DE3100094A1

DE3100094A1 - Stuetzkern-platten fuer ein sandwich-bauelement

Info

Publication number: DE3100094A1
Application number: DE19813100094
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 6531 Langenlonsheim Oelkers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-11
Filing date: 1981-01-03
Publication date: 1982-03-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Sandwich-Bauelement mit zwei aus Metall,
Sperrholz oder faserverstärkten Werkstoffen bestehenden Deckschichten und einem dazwischen angeordneten Stützkern sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Balsa-Holz-Stützkernes für Sandwich-Bauelemente.
Es ist bekannt, im Leichtbau, insbesondere im Luftfahrzeug-Bootscder Tankbau, die s:jenante Sandwich-Bauweise anzuwenden, bei der zwei Deckschic-:ten mit einem dazwischen angeordneten Stützkern verklebt oder durch Löten verbunden werden. Die Deckschichten bestehen je nach Anwendungsfall aus Metall, Sperrholz oder faserverstarkten Werkstoffen, insbesondere in GFK-Technik erstellten Werkstoffen. Als Stützkern werden Hartschäume, Balsaholz und Wabenkerne aus Leichtmetall und GFK-Gewe bestrukturen verwendet.
Unter GFK-Technik wird dabei die glasfaserverstärkte Kunststoffe verarbeitende Technik verstanden, bei der aus Glasfäden, -geweben, -matten und-strängen (rov ings) lam in ierte Ku nststoffwerks tücke oder -teile hoher Festigkeit bei geringem Gewicht hergestellt werden, die chemisch beständig, wenig materialermüdend, kaum alternd und leicht zu bearbeiten sind. GFK-Teile werden sowohl allein als auch in Verbindung rnit Sandwich-Techniken zur Herstellung leichter und absolut fol mbeständiger Bauelemente verwendet. Insbesondere in Verbindung mit Sandwich-Eechniken ergibt sich eine hohe gewichtsbezogene Steifigkeit der Bauelemente, die sie besonders geeignet für die Anwendung bei hochbelasteten Teilen bei gleichzeitig geringem Gewicht im Flugzeug-Tanker- und Bootsbau macht.
Besonders gut für den Sandwichbau geeignet sin1 Bals-Hirnholz-Platten, da sie hervorragende Isolationswerte bei sehr geringem Gewicht aufweisen. Als Stützkern tragen sie zu einer erheblichen Steigerung der gewichtsbezogenen Festigkeit bzw. Steifigkeit der Sandwich-Bauelemente bei. Diese Balsa -Hinrholz-Platten werden in der Weise hergestellt, daß aus Balsa-Holz in Richtung zur Faser (Hirnholz) geschnittene Balsaholz-Kanteln oder -balken unter Verwendung bestimmter Leime und unter Druck zu einem Balsaholzblock geformt werden von dem Platten beliebiger Dicke quer zur Holzfaser geschnitten werden. Üblicherweise werden Platten mit einer Dicke von 6 - 60 mm und in einem Plattenformat von ca.
600 x 1200 mm hergestellt.
Die derart hergestellten Balsa-Hirnholz-Platten sind jedoch starr bzw. steif und können daher nur für ebene Flächen bzw. Formteile verwendet werden. Sie eignen sich nicht für die Verwendung als Stützkerne in Sandwich-Bauelementen, die für gewölbte Flächen und Rundungen Verwendung finden. Für derartig gewölbte Flächen und Rundungen müssen in GFK-Technik hergestellte und entsprechend geformte Formteile verwendet werden, die nicht nur teuer sind, sondern aucheinerelativ geringe Steifigkeit bzw. Festigkeit aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für ein aus zwei Deckschichten und einem Stützkern zusammengesetztes Sandwich-Bauelement einen flexiblen Stützkern aus Balsaholz zu schaffen, der auch tn gewölbten Sandwich-Formteilen und -Rundungen eingesetzt werden kann sowie ein einfaches, billiges und zweckentsprechendes Verfahren zur Herstellung eines solchen flexiblen Stützkerns anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stützkern aus einzelnen Balsaholz-Klötzchen besteht, die ein- oder beidseitig mit einem Gewebe verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Lösung gestattet die Herstellung von Sandwich-Bauelementen mit einem Balsaholz-Stützkern auch für gewölbte oder gebogene Flächen oder Rundungen wie sie beispielsweise im Flugzeug-, Watnker- oder Bootsbau häufig anzutreffen sind. Sie lassen sich damit an beliebige Konturen anpassen. Neben einer erheblichen Einsparung an Glasfasergewebe und Polyester gegenüber der Herstellung von gewölbten und gebogenen Flächen oder Rundungen aus in GFK-Technik hergestellten Formteilen läßt sich mit den unter Verwendung der flexiblen Stützkern ers tellten Sandwich-Bauelemente eine erheblich hchere Festigkeit bzw. gewichtsbezogene Steifigkeit erzielen als mit GFK-Form teilen Durch die Wahl der Größe der Balsaholz-Klötzchen lassen sich bis zu einem durch die minimale Größe eines Klötzchens bedingten Biegeradius beliebige enge Rundungen in Sandwich-Bauweise erstellen.
Ein besonders einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung flexibler Balsa-Hirnholz-Platten als Stützkern für Sandwich-Bauelemente ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Balsa-Hirnholz-Platte mit vorzu9swetse einem Olasfasergewebe verbunden und anschließend die Balsa-Hirnholz-Platte in Würfel oder quaderförmige Klötzchen geschnitten oder gestanzt wird Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen tssfindungsgern3ßen flexiblen Stützkern eines Sandwich-Bauelements und Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Sandwich-Bauelement mit erfindungsgemäßem Stützkern.
Der in Fig. 1 dargestellte flexible Balsaholz-Stützkern 1 weist Balsaholz-Klötzchen 12, 13, 14 unterschiedlicher Größe auf, die mit der Stirnseite auf ein grobes Glasfasergewebe 11 geklebt sind. Die Größe der einzelnen Klötzchen 12, 13, 14 ist je nach geforderter Wölbung oder gefordertem Biegeradius variabel. Je enger der Biegeradius des aufzubauenden Sandwich-Form- oder Bauteils ist, desto kleiner müssen die Klötzchen geschnitten werden.
Als Gewebe kann neben dem in der GFK-Technik verwendeten Glasfasergewebe natürlich auch jedes andere entsprechend geeignete Gewebe verwendet werden.
Die aus der Verbindung von Balsaholz-Klötzchen und dem Gewebe rstellten flexiblen Balsaholz-Platten können nahezu jeder beliebigen Kontur angepaßt werden. Bevorzugt werden in dieser Technik universell einsetzbare flexible Sandwich-Stützkerne mit folgenden Abmessungen erstellt: Eine flachgelegte Kerniage mit den Abmessungen 600 x 1200 mm bc einer Klötzchengröße von 20 x 40 mm, deren Dicke nach Bedarf zw -schen 6 bis 60 mm beträgt. Das Glasfasergewebe hat in Schuß und Kette Rovings mit 45 bis 50 Einzelfasern und eine Maschenweite von ca. 2 mm.
Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt durch ein Sandwich-Bauelement zeigt zwei Deckschichten 21, 22 zwischen denen ein flexibler Stützkern 1 verklebt ist, der aus einzelnen Klötzchen 12, 13, 14 besteht, die auf ein Glasfasergewebe 11 aufgeklebt sind. Die Dicke des fiexiblen Stützkerns 1 richtet sich nach der späteren Gebrauchsbenspruchung und bewegt sich üblicherweise in den Grenzen von 6 bis 60 mm.
Im nach olgenden soi' ein besonders einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Stützkerns für Sandwich-Etauelemente beschrieben werden: lDiC bekannten, aus Balsa-lQirnholzkanteln oder -balken unter Druck zu einem Balsaholzblock verleimten und anschließend quer zur Faser yeschnittenen steifen Platten unterschiedlicher Dicke werden in einem ersten Verfahrensschritt mit einem Gewebe beschichtet bzw. verleimt.
Da das Huptanwendungsgebiet der Sandwich-Bauelemente auf dem Gebiet der GFK-K-technik liegt, werden vorzugsweise ein Glasfasergewebe und ein styrollöslicher Leim oder Kleber verwendet. Nach dem Aufziehen des Gewebes wird die Balsa-Hirnholz-Platte in kleine Würfel oder Quader mit vorzugsweise einer Kantenlänge von 40 x 40 mm oder Ao x 20 mm geteilt. Das 1 eilen der Platte kann durch Stanzen oder mittels rundlaufende Messer erfolgen.

