DE2828734A1 - Schichtgefuege - Google Patents

Schichtgefuege

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DE2828734A1
DE2828734A1 DE19782828734 DE2828734A DE2828734A1 DE 2828734 A1 DE2828734 A1 DE 2828734A1 DE 19782828734 DE19782828734 DE 19782828734 DE 2828734 A DE2828734 A DE 2828734A DE 2828734 A1 DE2828734 A1 DE 2828734A1
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Description

Dr. ULLRICH · Dr. HASSE · Dr. FRANKE 2828734 PATENTANWÄLTE IN HEIDELBERG UND MÜNCHEN
69 Heidelberg 1
Gaisbergstraße 3
Unser Zeichen: 9 37 5 Tel. (O 62 21) 2 53 35
Copenoraft A/S,__"Christianshus"i_l6li_Usser^d_Kongevej, DK-2970 H^rsholm, Dänemark
Schichtgefüge
Die Erfindung betrifft ein Schichtgefüge bzw. eine Schichtenkonstruktion aus einer Schicht oder Folie mit einer Innenschicht aus geschäumtem Kunststoffmaterial, das zwischen Oberflächenschichten aus einem dichten Material eingeschlossen ist und Druck, Spannung und Abnutzung widersteht.
Schichtenkonstruktionen werden auf verschiedenen Gebieten verwendet, beispielsweise zur Herstellung von Körpern oder Hüllen für kleinere und größere Boote, für Zwischenwände in Booten, bei der Herstellung von offenen als auch geschlossenen Behältern und in der Fahrzeugindustrie zur Herstellung von Plattformen und Wagenkörpern, beispielsweise für Kühlfahrzeuge und insbesondere für alle Zwecke, bei denen Leichtigkeit, Festigkeit, insbesondere eine große Biegefestigkeit, und Isoliereigenschaften des Materials vorteilhaft sind.
So sind Schichtgefüge bekannt, in denen das Innenmaterial aus in Querrichtung geschnittenem Balsaholz besteht, d.h. Holz das so geschnitten worden ist, daß die Fasern im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen stehen. Das Holz wird so geschnitten, daß es kleine flache Blöcke bildet, die Seite an Seite in dem Gefüge aneinander gelegt sind, in dem sie hilfsweise durch angeklebte Fäden oder Gewebe zusammengehalten werden. Der Aufbau der Innenschicht aus solchen kleinen
Blöcken ermöglicht es, mehr oder weniger gebogene Schichtstrukturen herzustellen.
Das Balsaholz ist verhältnismäßig teuer und seine Verfügbarkeit ist begrenzt und so besteht ein Bedürfnis für billigeres und besser verfügbares Innenmaterial„ Als solches wurden verschiedene Arten geschäumter Kunststoffe verwendet, worauf die geschäumten und gehärteten Kunststoffe in große Blöcke, die Blöcke in Scheiben und die Scheiben zweckmäßig weiter in kleine Blöcke geschnitten wurden.
In vieler Hinsicht ist dies jedoch unzweckmäßig. Vor allem bezieht sich dies auf die Druckfestigkeit, da diese bis zu 50 % an der Oberfläche einer Scheibe variiert, wenn sie aus einem solchen größeren Block geschnitten wurde. Darüber hinaus hat die Oberfläche zahlreiche Vertiefungen oder Löcher, was vom Schneiden der Zellen herrührt und was zum Teil eine Verringerung der Druckfestigkeit und teilweise zu einem zusätzlichen Verbrauch an Klebstoff beim Einbringen des Materials in das Schichtgefüge führt, da all die kleinen Löcher mit Klebstoff gefüllt werden müssen, um eine angemessene Verbindung mit den Oberflächenschichten zu erhalten.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung befaßt sich mit der Abhilfe dieser Nachteile bei der Verwendung von geschäumten Kunststoff als Innenmaterial und dies wird erreicht durch ein Innenmaterial wie es in Anspruch 1 beschriebenjist.
Es ist überraschend, daß die Verwendung eines solchen Innenmaterials, im allgemeinen als geschlossenporiges Vollschaumteil bezeichnet, nicht früher vorgeschlagen wurde, da es in vieler Hinsicht Inbezug auf die bisher verwendeten Blöcke, die aus größeren Blöcken geschnitten wurden, vorteilhaft ist.
