DE7030459U - Plattenfoermiges verbundbaustoffelement, insbesondere fuer aussenfassaden. - Google Patents

Description

V DlPUUiQ. FR. THALMANN • DIPPING. H. SCHMITT \, DIPL.-ING. W. MAOCHER

PATENT ANWÄLTE

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Aktz.: G 70 30
Akte S 71 5*5

Societe Alsacienne d'AluminiumSA Le Chable - Beaumont - 74 (Frankreich) Laminoirs de Strasbourg Strasbourg. Port-du-Rhin (Prankreich) YerbundbauetoIIelement, insbesondere für Außenfassaden

Sie Neuerung betrifft ein Verbundbaustoffelement, insbesondere für AnJtenfassaden von Gebäuden od. dgl., mit einem Grundkörper aus Stahlband, bei dem zumindest eine Oberfläche mit einen mittels eines Verbindungsmittel fest verbundenen Aluminiumband belegt ist.

Man hat bereits seit langer Zeit versucht, die jeweils günstigen Eigenschaften von Stahl und Aluminium miteinandeii zu kombinieren. So kennt man bereite das sogenannte Aluminieren, worunter man ein Aufbringen einer dünnen Alu-Schicht auf ander« Metalle, insbesondere auf Stahlbleche und -drähte versteht. Hierbei sollen einerseits die besonderen Eigenschaften des Alualnluae besondere ausgenutst werden, wobei dessen Borrcaloaabestanaigkeit, dekoratives Aussehen, hohee Reflexionsvermögen, hohe elektrische LeitftLigkeit und seine Eignung zur «•lter·« Veredlung durch Aufbringen von organischen oder anor-Deckschichten, ferner die Oxydationa- und Zunderbe-4esr Al «mini urne c hiebt su erwähnen sind. Bei anderen

tob Aluminium und Stahl stehen die Eigenschaffen ««· fMgofworltstoffoo Stahl, Insbesondere seine Pestigkeite-

«ad oola Preis im Vordergrund·

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Um Stahlerzeugnisse mit Aluminium zu beschichten, sind bisher zahlreiche unterschiedliche Verfahren angewendet worden, die alle zu mit gewissen Mängeln behafteten Erzeugnisse führten. Man kennt z.B. das Feueraluminieren, bei dem ein Stahlerzeugnis durch Eintauchen in eine Aluminiums chmelze mit einer Aluminiumschicht überzogen wird. Sie verschiedenen Verfahren des Feueraluminieren und insbesondere die kontinuierlichen Arbeitsverfahren des Feueraluminieren benötigen aufwendige Anlagen und schwer zu erhaltende Grundkenntnisse der Arbeitsbedingungen.

Ferner kennt man das Spritzaluminieren, bei dem Aluminiumdr&ht und -pulver in einem Flammstrahl geschmolzen und auf die Stahloberfläche gespritzt wird. Dort ist eine Sachbehandlung zur Homogenisierung erforderlich. Zum Aluminiumbeschichten von großen Flächen ist dieses Verfahren aufwendig und teuer.

Ferner kennt man das Kalorisieren, bei dem durch Einbringen des Stahlerzeugnisses in ein Gemenge aus Aluminiumpulver und Ammoniumchlorid und Glühen an der Stahloberfläche ein Eindiffundieren des Aluminiums und damit eine Eisen-Aluminium-Verbindung erreicht wird.

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Man kennt auch bereits durch Walzplattisren hergestellte Verbundwerkstoffe, bei dem Aluminiumband durch Walzdruck mit der Stahloberfläche verbunden wird. Dieses Verfahren ist technisch sehr schwierig einzusetzen und erfordert eine ganz besondere Erfahrung, folglich sind solche Erzeugnisse nicht sehr verbreitet.

Außerdem kennt man das elektrophoretische Abscheiden, bei dem aus einer Aufschwemmung von Aluminiumteilchen durch Anlegen eines elektrischen Feldes auf die Stahloberfläche eine Schicht von Aluminiumteilchen aufgebracht wird, die man durch nachfolgendes Walzen und Glühen verdichtet. Dieses Verfahren ist bekanntlich sehr aufwendig.

Ferner kennt man das elektrolytische Abschneiden, bei dea Aluminium aus Salzschmelzen bzw. Elektrolyten kathodisch abgeschieden wird. Dieses Verfahren ist für die Praxis wenig geeignet.

