DE2910311A1 - MULTI-LAYER COMPOSITE PANEL - Google Patents
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Description
-sl--sl-
SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG, 3965 ChippisSCHWEIZERISCHE ALUMINUM AG, 3965 Chippis
MeKrschicht-VerbundplatteMeKr layer composite panel
FPRS-Fe/bk 030033/0485FPRS-Fe / bk 030033/0485
Mehrschicht-VerbundplatteMulti-layer composite panel
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrschicht-Verbundplatte mit mindestens einer Kernschicht und beidseitig der Platte angeordneten Deckschichten, welche der Verwendung im Bauwesen, insbesondere für die Herstellung von Verkleidungen, Brüstungen, Türen und ähnlichen Zwecken dient.The invention relates to a multilayer composite panel with at least one core layer and on both sides of the panel arranged cover layers, which are used in construction, in particular for the production of cladding, parapets, Doors and similar purposes.
Bekannt sind beispielsweise Verbundplatten der vorbezeichneten Art, bei welchen die Deckschichten verhältnismässig schubsteif mit einer Kernschicht verbunden sind, unter der Voraussetzung, dass die Kernschicht eine ausreichende Schub- und Druckfestigkeit aufweist, erfahren solche Verbundplatten mit metallischen Deckschichten beispielsweise Durchbiegungen -0- , die sich nach der Näherungsformel = L xCK. χ ,Δ Τ For example, composite panels of the aforementioned type are known in which the cover layers are connected to a core layer in a relatively rigid manner, provided that the core layer has sufficient shear and compressive strength the approximation formula = L xCK. χ, Δ Τ
8 h
berechnen lassen.8 h
let calculate.
Hierbei stellen:Here:
L die PlattenlängeL is the plate length
(^. den Ausdehnungskoeffizienten
^l die Temperaturdifferenz und (^. the expansion coefficient
^ l the temperature difference and
h die KernSicke
dar.h the core bead
represent.
Solche bei Temperaturdifferenzen' hervorgerufenen Durchbiegungen bzw. Deformationen wirken sich beispielsweise besonders bei aus Verbundplatten gebildeten Aussentüren sehr nachteilig auf den Luftabschluss und auf das Funktionieren der Schliessvorrichtung aus.Such deflections caused by temperature differences or deformations have a very disadvantageous effect, for example, particularly in the case of exterior doors formed from composite panels the exclusion of air and the functioning of the locking device.
Nach der CH-PS 512 324 wird diesem Nachteil dadurch begegnet, dass der Kern zwei nur in ihrem Mittelbereich verbundene Schichten aufweist, deren Randpartien unabhängig voneinander dilatieren können. In vielen Fällen muss jedoch auch dafür Sorge getragen werden, dass sich die Schichten der Verbundplatte auch im eingebauten bzw. durch die Befestigungselemente zu-According to CH-PS 512 324, this disadvantage is countered by the fact that the two core are only connected in their central area Has layers whose marginal parts can dilate independently of one another. In many cases, however, you also need to go for it Care must be taken that the layers of the composite panel are also attached in the built-in or by the fastening elements.
0 3 0033/04850 3 0033/0485
sammengeklernmten Zustand gegeneinander verschieben können. Dies bedingt jedoch beispielsweise bei der Herstellung von Türen den Einbau einer Gleitfolie, die Verwendung eines die Verbundplatte umschliessenden Rahmens, welcher der Stabilisierung der in den Randzonen der Platte nicht miteinander verbundenen Schichten dient oder andere aufwendige Massnahmen zur Aufrechterhaltung der Gleitfähigkeit von zwei Schichten gegeneinander.can move together state against each other. However, this requires the installation of a sliding film, the use of a die, for example in the manufacture of doors Composite panel enclosing frame, which does not stabilize the in the edge zones of the panel with each other connected layers is used or other complex measures to maintain the lubricity of two layers against each other.