So besitzt das Vollschaumteil ein geschäumtes Inneres umgeben von einer dichten und festen Oberflächenschicht und weil die kleinen Blöcke, aus denen das Innenmaterial aufgebaut ist, in großer Anzahl zur gleichen Zeit aber jeder in
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seiner eigenen Form gegossen und geschäumt werden, erhält man Blöcke mit dichter und fester Oberfläche an allen Seiten, was bedeutet, daß jeder Block eine Art Kastenstruktur mit guter Ecken- und Seitenfestigkeit darstellt» Daneben wird zu einer größeren Stärke des Schichtgefüges als Ganzes beigetragen und die dichten und festen Oberflächen führen zu einer Dämpfung auf der Oberfläche und im Block bei lokalen Druckeinflüssen, so daß das Gefüge bei solchen Einwirkungen nicht so leicht beschädigt wird. Die dichten Oberflächen führen auch zu einem minimalen Verbrauch an Klebstoff beim Aufbau des Schichtgefüges. Schließlich wirken die dichten Oberflächen einer Ansammlung von Feuchtigkeit in den Blöcken entgegen oder verhindern diese und selbst wenn die Oberfläche einiger weniger Blöcke beschädigt werden sollte, so daß Feuchtigkeit eindringen kann, so kann sich diese Feuchtigkeit nicht in die unbeschädigten angrenzenden Blöcke ausbreiten.
Um die Produktion zu vereinfachen und zu erleichtern werden die Innenmaterial-Einheiten nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung in Form hexagonaler Parallelepipede ausgebildet. Diese können beispielsweise die Dimensionen 50 χ 50 χ 10 mm besitzen, wobei die Seiten in rechten Winkeln zueinander steheru
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung haben zwei einander gegenüberliegende Seiten die Form von Parallelogrammen, wodurch erreicht wird, daß der einzelne Block als eine Art Versteifung in dem Schichtgefüge fungiert.
Gemäß der Erfindung kann es weiterhin zweckmäßig sein, die Innenmaterial-Einheiten zu verstärken. Dies erhöht die Stärke und Festigkeit in wesentlichem Maße, was von besonderer Bedeutung bei Schichtstrukturen mit einer Dicke von jJO mm und darüber sein kann. Die Festigkeit und die Stärke eines Schichtgefüges ist nämlich nicht nur eine Frage, senkrecht zur Oberfläche derselben verlaufenden Einwirkungen widerstehen zu können, sondern auch im Stande zu sein, Einwirkungen parallel zur Oberfläche zu widerstehen, d.h. das Innenmaterial sollte gegen solche Einwirkungen widerstandsfähig sein.
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Beispielsweise kann die Verstärkung aus Pasern, insbesondere Glasfasern bestehen, die in den Kunststoff vor der Schäumung desselten eingearbeitet werden, es können aber auch andere Arten von Verstärkungen, wie Papier, Textilien oder Kunststoffilme in Schichten oder Streifen eingearbeitet werden durch Einlegen des Verstärkungsmaterials in die Formen, in denen das Schäumen des Kunststoffs ausgeführt wird. Das Verstärkungsmaterial kann sich auch über Teile zwischen den Formen fortsetzen und so eine Anzahl Einheiten zu größeren Schichten zusammenschließen.
Besonders bei der Herstellung größerer Schichtstrukturen wird es oft zweckmäßig sein, die Innenmaterial-Einheiten zu einem schichtähnlichen Produkt oder in anderer Weise, beispielsweise durch Ankleben an einem Kunststoffilm, einem Stützgewebe oder an Stützfäden zusammenzuhalten oder zu verbinden. Eine solche Anordnung ist leicht durchzuführen in Verbindung mit der Herstellung der Einheiten und das erhaltene Produkt ist leicht zu handhaben und kann aufgerollt und zum Verwendungsort transportiert werden, wo es auch in große Platten oder Schichten, wie es gerade gewünscht wird, eingearbeitet werden kann. Die Schichtgefüge werden nämlich meist an Ort und Stelle aufgebaut, wobei zunächst eine Oberflächenschicht, verstärkt mit Fasern oder einem Gewebe, in einer Form hergestellt wird, dann wird das Innenmaterial klebend mit der ersten Oberflächenschicht in entsprechend großen Stücken verbunden und schließlich wird die andere Oberflächenschicht aufgebracht.