Außerdem kennt mau das Aluminium-Aufdampfen im Vakuum, bei dem Aluminium im Vakuum bei hohen Temperaturen verdampft wird und sieh anjier Oberfläche eines Stahlerzeugnisses durch Kondensation niederschlägt. Dieses Verfahren in Form dee Elektronenstrahlverfahrene verlangt hohe Investitionskosten und ist sehr aufwendige

Ferner kennt man das Dampf- oder Gasbcschichtungsverfahren,

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bei dem das Stahlerzeugnis gas- oder dampfförmigen Aluminiumverbindungen ausgesetzt wird, die bei bestimmten Temperaturen anider Stahloberfläche thermisch zersetzt werden. Die dabei freiwerdettden Aluminiumatome bilden den gewünschten Aluminiumüberzug. Dieses Verfahren ist aufwendig.

Mit Hilfe der drei letztgenannten Verfahren hergestellte Verbundwerkstoffe aus Stahl und Aluminium haben außerdem noch den gemeinsamen Nachteil, daß sie keinen wirksamen Schutz gegen atmosphärische Korrosion aufweisen.

Ferner ist noch das Anstreichen mit Aluminiumpulver bekannt, das, mit einem Bindemittel versetzt, auf die Oberfläche des Stahlerzeugnisses aufgetragen wird.

Schließlich ist es auch bereits bekannt, zwei verhältnismäßig dünne Metallbänder oder Folien aus unterschiedlichen Werkstoff, z.B. eine dünne Kupferfolie mit einer dünnen Stahlfolie, mit Hilfe eines Kunststoffilmes fest miteinander zu verkleben« Dabei erhielt man aber nur ein Verbundbausteffelement, das einige hundertetel bis wenige sehnte! Millimeter dick ist. Als Verbundbaue toff element zim Abdecken von Außenfassaden von Gebäuden od. dgl. sind derartige dünn® Verbundbaustoffelemente nicht geeignet, u.a. deshalb, weil sie sehr dünn und dementsprechend schlagempfindlich sind. Bei der Anbringung an Außenfassaden von gebäuden oder bei anderes Gebäude verkleidung, s*B· auch im ßebäudeinneren, in Durchgängen usw. leiden derartig dünne Verbundbaustoffelemente bei der Verarbeitung unter den an. der Baustelle Im ι ι ^ι?0<3'§^ιφ5Φ fV"| Arbeitsbedingungen·

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Alle bekannten Verbundwerkstoffs sind daher als Verbundbaustoff element für Gebäudeaußenfaseaden nicht ausreichend geeignet, teils wegen ihres kostspieligen Herstellungeaufwandes und/ oder ihrer geringen Korrosionsbeständigkeit, und teils wegen ihrer geringen mechanischen Fertigkeit.

Der Heuerung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verbundbaustoffelernent zu schaffen, bei dem u.a. die vorerwähnten Nachteile bisher bekannter aluminierter Stahlteile vermieden werden; insbesondere soll dieses Verbundbaustoffelement auch eine ge wisse Stabilität und Formbeständigkeit gegen Schlageinwirkungen haben, z.B. gegen Hagelschlag, aber auch gegen die im Baubetrieb immer wieder auftretenden schlagartigen Beanspruchungen. Dabei soll auch die Korrosionsbeständigkeit, in Land-, Meeres- und Industrieluft den höchsten Anforderungen entsprechen.

Diese Aufgabe wir χ neuerungsgemäß in der Weise gelöst, daß der Grundkörper aus kaltgewalztem Stahlband mit einer Dicke von etwa 0,35 mm bis etwa 1,5 mm besteht; daß das Aluminiumband eine Dicke von etwa 0,04 mm bis etwa 0,1 mm besitzt; und daß das Verbindungsmittel aus einem an sich bekannten lonomer, wie es beispielsweise unter der Warenbezeichnung "Surlyn" im Handel ist, oder aus einem an sich bekannten Copolymer von Äthylen und Acrylsäure und / oder Acrylsäureester, wie es beispielsweise unter der Warenbezeichnung "Lupolen KR 1285" im Handel ist, besteht,

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Es hat sich herausgestellt, daß bei einem derartigen plattenartigen Verbundbaustoffelement zwischen dem Aluminium einerseits und dem Stahlband andererseits eine besonders gute und dauerhafte Haftung besteht, und daß dieses Element ferner für Außenfassaden von Gebäuden u.dgl. Mauer- und Gebäudeverkleidung ausreichend stabil und widerstandsfähig ist und in xhm die jeweils günstigen Eigenschaften von Aluminium und Stahl miteinander vereinigt werden können, ohne dag deren jeweiligen Nachteile in Sauf genommen werden müssen. Dabei ist ein solches Verbundbaustoffelement noch preiswert in der Herstellung.