Bei weiterhin bekannten, für die Herstellung von Türen verwendeten Verbundplatten hat sich in der Praxis gezeigt, dass sich die Deckschichten im Bereich der Randzonen in unerwünschter Weise oft von der Kernschicht abheben, woraus eine verhältnismässig grosse Reparaturanfälligkeit für solche Türen resultiert. Die auftretende Delamination wird häufig auch durch Feuchtigkeitsaufnahme von einzelnen feuchtigkeitsempfindlichen Schichten begünstigt, welche sich hierbei deformieren bzw. quellen.With still known, used for the production of doors In practice, composite panels have shown that the outer layers in the area of the edge zones are undesirable They often stand out from the core layer, which means that they are relatively susceptible to repair Doors results. The delamination that occurs is frequent too due to moisture absorption of individual moisture-sensitive It favors layers that deform or swell in the process.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Mehrschichten-Verbundplatte zu schaffen, deren Biegekräfte bei einseitiger Erwärmung so gering sind, dass Halterungsprofile bzw. Befestigungselemente nur unwesentlich deformiert werden, das heisst, es können bedeutend leichtere Befestigungs- und Halterungsprofile als bisher verwendet werden, um die Verbundplatte bei beidseitig unterschiedlicher thermischer Beanspruchung in einem ebenen Zustand zu halten. Weiterhin soll die Verbundplatte gemäss der Aufgabenstellung verhältnismässig leicht sein. - Die Deckschichten derselben sollen zur Vermeidung von Aufwerfungen oder Verformungen dilatieren können, ohne dass sich hierbei die Deckschichten in den Randzonen von der Kernschicht abheben,,· und ohne dass hierfür ein verhältnismässig grosser Aufwand erforderlich ist, wie dieser bisher bei Verbundplatten für Verwcadungszwecke der vorbeschriebenen Art erforderlich war.The present invention is now based on the object of creating a multilayer composite panel whose bending forces with unilateral heating are so low that the mounting profiles or fastening elements are only slightly deformed be, that is, it can be used much lighter fastening and holding profiles than before in order to keep the composite panel in a flat state in the event of different thermal loads on both sides. Furthermore, the composite panel should be relatively light according to the task. - The top layers of the same should be able to dilate in order to avoid warping or deformations without the covering layers becoming detached stand out from the core layer in the edge zones ,, · and without a relatively large effort is required for this, as was previously the case with composite panels for Verwcadungszwecke the type described above was required.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kernschicht aus einem schubweichen Material besteht.According to the invention, the object is achieved in that the Core layer consists of a flexible material.
030033/0485030033/0485
In einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform einer Verbundplatte gelangt schubweiches Kernrtiaterial zur Anwendung, welches geschäumt ist. Weiterhin kann ein schubweiches Kernmaterial zur Anwendung kommen, welches aus Fasermaterial und einem Bindemittel hergestellt ist. - Hierbei können die Fasern rechtwinklig zur Plattenebene verlaufend ausgerichtet sein.In a further advantageous embodiment of a composite panel soft core material is used, which is foamed. Furthermore, a flexible core material can be used come to use, which is made of fiber material and a binder. - Here the Fibers should be aligned at right angles to the plane of the plate.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are from the following description.
Bei der erfindungsgemässen Verbundplatte wird das freie DiIatieren der Deckschichten auf wesentlich einfachere Weise als bisher dadurch erreicht, dass eine Kernschicht aus einem schubweichen Material verwendet wird.In the case of the composite panel according to the invention, free diating is possible the cover layers achieved in a much simpler way than before in that a core layer from a shear-soft material is used.
Der Schubmodul G des Kernirtaterials beträgtThe shear modulus G of the core material is
2 22 2
0,001 - 0,5 N/mm , vorzugsweise 0,01 - 0,1 N/mm , um den Ausgleich der unterschiedlichen Ausdehnung der beidseitigen Deckschichten bei unterschiedlicher Temperatur zu ermöglichen. Der Schubmodul G ist dabei gemäss DIN 53 294 definiert als Quotient aus Schubspannung / und zugehöriger Schiebung p^des Kerns bei linearelastischer Verformung des Kernes.0.001-0.5 N / mm, preferably 0.01-0.1 N / mm, to compensate for the different expansion of the two-sided To enable top layers at different temperatures. The shear modulus G is according to DIN 53 294 defined as the quotient of the shear stress / and the associated displacement p ^ of the core with linear elastic deformation of the Kernes.