Es ist für die Stärke des Schichtgefüges von größter Bedeutung, daß keine Luft zwischen den Innenmaterial-Einheiten und der Oberfläche während des Verklebens des ersteren mit dem letzteren eingeschlossen wird, ganz glei ch ob die Verklebung mit einem separaten Klebstoff oder einfach durch Pressen der Einheiten auf eine Oberflächenschicht durchgeführt wird, bevor letztere gehärtet worden ist. Bei der Verwendung von Balsablöcken als Innenschichtmaterial besteht
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kein großes Problem, weil das Balsaholz bis zu einem gewissen Grade porös ist, was zusammen mit der Kapillarwirkung inbezug auf den Klebstoff dafür sorgt, daß die Luft entweicht und der Klebstoff eindringt mit dem Ergebnis, daß solche Blöcke sich beinahe selbst verfestigen.
Bei den vorliegenden Innenmaterial-Einheiten besteht die gleiche Möglichkeit nicht und, wenn die größtmögliche Festigkeit erreicht werden soll, müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden, um den vorgenannten Einschluß der Luft zu vermeiden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht durch Entlüftungslöcher auf der Oberfläche der Innenmaterial-Einheiten.
So können gemäß der Erfindung die Einheiten eine zentrale Öffnung besitzen, die die großen Oberflächen der Einheiten kreuzen.
Bei der Herstellung können solche öffnungen in bekannter Weise erzeugt werden unter Verwendung herausziehbarer Kernstifte, das macht aber die Spritzvorrichtung sehr kompliziert. Dies kann vermieden werden durch Herstellung von öffnungen an den Ecken der Innenmaterial-Einheiten, wenn gemäß der Erfindung die Ecken einer Einheit abgeschrägt werden. Auf diese Weise wird eine durchgehende öffnung gebildet, wenn die Ecken von vier Einheiten in einem Viereck aneinander treffen, ob nur eine Ecke oder alle vier Ecken abgeschrägt sind. Ob die Öffnung eine zylindrische oder eine rechteckige Oberfläche hat, ist nicht von Bedeutung für die Punktion als Auslaßöffnung für die Luft, die hinter den Einheiten eingeschlossen ist.
Die Ausstattung mit solchen öffnungen macht es auch möglich, die Einheiten durch Spritzguß zu verfestigen, dadurch, daß der Klebstoff einfach unter Druck durch einige der öffnungen eingespritzt wird. Der eingespritzte Klebstoff treibt möglicherweise eingeschlossene Luft hinaus in andere öffnungen oder Spalten zwischen den Einheiten, wo die Luft entweichen kann. Auch kann der Klebstoff an den selben Stellen heraustre-
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ten und so eine Kontrolle für die Durchdringung des Klebstoffs bieten, die zur Bestimmung der Anzahl und des Verteilungsgrades der Einspritzstellen verwendet werden kann.
Um die seitliche Verteilung des Klebstoffs zu erleichtern, können die Einheiten auch gemäß der Erfindung kanalartige Vertiefungen in einer oder beiden der großen Oberflächen besitzen. Des weiteren kann durch Aufeinanderlegen einer solchen Einheit auf eine andere eine dickere Einheit mit öffnungen in Längs-und Querrichtung im Innenkern gebildet werden, wobei alle Zwischenräume leichter gefüllt werden, um eine größere Festigkeit des Gefüges zu erreichen. Zweckmäßigerweise kann das Ausfüllen der Zwischenräume durch Anlegen eines Vakuums unterstützt werden.
Wenn das Schichtgefüge gebogen sein soll, beispielsweise für Teile einer Bootshülle, können die Schmalseiten der einzelnen Innenmaterial-Einheiten gemäß der Erfindung als konvexe und konkave zylindrische Oberflächen mit dem gleichen Bogenradius ausgebildet werden. Dies hat zur Folge, daß die Einheiten an einer gebogenen Oberfläche entlang gelegt werden können, ohne daß keilförmig ausgebildete Spalten zwischen benachbarten Einheiten erzeugt werden, weil eine konvexe Seite in eine konkave Seite hineinpaßt und sich in diese einlegt. Auf diese Weise wird die Innenstruktur kompakter und der Verbrauch an Klebstoff geringer, da die Spalten sich in dem Bogen nicht ausdehnen.
Jede Einheit kann zwei konvexe und zwei konkave Seiten haben oder jede zweite Einheit kann nur konvexe Seiten und die andere nur konkave Seiten besitzen.
