Schale Vertiefungen aufweist, in deren Bereich eine erhöhte Raumdichte und plastische Verformung des Kernmaterials vorliegt, in deren Bereich die beidseitigen Beckschichten ununterbrochen sind und swischen-dem Kern und den Deckschichten eine Bindung vorliegt, die während des Aushärtens unter Druck und Hitze einer Kunststoffschicht an einem Kunststoffschaumkörper und aus der Verzahnung der Schichten miteinander unter diesen Bedingungen entsteht.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zu seiner Herstellung ergeben sich aus den Patentansprüchen.
- -lm folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine Platte mit Einlagen gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung, Figur 2 einen Teilausschnitt der Platte im Bereich von Einlagen, Figur 3a PreBstempel, Hartschaum und Formunterteil vor dem Pressen, Figur 3b nach dem Pressen und Figur 3c das Fertigteil nach dem Ausformen, Figur 4 einen Ausschnitt der Platte im Bereich der Stege bei der Verwendung von während des Einlegens zusätzlich aufgespritzten Stegen, Figur 5 einen Ausschnitt gemäß Figur 4 bei der Verwendung von während des Pressens im Bereich von gernfugen entstandenen Stegen und Figur 6 schindelartig eingelegte Einzelstücke des Schaumkernkörpers vor dem Pressen.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Schaumkernkörper 1 an der Oberseite mit einer flüssigen GFK-Schicht durch Spritzen oder Handauflage versehen und danach in einer vorher ebenfalls mit einer solchen Schicht unten und an den Seiten versehenen Form unter Druck und Hitze gesetzt, wobei die Oberflächenschicht aushärtet und eine feste Verbindung mit dem Schaumkernkörper eingeht. In dem Formboden und der Pressplatte sind beliebige Vorsprünge entsprechend den gewünschten Vertiefungen in der späteren Mehrschichtenplatte angebracht, die bei der Pressung den Schaumkernkörper plastisch verformen. Es können hohe Verformungsgrade bis zu 80 Yo eingestellt werden, ohne daß eine Rückfederung die spätere Form der Vertiefungen beeinträchtigt und es können daher praktisch beliebige Vertiefungen angebracht werden.
- Für den Fachmann überraschend erfolgt bei der Pressung durch die Pressplatte und den Formboden gleichzeitig ein Ausgleich der aufgespritzten Oberflächenschichten bzw. deren Toleranzen, so daß ein vollkommen gleichmäßig beschichteter Körper mit bereits eingepreßten Vertiefungen entsteht. Für den Fachmann weiterhin überraschend wird im Bereich der Vertiefungen bei geeigneter Füllstoffzugabe nicht etwa eine Verdünnung der Oberflächenbeschichtung, sondern z.T., insbesondere an den Seiten sogar eine Materialanhäufung hervorgerufen, wodurch die Festigkeit in diesen kritischen Bereichen zusätzlich erhöht wird.
- Als Material für den Schaumkernkörper kommt Polyurethan-Schaum in Frage, es können aber auch andere geeignete Schäume verwendet werden. Als Material für die Oberflächenbeschichtung kommt z.B. Polyester mit Glasfasern aus einem Häckselwerk in Frage, es kann aber auch eine Kurzfaser oder bei Handauflegung eine Langfaser verwendet werden.
- Der Kern kann aus Blöcken herausgeschnitten werden, es können aber auch Körper verwendet werden, die in Platten geschäumt sind und der Schaumkernkörper kann auch aus Einzelstücken zusammengesetzt werden, die z.B. zur Vermeidung von größeren Fugen schindelartig oder gewölbeartig aneinandergelegt werden, wobei die geringe Überlappung oder Schrägstellung beim Pressvorgang so weit zurückgeschoben wird, daß die Einzelstücke dicht aneinander anliegen.
- Für den Fachmann überraschend tritt während der Pressung ein hydraulisches Verhalten nicht nur des dünnflüssigen Harzes der Oberflächenschicht, sondern auch des Gesamtvolumens auf, so daß aufgrund der Inkompressibilität des Gesamtvolumens ein hoher Pressdruck eingestellt werden kann. Dieser Pressdruck ist hoch genug zu wählen, um örtlich eine plastische Verformung des Schaumkernkörpers bis zu den genannten hohen Verformungsgraden zu erreichen.
- Die Druckfestigkeit eines typischen Kerninaterials kann z.B. 3 kgkm3 betragen und die Raumdichte 30 - 100 kg/m3.
- Die Deckschichten können zwischen 0,5 - 5 mm eingestellt werden, wobei darauf zu achten ist, daß nach dem Aushärten die Deckschichten die Rückverformungskräfte des verformten Kerns aufnehmen müss£n. Da diese Kräfte aber durch Kriechneigung und den dadurch erfolgenden Spannungsabbau mit der Zeit verringert werden, ist eine Rückverformung der eingepreßten Vertiefungen ausgeschlossen.