Die aus unterschiedlichen Oberflächentemperaturen resultierenden Durchbiegungen und Rückstellkräfte sind dann so gering, dass sie durch normale Rahmenprofile mit geringer Biegesteifig keit ohne störende Deformationen aufgenommen werden können. In üblichen Verbundplatten eingesetzte Kernmaterialien aus Hartschaumstoffen, Holz etc. weisen demgegenüber SchubmodulnThe deflections and restoring forces resulting from different surface temperatures are then so low that that they are due to normal frame profiles with low bending stiffness can be absorbed without disruptive deformations. Core materials used in common composite panels In contrast, rigid foams, wood etc. have shear modules
2
auf, die über 2 N/mm liegen, wodurch ι Deformationen und Biegekräfte ergeben.2
which are above 2 N / mm, which results in ι deformations and bending forces.
auf, die über 2 N/mm liegen, wodurch sich bedeutend höherewhich are above 2 N / mm, which results in significantly higher
Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsbeispiele der Erfindung in vereinfachter Darstellungsweise, und zwar:The drawing shows three exemplary embodiments of the invention in a simplified representation, namely:
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Fig. 1 gemäss einem ersten Äusführungsbeispiel eine mehrschichtige Verbundplatte mit zwei Deckschichten und einer Kernschicht,1, according to a first exemplary embodiment, a multilayer Composite panel with two outer layers and one core layer,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer mehrschichtigen Verbundplatte, welche aus einer Mehrzahl von schubweichen Kernschichten, verhältnismässig steifen Zwischenschichten und aus den Deckschichten besteht und2 shows a second exemplary embodiment of a multilayer composite panel which is made up of a plurality of shear-yielding panels Core layers, relatively stiff intermediate layers and consists of the outer layers and
Fig. 3 ein drittes Äusführungsbeispiel einer mehrschichtigen Verbundplatte, welche aus einer schubweichen Kernschicht und mehrlagigen Deckschichten aus verschiedenartigen Materialien besteht.3 shows a third exemplary embodiment of a multilayer composite panel, which consists of a shear-soft core layer and multilayer cover layers made of different materials.
I.Beispiel I. Example
Eine biegefähige, verhältnismässig leichte Verbundplatte weist beispielsweise eine 32 mm dicke Kernschicht 3 auf, welche aus einem schubweichen Schaumstoff mit einem Schubmodul von 0,03 N/mm2 besteht, die auf kontinuierlichen Blockschäumanlagen durch Aufschäumen bei gleichzeitiger Polyadition aus di- und trifunktionellen Polyolen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 - 4000 g/Mol und Toluoldiisocyanat hergestellt worden ist. Zur Steuerung der Schaum- und PoIyaditionreaktion wurden noch gasabspaltende oder leichtflüchtige Treibmittel und Reaktionsbeschleuniqer auf Aminbasis oder metallorganische Katalysatoren sowie oberflächenaktive Silikonöle als Schaumstabilisatoren zugesetzt.A bendable, relatively light composite panel has, for example, a 32 mm thick core layer 3, which consists of a shear-soft foam with a shear modulus of 0.03 N / mm2, which is made on continuous block foaming systems by foaming with simultaneous polyadition from di- and trifunctional polyols with an average Molecular weight of 2000-4000 g / mol and toluene diisocyanate has been produced. To control the foam and polyadition reaction gas-releasing or volatile propellants and amine-based or reaction accelerators were used organometallic catalysts and surface-active silicone oils added as foam stabilizers.
Der zur Anwendung gelangenden Schaumstoff besteht beispielsweise aus 100 Gew.-Teilen eines Polyoxipropylen - Triols mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 3000 g/Mol und einer Hydroxylzahl von 56 mg KOH/g Polyol mit folgenden Zusätzen, die dem Polyoxipropylen - Triol beigemischt werden.The foam used consists, for example, of 100 parts by weight of a polyoxypropylene triol an average molecular weight of approx. 3000 g / mol and a hydroxyl number of 56 mg KOH / g polyol with the following additives, which are added to the polyoxypropylene triol.
a) 2,1 Gew.-Teilen !fässera) 2.1 parts by weight barrels
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->-■■■--> - ■■■ -
b) 1,2 Gew.-Teile Dimethylsiloxan-Hydroxipolyäthercopolymer mit einer kinematischen Viskosität von 100 - 200 mm /s bei 25°C.b) 1.2 parts by weight of dimethylsiloxane-hydroxypolyether copolymer with a kinematic viscosity of 100 - 200 mm / s at 25 ° C.
c) 0,2 Gew.-Teile Zinn-dioctoat undc) 0.2 part by weight of tin dioctoate and
d) 0,18 Gew.-Teile Triethylendiamin,d) 0.18 part by weight of triethylenediamine,
die mit 30,5 Gew.-Teile 2,4 / 2,6 Toluoldiisocyanat mit einem Isomerenverhältnis von 80:20 Gew.-% zur Reaktion gebracht werden.those with 30.5 parts by weight of 2.4 / 2.6 toluene diisocyanate an isomer ratio of 80:20 wt .-% are reacted.
