EP2678490A1 - Tragfähiges oder tragendes leichtbauelement - Google Patents

Tragfähiges oder tragendes leichtbauelement

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EP2678490A1
EP2678490A1 EP11794641.8A EP11794641A EP2678490A1 EP 2678490 A1 EP2678490 A1 EP 2678490A1 EP 11794641 A EP11794641 A EP 11794641A EP 2678490 A1 EP2678490 A1 EP 2678490A1
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EP
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chambers
lightweight
lightweight construction
construction element
element according
Prior art date
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EP11794641.8A
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English (en)
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EP2678490B1 (de
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Peter Meyer
Harry Klein
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MEYER YVONNE
WOLF, THOMAS
WOLTER, ANTJE
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Meyer Yvonne
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a load bearing or carrying
  • Lightweight element with one or more rows of parallel chambers, each surrounded by tubular boundary walls, wherein the boundary walls are at least partially made of paper.
  • lightweight element of the type mentioned is known with a support structure consisting of juxtaposed and / or superimposed tubular hollow bodies and carries a coating to form the wall surfaces.
  • the elongated tubular hollow bodies are made of paper, cardboard,
  • Recycled paper is particularly preferred as a low-cost starting material for producing the hollow body, since the rough surface in this case the adhesion of the preferably formed as a plaster layer
  • the plaster layer increases the weight of the lightweight elements without them
  • untreated tubular hollow bodies of paper or paperboard have only a limited carrying capacity in their longitudinal direction, unless they have very thick boundary walls, which in turn increases the weight of the lightweight components.
  • Another disadvantage of the known lightweight components is that made of paper tubular hollow body easily from the environment or from the plaster layer of water
  • the present invention seeks to provide a sustainable or lightweight structural element of the type mentioned with a very high load capacity and a very low weight or weight per unit area.
  • boundary walls are interconnected and form a multi-chamber hollow profile, which has a constant cross section in the direction of the longitudinal center axes of the chambers, and that the chambers facing the inner surfaces and facing away from the chambers outer surfaces of the Boundary walls with a water repellent and the bending and / or
  • Compressive strength of the paper-enhancing coating and / or impregnation are provided.
  • the load-bearing capacity of the multi-chamber hollow profile is higher than that of the side-by-side tubular hollow body made of untreated paper according to DE 100 18, which is provided with a plaster layer and increases the bending and / or compressive strength of the paper 710 AI can be increased many times over with corresponding cross-sectional dimensions and wall thicknesses, and thus also the load-bearing capacity of the entire lightweight component.
  • the water-repellent coating after assembly of the lightweight element that moisture penetrates into the paper over the life of the lightweight element, which could affect the strength of the hollow section and thus the carrying capacity of the lightweight element.
  • Multi-chamber hollow sections hard foam is applied.
  • a hard foam as a topcoat or
  • Hollow sections and an additional cover layer can be in comparison to the known lightweight element further reduce the weight and on the other hand increase the strength, since hard foam despite a very low specific weight has a higher strength than plaster or plaster. Also by the mutual connection of the boundary walls of the chambers can the carrying capacity can be increased, since in this way buckling of individual boundary walls or wall sections is difficult.
  • Chambers expediently connected to each other by the applied to the outer surfaces of the boundary walls water-repellent coating, which adheres the abutting boundary walls together.
  • a hard foam is applied to the outside of the multi-chamber hollow profile
  • the boundary walls of the adjacent chambers are suitably interconnected by the hard foam, which also acts as an adhesive or binder and the boundary walls
  • the boundary walls of the chambers are provided both at its inner and outer periphery with the coating and / or impregnation so that neither from inside nor from the outside moisture penetrate to the paper and thereby the bending and /or
  • Impregnation a greater increase in bending and / or Compressive strength than in the case of a one-sided coating and / or impregnation and thus a further increase in the carrying capacity of the lightweight components can be achieved.
  • the coating and / or impregnation consists of a resin which is applied to the inner and outer peripheral surfaces of the tubular hollow bodies either after or during the manufacture of the tubular hollow body of paper in the liquid state and then cured.
  • a resin is used which cures rapidly with or without the application of heat, preferably a thermosetting reaction resin in the form of a two-component system comprising, in addition to the reaction resin, an accelerator or catalyst for accelerating the curing.
  • a preferred embodiment of the invention provides for the use of a polyisocyanuric or Epoxyisocyanuratharzes, for example a P.oly- or Epoxyisocyanuratharzes, the company Bayer MaterialScience under the name
  • Blendur is available. Alternatively, however, other resins can be used, such as epoxy resins or
  • Phenolic resins which are also water repellent when cured and increase the flexural and / or compressive strength of the tubular hollow body made of paper.
  • the hollow profile consists of one or more rows of tubular bodies arranged side by side, which abut with their outer periphery against the outer periphery of adjacent tubular hollow body and are glued to the adjacent hollow bodies, each hollow body defining one of the parallel chambers.
  • the hollow profile may alternatively be made of one or more
  • Rows of spaced apart tubular hollow bodies are made, so that the flowable rigid foam from one side into a previously equipped with the hollow bodies
  • Form can be introduced where he passes through the gaps between penetrates through the adjacent hollow bodies and so fills the entire shape.
  • This alternative is particularly suitable for wall elements containing only one or two rows of elongated, embedded in hard foam hollow bodies.
  • such wall element can be used well for the production of walls of freight containers, railway cars or other means of transport, where a low basis weight is particularly advantageous.
  • these advantageously have cylindrical outer and inner peripheral surfaces or a circular cross section, so that they can be used on existing machines
  • These hubs can be used, for example, in the manufacture of paper or cardboard wrapping cores from kitchen rolls or toilet paper rolls. These hubs are made by two or more strip-shaped
  • hollow bodies are also produced by wrapping wider sheets or webs of paper in the circumferential direction of the tubular hollow bodies in several layers one above the other.
  • This invention alternative has a particularly high
  • the lightweight supporting structural element can be further stiffened and, in the case of an insert as a plate-shaped wall element or as a columnar supporting element its compressive strength in the vertical direction can be further increased as the adjacent
  • tubular hollow body support each other and themselves hold each other in their position, which counteracts kinking of individual tubular hollow body under load.
  • Hollow body can also reduce the volume of the chambers inside the tubular hollow body compared to the total volume of the
  • tubular hollow bodies is delivered.
  • the hollow profile of two or more plates is formed with preferably wave-shaped profile having alternating parallel projections and depressions and are placed on each other so that the projections of adjacent plates abut each other and can be glued together.
  • the parallel chambers are created, which are arranged in a row next to each other and as well as the chambers in the tubular hollow bodies of adjacent chambers are separated.
  • the bonding between the adjacent panels ensures that they support each other and prevent buckling of individual panels.
  • the water-repellent coating applied to the surfaces of the boundary walls is expediently used.
  • the paper used is preferably
  • the boundary walls according to a further advantageous embodiment of the invention from less than eight superimposed layers or layers, preferably from less than five layers or layers and best of only two to three layers or layers of paper, so that the wall thickness the boundary walls is less than 4 mm, preferably less than 2 mm and most preferably less than 1 mm.
  • the chambers may conveniently have cross-sectional dimensions of about 50 mm so that the ratio between the wall thickness of the tubular hollow bodies and the cross-sectional dimensions is desirably less than 1:25, preferably less than 1:50 and most preferably about 1: 100 , With such dimensions can be load-bearing
  • the lightweight element is to be used as a plate-shaped wall element or as a columnar support element, the hollow profile is aligned so that the longitudinal axes of the parallel chambers have a vertical orientation. As a result, the boundary walls in the direction in which the
  • Wall or support element acts, their greatest compressive strength, so that the wall or support member receives a maximum load capacity.
  • the hollow profile extends advantageous
  • the hollow profile expediently encloses only a single row of juxtaposed chambers whose longitudinal central axes in the cross section expediently lie on a line.
  • two or more rows of chambers can be arranged side by side for larger wall thicknesses, wherein the chambers of adjacent rows expediently offset from each other longitudinal central axes, in order to ensure the most dense packing of the chambers and a low basis weight.
  • the hard foam fills the gusset between the tubular hollow bodies, wherein it connects adjacent hollow body together and prevents mutual displacement or displacement of adjacent hollow body under load.
  • An additional stiffening of the lightweight element can be achieved by one or more layers of a fiber-reinforced resin, such as
  • polyurethane with a fiber fabric or fiber fabric embedded therein may be applied, preferably directly onto the flat surface of the rigid foam.
  • a surface cover layer may be applied as a termination.
  • each wall or support member At the upper and lower ends of each wall or support member, end members are preferably attached which close the open upper and lower ends of the chambers.
  • the end elements of lightweight wall elements are preferably elongated and extend along the top and bottom ends, being on one side with projections
  • the closing elements ensure that the upper and lower end of the chambers
  • End elements are suitably connected by the rigid foam with the rest of the lightweight element, for example by being attached prior to curing of the rigid foam.
  • the lightweight element as a plate-shaped bottom or
  • the parallel chambers also have vertical longitudinal central axes, in which case, however, a plurality of short tubular hollow bodies or short plates with wavy profile in rows offset from each other are arranged so that they are aligned perpendicular to the broad side surfaces of the floor or ceiling element and together form a honeycomb structure.
  • the upper and lower ends of the chambers or the honeycomb structure can be closed by plates which abut against the aligned upper and lower end faces of the hollow profile.
  • the upper and lower ends of the chambers or honeycomb structure may also be closed by one or more layers of fiber reinforced resin or resin, for example by fiber reinforcement as a nonwoven, woven fabric or scrim of fibers on the respective upwardly turned or facing broadsides the honeycomb structure is placed so that the fleece, fabric or scrim the open ends of the
  • the resin may preferably be a thermosetting synthetic resin which cross-links upon application of heat or UV radiation and thereby harden, or a two-component resin.