Zwsckmässigerweise besitzt das Aluminiumband eine Dicke von etwa 0,05 mm. Gegebenenfalls kann das Aluminiumband in an sich bekannter Weise oberflächenveredelt sein, z.B. farbig lackiert, farblos lackiert oder eloxiert. Gegebenenfalls kann das Stahlband ebenfalls oberflächenveredelt sein, z.B. verzinkt. Besonders die Kombination aller vorerwähnten Merkmale ergibt ein noch vergleichsweise billiges, sehr korrosionsbeständiges Verbundbaustoffelement, dessen Oberseite (n) entsprechend der Gestaltungsmöglichkeiten von Aluminiumbändern mit entsprechenden Farben, Eloxalschichten usw. versehen sein kann.

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Eine Herstellung derartiger Verbundbaustoffelemente kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß auf das Aluminiumband, eine Kunststoffverbindungsschicht von ionomeren Polyäthylen oder von einem Copolymer von Äthylen und Acrylsäure und/oder Acrylsäureester aufgebracht wird, ein kaltgewalztes Stahlband in einem ebenen Bereich erhitzt, danach auf wenigstens einer Oberseite mit der Kanststoffverbindungsschicht des Aluminiumbandes in Verbindung gebracht und das Aluminiumband mit dem Stahlband durch ein Walzenpaar unter Druck hindurchge ührt und diese beiden Bänder dabei miteinander fest verbunden werden. Ein derartiger Heratellprozeß kann kontinuierlich und preiswert durchgeführt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit den erfindungswesentlichen Einzelheiten noch näher erläutert. Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben:

Pig. 1. im stark vergrößerten Maßstab ein Verbundbaustoffelement im Querschnitt;

Fig. 2. im verkleinerten Maßstab und schematisiert eine Anordnung zur Herstellung des Verbundbaustoffelementes von Pig. 1;

Pig. 3· in stark vergrößerten Maßstab einen Längsschnitt durch die mit einer Kunststoff-Verbindungsschicht versehene Aluminiumfolie gemäß dem Ausschnitt A in Fig. 2; und

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Pig. 4« im verkleinerten Maßstab und schematisiert eine

weitere Anor<fckng zur Ue rs te llung eines neue rungegemäßen Verbundbaustoffelementes mit einen doppelseitigen Alumini^mband-Überzug.

Ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Yerbundbaustoffelement, nachfolgend auch kurz "Element 1" genannt, besitzt einen Grundkörper 2 aus kaltgewalztem Stahlband. Dieses bat eine Dicke D von etwa 0,5 mm. Es kommen hierbei Dicken D Ton etwa 0,35 mm bis etwa 1,5 mm in Präge, wodurch eine gewünschte Mindeststabilität für den neuerungsgemäßen Verwendungszweck bei noch genügend preiswerter Herstellung und günstigem Gewicht gegeben ist. Ein bevorzugter Dicken-Bereich für den Grundkörper 2 aus kaltgewalztem Stahl liegt etwa zwischen 0,5 am und 1,0 mm. Das Stahlband 2 kann allseits oder beispielsweise auch auf den nicht auf seiner von einem Aluminiumband 3 abgedeckten Oberseite oberflächenveredelt sein. Als Oberflächenveredlung kommt vor allem Verzinken in Präge, in besonderen Fällen sind auch andere Oberflächenveredlungen, z.B. einseitig durch Flattieren denkbar, Gemäß Pig. 1 ist auf einer Oberfläche de« Grundkörpers 2 das Aluminiumband 3 mit Hilfe einer noch näher beschriebenen KunststGff=Yerbindungsschicht 4 aufgebracht. Die Dicke D des Aluminiumbandes 3 wird dabei normalerweise im Bereich zwischen etwa 0,045 und 0,055 am liegen. Sie ist dann in ihrer Eigenstabilität, auch gegan Anritzen und sonstige übliche Einwirkungen von außen widerstandsfähig genug und vermag den Grundkörper 2 sehr gut gegen Korrosione-

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einflüsse zu schützen, ohae daß dieses Aluminlumband 3 dabei zu teuer ler schwierig in der Verarbeitung wird. Es kommen aber auch Dicken D um etwa 0,04 mm und in besonderen Fällen auch merkbar größere Dicken D bis etwa 0,1 mm als Ausnahmefälle in Frage.