Der so entstandene Schaumblock wird anschliessend zu Platten der gewünschten Dicke geschnitten.The foam block created in this way is then made into sheets cut to the desired thickness.
Zum Verbinden der in der vorbeschriebenen Weise hergestellten Kernschicht 3 mit den beiden 4 mm dicken Deckschichten 1, beispielsweise aus Aluminiumblech, gelangen Kleber 2, wie geeignete Klebstoffdispersionen, lösungsmittel-? ~ haltige Kontaktkleber oder 2-Komponenten-Klebstoffe auf der Basis von Polyurethan - oder Epoxidharzen sowie gegebenenfalls auch Heissschmelzkleber mit einer dem Verwendungszweck angepassten Temperatur- und Alterungsbeständigkeit zur Anwendung. To connect the core layer 3 produced in the manner described above to the two 4 mm thick cover layers 1, for example made of aluminum sheet, get adhesive 2, such as suitable adhesive dispersions, solvent-based? ~ containing contact adhesive or 2-component adhesives on the Based on polyurethane or epoxy resins and, if necessary, also hot melt adhesive with a purpose adapted temperature and aging resistance for the application.
2. Beispiel2nd example
Eine zweite Ausfuhrungsform einer mehrschichtigen Verbundplatte unterscheidet sich im wesentlichen von der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform durch den Aufbau des Kernes 3, der hier aus einer Mehrzahl von schubweichen Schichten besteht, von denen die beiden äussersten an den Deckschichten 1 mit Hilfe eines Klebers 2 haften, und zwischen denen verhältnismässig steife Schichten 4 eingebettet sind. Wenn auch die einzelnen schubweichen Schichten sowie die steifen Schichten meistens gleich dick sind und aus dem gleichen Material bestehen, so ist dieses jedoch für diese Schichten keineswegs no/tpjeaadljijj« / Q Δ 8 BA second embodiment of a multilayer composite panel differs essentially from that described above first embodiment by the structure of the Core 3, which here consists of a plurality of shear-soft layers, the two outermost of which are attached to the Cover layers 1 adhere with the aid of an adhesive 2, and between which relatively stiff layers 4 are embedded. if also the individual shear-soft layers as well as the stiff layers are mostly of the same thickness and made of consist of the same material, this is by no means no / tpjeaadljijj «/ Q Δ 8 B for these layers
3. Beispiel3rd example
Eine dritte Ausführungsform einer mehrschichtigen Verbundplatte unterscheidet sich von den vorbeschriebenen, beiden Ausführungsformen im wesentlichen durch die Anordnung mehrlagiger Deckschichten 7, welche aus Lagen 5 und 6 bestehen, die aus verschiedenartigen Materialien hergestellt und jeweils mit Hilfe von Klebern 2 miteinander verbunden worden sind.A third embodiment of a multilayer composite panel differs from the two embodiments described above essentially in the arrangement of multiple layers Cover layers 7, which consist of layers 5 and 6, which are made of different materials and each have been connected to one another with the aid of adhesives 2.
4. Beispiel4th example
Bei einer in der Zeichnung nicht gezeigten vierten Ausführungs form einer mehrschichtigen Verbundplatte werden bei gleichem schubweichen Kernmaterial wie bei der. vorbeschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform zwei gegenüberliegende Deckschichten aus verschiedenartigen Materialien verwendet. Die Verbindung der einzelnen Schichten der Mehrschicht-Verbundplatte wird bei den Ausführunqsbeispielen 2-4 in der gleichen Weise mit Hilfe eines Klebers 2 bewerkstelligt, wie diese im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Verbundplatte vorbeschrieben worden ist.In a fourth embodiment not shown in the drawing form a multi-layer composite panel with the same flexible core material as the. described above first and second embodiment two opposite one another Cover layers made of different materials are used. The connection of the individual layers of the multilayer composite panel is done in the same way in the embodiments 2-4 with the help of an adhesive 2, as has been described above in connection with the first exemplary embodiment of the composite panel.