Eine Ausführungsform des Schichtgefüges gemäß der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen
Fig. 1 einen Querschnitt des Schichtgefüges,
Fig. 2 einige der Innenmaterial-Einheiten des Gefüges, befestigt an einem weitmaschigen Gewebe,
Fig. 3 eine Innenmaterial-Einheit mit zwei geneigten Seiten,
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Pig. 4 eine Innenmaterial-Einheit mit zwei konvexen und zwei konkaven Seiten,
Fig. 5 eine besondere Ausführungsform einer Innenmaterial-Einheit und
Pig. 6 ein gebogenes Schichtgefüge zeigen.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich besteht das Schichtgefüge aus einem Innenmaterial, das aus kleinen Parallelepiped-Einheiten 5 und 6 aus einem geschäumten Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyurethan mit sogenannter geschlossenporiger Form zusammengesetzt ist, während der geschäumte Kunststoff eine festhaftende, dichte und feste Oberfläche an allen Seiten aufweist. Die Herstellung eines geschäumten Kunststoffs dieser Art gehört zu den bekannten Verfahren und wird deshalb hier nicht beschrieben.
Die Innenmaterial-Einheiten berühren einander Kante an Kante in einer plattenförmigen Struktur mit den Oberflächen 7 und 8, die ähnlich oder unterschiedlich auf beiden Seiten sein können.
Die Oberflächenschichten können aus vorfabrizierten Schichten irgendeines geeigneten Materials, beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder Sperrholz bestehen, die mit den Innenmaterial-Einheiten mit Hilfe einer geeigneten Klebstoffschicht 9 verleimt sind.
Die Oberflächenschichten können auch aus einem selbsthärtenden Kunststoff hergestellt sein, der zweckmäßig mit Pasern 10 verstärkt sein kann, beispielsweise mit Glaswollfasern, die unmittelbar auf die Formfläche verteilt werden und die Innenmaterial-Einheiten können in den Kunststoff gepreßt werden, bevor er voll ausgehärtet ist. Die Innenmaterial-Einheiten können auch Verstärkungen besitzen, beispielsweise können sie mit Pasern verstärkt sein, wie dies in der Einheit 6 dargestellt ist.
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Die Herstellung des Schichtgefüges wird in großem Maße erleichtert, wenn die kleinen Innenmaterial-Einheiten 5 oder auf einem Trägermaterial befestigt werden, beispielsweise einem grob gewebten Material 11, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Auf diese Weise können eine große Anzahl Innenmaterial-Einheiten gleichzeitig da wo sie hingehören aufgelegt werden und auch der Transport und die Lagerung der Einheiten wird erleichtert, da das gewebte Material mit den darauf befestigten Einheiten leicht zusammengerollt oder gefaltet werden kann.
Die Befestigung kann beispielsweise durch Verleimen der Einheiten mit dem gewebten Material geschehen und durch geeignete Wahl des Klebstoffes kann die Befestigung des Gewebes η ur für eine gewisse Zeit erfolgen, beispielsweise wenn das Gewebe abgezogen werden soll, nachdem die Innenmaterial-Einheiten an einer der Oberflächenschichten 7 und 8 des Schichtgefüges endgültig befestigt worden sind, oder das Gewebe kann als Verstärkung für das Schichtgefüge dienen.
Wie in Pig. J) dargestellt ist, können die Einheitenauch als Parallelepipede ausgebildet sein, dte nicht rechtwinklig in einer Richtung sind. Auf diese Weise wird eine Art Verbund des Schichtgefüges erreicht und auch, daß die Spalten zwischen den einzelnen Einheiten sich nicht wesentlich öffnen bej|gebogenen Schichtgefügen, weil stattdessen eine wechselseitige Verschiebung benachbarter Einheiten stattfindet.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann eine Einheit auch eine solche Form einnehmen, daß eine der gegenüberliegenden Seiten eine konkave zylindrische Oberfläche 12 und die andere eine entsprechende konvexe zylindrische Oberfläche Γ3 besitzt, die es gestattet, daß die Einheiten in gebogenen Strukturen auch dicht aneinander liegen. Dies ist vorteilhaft inbezug auf die Festigkeit, da dies das Schichtgefüge kompakter macht und zur selben Zeit wird Klebstoff eingespart, weil sich die Spalten zwischen den Einheiten durch Aufspreizen der Einheiten an der gebogenen Oberfläche nicht öffnen.
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In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform einer Einheit dargestellt, bei der die Ecken 14 der Einheit 5 zylindrisch ausgespart sind und die Form einer durchgehenden öffnung bilden, wenn vier Einheiten in einem Viereck zusammengelegt werden.
Fig. 5 zeigt weiterhin, daß eine zentrale öffnung 15 auf der Einheit 5 mit kanalförmigen Vertiefungen 16 vorgesehen werden kann, die sich von der Öffnung 15 zu den Außenwänden der Einheit erstrecken.
