EP1250498A1 - Bauelement sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Bauelement sowie verfahren zu dessen herstellung

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EP1250498A1
EP1250498A1 EP00986852A EP00986852A EP1250498A1 EP 1250498 A1 EP1250498 A1 EP 1250498A1 EP 00986852 A EP00986852 A EP 00986852A EP 00986852 A EP00986852 A EP 00986852A EP 1250498 A1 EP1250498 A1 EP 1250498A1
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EP
European Patent Office
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layers
plate
shaped component
core layer
component according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00986852A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther Mikats
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isosport Verbundbauteile GmbH
Original Assignee
Isosport Verbundbauteile GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Isosport Verbundbauteile GmbH filed Critical Isosport Verbundbauteile GmbH
Publication of EP1250498A1 publication Critical patent/EP1250498A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C70/885—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced partly or totally electrically conductive, e.g. for EMI shielding with incorporated metallic wires, nets, films or plates
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    • B29C48/07—Flat, e.g. panels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer

Definitions

  • the invention relates to a plate-shaped component consisting of a core layer made of foamed plastic and plastic outer layers attached to the core layer on both sides, wherein flat stiffening layers are arranged between the core layer and the plastic outer layers.
  • the invention further relates to a method for producing this plate-shaped component.
  • stiffening layers are glued to the entire surface of the core layer or the adjacent outer layers. This bonding can be carried out relatively easily during the continuous manufacture of the plate-shaped component, for example by applying an adhesive layer to the metal sheets on both sides. Under operating conditions in which the plate-shaped element is exposed to high shear forces and / or thermal stresses, a high level of bond strength is required, which cannot be easily achieved with an adhesive bond.
  • the object of the invention is to provide a plate-shaped component which is distinguished from known components by increased bond strength, and at the same time can be produced in a simple and rational manner.
  • a plate-shaped component of the type mentioned at the outset is proposed, which is characterized in that the stiffening layers are perforated and are bonded to both the core layer and the outer layers without adhesive.
  • thermoplastic materials used in the core layer and the outer layers are thermoplastics that can be welded together.
  • Polyolefins, for example, are advantageously used as thermoplastic materials
  • PE Polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polyamides
  • PS polystyrene
  • ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene polymer
  • ASA acrylic ester-styrene-acrylonitrile polymer
  • SAN styrene-acrylonitrile copoly er
  • thermoplastic polyesters for example polyethylene terephthalate
  • PETP polyethylene terephthalate
  • PBTP polybutylene terephthalate
  • Metal sheets which preferably consist of steel, aluminum or a metal alloy, are advantageously used as perforated stiffening layers between the core and outer layers in the plate-shaped component according to the invention.
  • perforation in the stiffening layers consists in the fact that they are hole-like or slit-shaped, preferred embodiments for these perforated reinforcement layers being those in the form of grids or sieves. Furthermore, it is also possible to use woven or fiber composites, for example fiber-reinforced panels, as perforated stiffening layers between the core and outer layers, these being inorganic or organic in nature.
  • the invention furthermore relates to a method for producing a plate-shaped component of the type mentioned at the outset, which is characterized in that stiffening layers which are perforated on both sides and which are subsequently prepared in further extruder units are applied to the melted plastic melt of the core layer in an extruder Plastic melts of the outer layers are applied, and that a connection between the respective layers is formed by subsequent pressing.
  • thermoplastics that can be welded to one another are preferably used as materials for the core and outer layers.
  • Particularly suitable thermoplastic materials are polyolefins, for example polyethylene (PE) or polypropylene (PP), and / or polyamides (PA) and / or polystyrene (PS) and / or styrene polymers, for example acrylonitrile-butadiene-styrene polymer (ABS), acrylic ester-styrene-acrylonitrile polymer (ASA) or styrene-acrylonitrile copolymer (SAN), and thermoplastic polyester, for example polyethylene terephthalate (PETP) or polybutylene terephthalate (PBTP).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polyamides
  • PS polystyrene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene polymer
  • ASA acrylic ester-styrene-acrylonitrile polymer
  • Metal sheets namely made of steel, aluminum or metal alloys, are also preferably used as perforated stiffening layers.