Eine nach der ersten Ausführungsform hergestellte Verbundplatte erhält beispielsweise bei vertikaler Stellung der Längsachse und der Erwärmung von 70 Cauf der einen Seite" und derjenigen von 20 C auf der Seite der gegenüberliegenden Aluminiumbleche eine maximale Durchbiegung von 4,9 mm in der Längsachse. Um diese Verbundplatte bei aufrechterhaltener Temperaturdifferenz von 50 C in die ursprüngliche Plattenebene zu drücken, wird lediglich eine Rückstellkraft von 40 N benötigt.■A composite panel produced according to the first embodiment receives, for example, in a vertical position of the Longitudinal axis and the heating of 70 C on one side " and that of 20 C on the side of the opposing aluminum sheets, a maximum deflection of 4.9 mm in the Longitudinal axis. Around this composite panel with a maintained temperature difference of 50 C in the original panel plane to push, a restoring force of only 40 N is required required. ■
Eine im Vergleich dazu geprüfte herkömmliche Verbundplatte im gleichen Format, aber mit einem 38,4 mm dicken Hartschaum-A conventional composite panel tested by comparison in the same format, but with a 38.4 mm thick hard foam
2 kern mit einem Schubmodul von 40 N/mm und zwei 0,8 mm dicken Aluminium-Deckblechen zeigt unter gleicher» bedingungen eine fast 3-fache Durchbiegung von 14 mm und benötigt eine Rückstellkraft von 4150 N.2 cores with a shear modulus of 40 N / mm and two 0.8 mm thick Under the same conditions, aluminum cover sheets show a almost 3-fold deflection of 14 mm and requires a restoring force of 4150 N.
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Eine weitere Platte mit einem sehr leichten, 36,4 mm dickenAnother plate with a very light one, 36.4 mm thick
2 Hartschaumkern mit einem Schubmodul G von 2 N/mm- und zwei 0,8 mm dicken Aluminium-Deckblechen zeigt demgegenüber noch eine Rückstellkraft von 1100 N.. '2 rigid foam core with a shear modulus G of 2 N / mm and two 0.8 mm thick aluminum cover sheets shows another restoring force of 1100 N .. '
Durch die bei den herkömmlichen Verbundplatten mit einem Hartschaumkern auftretenden, verhältnismässig hohen Durchbiegungen und die für die Erlangung der ursprünglichen ebenen Form erforderlichen hohen· Rückste-llkräfte können sich die Verbundplatten infolge plastischer Deformation des Kernes sehr häufig nicht mehr in ihre ursprüngliche Form zurückstellen, wenn auf beiden Seiten der Verbundplatte wieder gleich hohe Temperaturen vorliegen.With the conventional composite panels with a rigid foam core occurring, relatively high deflections and the necessary to achieve the original flat shape The composite panels can withstand high restoring forces very often no longer in their original shape as a result of plastic deformation of the core reset when the same high temperatures are again present on both sides of the composite panel.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist im Sinne der Erfindung beispielsweise auch möglich, eine grössere Anzahl von schubweichen Kernschichten 3 und den verhältnismässig steifen Zwischenschichten 4 zu verwenden, wenn dieses erwünscht ist.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown limited. For the purposes of the invention, it is also possible, for example, to have a larger number of flexible core layers 3 and the relatively stiff intermediate layers 4 to be used if this is desired.
Die erfindungsgemässe Verbundplatte ist verhältnismässig einfach herzustellen und weist auf Grund der vorbeschriebenen Eigenschaften eine sehr hohe Formstabilität unter extremen Bedingungen auf. Ausserdem besteht vorteilhafterweise auch eine weitaus bessere Haftung zwischen der elastischen Kernschicht und den Deckblechen im Vergleich zu den bisher bekannten Hartschaum-Kernschichten und den Deckblechen von bisher bekannten Verbundplatten bei der Verwendung von gleichartigen Klebern. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass sich die Verbundplatte vorteilhafterweise bei Einwirkung von Feuchtigkeit nicht deformiert.The composite panel according to the invention is proportionate easy to manufacture and, due to the properties described above, has a very high dimensional stability under extreme conditions Conditions on. In addition, there is advantageously also a far better adhesion between the elastic core layer and the cover sheets compared to the previously known hard foam core layers and the cover sheets from previously known composite panels when using similar adhesives. It should also be pointed out that that the composite panel advantageously does not deform when exposed to moisture.
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Claims (7)
Schubmodul G von 0,001 - 0,5 N/mm , vorzugsweise von2
Shear modulus G from 0.001-0.5 N / mm, preferably from
0,01 - 0,1 N/mm aufweist.2
0.01-0.1 N / mm.
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