- Unter Vertiefungen können Vertiefungen verschiedener Form, aber auch Nuten und dergleichen verstanden werden.
- Von besonderem Vorteil und technisch ebenfalls überraschend ist es, daß fremdartige Materialien als Einsätze mit eingepreßt werden können, wobei sich im Bereich dieser Einsätze oder Einlagen eine Materialanhäufung des GFK ergibt. Da das Material des Kerns in dem Bereich dieser Einlagen zusätzlich verdichtet wird und das Material der Deckschichten mit höherer Festigkeit im Bereich bzw. rund um die Einlagen, wie z.B.
- Ankerbüchsen, mit Ankern versehenen Platten und dergleichen angehäuft wird, sind die Einlagen in der Grundplatte fest verankert. Eine entsprechend feste Verankerung ist mit herkömmlichen Methoden nicht erzielbar.
- Falls der Schaumkernkörper aus Einzelstücken besteht, zwischen denen gegebenenfalls Verstärkungselemente aus Kunststoff, Metall oder Holz eingelegt werden können, wird in den Fugen durch das hydraulische Verhalten des Materials der Deckschichten eine Stegausbildng entstehen, die die beiden Deckschichten zusätzlich aneinander hält. Das übliche Knittern der Innenplatte unter Biegelast wird dadurch verhindert und es können daher Schäume geringsten Raumgewichts verwendet werden. Die zwischen den Deckschichten verlaufenden Stege gestatten es, einen hinsichtlich der Biegefestigkeit idealen Körper auszubilden und die Zugfestigkeit der Deckschichten wird daher bis zur Bruchlast ausnutzbar.
- Die zwischen den Deckschichten verlaufenden Stege sind auch besonders vorteilhaft hinsichtlich des Langzeitverhaltens der Platten unter Biegebelastung und hinsichtlich des Schubverhaltens bei Langzeiteinwirkung, da der Schaumkernkörper im Langzeitverhalten wesentlich ungünstigere Voraussetzungen als die Deckschichten aus GFK bietet.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können zwischen den Einzelstücken des Schaumkernkörpers eckige S-förmige Stege eingelegt bzw. eingespritzt werden, die bei der Pressung mit ihren horizontalen Flanschen in den Schaumkernkörper eingepreßt werden und so eine zusätzliche Materialanhäufung im Ansatzpunkt der Stege ergeben. Da sich das Material der Deckschichten mit dem Stegmaterial - falls dieses gleich ist - einstückig verbindet, liegt dann also eine besonders feste Verbindung vor. Hinsichtlich des Eindrückens des Stegmaterials gelten die gleichen Voraussetzungen wie hinsichtlich des Eindrückens der Einlagen.
- Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Platten oder Schalen für Isolationszwecke, also bei Eühlcontainern ist es zweckmäßig, den Kern mit einem besonders geringen Raumgewicht auszustatten, um die Wärmeleitung zu verringern. Es kann daher ein Kern geringsten Raumgewichtes, z.B. von 20 - 50 kg/m3 als eigentlicher Kern eingelegt werden und dieser kann mit einem Reaktionsstrukturschaum von 200 - 600 kg/m³ umschäumt werden. In den Raum des Reaktionsstrukturschaums können die Einsätze eingelegt werden.
- Als Füllkern eignet sich z.B. extrudierter Schaum aus Polystyrol, Polyäthylen und anderem, der durch das Polyurethan des Reaktionsstrukturschaums nicht angegriffen wird. Durch den Füllkern geringsten Raumgewichte wird nicht nur eine bessere Isolation, sondern auch ein geringeres Gewicht und eine größere Wirtschaftlichkeit erreicht, da der Füllkern leicht und billig herstellbar ist.
- Besonders vorteilhaft sind die kurzen Taktzeiten im Verhältnis zum Iferstellen der gleichen Platte aus vollem Integralschaum, -da zu hohe Kerntemperaturen vermieden werden, die zu hohen Taktzeiten führen würden. Eine typische Platte kann z.B. einen Kernduchmesser von 4 cm und Schichten aus Reaktionsstrukturschaum von 1 - 3 cm aufweisen. Bei größeren Schichtdicken wird das Verfahren unwirtschaftlich und ergibt zu hohe Kerntemperaturen während des Schäumens, bei geringeren Schichtdicken ist die Gesamtfestigkeit der Platte za gering. Eine Kaschierung der so entstandenen Platten ist selbstverständlich ebenfalls noch möglich.