  • the fiber reinforcement can consist of glass, carbon, aramid or synthetic fibers. If required, one or more further layers of fiber-reinforced resin and optionally an additional surface covering layer may be applied as a finish.
  • the honeycomb structure can also be placed with its broadside turned downwards on a resin impregnated layer of the nonwoven fabric, fabric or -gelege to close the ends of the chambers.
  • the ends of the boundary walls of the chambers connect with the curing of the resin with the latter, so that they are then firmly bonded to the layers of fiber reinforced resin and form a floor or ceiling element with high bending stiffness.
  • This type of lightweight element can be used with advantage as a floor or ceiling element for a cargo or living container, such as a sea or transport container, since the floors and ceilings of the latter are currently made of so-called multiplex panels from a tropical wood, not more is available for a long time.
  • a hard foam As a hard foam, a hard foam is preferably used, which has a large total pore volume and thus a low specific gravity, but in which the individual pores are very small and preferably have cross-sectional dimensions of less than 1 mm, more preferably less than 0.5 mm.
  • the rigid foam can be a curing reaction foam, for example a higher crosslinked rigid polyurethane foam, which is also referred to as PIR foam.
  • PIR foam crosslinked rigid polyurethane foam
  • two or more components of the starting material may be introduced into a mold containing the tubular hollow body and crosslinked or cured in the mold.
  • a rigid foam may be used, which consists of a plurality of microcavities in a surrounding matrix, for example, so-called microballs, that is, microscopic hollow bodies of glass, which are embedded in the matrix.
  • the lightweight structural elements are used in the construction of buildings or the like, they must have sufficient fire resistance, in Germany at least Fire protection class B1S-D0 required, but fire protection class A is preferred.
  • a material with a relatively high temperature resistance is advantageously used for a coating or impregnation of the tubular hollow body, such as the aforementioned poly- or Epoxyisocyanuratharz, and on the other a temperature-resistant, dimensionally stable foam at higher temperatures, such as For example, the already mentioned PIR foam of fire protection class B1S-D0 or AI.
  • Hard foam has a specific weight of 40 kg / m 3 and is thus very light, but on the other hand has such a hardness that it can be drilled or otherwise processed. This makes it possible to hard foam on the opposite narrow sides of the adjacent lightweight components in their
  • the grooves and springs on the opposite narrow sides of adjacent lightweight components can also be formed by profiles made of metal or plastic, which are glued by the rigid foam with the hollow profile.
  • Fire protection class AI can also be achieved in that the hard foam consists of microscopic hollow spheres of glass, which are embedded in a non-combustible matrix, such as a waterglass adhesive.
  • the transport weight of the lightweight components according to the invention is the lowest when the parallel chambers are filled with air. However, it is also possible for sound and / or
  • Thermal insulation already in the manufacture of lightweight construction a suitable material with a low specific weight to introduce into the chambers, such as a polystyrene granules, paper flakes or a fibrous insulating material.
  • a suitable material with a low specific weight to introduce into the chambers such as a polystyrene granules, paper flakes or a fibrous insulating material.
  • Heavier soundproofing materials and especially sand which has a very good sound-insulating effect, are preferably filled only in the course of assembly of the lightweight components in the chambers.
  • sound insulation materials preferably flowable materials, such as sand or polystyrene granules are used, because these materials can be easily filled from above into the open-topped chambers, where they then fall by gravity down.
  • the chambers can also be filled with a fibrous or flake-shaped sound and / or heat-insulating material which can be blown into the chambers, for example, or with an open-cell foam with which the chambers are foamed for sound and / or thermal insulation become.
  • a filling of the chambers with the hard foam is also a preferred embodiment of the invention.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the rigid foam has at least one and preferably above all wall elements forms two flat broadside surfaces.
  • the lightweight component may also be provided with one or two additional cover layers, which are formed by a voltage applied to a broad side against the hard foam and / or the hollow profile plate.
  • the refractory plates of a mineral material used preferably mineral plates of magnesium oxide and magnesium chloride with a glass fiber reinforcement, which are commercially available under the name Megapan and in a thickness of a few millimeters as a topcoat on the Lightweight element can be attached so that they form the visible outer surfaces.
  • the plates are preferably connected by the rigid foam with the hollow profile or glued to this.
  • Figure 1 is a partially cut away perspective view of parts of two lightweight wall elements.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of one of the lightweight wall elements of FIG. 1;
  • FIG. Fig. 3 is a partially cut away perspective view of parts of two modified lightweight wall elements;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion of one of the lightweight wall elements of FIG. 3;
  • Fig. 5 is a partially cut away perspective view of parts of two further modified lightweight wall elements
  • Fig. 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of one of the lightweight wall elements of Fig. 5;
  • Fig. 7 is a partially cut away perspective view of a portion of yet another modified lightweight wall element
  • Fig. 8 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the lightweight wall elements of Fig. 7; 9 is an enlarged side view of a portion of a top bar for the upper or lower end of the
  • Fig. 10 is an enlarged bottom view of the portion of the end strip of Fig. 4;
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a portion of another lightweight wall element
  • Fig. 12 is an enlarged cross-sectional view of a part of still another lightweight wall element
  • Figure 13 is an enlarged cross-sectional view corresponding to Figure 10, but with a heat-insulating granules in a part of the chambers ..;
  • Fig. 14 is a cross-sectional view of a columnar
  • Fig. 15 is a sectional view of a formed as a floor or ceiling plate lightweight construction element
  • Fig. 16 is a partially cut away enlarged
  • Fig. 17 is a partially cut away enlarged
  • FIG. 1 perspective cutaway view of another designed as a floor or ceiling slab lightweight construction element.
  • the structural or supporting lightweight components 2 shown in the drawing each contain a multi-chamber hollow section 4, the one or more rows of chambers 6 with parallel longitudinal central axes 8 and one in the direction of the longitudinal central axes
  • the hollow body 12 are embedded in a hard foam 18, which the gusset 20 between the adjacent tubular
  • Hollow bodies 12 fills and the hollow body 12 also
  • the tubular hollow bodies 12 are arranged inside the lightweight member 2 in a parallel and vertical alignment side by side.
  • the hollow body 12 of the lightweight components 2 in Figures 1 to 8 and 14 to 17 lie with their outer peripheral surfaces 14 against the outer peripheral surfaces 14 of adjacent hollow body 12, so that the hollow body 12 are mutually supported.
  • the lightweight wall elements 2 in Figures 1 to 8 depending on the thickness of the wall member 10 and the
  • the lightweight wall element 2 includes a plurality of rows of tubular hollow bodies 12, the longitudinal center axes 8 are the
  • this is the volume of filled with foam 18
  • the tubular hollow bodies 12 consist of several completely or partially glued together wound layers or layers of recycled paper.
  • Each of the layers or layers may consist of helical paper strips that are continuously wound on a mandrel so that they overlap with adjacent coils or strips, adhering to one another at the points of overlap.
  • the layers may also consist of wider sheets or webs wound in the circumferential direction of the hollow body 12.
  • the recycled paper has no special quality requirements.
  • the tubular hollow bodies 12 In lightweight construction elements 2 in the form of wall or support elements, the tubular hollow bodies 12 have a length corresponding to the height of the wall or support element 2 and are open at their opposite ends. The ratio between the outer diameter and the wall thickness of the tubular
  • Hollow body 12 is greater than 25: 1, preferably greater than 50: 1 and is best between about 50: 1 and about 100: 1. In the latter case, the wall thickness of
  • Hollow body 12 at a diameter of about 50 mm about 0.5 mm.
  • the weight of the hollow body 12 coated with resin 10 prior to its embedding in the hard foam 18 is less than 100 g per meter length, preferably less than 50 g and most preferably less than 25 g.
  • Resin 10 used for coating is an MDI based epoxy or polyisocyanurate reactive resin or a modified epoxy or polyisocyanurate reaction resin, both commercially available under the name
  • Blendur are available from Bayer MaterialScience. Depending on the composition, these resins either trimerize after addition of a catalyst by the addition of heat or without the need for a catalyst by heat alone to form a highly crosslinked thermosetting resin or plastic having excellent thermal stability. The crosslinking or curing of the resin occurs subsequent to the application of the resin 10 to the outer and inner peripheral surfaces
  • the finished tubular hollow body 12 are introduced in the desired number and arrangement in a closable mold with a shape corresponding to the shape and dimensions of the lightweight elements 2 mold cavity, so that the open ends of the chambers 6 to the opposite Front ends of the hollow body 12 are closed by mold walls of the mold. Subsequently, the gaps or gussets 20 are foamed between the adjacent hollow bodies 12 with the hard foam 18, which consists of a PIR foam and is cured in the mold.
  • the hard foam 18 which consists of a PIR foam
  • the lightweight wall elements 2 in Figures 1, 2, 5, 6, 7 and 8 are not provided at its two opposite broad sides 22 with one or two additional cover layers, so that they essentially only from the tubular hollow bodies 12 and the hard foam 18th exist, which fills the gaps or gusset 20 between the outer periphery 14 of the adjacent hollow body 12 and in this case, the surfaces of the two broad sides 22 of the lightweight elements 2 forms.
  • foam can be used as rigid foam with advantage a so-called integral foam, in which the hardness of the cured foam in the direction of the surfaces of the broadsides 22 increases.
  • tubular hollow bodies 12 having an outer diameter of 50 mm have a weight per unit area of less than 3 kg / m 2 and preferably less than 2 kg / m 2 .
  • the weight per unit area of these lightweight components 2 is approximately 1.5 to 2 kg / cm 2 , the weight per unit area of the untreated
  • Coating used resin 10 0.55 to 0.60 kg / m 2 and the basis weight of the rigid foam 18 is 0.55 to 0.65 kg / m 2 , so that these three components thus deliver about one-third of the basis weight.