Claims

Stützkern-Platten für e in Sandwich-Bauelement PATENTANSPRÜCHE 1. Sandwich-Bauelement mit zwei aus Metall, Sperrholz oder faserverstärkten Werkstoffen bestehenden Decksichichten und einem dazwischenangeordneten Stützkern, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkern (1) aus einzelnen Balsa-Holzklötzchen (12, 13, 14) besteht, die ein- oder beidseitig mit einem Gewebe (11) verbunden sind.
2. Stützkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Balsa-Holzklötzchen (12, 13, 14) quader- oder würfelförmig geschnitten oder gestanzt sind.
3. Stützkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Balsa-Holzklötzchen (12, 13, 14) in Abhängigkeit vom Biegeradius des gewölbten oder gebogenen Sandwich-Bauelements abhängt und für einen engeren Biegeradius kleinere Balsa-Holzklötzchen (12, 13, 14) verwendet werden.
4. Stützkern nach denAnsprüchen 1 - 3, dadurch gekennz e i c h n e t, daß die Größe der auf einerGewebefläche (11) zusammenhängenden Balsa-Holzklötzchen (12, 13, 14) unterschiedlichen Abhängigkeit vom geforderten Biegeradius des Sandwich-Bauelement ist.
5. Stützkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (11) aus einem groben Glasfasergewebe besteht.
6. Stützkern nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennze ichne t, daß die Balsa-Holzklötzchen (12, 13, 14) stirnseitig mit einem styrollöslichen Kleber auf das Glasfaserbewebe (11) geklebt sind.
7. Verfahren zur Herstellung eines Balsa-Holz-Stützkernes für Sandwich-Bauelement dadurch gekennzeichnet, daß eine Balsa-Hirnholz-Platte mit vorzugsweise einem Glasfasergewebe ( 1) verbunden und anschließend die Balsa-Hirnholzplatte in würfel- oder quaderförmige Klötzchen (12, 13, 14) geschnitten oder gestanzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurc h gekennzeichnet, daß die Balsa-Hirnholz-Platte in an sich bekannter Weise derart hergestellt wird, daß in Richtung zur Faser geschnittene Balsa-Holzkanteln oder -balken zu einem Balsa-Holrbbck verleimt werden, der anschließend quer zur Faser in Platten beliebiger Dicke geschnitten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Balsa-Hirnholz-Platte mit einem styrollöslichen Kleber auf das Glasfasergewebe (11) aufgeklebt wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch 9 e k e n n -ze i c hn e t, daß die würfel- oder quaderförmigen Klötzchen (12, 13, 14) unterschiedlicher oder gleicher Größe nach der Verbindung mit dem Gewebe (11) in die gewünschte Position gebracht werden.