Für das Verbinden derartiger Grundkörper 2 aus Stahlband und Aluminiumbänder 3 haben sich aus der außergewöhnlich großen Anzahl von Kunststoffen zwei als sehr günstig erwiesen. Bei einem handelt es eich um ein Ionomer, wie es z.S. unter der Warenbezeichnung "Surlyη A" von der Firma Dupont in den Handel gebracht wird, Bei dem anderen Kunststoffverbindungsmittel handelt es eich um ein "Copolymer von Äthylen und Acrylsäure und/oder Acrylsäureester**, wie es von der Firma BASF unter der Bezeichnung "Lupolen KR 1285" in den Handel gebracht wird·

Saa Herstellen eines solchen Verbundbaustoffelementes 1 erfolgt (Fig. 2) erfindungsgemäß dadurch, daß auf das evtl. ▼orveredelte Aluminiumband 3 zunächst die Kunststoff-YerbindungftBOhicht 4 aus einem der beiden vorerwähnten Kunst stoff· aufgebracht wird» Dies kann vorzugsweise in an sich b«kaaat«r Weis« durch Extrudieren erfolgen. Figur 3 zeigt entsprechend·!* Längsquersohnitt eines Al-Bandes 3*

·1η· Seit· eine Kunatetoff-Verbindungsechlcht 4 «, &S*©»»*eseäicBi«ie ÄlUBialoabaad 3» 4 wird einem

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Walzenpaar 5, 6 zugeführt. Von einer Rolle 7 wird ein kaltgewalztes Stahlband 8 abgezogen und über eine Heizvorrichtung 9 geführt, wo ee auf eine Temperatur, die von der Kunststoffschicht abhängig ist, gebracht wird. Etwa am Ende dieser Heizvorrichtung 9 wird dem etwa in einer Ebene verlaufenden Stahlband 8 das mit der Kunststoff-Verbindungsschicht 4 versehene Aluminiumband 3 zugeführt, das von einer Rolle 10 abgewickelt wird. In dem Walzenpaar 5, das eich unmittelbar hinter der Heizvorrichtung 9 befindet, werden die Bänder 3 und 8 aufeinander gedrückt, so daß die Kunststoff-Verbindungsschicht 4 einen festen, dauerhaften Zusammenhalt zwischen dem Aluminiumband 3 und dem Grundkörper 2 aus Stahlband 8 schafft (vgl. Pig. 1 und 2).

Der Grundkörper 2 kann auch auf mehreren Seiten, in aller Regel sind dies seine beiden großflächigen Oberflächen, mit einem Aluminiumband 3 versehen werden, wie es in Fig. bei 3¹, 4* angedeutet ist. Eine für die kontinuierliche Herstellung eines neuerungsgemäßen, doppelseitig mit Aluminiumband 3 und 3* belegten Verbundbaustoffelementes 1 geeignete Vorrichtung ist in Pig. 4 schematiech in zwei Ausführungsmöglichkeiten dargestellt. Als Grundkörper 2 dient wieder kaltgewalztes Stahlband 8, das von der Rolls 7 abgezogen und etwa in einer Ebene in Vorschubrichtung vorgelegt wird. Dabei gelangt es über eine Heizvorrichtung 9 in das Walzenpaar 5 und 6 und - in Vorschubrichtung gesehen vorher - wird ihm von oben ein mit der erwähnten Kunitstoff-Verbindungsschickt 4 ausgerüstetes Aluminiumband 3 zugeführt,