  • the resin may, for example, be polyurethane, in which a woven or scrim of glass fibers, synthetic fibers or carbon fibers is embedded.
  • cover layers of other materials such as, for example, mineral fiber cover plates, which consist of one with glass fibers reinforced mixture of magnesium oxide and magnesium chloride, abut with their inner surfaces against the adjacent row of hollow bodies 12 and are bonded by the hard foam 18 with the tubular hollow bodies 12. Possibly.
  • the rigid foam 18 is a PIR foam, ie polyurethane foam, which is crosslinked higher than the conventional polyurethane foam and is thus dimensionally stable even at higher temperatures. Due to the dimensional stability and the relatively small pore dimensions of less than 1 mm, the hard foam 18 in the production of the lightweight wall elements 2 in Figures 1 to 8 on the two opposite vertical narrow sides of each wall element 2 to a groove 30 and to a spring 32nd be formed so that adjacent wall elements 2 by means of a tongue and groove joint 30, 32 are interconnected.
  • PIR foam ie polyurethane foam
  • the lightweight wall elements 2 are each provided at its upper and lower ends with a closure strip 34.
  • the end strip 34 has a planar broad side 36 facing away from the ends of the hollow bodies 12.
  • Broadside 38 is a series of cylindrical projections 40 whose outer diameter is slightly smaller than that
  • the tubular hollow body 12 so that they can be inserted into the open ends of the chambers 6 at the front ends of the hollow body 12 and thus improve the cohesion of the hollow body 12 at the top and bottom.
  • the free ends of the projections 40 are tapered or chamfered.
  • the end strips 34 have a length and width of the lightweight wall elements 2 corresponding length and width and can at the
  • the strips 34 can each be offset from the tongue and groove joints 30, 32 are attached to the joints of adjacent lightweight wall elements 2, so that they the shocks
  • lightweight wall elements 2 having a height of 980 mm, a width of 250 mm and a thickness of 56 mm, consisting of a series of cylindrical tubular hollow bodies 12, which at their outer and inner peripheral surfaces 14, 16 with an epoxy or polyisocyanurate
  • Reaction resin 10 are coated, and two cover layers 28 of mineral fiber cover plates with a thickness of 3 mm on both broad sides and a filling of rigid PIR foam 18 in the interstices or gussets 20 between the tubular hollow bodies 12 and the cover layers 28 of FIG
  • the high carrying capacity of the lightweight elements 2 in the direction of the longitudinal center axes 8 of the tubular hollow body 12 is achieved by the coating of the outer and inner peripheral surfaces 14 and 16 of the hollow body 12 with the resin 10, after its crosslinking and curing the compressive strength of the hollow body 12 in the direction of their Longitudinal central axes 8 increased by a multiple.
  • the multi-chamber hollow profile 4 does not consist of one or more rows of individual interconnected hollow bodies 12, but of two or more
  • abutting and interconnected plates 42 each having a cross section in the form of a sine wave with alternating projections in the form of wave crests 44 and
  • Wave crests 44 and the wave troughs 46 of adjacent plates 42 are offset from each other by one half-wave, so that in each case the wave crests 44 and the wave troughs 46 of the two plates 42 are opposite, with respective opposite wave crests 44 abut with their crests 50 against each other and the crests 50 together are glued.
  • a row of juxtaposed chambers 6, which have the same cross sections, which remain the same in the direction of the longitudinal axes of the chambers 6, is formed between two adjacent plates 42.
  • the adjacent chambers 6 are separated from each other by the adhesive 50 at the apexes 50.
  • Panels 42 like the hollow profiles 6, consist of one or more paper layers and are on their chambers 6
  • Hollow body 12 described.
  • the resin 10 used for coating is the same as previously described.
  • Form the boundary walls of the chambers 6 are similar, as previously described for the hollow body 12.
  • the lightweight construction elements 2 in FIGS. 11 to 13 are wall elements.
  • the wall element 2 in Fig. 11 is like the wall element 2 in Fig. 3 and 4 with two flat cover layers 28 in the form of thin mineral fiber plates or from a Provided fiber-reinforced resin, which abut against the apex 56 of the troughs 46 and are glued between them with hard foam 18 to the multi-chamber hollow section 4, wherein the hard foam 18, the gusset 20 between the chambers 6 facing away from the outer surfaces 54 of the plates 42 and the
  • Cover layers 28 fills.
  • the multi-chamber hollow section 4 of the wall element 2 in Fig. 11 consists of two superimposed plates 4
  • the chambers 6 of adjacent rows are each in the lateral direction by half the chamber width
  • the inner plates 42 are each with the crests 50 of their peaks 44 against one of the two
  • Hard foam 18 fills the gusset 20 between the outer surfaces facing away from the chambers 6 54 of the outermost plates 42 and forms the surfaces of the two broad sides 22 of the
  • the lightweight construction element 2 shown in FIGS. 15 and 16 in the form of a plate-shaped ceiling or floor element consists of a plurality of short tubular hollow bodies 12 embedded in the hard foam 18 (shown only in FIG. 15).
  • the hollow body 12 are vertically aligned and are each with its outer periphery 14 against the outer periphery 14 of adjacent hollow body 12, with which they are glued back through the hard foam 18 in the interstices or gussets 20.
  • the cover layers 28 may be made of any suitable material. Grooves (not shown) and springs 32 are again provided on the narrow sides of the lightweight components 2, so that adjacent elements 2 can be connected to each other by tongue and groove joints 30, 32.
  • Fig. 17 shows a cross section through a part of another lightweight element 2 in the form of a plate-shaped ceiling or floor element, in which the open ends of the chambers 6 are closed instead of by plate-shaped cover layers 28 by layers 60 of a fiber-reinforced synthetic resin 62.
  • the hollow body 12 as in the ceiling or
  • Hollow body 12 rests with its outer peripheral surface 14 against the outer peripheral surfaces 14 of six adjacent hollow bodies 12. Subsequently, the mutually adjacent hollow body 12 by means of the resin 10 existing
  • the fiber reinforced resin 62 closed by a fleece 64, fabric or scrim made of synthetic resin, glass or carbon fibers on each upturned broadside of the honeycomb structure is placed so that it completely covers the open ends of the chambers 6. Subsequently, the nonwoven fabric 64, fabric or scrim is impregnated with the curable synthetic resin 62, which is cast in a thin layer on the upper side of the nonwoven fabric 64, fabric or scrim, and through the nonwoven fabric 64, fabric or scrim to the ends of the hollow bodies 12 penetrates where it adheres during curing.
  • tubular chambers 6 enclosed by the multi-chambered hollow profile 4 can either be empty or contain a heat- or sound-insulating material, for example

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein tragfähiges oder tragendes Leichtbauelement (2) mit einer oder mehreren Reihen von parallelen Kammern (6), die jeweils von röhrenförmigen Begrenzungswänden (12, 42) umgeben sind, wobei die Begrenzungswände (12, 42) mindestens teilweise aus Papier bestehen. Um die Tragfähigkeit der Leichtbauelemente (2) zu erhöhen und ihr Flächengewicht zu verringern, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen dass die Begrenzungswände (12, 42) miteinander verbunden sind und ein Mehrkammer-Hohlprofil (4) bilden, das in Richtung der Längsmittelachsen (8) der Kammern (6) einen gleich bleibenden Querschnitt besitzt und dass die den Kammern (6) zugewandten inneren Oberflächen (16, 52) und die von den Kammern abgewandten äusseren Oberflächen (14, 54) der Begrenzungswände (12, 42) mit einer Wasser abweisenden und die Biege- und/oder Druckfestigkeit des Papiers erhöhenden Beschichtung (10) und/oder Imprägnierung versehen sind.

Description

Tragfähiges oder tragendes Leichtbauelement
Die Erfindung betrifft ein tragfähiges oder tragendes
Leichtbauelement mit einer oder mehreren Reihen von parallelen Kammern, die jeweils von röhrenförmigen Begrenzungswänden umgeben sind, wobei die Begrenzungswände mindestens teilweise aus Papier bestehen. Aus der DE 100 18 710 AI ist bereits ein als Wandelement ausgebildetes Leichtbauelement der eingangs genannten Art mit einer Tragstruktur bekannt, die aus nebeneinander und/oder übereinander angeordneten röhrenförmigen Hohlkörpern besteht und eine Beschichtung zur Bildung der Wandflächen trägt. Die länglichen röhrenförmigen Hohlkörper sind aus Papier, Pappe,
Kunststoffen oder dergleichen hergestellt. Recyclingpapier wird als preiswertes Ausgangsmaterial zur Herstellung der Hohlkörper besonders bevorzugt, da die raue Oberfläche in diesem Fall die Haftung der vorzugsweise als Putzschicht ausgebildeten
Beschichtung verbessert. Die Putzschicht erhöht jedoch das Gewicht der Leichtbauelemente, ohne dass durch sie die
Tragfähigkeit der Tragstruktur verbessert wird. Außerdem besitzen unbehandelte röhrenförmige Hohlkörper aus Papier oder Pappe in ihrer Längsrichtung nur eine begrenzte Tragfähigkeit, sofern sie nicht sehr dicke Begrenzungswände aufweisen, was jedoch wiederum das Gewicht der Leichtbauelemente erhöht. Ein weiterer Nachteil der bekannten Leichtbauelemente besteht darin, dass aus Papier bestehende röhrenförmige Hohlkörper leicht aus der Umgebung oder aus der Putzschicht Wasser
aufsaugen können, wodurch ihre Tragfähigkeit stark abnimmt.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein tragfähiges oder tragendes Leichtbauelement der eingangs genannten Art mit einer sehr hohen Tragfähigkeit und einem sehr geringen Gewicht oder Flächengewicht zu schaffen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Begrenzungswände miteinander verbunden sind und ein Mehrkammer- Hohlprofil bilden, das in Richtung der Längsmittelachsen der Kammern einen gleich bleibenden Querschnitt besitzt, und dass die den Kammern zugewandten inneren Oberflächen und die von den Kammern abgewandten äußeren Oberflächen der Begrenzungswände mit einer Wasser abweisenden und die Biege- und/oder
Druckfestigkeit des Papiers erhöhenden Beschichtung und/oder Imprägnierung versehen sind.