  • Hole-like or slit-like stiffening layers preferably in the form of a grid or sieve, can in particular be used as perforated stiffening layers.
  • perforated stiffening layers in the form of fabrics or fiber composites, for example made of fiber-reinforced panels, the materials used therein being inorganic or organic in nature.
  • FIG. 1 shows a section through a component and FIG. 2 shows a component with the outer layer partially removed.
  • the plate-shaped component 1 shows the plate-shaped component 1 according to the invention, consisting of the core layer 2 made of foamed plastic, to which the outer layers 3 - also made of plastic - are connected on both sides. Perforated stiffening layers 4 are provided between the core layer 2 and the outer layers 3. The connection between the outer layers 3 and the core layer 2 takes place by welding the plastic of the core layer 2 to the plastic of the outer layers 3 in the area of the weld joints 5.
  • the plate-shaped component 1 according to the invention can be produced as a calender in a system known per se, consisting of extruders and a downstream double belt press.
  • the plastic melt for the core layer which can additionally contain blowing agents for foaming, is provided in an extruder unit.
  • This plastic melt can be produced, for example, from granular polypropylene.
  • the perforated stiffening layers 4, which preferably have a thickness of 0.1-1.0 mm, are attached to these on both sides, which brings about a significant increase in the rigidity of the component. For example, approximately 0.5 mm thick, perforated aluminum foils can be used as stiffening layers 4.
  • the plastic melts for the outer layers 3 are subsequently applied to these perforated aluminum foils serving as stiffening layers 4.
  • these can consist of polypropylene and are obtained from the corresponding plastic starting material in separate extruder units.
  • both the melt of the outer layers 3 and the melt of the core layer 2 can penetrate through the perforation, so that a kind of "melt bond" is formed.
  • the composite adhesion which is advantageous for the plate-shaped component 1 is produced by pressing this “melt composite” in a downstream double belt press, so that the layers weld to one another in the area of the weld joints 5. Furthermore, the plate-shaped component 1 is calibrated accordingly by the contact pressure applied in the double belt press. It is then cooled and can be processed, for example, by sawing.
  • the plate-shaped component 1 according to the invention is extremely dimensionally stable and can be further processed in a simple manner, for example by milling, nailing or sawing. Furthermore, the plate-shaped component according to the invention is weather-resistant, so that it can be used not only indoors but also outdoors. A particularly preferred application is in the outdoor area for boarding or cladding buildings.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges Bauelement (1) bestehend aus einer Kernschicht (2) aus geschäumtem Kunststoff und beidseitig an der Kernschicht (2) angebrachten Kunststoff-Aussenschichten (3), wobei zwischen der Kernschicht (2) und den Kunststoff-Aussenschichten (3) flächige Versteifungslagen (4) angeordnet sind. Die Versteifungslagen (4) sind perforiert und kleberfrei sowohl mit der Kernschicht (2) als auch mit den Aussenschichten (3) verbunden.

Description

Bauelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges Bauelement bestehend aus einer Kernschicht aus geschäumtem Kunststoff und beidseitig an der Kernschicht angebrachten Kunststoff-Außenschichten, wobei zwischen der Kernschicht und den Kunststoff-Außenschichten flächige Versteifungslagen angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung dieses plattenförmigen Bauelementes .