das sich von der Rolle 10 abwickelt. Insoweit kann auf Pig.2 und die zugehörige Beschreibung verwiesen werden. Um auch die Unterseite des Stahlbandes 8 mit einem Aluminiumband 3 zu versehen, ist in Pig. 4 etwa symmetrisch zu dem vorerwähnten Aluminiumband 3 und seiner Rolle 10 unterhalb des Stahlbandes 8 eine weitere Rolle 10 a vorgesehen, von der ebenfalls ein mit dem erwähnten Kunststoff beschichtetes Aluminiumband 3 dem Walzenpaar 5,6 zugeführt wird. Abweichend von diesem Verfahren kann man auch zunächst gemäß Fig. 2 verfahren und dem Walzenpaar 5 und 6 ein zweites Walzenpaar 5b und 6b nachschalten, ggf. unter Zwischenschaltung einer Heizvorrichtung 9a, wie dies in Pig. 4 strichpunktiert dargestellt ist. Dem zweiten Walzenpaar 5b und 6b ist dann anstelle der Rolle 10a die Rolle 10b zugeordnet, von der aus das zweite, mit der Kunststoffverbindungsechicht 4 versehene Aluminiumband 3 dem Stahlband 8 zugeführt wird. Am Ende des - in Vorschubrichtung gesehen - letzten Walzenpaares 5, 6 oder 5b, 6b erhält man das fertige Verbundbaustoffelement 1, das einen Grundkörper 2 aus kaltgewalztem Stahlband 8 sowie beidseits darauf angebrachte Aluminiumbänder 3 und 3* besitzt, wie es in Pig. 1 angedeutet ist. Wie in Pig. 2 ist auch in Pig. 4 eine Rolle 15 zum Aufwickeln des noch nicht in Längs stticke zerteilten Verbundbaustoffes vorgesehen. Nach der Zerteilung erhält man die plattenartigen Verbundbaustoffelemente Biese Vorrichtung kann ohne größeren Aufwand kontinuierlich betrieben werden. Innerhalb der Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn das beschichtete Aluminiumband 3 unter einem Einlaufwinkel d von 30° oder weniger gegenüber dem Stahlbau

in das Walzenpaar 5, 6 eingeführt wird.

Das vorstehend in zwei bevorzugten Ausführungen - einseitig bzw. doppelseitig belegt - und im Zusammenhang mit einer für die kontinuierliche Herstellung geeigneten Vorrichtung beschriebene neuerungsgemäße Verbundbaustoffelement 1 besitzt gegenüber bekannten Verbundbaustoffen mit gleicher Metallpaarung vor allem den Vorteil, daß die guten Eigenschaften des Stahle und des Aluminiums hierbei optimal zur Geltung gebracht sind. So läßt sich der stabile Stahl-Grundkörper 2 dauerhaft und hochfest mit glatter, auf gewünschte Fertigkeit gegen Beschädigung einstellbarer und dabei dünner, preiswerter, und gut haftender Aluminiumfolie belegen.

Das neuerungsgemäße Verbundbaustoffelement 1 weist u.a. eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegen Landluft, Meeresklima und Industrieabgase auf, eignet sich daher zur Außenverkleidung von Bauwerken unter allen vorkommenden Umweltbedingungen.

Alle vorbeschriebenen Merkmale des Verbundbaustoffee können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

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Claims (5)

Schutzansprüche

1) Verbundbaustoffelement, insbesondere für Außenfaüsaden von Gebäuden od.dgl., mit einem Grundkörper aus Stahlband, bei dem zumindest eine Oberfläche mit einem mittels eines Verbindungsmittels fest verbundenen Aluminiumbandes belegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) aus kaltgewalztem Stahlband mit iiner Dicke von etwa 0,35 mm bis etwa 1,5 mm bestehtj daß das Aluminiumband (3) eine Dicke von etwa 0,04 mm bis etwa 0,1 mm besitzt/ und daß das Verbindungsmittel (4) aus einem an sich bekannten Ionomer, wie es z.B. unter der Warenbezeichnung "Surlyn A" im ftandel ist, oder aus einem an sich bekannten Copolymer von Äthylen und Acrylsäure und/oder Acrylsäureester, wie es z.B. unter der Bezeichnung "Lupolen KR 1285" im Handel ist, besteht.

2) Verbundbaustoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumband (3) eine Dicke von etwa 0,05 mm hat.

3) Verbundbaustoffelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband (2) eine Dicke von 0,5 mm bis 1 mm hat.

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4) Verbundbaustoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß das AJ.uniniumband (3) zumindest auf einer Oberfläche in an sich bekannter Weise oberflächenveredelt ist, z.B. farbig lackiert, farblos lackiert, eloxiert.

5) Verbundbaustoffelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4* dadurch gekennzeichnet, dafi daa Stahlband (2) oberflächenveredelt, z.B. verzinkt ist.

Patentanwalt

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