Durch Versuche wurde festgestellt, dass sich durch eine Wasser abweisende und die Biege- und/oder Druckfestigkeit des Papiers erhöhende Beschichtung oder Imprägnierung die Tragfähigkeit des Mehrkammer-Hohlprofils gegenüber derjenigen der nebeneinander angeordneten, mit einer Putzschicht versehenen röhrenförmigen Hohlkörper aus unbehandeltem Papier gemäß DE 100 18 710 AI bei entsprechenden Querschnittsabmessungen und Wandstärken um ein Vielfaches steigern lässt, und damit auch die Tragfähigkeit des gesamten Leichtbauelements. Gleichzeitig verhindert die Wasser abweisende Beschichtung nach der Montage des Leichtbauelements, dass im Lauf der Lebensdauer des Leichtbauelements Feuchtigkeit in das Papier eindringt, was die Festigkeit des Hohlprofils und damit die Tragfähigkeit des Leichtbauelements beeinträchtigen könnte .
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf mindestens eine von den Kammern abgewandte Außenseite des
Mehrkammer-Hohlprofils ein Hartschaum aufgebracht ist. Durch die Verwendung eines Hartschaums als Deckschicht oder
alternativ als Zwischenschicht zwischen der Außenseite des
Hohlprofils und einer zusätzlichen Deckschicht lässt sich im Vergleich zu dem bekannten Leichtbauelement das Gewicht weiter reduzieren und zum anderen auch die Festigkeit erhöhen, da Hartschaum trotz eines sehr geringen spezifischen Gewichts eine höhere Festigkeit als Putz oder Gips besitzt. Auch durch die gegenseitige Verbindung der Begrenzungswände der Kammern kann die Tragfähigkeit gesteigert werden, da auf diese Weise ein Ausknicken einzelner Begrenzungswände oder Wandabschnitte erschwert wird. Bei flachen Leichtbauelementen mit einer
Vielzahl von kurzen nebeneinander angeordneten Hohlkörpern, die gemeinsam eine Wabe bilden, kann auch auf den Hartschaum verzichtet werde, da das Ausknicken einzelner Begrenzungswände oder Wandabschnitte durch die geringe Länge der Hohlkörper verhindert wird. In diesem Fall sind die Begrenzungswände der benachbarten
Kammern zweckmäßig durch die auf die äußeren Oberflächen der Begrenzungswände aufgebrachte Wasser abweisende Beschichtung miteinander verbunden, welche die gegeneinander anliegenden Begrenzungswände miteinander verklebt. Dort, wo ein Hartschaum auf die Außenseite des Mehrkammer-Hohlprofils aufgebracht ist, sind die Begrenzungswände der benachbarten Kammern zweckmäßig durch den Hartschaum miteinander verbunden, der ebenfalls als Kleber oder Bindemittel wirkt und die Begrenzungswände
zusammenhält .
Mit der erfindungsgemäßen Merkmalskombination lassen sich plattenförmige Leichtbauelemente mit einem Flächengewicht von weniger als 2 kg/m2 bei einer Dicke von etwa 50 mm herstellen, die bei einer Breite von 1 000 mm imstande sind, parallel zur Richtung der Längsmittelachsen der Kammern Lasten von mehr als 10 t zu tragen.
Um das Vordringen von Feuchtigkeit zum Papier zu verhindern, sind die Begrenzungswände der Kammern sowohl an ihrem inneren und äußeren Umfang mit der Beschichtung und/oder Imprägnierung versehen, so dass weder von innen noch von außen Feuchtigkeit bis zum Papier vordringen und dadurch die Biege- und/oder
Druckfestigkeit der Begrenzungswände der Kammern und damit des Leichtbauelements beeinträchtigen kann. Außerdem kann durch eine beidseitige innere und äußere Beschichtung und/oder
Imprägnierung eine größere Steigerung der Biege- und/oder Druckfestigkeit als im Fall einer einseitigen Beschichtung und/oder Imprägnierung und damit eine weitere Erhöhung der Tragfähigkeit der Leichtbauelemente erreicht werden. Vorzugsweise besteht die Beschichtung und/oder Imprägnierung aus einem Harz, das entweder nach oder während der Herstellung der röhrenförmigen Hohlkörper aus Papier in flüssigem Zustand auf die inneren und äußeren Umfangsflächen der röhrenförmigen Hohlkörper aufgebracht wird und dann aushärtet. Zweckmäßig wird ein Harz verwendet, das mit oder ohne Zufuhr von Wärme schnell härtet, bevorzugt ein duroplastisches Reaktionsharz in Form eines Zweikomponenten-Systems , das neben dem Reaktionsharz einen Beschleuniger oder Katalysator zur Beschleunigung der Aushärtung umfasst. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht die Verwendung eines Poly- oder Epoxyisocyanuratharzes vor, zum Beispiel eines P.oly- oder Epoxyisocyanuratharzes, das von der Firma Bayer MaterialScience unter der Bezeichnung
Blendur erhältlich ist. Alternativ können jedoch auch andere Harze verwendet werden, wie zum Beispiel Epoxidharze oder
Phenolharze, die in ausgehärtetem Zustand ebenfalls Wasser abweisend sind und die Biege- und/oder Druckfestigkeit der röhrenförmigen Hohlkörper aus Papier erhöhen.
Gemäß einer ersten Erfindungsalternative besteht das Hohlprofil aus einer oder mehreren Reihen von nebeneinander angeordneten röhrenförmigen Hohlkörpern, die mit ihrem äußeren Umfang gegen den äußeren Umfang benachbarter röhrenförmiger Hohlkörper anliegen und mit den benachbarten Hohlkörpern verklebt sind, wobei jeder Hohlkörper eine der parallelen Kammern begrenzt. Um das Einbringen von Hartschaum in die Zwischenräume oder Zwickel zwischen benachbarten Hohlkörpern zu erleichtern, kann das Hohlprofil alternativ jedoch auch aus einer oder mehreren
Reihen von im Abstand nebeneinander angeordneten röhrenförmigen Hohlkörpern bestehen, so dass der fließfähige Hartschaum von einer Seite her in eine zuvor mit den Hohlkörpern bestückte
Form eingebracht werden kann, wo er durch die Lücken zwischen den benachbarten Hohlkörpern hindurch dringt und so die gesamte Form ausfüllt. Diese Alternative ist vor allem für Wandelemente geeignet, die nur eine oder zwei Reihen von langgestreckten, in Hartschaum eingebetteten Hohlkörpern enthalten. Insbesondere können derartige Wandelement gut zur Herstellung von Wänden von Frachtcontainern, Eisenbahnwagen oder anderen Transportmitteln eingesetzt werden, wo ein geringes Flächengewicht besonders von Vorteil ist. Um die Herstellung derartiger röhrenförmigen Hohlkörper aus
Papier zu erleichtern, besitzen diese vorteilhaft zylindrische äußere und innere Umfangsflächen bzw. einen kreisringförmigen Querschnitt, so dass sie sich auf vorhandenen Maschinen
herstellen lassen, wie sie zum Beispiel bei der Fertigung von Wickelkernen aus Papier oder Pappe von Küchenpapierrollen oder Toilettenpapierrollen eingesetzt werden. Diese Wickelkerne werden hergestellt, indem zwei oder mehr streifenförmige
Schichten aus Papier schraubenförmig und einander überlappend auf einen Dorn aufgewickelt werden, wobei ein Kleber in den Überlappungsbereichen auf einen oder beide Papierstreifen aufgebracht wird. Alternativ können die röhrenförmigen
Hohlkörper jedoch auch hergestellt werden, indem breitere Bogen oder Bahnen aus Papier in Umfangsrichtung der röhrenförmigen Hohlkörper in mehreren Schichten übereinander gewickelt werden. Diese Erfindungsalternative besitzt eine besonders hohe
Tragfähigkeit.
Wenn die röhrenförmigen Hohlkörper gemäß dieser Alternative mit ihren äußeren Umfangsflächen gegen die äußeren Umfangsflächen benachbarter röhrenförmiger Hohlkörper anliegen und durch die Beschichtung und/oder den Hartschaum miteinander verklebt sind, kann das tragende Leichtbauelement weiter versteift und im Falle eines Einsatzes als plattenförmiges Wandelement oder als säulenförmiges Stützelement seine Druckfestigkeit in vertikaler Richtung weiter erhöht werden, da sich die benachbarten
röhrenförmigen Hohlkörper gegenseitig abstützen und sich gegenseitig in ihrer Lage festhalten, was einem Knicken einzelner röhrenförmiger Hohlkörper unter Last entgegenwirkt. Durch die gegenseitige Anlage benachbarter röhrenförmigen
Hohlkörper kann auch das Volumen der Kammern im Inneren .der röhrenförmigen Hohlkörper im Vergleich zum Gesamtvolumen des
Leichbauelements vergrößert und damit das Gewicht des letzteren ohne Beeinträchtigung der Tragfähigkeit weiter verkleinert werden, da die letztere zu einem großen Teil von den
röhrenförmigen Hohlkörpern geliefert wird.