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Bauelemente dieser Art sind vorbekannt, wobei als Versteifungslagen unter anderem Metallbleche, vorzugsweise aus Aluminium, eingesetzt werden. Diese Versteifungslagen werden mit der Kernschicht bzw. den angrenzenden Außenschichten vollflächig verklebt. Diese Verklebung kann relativ einfach beim kontinuierlichen Herstellen des platten- förmigen Bauelementes, beispielsweise durch beidseitiges Auftragen einer Kleberschicht auf die Metallbleche, durchgeführt werden. Unter Einsatzbedingungen, bei denen das plattenförmige Element hohen Schubkräften und/oder thermischen Spannungen ausgesetzt ist, ist eine hohe Verbundfestigkeit erforderlich, welche sich mit einer Verklebung nicht ohne weiteres erreichen läßt.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein plattenförmiges Bauelement bereitzustellen, welches sich gegenüber bekannten Bauelementen durch erhöhte Verbundfestigkeit auszeichnet, und gleichzeitig in einfacher und rationeller Weise herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird ein plattenförmiges Bauelement der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Versteifungslagen perforiert sind und kleberfrei sowohl mit der Kernschicht als auch mit den Außenschichten verbunden sind.
Die Verbindung zwischen Kern- und Außenschichten erfolgt vorteilhaf- terweise dadurch, daß diese insbesondere durch Ausbildung von
Schweißfugen im Bereich der Perforationen der Versteifungslagen miteinander verschweißt sind. Voraussetzung dafür ist es, daß die in der Kernschicht und den Außenschichten eingesetzten Materialien miteinander verschweißbare Thermoplaste sind. Vorteilhafterweise werden als thermoplastische Materialien Polyolefine, beispielsweise
Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) und/oder Polyamide (PA) und/oder Polystyrol (PS) und/oder Styrolpolymerisate, beispielsweise
Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymer (ABS) , Acrylester-Styrol-Acrylni- trilpolymer (ASA) oder Styrol-Acrylnitril-Copoly er (SAN) , sowie thermoplastische Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat
(PETP) oder Polybutylenterephthalat (PBTP) , verwendet.
Als perforierte Versteifungslagen zwischen Kern- und Außenschichten im erfindungsgemäßen, plattenförmigen Bauelement werden vorteilhafterweise Metallbleche eingesetzt, welche vorzugsweise aus Stahl, Aluminium oder einer Metallegierung bestehen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Perforation in den Versteifungs- lagen besteht darin, daß diese lochartig oder schlitzförmig ausgebildet sind, wobei als bevorzugte Ausführungsformen für diese perforierte Verstärkungslagen solche in Form von Gittern oder Sieben gelten. Weiters ist es möglich als perforierte Versteifungslagen zwischen Kern- und Außenschichten auch Gewebe oder Faserverbunde, beispielsweise faserverstärkte Platten, einzusetzen, wobei diese anorganischer oder organischer Natur sein können.
Gegenstand der Erfindung ist weiters ein Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Bauelementes der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß an die in einem Extruder aufbereitete und aufgeschäumte Kunststoffschmelze der Kernschicht beidseitig perforierte Versteifungslagen angelegt werden, auf welche in der Folge die in weiteren Extrudereinheiten aufbereiteten Kunststoffschmelzen der Außenschichten aufgebracht werden, und daß durch anschließendes Verpressen eine Verbindung zwischen den jeweiligen Schichten ausgebildet wird.
Als Materialien für die Kern- und die Außenschichten werden vorzugsweise miteinander verschweißbare Thermoplaste eingesetzt. Als ther- moplastische Materialien eignen sich insbesondere Polyolefine, beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) , und/oder Polyamide (PA) und/oder Polystyrol (PS) und/oder Styrolpolymerisate, beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymer (ABS) , Acryl- ester-Styrol-Acrylnitrilpolymer (ASA) oder Styrol-Acrylnitril-Co- polymer (SAN) , sowie thermoplastische Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PETP) oder Polybutylenterephthalat (PBTP) .
Als perforierte Versteifungslagen werden weiters vorzugsweise Metallbleche, nämlich aus Stahl, Aluminium oder Metallegierungen, eingesetzt.
Als perforierte Versteifungslagen können insbesondere lochartige oder schlitzförmige Versteifungslagen, vorzugsweise in Form eines Gitters oder Siebes eingesetzt werden.
Weiters ist es möglich, als perforierte Versteifungslagen solche in Form von Geweben oder Faserverbunden, beispielsweise aus faserverstärken Platten, einzusetzen, wobei die darin eingesetzten Materialien anorganischer oder organischer Natur sein können.