Diese Ausführungsform macht es möglich, daß die Einheiten durch Spritzen des Klebstoffs befestigt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Klebstoffs in der Art oder auf der Basis einer Polyester- oder Epoxy-Verbindung. Der Klebstoff wird dann durch einige der querverlaufenden öffnungen eingespritzt und treibt die Luft vor sich her und hinaus durch andere öffnungen, so daß eine dichte Verbindung bewirkt wird zwischen den Innenmaterial-Einheiten und den Oberflächenschichten in dem Schichtgefüge, um eine optimale Festigkeit zu erreichen. Während des Einspritzens des Klebstoffs kann auch Vakuum angelegt werden, um Lüfteinschlüsse hinter den Innenmaterial-Einheiten zu entfernnen.
Die querverlaufenden kanalförmigen Vertiefungen 16 können zur Erleichterung der Verteilung des Klebstoffs dienen und zur Verteilung des Leims, wenn es gewünscht wird, dem Schichtgefüge einen dickeren Innenkern zu geben durch Aufeinanderlegen mehrererlnnenmaterial-Einheiten.
Wenn auf diese Weise zwei Einheiten mit ihren kanalförmigen Vertiefungen 16 aneinander gelegt werden, wird eine dickere Einheit mit Verteilungskanälen erzielt, die parallel zur Längsrichtung des Schichtgefüges verlaufen und zum Einspritzen eines Klebstoffes dienen.
Fig. 6 zeigt die Herstellung eines gebogenen Schichtgefüges mit Hilfe von Innenmaterial-Einheiten 5 oder 6. Hier werden Einheiten in Form von rechtwinkligen Parallelepipeden mit einer zentralen Entlüftungs- oder Einspritzöffnung 15 verwendet,
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wobei die Krümmung größere Zwischenräume unten und zwischen den Einheiten bildet, so daß es wichtig ist, daß die Möglichkeit der Entlüftung, möglichst unterstützt durch Absaugen, besteht.
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Claims (8)

Patentanspruch e
1. Schichtgefüge aus einem Gebilde mit einer Innenschicht aus geschäumten Kunststoffmaterial, die zwischen zwei Oberflächenschichten aus einem harten, gegen Abnutzung widerstandsfähigen Material, eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenmaterial aus kleinen Einheiten (5* 6) eines geschäumten Kunststoffes mit feuchtigkeitsdichter Oberfläche besteht, wobei zwei einander gegenüberliegende Seiten der einzelnen Einheit planparallele Oberflächen bilden und die Einheiten so geformt sind, daß sie bei Aneinanderlegen mehrerer Einheiten Kante gegenKante eine im wesentlichen ununterbrochene Oberfläche bilden und eine die Festigkeit erhöhende Paserverstärkung (10) in der einzelnen Einheit (6) enthalten ist.
2ο Schichtgefüge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenmaterial-Einheiten hexagonale Parallelepipede (5 in Pig. 3) darstellen.
^. Schichtgefüge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Seiten der Innenmaterial-Einheiten (5) die Form von Parallelogrammen haben, während die anderen Seiten rechtwinklig sind.
4. Schichtgefüge nach Anspruch. 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenmaterial-Einheiten (6) verstärkt sind.
5. Schichtgefüge nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenmaterial-Einheiten (5) miteinander an einem Trägermaterial (11) zu einem plattenartigen Produkt unter Befestigung an einem Kunststoffilm, an Papier in Form von Schichten oder Streifen, an einem Stützgewebe oder Stützfaden verbunden sind.
6. Schichtgefüge nach Anspruch 1, 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Innenmaterial-Einheiten (5) konvexe oder konkave Seiten (Γ3, 12) besitzen oder daß jede Einheit zwei konvexe Seiten (IjJ) und zwei konkave Seiten (12) besitzt.
80^884/0773
ORIGINAL INSPECTED
7. Schichtgefüge nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenmaterial-Einheiten (5) abgeschrägte Ecken (14) haben, um Luftlöcher durch die Innenmaterialschicht zu bilden oder daß jede Einheit (5) eine zentrale Entlüftungsöffnung (15) oder beide Arten von öffnungen besitzt.
8. Schichtgefüge nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder beiden Oberflächen einer Innenmaterial-Einheit (5), die mit anderen Oberflächenschichten oder anderen Schichten in dem Schichtgefüge vereinigt werden, kanalförmige Vertiefungen (16) enthalten sind.
Ö09884/0773
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