Gemäß einer zweiten Erfindungsalternative wird das Hohlprofil von zwei oder mehr Platten mit vorzugsweise wellenförmigem Profil gebildet, die abwechselnde parallele Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen und so aufeinander gelegt werden, dass die Vorsprünge benachbarter Platten gegeneinander anliegen und miteinander verklebt werden können. Auf diese Weise werden jeweils zwischen den Vertiefungen der benachbarten Platten die parallelen Kammern erzeugt, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet und ebenso wie die Kammern in den röhrenförmigen Hohlkörpern von benachbarten Kammern getrennt sind. Diese
Erfindungsalternative lässt sich leichter herstellen.
Ähnlich wie zuvor beschrieben, sorgt die Verklebung zwischen den benachbarten Platten dafür, dass diese sich gegenseitig abstützen und ein Ausknicken einzelner Platten verhindert wird. Zur Verklebung der benachbarten Platten wird zweckmäßig die auf die Oberflächen der Begrenzungswände aufgebrachte Wasser abweisenden Beschichtung genutzt. Bei dem verwendeten Papier handelt es sich vorzugsweise um
Papier geringer Qualität, zweckmäßig um ein Recyclingpapier, das ohne die Beschichtung und/oder Imprägnierung nur eine geringe Biege- und/oder Druckfestigkeit besitzen muss, das hingegen vorzugsweise eine raue Oberfläche und eine gewisse Saugfähigkeit besitzen sollte, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Menge der flüssig aufgebrachten Beschichtung und/oder Imprägnierung an der Oberfläche des Papiers haften bleibt und vorteilhaft mindestens zum Teil in das Papier eindringt . Durch Versuche wurde festgestellt, dass bereits eine relativ geringe Wandstärke der Begrenzungswände der Kammern ausreicht, um dem Leichtbauelement eine sehr hohe Tragfähigkeit zu
verleihen, so dass die Begrenzungswände gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus weniger als acht übereinander liegenden Schichten oder Lagen, bevorzugt aus weniger als fünf Schichten oder Lagen und am besten aus nur zwei bis drei Schichten oder Lagen aus Papier bestehen, so dass die Wandstärke der Begrenzungswände weniger als 4 mm, bevorzugt weniger als 2 mm und am besten weniger als 1 mm beträgt. Bei dieser Wandstärke der Begrenzungswände können die Kammern zweckmäßig Querschnittsabmessungen von etwa 50 mm aufweisen, so dass das Verhältnis zwischen der Wandstärke der röhrenförmigen Hohlkörper und den Querschnittsabmessungen zweckmäßig weniger als 1 : 25, vorzugsweise weniger als 1 : 50 und am besten etwa 1 : 100 beträgt. Mit solchen Abmessungen können tragende
Leichtbau-Wandelemente hergestellt werden, die beim Bau
einstöckiger Häuser mit Dach keine Stützkonstruktion
erforderlich machen. Wenn das Leichtbauelement als plattenförmiges Wandelement oder als säulenförmiges Stützelement eingesetzt werden soll, wird das Hohlprofil so ausgerichtet, dass die Längsachsen der parallelen Kammern eine vertikale Ausrichtung besitzen. Dadurch besitzen die Begrenzungswände in der Richtung, in der das
Gewicht von darüber angeordneten Bauteilen auf das tragende
Wand- oder Stützelement einwirkt, ihre größte Druckfestigkeit, so dass das Wand- oder Stützelement eine maximale Tragfähigkeit erhält. Das Hohlprofil erstreckt sich dabei vorteilhaft
durchgehend von einem oberen bis zu einem unteren Ende des Leichtbauelements. Wenn dem Wand- oder Stützelement eine relativ kleine Dicke verliehen werden soll, umschließt das Hohlprofil zweckmäßig nur eine einzige Reihe von nebeneinander angeordneten Kammern, deren Längsmittelachsen im Querschnitt zweckmäßig auf einer Linie liegen.
Demgegenüber können bei größeren Wanddicken zwei oder mehr Reihen von Kammern nebeneinander angeordnet werden, wobei die Kammern von benachbarten Reihen zweckmäßig gegeneinander versetzte Längsmittelachsen aufweisen, um für eine möglichst dichte Packung der Kammern und ein geringes Flächengewicht zu sorgen. Wenn das Hohlprofil aus parallelen zylindrischen
Hohlkörpern besteht, füllt der Hartschaum die Zwickel zwischen den röhrenförmigen Hohlkörpern, wobei er benachbarte Hohlkörper miteinander verbindet und eine gegenseitige Verlagerung oder Verschiebung benachbarter Hohlkörper unter Last verhindert.
Ein zusätzliche Versteifung des Leichtbauelements kann dadurch erreicht werden, dass auf eine oder beide Breitseiten eine oder mehrere Schichten aus einem faserverstärkten Harz, wie zum
Beispiel Polyurethan mit einem darin eingebetteten Fasergewebe oder Fasergelege, aufgebracht werden, vorzugsweise direkt auf die ebene Oberfläche des Hartschaums . Über der faserverstärkten Harzschicht kann eine Oberflächendeckschicht als Abschluss aufgebracht werden.
An den oberen und unteren Enden jedes Wand- oder Stützelements sind vorzugsweise Abschlusselemente angebracht, welche die offenen oberen und unteren Enden der Kammern verschließen. Die Abschlusselemente von Leichtbau-Wandelementen sind bevorzugt langgestreckt und erstrecken sich entlang des oberen und des unteren Endes, wobei sie an einer Seite mit Vorsprüngen
versehen sind, die sich in die offenen Enden der parallelen Kammern einführen lassen. Die Abschlusselemente sorgen zum einen dafür, dass das obere und untere Ende der Kammern
geschlossen wird und die Wand- oder Stützelemente an den oberen und unteren Enden keine Öffnungen aufweisen, und verbessern zum anderen auch den Zusammenhalt Wand- oder Stützelemente, wenn diese aus röhrenförmigen Hohlkörpern bestehen. Die
Abschlusselemente werden zweckmäßig durch den Hartschaum mit dem Rest des Leichtbauelements verbunden, zum Beispiel indem sie vor dem Aushärten des Hartschaums angebracht werden.
Wenn das Leichtbauelement als plattenförmiges Boden- oder
Deckenelement eingesetzt werden soll, weisen die parallelen Kammern ebenfalls vertikale Längsmittelachsen auf, wobei dann jedoch eine Vielzahl von kurzen röhrenförmigen Hohlkörpern oder kurzen Platten mit wellenförmigem Profil in Reihen versetzt nebeneinander angeordnet werden, so dass sie senkrecht zu den Breitseitenflächen des Boden- oder Deckenelements ausgerichtet sind und gemeinsam eine Wabenstruktur bilden. In diesem Fall können die oberen und die unteren Enden der Kammern bzw. der Wabenstruktur durch Platten verschlossen werden, die gegen die fluchtenden oberen bzw. unteren Stirnflächen des Hohlprofils anliegen .
Alternativ können die oberen und die unteren Enden der Kammern bzw. der Wabenstruktur auch durch eine oder mehrere Lagen eines faserverstärkten Harzes oder Kunstharzes verschlossen werden, zum Beispiel indem die Faserverstärkung als Vlies, Gewebe oder Gelege aus Fasern auf die jeweils nach oben gedrehten oder ausgerichteten Breitseiten der Wabenstruktur aufgelegt wird, so dass das Vlies, Gewebe oder Gelege die offenen Enden der
Kammern vollständig bedeckt, und indem es dann mit dem Harz getränkt und das Harz ausgehärtet wird. Bei dem Harz kann es sich vorzugsweise um ein bei Zufuhr von Wärme oder UV-Strahlung vernetzendes und dadurch aushärtendes duroplastisches Kunstharz oder um ein Zwei-Komponenten-Harz handeln. Die Faserverstärkung kann je nach Festigkeitsanforderung aus Glas-, Kohle-, Aramid- oder Kunstfasern bestehen. Bei Bedarf können eine oder mehrere weitere Lagen faserverstärktes Harz und ggf. eine zusätzliche Oberflächendeckschicht als Abschluss aufgebracht werden. Alternativ kann die Wabenstruktur auch mit ihren jeweils nach unten gedrehten Breitseiten auf eine mit dem Harz getränkte Lage aus dem Faservlies, -gewebe oder -gelege aufgelegt werden, um die Enden der Kammern zu verschließen. In beiden Fällen verbinden sich die Enden der Begrenzungswände der Kammern beim Aushärten des Harzes mit diesem, so dass sie anschließend fest mit den Lagen aus faserverstärktem Harz verklebt sind und ein Boden- oder Deckenelement mit hoher Biegesteifigkeit bilden. Diese Art von Leichtbauelement kann mit Vorteil als Boden- oder Deckenelement für einen Fracht- oder Wohncontainer, wie einen See- oder Transportcontainer eingesetzt werden, da die Böden und Decken der letzteren augenblicklich noch aus so genannten Multiplexplatten aus einem Tropenholz hergestellt werden, das nicht mehr lange verfügbar ist.
Als Hartschaum wird bevorzugt ein Hartschaum verwendet, der ein großes Gesamtporenvolumen und damit ein geringes spezifisches Gewicht besitzt, bei dem jedoch die einzelnen Poren sehr klein sind und vorzugsweise Querschnittsabmessungen von weniger als 1 mm, besser von weniger als 0,5 mm aufweisen. Der Hartschaum kann ein aushärtender ReaktionsSchaumstoff sein, zum Beispiel ein höher vernetzter Hart-Polyurethanschaum, der auch als PIR- Schaum bezeichnet wird. Beim Einsatz eines solchen Hartschaums können zwei oder mehr Komponenten des Ausgangsmaterials in eine die röhrenförmigen Hohlkörper enthaltende Form eingebracht und in der Form vernetzt oder ausgehärtet werden. Alternativ kann auch ein Hartschaum verwendet werden, der aus einer Vielzahl von Mikrohohlkörpern in einer umgebenden Matrix besteht, zum Beispiel so genannten Mikroballs, das heißt mikroskopisch kleinen Hohlkörpern aus Glas, die in die Matrix eingebettet sind.