Ein Weg zur Ausführung der Erfindung mit Erläuterung der Figuren
Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen an einem Aus- führungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch ein Bauelement und Fig. 2 ein Bauelement mit teilweise entfernter Außenschicht.
Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße, plattenförmige Bauelement 1, bestehend aus der Kernschicht 2 aus geschäumtem Kunststoff, an welche beidseitig die Außenschichten 3 - ebenso aus Kunststoff - anschließen. Zwischen der Kernschicht 2 und den Außenschichten 3 sind perforierte Versteifungslagen 4 vorgesehen. Die Verbindung zwischen den Außenschichten 3 und der Kernschicht 2 erfolgt durch Verschweißen des Kunststoffs der Kernschicht 2 mit dem Kunststoff der Außenschichten 3 im Bereich der Schweißfugen 5.
Fig. 2 zeigt nunmehr das erfindungsgemäße, plattenförmige Bauelement
1 mit einzeilig aufgerissener Außenschicht 3. Daraus ist zu ersehen, daß die perforierte Versteifungslage 4 sowohl mit der Kernschicht 2 als auch mit der Deckschicht 3 in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen der Kernschicht 2 und den Außenschichten 3 erfolgt durch die im Bereich der - in Fig. 2 quadratischen - Perforationen der Verstärkungslagen 4 liegenden Schweißfugen 5.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelementes wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert :
Das erfindungsgemäße, plattenförmige Bauelement 1 kann in einer an sich bekannten Anlage, bestehend aus Extrudern sowie einer nach- geschalteten Doppelbandpresse als Kalander hergestellt werden. In einer Extrudereinheit wird die Kunststoffschmelze für die Kernschicht, welche zum Aufschäumen zusätzlich Treibmittel enthalten kann, bereitgestellt. Diese Kunststoffschmelze kann beispielsweise aus Polypropylen in Granulatform hergestellt werden. Auf diese werden beidseitig die perforierten Versteifungslagen 4, die vorzugsweise eine Dicke von 0,1 - 1,0 mm haben, angebracht, wodurch eine deutliche Erhöhung der Steifigkeit des Bauelementes bewirkt wird. Als Versteifungslagen 4 können beispielsweise etwa 0,5 mm dicke, perforierte Aluminiumfolien eingesetzt werden. Auf diese perforier- ten, als Versteifungslagen 4 dienenden Aluminiumfolien werden in der Folge die Kunststoffschmelzen für die Außenschichten 3 aufgebracht. Diese können ebenso wie die Kernschicht aus Polypropylen bestehen und werden in separaten Extrudereinheiten aus dem entsprechenden Kunststoff-Ausgangsmaterial gewonnen.
Auf Grund der in den Versteifungslagen 4, beispielsweise in der vorgenannten Aluminiumfolie, ausgebildeten Perforation, kann sowohl die Schmelze der Außenschichten 3 als auch die Schmelze der Kernschicht 2 durch die Perforation durchdringen, so daß eine Art "Schmelzeverbund" gebildet wird. Die für das plattenförmige Bauelement 1 vorteilhafte Verbundhaftung wird durch das Verpressen dieses "Schmelzeverbundes" in einer nachgeschalteten Doppelbandpresse erzeugt, so daß die Schichten miteinander im Bereich der Schweißfugen 5 verschweißen. Weiters wird durch den in der Doppel- bandpresse angebrachten Anpressdruck das plattenförmige Bauelement 1 entsprechend kalibriert. Anschließend wird dieses abgekühlt und kann beispielsweise durch Sägen bearbeitet werden.
Gewerbliche Anwe Das erfindungsgemäße, plattenförmige Bauelement 1 ist äußerst dimen- sionsstabil und kann in einfacher Weise, beispielsweise durch Fräsen, Nageln oder Sägen, weiterverarbeitet werden. Weiter ist das erfindungsgemäße plattenförmige Bauteil witterungsstabil, so daß es nicht nur im Innen- sondern auch im Außenbereich eingesetzt werden kann. Eine besonders bevorzugte Anwendung ist jene im Außenbereich zum Verschalen oder Verkleiden von Bauwerken.