- Es ist also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals möglich, großflächige Platten und Schalen zu schaffen, in die alle Vertiefungen und dergleichen bereits eingeformt sind und in denen ebenfalls alle Einlagen, Verstärkungen oder Anker bereits eingebracht sind. Da das Verfahren maschinell und rationell durchführbar ist, bildet die Erfindung also eine ideale Lösung der anstehenden Probleme.
Claims (14)
- Patentansprüche 1. Mehrschichtenplatte oder -schale aus Kunststoff, insb:-sondere Isolationsplatte oder Bauelement, die aus einem Schaumkernkörper und beidseitigen GFK-Deckschichten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte oder Schale Vertiefungen (8) aufweist, in deren Bereich eine erhöhte Raumdichte und plastische Verformung des Kernmaterials vorliegt, in deren Bereich die beidseitigen Deckschichten (2) ununterbrochen sind und zwischen dem Kern (1) und den Deckschichten (2) eine Bindung vorliegt, die während des Aushärtens unter Druck und Hitze einer Kunststoffschicht an einem Kunststoffschaumkörper und aus der Verzahnung der Schichten miteinander unter diesen Bedingungen entsteht.
- 2. Mehrschichtenplatte oder -schale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß metallische und/oder nichtmetallische in den Bereich des Kerns 1) hineinragende Ankerbüchsen (5) und/oder mit Ankern versehene Platten (6) (Einlagen) vorhanden sind, die mit Ausnahme ihrer Oberfläche allseitig von dem Kunststoff der Deckschichten (2) umgeben sind.
- 3. Mehrschichtenplatte oder -schale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet t daß der Kunststoff der Deckschichten (2) im Bereich der Einlagen (5, 6) seitlich größere Materialstärke aufweist, als an der ungestörten Plattenoberfläche.
- 4. Nehrschichtenplatte oder -schale nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Deckschichten (2) mit diesen einstückige Stege (3, 4) vorhanden sind.
- 5. Mehrschichtenplatte oder -schale nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet daß die Stege (3) eine eckige S-Form aufweisen und am Stegansatz an den Deckschichten (2) eine Materialverdickung (9) vorhanden ist und die Stege (3) Streifen oder Rechtecke bilden.
- 6. Mehrschichtenplatte oder -schale nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Stege (3, 4j mit Glasfasern normaler Länge oder Kurzfasern verstärkt ist.
- 7. Mehrschichtenplatte oder -schale nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkernkörper (1) aus entsprechend der gewünschten Form geschnittenem Polyurethan-Schaumstoff besteht, der einstückig ist oder aus zusammengelegten Einzelkörpern besteht.
- 8. Verfahren zur Herstellung der Mehrschichtenplatte oder -schale nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunststoffschaumkörper mit einem glasfaserverstärktem Kunststoff in einer Form allseitig umgeben wird, danach unter Druck und Hitze ausgehärtet wird und nach genügendem Aushärten ausgeformt wird, wobei die Pressplatte und der Formboden Vorsprünge aufweisen, die zu den Vertiefungen in der Platte kongruent sind und der Pressdruck genügend groß ist, um eineglatte Plattenoberfläche und die Vertiefungen unter plastischer Verformung des Schaumkernkörpers auszubilden.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen vor dem Pressvorgang auf der Pressplatte und dem Formboden befestigt werden.
- 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkernkörper aus Einzelstücken oder Platten unter Ausbildung von Fugen dazwischen zusammengesetzt wird und während des Pressens diese Fugen zur Ausbildung von Stegverbindungen mit dem Kunststoff der Deckschichten gefüllt werden.
- 11. Verfahren nach Anspruch 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Fugen eine eckige S-Form aufweisende Stege aus GFK eingelegt oder aufgespritzt werden, die å jeweils horizontalen Flansche der Stege in den Schaumkernkörper eingepreßt werden und sich mit den Deckschichten verbinden.
- 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstücke schindelartig geringfügig überlappend oder gewölbeartig in die Form eingelegt werden und durch die Pressung in den Fugen dicht aneinanderliegend parallel in die Plattenebene gedrückt werden.
- 13. Verfahren zur Herstellung von Platten größter Isolationswirkung und geringsten Gewichtes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kern aus einem extrudierten Leichtschaum mit einem Raumgewicht von 20 - 50 kg/m3 von einem Reaktionsstrukturschaum mit einem Raumgewicht von 200 - 600- kg/m3 durch Schäumen umgeben wird, wobei die Deckschicht des Reaktionsstrukturschaums eine Stärke von 1 - 3 cm aufweist und in diese Deckschicht die notwendigen Einlagen eingeschäumt werden.
- 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsstrukturschaum ein Polyurethanschaum ist und der Füllern aus einem Polystyrol, Polyäthylen oder drgleichen Polymerschaum besteht.
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