Wenn die tragenden Leichtbauelemente beim Bau von Gebäuden oder dergleichen eingesetzt werden, müssen sie eine ausreichende Feuerbeständigkeit aufweisen, wobei in Deutschland zumindest Brandschutzklasse B1S-D0 gefordert, jedoch Brandschutzklasse A bevorzugt wird. Um die Feuerbeständigkeit der Leichtbauelemente zu erhöhen, wird vorteilhaft zum einen zur Beschichtung oder Imprägnierung der röhrenförmigen Hohlkörper ein Material mit einer relativ hohen Temperaturbeständigkeit verwendet, wie das bereits genannte Poly- oder Epoxyisocyanuratharz , und zum anderen ein temperaturbeständiger, bei höheren Temperaturen formstabiler Hartschaum, wie zum Beispiel der bereits genannte PIR-Schaum der Brandschutzklasse B1S-D0 oder AI. Dieser
Hartschaum weist ein spezifisches Gewicht von 40 kg/m3 auf und ist damit sehr leicht, besitzt aber andererseits eine solche Härte, dass er gebohrt oder auf andere Weise bearbeitet werden kann . Dies ermöglicht es, den Hartschaum an den gegenüberliegenden Schmalseiten der benachbarten Leichtbauelemente bei deren
Herstellung zu einer Nut bzw. Feder zu formen, so dass sich die benachbarten Leichtbauelemente zusammenstecken und damit auf einfache Weise miteinander verbinden lassen. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Nuten und Federn nach der Herstellung der Leichtbauelemente an deren Schmalseiten in den Hartschaum einzufräsen. Alternativ können die Nuten und Federn an den gegenüberliegenden Schmalseiten benachbarter Leichtbauelemente auch von Profilen aus Metall oder Kunststoff gebildet werden, die durch den Hartschaum mit dem Hohlprofil verklebt sind.
Brandschutzklasse AI lässt sich auch dadurch erreichen, dass der Hartschaum aus mikroskopischen Hohlkugeln aus Glas besteht, die in eine nicht-brennbare Matrix eingebettet sind, wie zum Beispiel einen Wasserglas-Kleber.
Das Transportgewicht der erfindungsgemäßen Leichtbauelemente ist am geringsten, wenn die parallelen Kammern mit Luft gefüllt sind. Jedoch ist es auch möglich, zur Schall- und/oder
Wärmedämmung bereits bei der Herstellung der Leichtbauelemente ein geeignetes Material mit einem geringen spezifischen Gewicht in die Kammern einzubringen, wie zum Beispiel ein Polystyrol- Granulat, Papierflocken oder ein faserförmiges Dämmmaterial. Schwerere Schalldämmungsmaterialien und insbesondere Sand, der eine sehr gute schalldämmende Wirkung besitzt, werden bevorzugt erst im Zuge der Montage der Leichtbauelemente in die Kammern eingefüllt. Als Schalldämmungsmaterialien werden vorzugsweise fließfähige Materialien, wie Sand oder Polystyrol-Granulat verwendet, weil diese Materialien leicht von oben her in die nach oben offenen Kammern eingefüllt werden können, wo sie dann durch die Schwerkraft nach unten fallen. Alternativ können die Kammern jedoch auch mit einem faser- oder flockenförmigen schall- und/oder wärmedämmenden Material gefüllt werden, das zum Beispiel in die Kammern eingeblasen werden kann, oder mit einem offenporigen Schaumstoff, mit dem die Kammern zur Schall- und/oder Wärmedämmung ausgeschäumt werden. Eine Befüllung der Kammern mit dem Hartschaum stellt ebenfalls eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung dar.
Da ein Leichtbauelement mit einem Hohlprofil aus nebeneinander angeordneten zylindrischen röhrenförmigen Hohlkörpern oder aus Platten mit einem wellen- oder zickzackförmigen Profil eine als Wandoberfläche ungeeignete unebene Oberflächenstruktur besitzt, sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass vor allem bei Wandelementen der Hartschaum mindestens eine und bevorzugt zwei ebene Breitseitenflächen bildet. Jedoch kann das Leichtbauelement auch mit einer oder zwei zusätzlichen Deckschichten versehen sein, die von einer mit einer Breitseite gegen den Hartschaum und/oder das Hohlprofil anliegenden Platte gebildet werden.
Vorzugsweise werden im zuletzt genannten Fall zur Erhöhung der Feuerfestigkeit Platten aus einem mineralischen Werkstoff verwendet, vorzugsweise Mineralstoffplatten aus Magnesiumoxid und Magnesiumchlorid mit einer Glasfaserverstärkung, die im Handel unter der Bezeichnung Megapan erhältlich sind und die in einer Dicke von einigen Millimetern als Deckschicht auf dem Leichtbauelement angebracht werden, so dass sie die sichtbaren äußeren Oberflächen bilden. Die Platten werden bevorzugt durch den Hartschaum mit dem Hohlprofil verbunden bzw. an diesem festgeklebt .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise weg geschnittene perspektivische Ansicht von Teilen zweier Leichtbau-Wandelemente;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils von einem der Leichtbau-Wandelemente aus Fig. 1; Fig. 3 eine teilweise weg geschnittene perspektivische Ansicht von Teilen zweier modifizierter Leichtbau-Wandelemente;
Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils von einem der Leichtbau-Wandelemente aus Fig. 3;
Fig. 5 eine teilweise weg geschnittene perspektivische Ansicht von Teilen von zwei weiteren modifizierten Leichtbau- Wandelementen; Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils von einem der Leichtbau-Wandelemente aus Fig. 5;
Fig. 7 eine teilweise weg geschnittene perspektivische Ansicht eines Teils eines noch weiteren modifizierten Leichtbau- Wandelements ;
Fig. 8 eine vergrößerte Querschnittansieht eines Teils des Leichtbau-Wandelemente aus Fig. 7; Fig. 9 eine vergrößerte Seitenansicht eines Abschnitts einer Abschlussleiste für das obere oder untere Stirnende des
Leichtbau-Wandelement aus Fig. 1; Fig. 10 eine vergrößerte Unterseitenansicht des Abschnitts der Abschlussleiste aus Fig. 4;
Fig. 11 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils eines weiteren Leichtbau-Wandelements ;
Fig. 12 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils eines noch weiteren Leichtbau-Wandelements;
Fig. 13 eine vergrößerte Querschnittansicht entsprechend Fig. 10, jedoch mit einem wärmedämmenden Granulat in einem Teil der Kammern;
Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines säulenförmigen
Leichtbauelements ;
Fig. 15 eine Schnittansicht eines als Boden- oder Deckenplatte ausgebildeten Leichtbauelements ;
Fig. 16 eine teilweise weg geschnittene vergrößerte
perspektivische Ausschnittsansicht des Leichtbauelements aus
Fig. 15.
Fig. 17 eine teilweise weg geschnittene vergrößerte
perspektivische Ausschnittsansicht eines anderen als Boden- oder Deckenplatte ausgebildeten Leichtbauelements.
Die in der Zeichnung dargestellten tragfähigen oder tragenden Leichtbauelemente 2 enthalten jeweils ein Mehrkammer-Hohlprofil 4, das eine oder mehrere Reihen von Kammern 6 mit parallelen Längsmittelachsen 8 und einem in Richtung der Längsmittelachsen
8 gleich bleibenden Öffnungsquerschnitt umgibt. Bei den Leichtbauelementen 2 in den Figuren 1 bis 10 sowie 14 bis 17 besteht das Mehrkammer-Hohlprofil 4 aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen zylindrischen Hohlkörpern 12 aus Papier, deren äußere und innere Umfangsflächen 14, 16 mit einem Harz 10 beschichtet sind und zusammen mit der Beschichtung aus dem Harz 10 die Begrenzungswände der Kammern 6 bilden. Bei den Leichtbauelementen 2 in den Figuren 1 bis 10 sowie 14 bis 16 sind die Hohlkörper 12 in einen Hartschaum 18 eingebettet, der die Zwickel 20 zwischen den benachbarten röhrenförmigen
Hohlkörpern 12 füllt und die Hohlkörper 12 ebenfalls
miteinander verbindet.
Wenn es sich bei dem Leichtbauelement 2 um ein Wandelement handelt, wie in den Figuren 1 bis 8 dargestellt, oder um ein Stützelement, z.B. eine Säule, wie in Fig. 14 im Querschnitt dargestellt, sind die röhrenförmigen Hohlkörper 12 innerhalb des Leichtbauelements 2 in einer parallelen und vertikalen Ausrichtung nebeneinander angeordnet. Die Hohlkörper 12 der Leichtbauelemente 2 in den Figuren 1 bis 8 sowie 14 bis 17 liegen dabei mit ihren äußeren Umfangs flächen 14 gegen die äußeren Umfangsflächen 14 benachbarter Hohlkörper 12 an, so dass sich die Hohlkörper 12 gegenseitig abstützen. Bei den Leichtbau-Wandelementen 2 in den Figuren 1 bis 8 können in Abhängigkeit von der Dicke des Wandelements 10 und dem
Durchmesser der verwendeten röhrenförmigen Hohlkörper 12
zwischen zwei entgegengesetzten Breitseiten 22 eine einzige Reihe von nebeneinander angeordneten röhrenförmigen Hohlkörpern 12 vorgesehen sein, deren Längsmittelachsen 8 eine vertikale
Ebene aufspannen, wie in den Figuren 1 bis 4, 7 und 8, oder mehrere Reihen, wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Wenn das Leichtbau-Wandelement 2 mehrere Reihen von röhrenförmigen Hohlkörpern 12 enthält, sind die Längsmittelachsen 8 der
Hohlkörper 12 in benachbarten Reihen von Hohlkörpern 12 um den Durchmesser der Hohlkörper 12 gegeneinander versetzt, so dass die Reihen miteinander verzahnt sind und sich die Hohlkörper 12 nicht nur parallel und senkrecht zu den Breitseiten 22 des Leichtbauelements 2 gegeneinander abstützen, sondern auch unter einem spitzen Winkel von 45 Grad zu diesen Richtungen. Außerdem wird dadurch das Volumen der mit Hartschaum 18 gefüllten
Zwischenräume oder Zwickel 20 zwischen den benachbarten
Hohlkörpern 12 minimiert.