Claims

Patentansprüche :
1. Plattenförmiges Bauelement (1) bestehend aus einer Kernschicht
(2) aus geschäumtem Kunststoff und beidseitig an der Kern- schicht (2) angebrachten Kunststoff-Außenschichten (3) , wobei zwischen der Kernschicht (2) und den Kunststoff-Außenschichten
(3) flächige Versteifungslagen (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungslagen (4) perforiert sind und kleberfrei sowohl mit der Kernschicht (2) als auch mit den Außenschichten (3) verbunden sind.
2. Plattenförmiges Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforation in den Versteifungslagen (4) lochartig oder schlitzförmig ausgebildet ist.
Plattenförmiges Bauelement nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungslagen (4) sowohl mit der Kernschicht (2) als auch mit den Außenschichten (3) verschweißt sind.
Plattenförmiges Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (2) und die Außenschichten (3) aus thermoplastischen Materialien, die miteinander verschweißbar sind, bestehen.
Plattenförmiges Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (2) mit den Außenschichten (3) im Bereich der Perforation der Versteifungslagen (4) verschweißt sind.
6. Plattenförmiges Bauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Materialien Polyolefine, beispielsweise Polyethylen (PE) oder 'Polypropylen (PP) und/oder Polyamide (PA) und/oder Polystyrol (PS) und/oder Styrolpolymerisate, beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Sty- rolpolymer (ABS) , Acrylester-Styrol-Acrylnitrilpolymer (ASA) oder Styrol-Acryl-nitril-Copolymer (SAN) , sowie thermoplastische Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PETP) oder Polybutylenterephthalat (PBTP) , sind.
7. Plattenförmiges Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Versteifungslagen (4) aus Metallblech bestehen.
8. Plattenförmiges Bauelement nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech aus Stahl, Aluminium oder einer Metallegierung besteht.
9. Plattenförmiges Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Verstärkungslagen
(4) in Form eines Gitters oder Siebes ausgebildet sind.
10. Plattenförmiges Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Versteifungslagen (4) in Form von Geweben oder Faserverbunden, beispielsweise aus faserverstärkten Platten, vorliegen.
11. Plattenförmiges Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Geweben, Matten oder Faserverbunden eingesetzten Materialien anorganischer oder organischer Natur sind.
12. Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die in einem Extruder aufbereitete und aufgeschäumte Kunststoffschmelze der Kernschicht beidseitig perforierte Versteifungslagen angelegt werden, auf welche in der Folge die in weiteren Extrudereinheiten aufbereiteten Kunststoffschmelzen der Außenschichten aufgebracht werden, und daß durch anschlie- ßendes Verpressen eine Verbindung zwischen den jeweiligen Schichten ausgebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als perforierte Versteifungslagen lochartige oder schlitzförmige Versteifungslagen eingesetzt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Kernschicht und der Außenschicht thermoplastische Materialien, die miteinander verschweißbar sind, eingesetzt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastische Materialien Polyolefine, beispielsweise Poly- ethylen (PE) oder Polypropylen (PP) , und/oder Polyamide (PA) und/oder Polystyrol (PS) und/oder Styrolpolymerisate, bei-
> spielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymer (ABS) , Acryl- ester-Styrol-Acrylnitrilpolymer (ASA) oder Styrol-Acrylnitril- Copolymer (SAN) , sowie thermoplastische Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PETP) oder Polybutylenterepht- halat (PBTP) , eingesetzt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als perforierte Versteifungslagen Metallbleche eingesetzt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallbleche solche aus Stahl, Aluminium oder einer Metallegierung eingesetzt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekenn- zeichnet, daß als perforierte Versteifungslagen Gitter oder Siebe eingesetzt werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als perforierte Versteifungslagen solche in Form von Geweben oder Faserverbunden, beispielsweise aus faserverstärkten Platten, eingesetzt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Geweben, Matten oder Faserverbunden eingesetzten Materialien anorganischer oder organischer Natur sind.
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