Die röhrenförmigen Hohlkörper 12 bestehen aus mehreren ganz oder teilweise miteinander verklebten gewickelten Schichten oder Lagen von Recyclingpapier. Die Schichten oder Lagen können jeweils aus schraubenförmigen Papierstreifen bestehen, die auf einem Dorn kontinuierlich gewickelt werden, so dass sie sich mit benachbarten Wicklungen oder Streifen überlappen, wobei sie an den Überlappungsstellen miteinander verklebt sind. Jedoch können die Schichten oder Lagen auch aus breiteren Bogen oder Bahnen bestehen, die in Umfangsrichtung des Hohlkörpers 12 gewickelt sind. An das Recyclingpapier werden keine speziellen Qualitätsanforderungen gestellt.
Bei Leichtbauelementen 2 in Form von Wand- oder Stützelementen besitzen die röhrenförmigen Hohlkörper 12 eine Länge, die der Höhe des Wand- oder Stützelements 2 entspricht, und sind an ihren entgegengesetzten Enden offen. Das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser und der Wandstärke der röhrenförmigen
Hohlkörper 12 ist größer als 25 : 1, vorzugsweise größer als 50 : 1 und liegt am besten zwischen etwa 50 : 1 und etwa 100 : 1. Im zuletzt genannten Fall beträgt die Wandstärke der
Hohlkörper 12 bei einem Durchmesser von etwa 50 mm etwa 0,5 mm. Das Gewicht der mit Harz 10 beschichteten Hohlkörper 12 vor deren Einbettung in dem Hartschaum 18 beträgt pro Meter Länge weniger als 100 g, vorzugsweise weniger als 50 g und am besten weniger als 25 g. Bei dem zur Beschichtung verwendeten Harz 10 handelt es sich um ein Epoxy- oder Polyisocyanurat-Reaktionsharz auf Basis von MDI oder um ein modifiziertes Epoxy- oder Polyisocyanurat- Reaktionsharz , die beide im Handel unter der Bezeichnung
Blendur von der Firma Bayer MaterialScience erhältlich sind. Je nach Zusammensetzung trimerisieren diese Harze entweder nach Zugabe eines Katalysators unter Zufuhr von Wärme oder ohne die Notwendigkeit eines Katalysators allein durch Wärmezufuhr zu einem hochvernetzten duroplastischen Harz oder Kunststoff mit einer ausgezeichneten Thermostabilität . Die Vernetzung oder Aushärtung des Harzes erfolgt im Anschluss an das Aufbringen des Harzes 10 auf die äußeren und den inneren Umfangsflächen
14, 16 der Hohlkörper 12, das vorzugsweise unmittelbar nach dem Wickeln der Hohlkörper 12 aus Papier erfolgt.
Nach der Trimerisation bzw. Aushärtung des Harzes 10 werden die fertigen röhrenförmigen Hohlkörper 12 in der gewünschten Anzahl und Anordnung in eine verschließbare Form mit einem der Form und den Abmessungen der Leichtbauelemente 2 entsprechenden Formhohlraum eingebracht, so dass die offenen Enden der Kammern 6 an den entgegengesetzten Stirnenden der Hohlkörper 12 von Formwänden der Form verschlossen werden. Anschließend werden die Zwischenräume oder Zwickel 20 zwischen den benachbarten Hohlkörpern 12 mit dem Hartschaum 18 ausgeschäumt, der aus einem PIR-Schaum besteht und in der Form ausgehärtet wird. Um beim Einbringen des fließfähigen Schaums in die Form einen
Einschluss von Luft zwischen dem Schaum und den Hohlkörpern 12 zu vermeiden, ist es von Vorzug wenn benachbarte Hohlkörper 12 im Abstand voneinander angeordnet werden, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, so dass der fließfähige Schaum an einer Seite der Leichtbauelemente 2 in die Form zugeführt werden kann und von dort durch die Lücken zwischen den benachbarten Hohlkörpern 12 den gesamten Formhohlraum ausfüllen kann. Nach dem Aushärten sorgt der Hartschaum 18 für eine feste Verbindung zwischen den darin eingebetteten Hohlkörpern 12. Die Leichtbau-Wandelemente 2 in den Figuren 1, 2, 5, 6, 7 und 8 sind an ihren beiden entgegengesetzten Breitseiten 22 nicht mit einer oder zwei zusätzlichen Deckschichten versehen, so dass sie im Wesentlichen nur aus den röhrenförmigen Hohlkörpern 12 und dem Hartschaum 18 bestehen, der die Zwischenräume oder Zwickel 20 zwischen dem äußeren Umfang 14 der benachbarten Hohlkörper 12 ausfüllt und in diesem Fall auch die Oberflächen der beiden Breitseiten 22 der Leichtbauelemente 2 bildet. Hier kann als Hartschaum mit Vorteil ein so genannter Integralschaum verwendet werden, bei dem die Härte des ausgehärteten Schaums in Richtung der Oberflächen der Breitseiten 22 zunimmt.
Die Leichtbauelemente 2 in den Figuren 1 und 2 sowie 7 und 8 mit jeweils einer einzelnen Reihe von zylindrischen
röhrenförmigen Hohlkörpern 12, die einen Außendurchmesser von 50 mm aufweisen, besitzen ein Flächengewicht von weniger als 3 kg/m2 und vorzugsweise von weniger als 2 kg/m2. Am besten beträgt das Flächengewicht dieser Leichtbauelemente 2 etwa 1,5 bis 2 kg/cm2 , wobei das Flächengewicht des unbehandelten
Papiers 0,45 bis 0,55 kg/m2, das Flächengewicht des zur
Beschichtung verwendeten Harzes 10 0,55 bis 0,60 kg/m2 und das Flächengewicht des Hartschaums 18 0,55 bis 0,65 kg/m2 beträgt, so dass diese drei Komponenten mithin etwa jeweils ein Drittel des Flächengewichts liefern.
Demgegenüber werden die Oberflächen der entgegengesetzten
Breitseiten 22 der Leichtbau-Wandelemente 12 in Fig. 3 und 4 und der äußere Umfang 26 des Leichtbau-Stützelements 2 in Fig. 3 von einer zu den Breitseiten parallelen Deckschicht 28 aus einem faserverstärkten Harz gebildet, das zur Versteifung der
Wandelemente 12 aufgebracht wird. Bei dem Harz kann es sich zum Beispiel um Polyurethan handeln, in das ein Gewebe oder Gelege aus Glasfasern, Kunstfasern oder Kohlefasern eingebettet ist. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch Deckschichten aus anderen Materialien verwendet werden, wie zum Beispiel aus Mineralfaser-Deckplatten, die aus einem mit Glasfasern verstärkten Gemisch aus Magnesiumoxid und Magnesiumchlorid bestehen, mit ihren inneren Oberflächen gegen die benachbarte Reihe von Hohlkörpern 12 anliegen und durch den Hartschaum 18 mit den röhrenförmigen Hohlkörpern 12 verklebt sind. Ggf.
können die Deckschicht oder Deckschichten auch durch Schrauben mit dem aus dem Hohlkörpern 12 und dem Hartschaum 18
bestehenden Kern der Leichtbauelemente 2 verbunden werden.
Bei dem Hartschaum 18 handelt es sich um einen PIR-Schaum, das heißt Polyurethanschaum, der höher als der übliche PUR-Schaum vernetzt ist und damit auch bei höheren Temperaturen formstabil ist. Durch die Formstabilität und die verhältnismäßig kleinen Porenabmessungen von weniger als 1 mm kann der Hartschaum 18 bei der Herstellung der Leichtbau-Wandelemente 2 in den Figuren 1 bis 8 an den beiden entgegengesetzten vertikalen Schmalseiten jedes Wandelements 2 zu einer Nut 30 bzw. zu einer Feder 32 geformt werden, so dass benachbarte Wandelemente 2 mittels einer Nut- und Federverbindung 30, 32 miteinander verbindbar sind.
Um die Öffnungen der röhrenförmigen Hohlkörper 12 am oberen und unteren Ende der Leichtbau-Wandelemente 2 zu verschießen und für einen ebenen Abschluss zu sorgen, sind die Leichtbau- Wandelemente 2 an ihrem oberen und unteren Ende jeweils mit einer Abschlussleiste 34 versehen. Wie am besten in Fig. 9 und 10 dargestellt, weist die Abschlussleiste 34 eine von den Enden der Hohlkörper 12 abgewandte ebene Breitseite 36 auf. Über die entgegengesetzte, den Enden der Hohlkörper 12 zugewandte
Breitseite 38 steht eine Reihe von zylindrischen Vorsprüngen 40 über, deren Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der
Innendurchmesser der röhrenförmigen Hohlkörper 12, so dass sie sich in die offenen Enden der Kammern 6 an den Stirnenden der Hohlkörper 12 einführen lassen und damit den Zusammenhalt der Hohlkörper 12 am oberen und unteren Ende verbessern. Um das Einführen der Vorsprünge 40 in die gegenüberliegenden Öffnungen zu erleichtern, sind die freien Enden der Vorsprünge 40 verjüngt oder mit einer Fase versehen. Die Abschlussleisten 34 weisen eine der Länge und Breite der Leichtbau-Wandelemente 2 entsprechende Länge und Breite auf und können bei der
Herstellung der Leichtbau-Wandelemente 2 oder bei der Montage derselben angebracht werden. Im zuletzt genannten Fall können die Leisten 34 jeweils versetzt zu den Nut- und Feder- Verbindungen 30, 32 an den Stößen benachbarter Leichtbau- Wandelemente 2 angebracht werden, so dass sie die Stöße
überbrücken .
Durch Versuche wurde festgestellt, dass Leichtbau-Wandelemente 2 mit einer Höhe von 980 mm, einer Breite von 250 mm und einer Dicke von 56 mm, bestehend aus einer Reihe von zylindrischen röhrenförmigen Hohlkörpern 12, die an ihren äußeren und inneren Umfangsflächen 14, 16 mit einem Epoxy- oder Polyisocyanurat-
Reaktionsharz 10 beschichtet sind, sowie zwei Deckschichten 28 aus Mineralfaser-Deckplatten mit einer Dicke von 3 mm an beiden Breitseiten und einer Füllung aus PIR-Hartschaum 18 in den Zwischenräumen oder Zwickeln 20 zwischen den röhrenförmigen Hohlkörpern 12 und den Deckschichten 28 gemäß Fig. 4 in
Richtung der Längsmittelachsen 8 der Hohlkörper 12 eine
Druckbelastung von mehr 2,5 t aufnehmen können, bevor es zu einem Bruch der Wandelemente 10 kommt. Bei Biegeversuchen mit denselben Leichtbau-Wandelementen 2, jedoch mit einem PUR- Hartschaum 18 in den Zwischenräumen 20 zwischen den Hohlkörpern
12, wurde festgestellt, dass die Wandelemente 2 eine im Abstand an zwei Stellen in eine der Breitseiten 22 eingeleitete
seitliche Druckbelastung von 0,4 t aushalten, bevor es zu einem Biegebruch der Leichtbauelemente 2 kommt.
Die hohe Tragfähigkeit der Leichtbauelemente 2 in Richtung der Längsmittelachsen 8 der röhrenförmigen Hohlkörper 12 wird durch die Beschichtung der äußeren und inneren Umfangsflächen 14 und 16 der Hohlkörper 12 mit dem Harz 10 erzielt, das nach seiner Vernetzung und Aushärtung die Druckfestigkeit der Hohlkörper 12 in Richtung ihrer Längsmittelachsen 8 um ein Vielfaches erhöht. Bei den in den Figuren 11 bis 13 im Querschnitt dargestellten Leichtbauelementen 2 besteht das Mehrkammer-Hohlprofil 4 nicht aus einer oder mehreren Reihen von einzelnen, miteinander verbundenen Hohlkörpern 12, sondern aus zwei oder mehr
gegeneinander anliegenden und miteinander verbundenen Platten 42, die jeweils einen Querschnitt in Form einer Sinuswelle mit abwechselnden VorSprüngen in Form von Wellenbergen 44 und
Vertiefungen in Form von Wellentälern 46 aufweisen. Die
Wellenberge 44 und die Wellentäler 46 benachbarter Platten 42 sind um eine Halbwelle gegeneinander versetzt, so dass sich jeweils die Wellenberge 44 und die Wellentäler 46 der beiden Platten 42 gegenüberliegen, wobei jeweils gegenüberliegende Wellenberge 44 mit ihren Scheiteln 50 gegeneinander anliegen und an den Scheiteln 50 miteinander verklebt sind. Dadurch wird zwischen zwei benachbarten Platten 42 jeweils eine Reihe von nebeneinander angeordneten Kammern 6 gebildet, die gleiche Querschnitte besitzen, welche in Richtung der Längsachsen der Kammern 6 gleich bleiben. Die benachbarten Kammern 6 sind durch die Verklebung 50 an den Scheiteln 50 voneinander getrennt. Die
Platten 42 bestehen wie die Hohlprofile 6 aus einer oder mehreren Papierschichten und sind auf ihren den Kammern 6
zugewandten inneren Oberflächen 52 sowie auf ihren von den Kammern 6 abgewandten äußeren Oberflächen 54 mit einer
Beschichtung aus dem Harz 10 versehen, wie zuvor für die
Hohlkörper 12 beschrieben. Das zur Beschichtung verwendete Harz 10 ist dasselbe, wie zuvor beschrieben. Die Wandstärken der Platten 42 und das Verhältnis der Querschnittsabmessungen der Kammern 6 zu der Wandstärke der Platten 42, welche die
Begrenzungswände der Kammern 6 bilden, sind ähnlich, wie zuvor für die Hohlkörper 12 beschrieben.
Bei den Leichtbauelementen 2 in den Figuren 11 bis 13 handelt es sich um Wandelemente. Das Wandelement 2 in Fig. 11 ist wie das Wandelement 2 in Fig. 3 und 4 mit zwei ebenen Deckschichten 28 in Form von dünnen Mineralfaserplatten oder aus einem faserverstärkten Harz versehen, die gegen die Scheitel 56 der Wellentäler 46 anliegen und zwischen diesen mit Hartschaum 18 an dem Mehrkammer-Hohlprofil 4 festgeklebt sind, wobei der Hartschaum 18 die Zwickel 20 zwischen den von den Kammern 6 abgewandten äußeren Oberflächen 54 der Platten 42 und den
Deckschichten 28 füllt.
Während das Mehrkammer-Hohlprofil 4 des Wandelements 2 in Fig. 11 aus zwei übereinander liegenden Platten 4 besteht, besteht das Mehrkammer-Hohlprofil 4 des Wandelements 2 in Fig. 12 und 13 aus insgesamt vier übereinander liegenden Platten 42 mit wellenförmigem Querschnitt, die zwischen sich drei Reihen von Kammern 6 begrenzen. Die Kammern 6 benachbarter Reihen sind in seitlicher Richtung jeweils um die halbe Kammerbreite
gegeneinander versetzt, so dass zwischen den Platten 42 nur Kammern 6, aber keine mit Hartschaum 18 gefüllten Zwickel 20 gebildet werden. Die inneren Platten 42 liegen jeweils mit den Scheiteln 50 ihrer Wellenberge 44 gegen eine der beiden
benachbarten Platten 42 und mit den Scheiteln 56 der
Wellentäler 46 gegen die andere benachbarte Platte 42 an und sind dort mit den benachbarten Platten 42 verklebt. Der
Hartschaum 18 füllt die Zwickel 20 zwischen den von den Kammern 6 abgewandten äußeren Oberflächen 54 der äußersten Platten 42 und bildet die Oberflächen der beiden Breitseiten 22 des
Wandelements 2.
Das in Fig. 15 und 16 dargestellte Leichtbauelement 2 in Form eines plattenförmigen Decken- oder Bodenelements besteht aus einer Mehrzahl von kurzen röhrenförmigen Hohlkörpern 12 , die in den Hartschaum 18 (nur in Fig. 15 dargestellt) eingebettet sind. Die Hohlkörper 12 sind vertikal ausgerichtet und liegen jeweils mit ihrem äußeren Umfang 14 gegen den äußeren Umfang 14 benachbarter Hohlkörper 12 an, mit denen sie wieder durch den Hartschaum 18 in den Zwischenräumen oder Zwickeln 20 verklebt sind. Hier ist es jedoch auch möglich, den Hartschaum 18
wegzulassen und die benachbarten Hohlkörper 18 mit Hilfe der Harzbeschichtung 10 an der äußeren Umfangs fläche 16 der Hohlkörper 12 miteinander zu verbinden. Die Hohlkörper 12
besitzen jeweils dieselbe Länge und stützen sich mit ihren entgegengesetzten fluchtenden Stirnenden gegen parallele ebene plattenförmige Deckschichten 28 ab, welche die Öffnungen der Hohlkörper 12 an der Ober- und Unterseite des plattenförmigen Decken- oder Bodenelements 2 verschließen und zudem dessen Biegesteifigkeit erhöhen, vor allem wenn die Stirnenden der Hohlkörper 12 durch den Hartschaum 18 mit den Innenseite der benachbarten Deckschichten 28 verklebt sind. Die Deckschichten 28 können aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen. An den Schmalseiten der Leichtbauelemente 2 sind wieder Nuten (nicht dargestellt) und Federn 32 vorgesehen, so dass sich benachbarte Elemente 2 durch Nut- und Federverbindungen 30, 32 miteinander verbinden lassen.
Fig. 17 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines anderen Leichtbauelements 2 in Form eines plattenförmigen Decken- oder Bodenelements, bei dem die offenen Enden der Kammern 6 statt durch plattenförmige Deckschichten 28 durch Lagen 60 aus einem faserverstärkten Kunstharz 62 verschlossen sind. Zu diesem Zweck werden die Hohlkörper 12 wie bei dem Decken- oder
Bodenelement 2 in Fig. 15 in einem dichten Array aus
gegeneinander versetzten Reihen angeordnet, in dem jeder
Hohlkörper 12 mit seiner äußeren Umfangsflache 14 gegen die äußeren Umfangsflächen 14 von sechs benachbarten Hohlkörpern 12 anliegt. Anschließend werden die gegeneinander anliegenden Hohlkörper 12 mittels der aus dem Harz 10 bestehenden
Beschichtung auf den äußeren Umfangsflächen 14 miteinander zu einer starren Wabenstruktur verklebt, zum Beispiel durch
Wärmezufuhr in einem Ofen. Danach werden die oberen und die unteren Enden der Kammern 6 an den Breitseiten der
Wabenstruktur durch eine oder mehrere Lagen 60 aus dem
faserverstärkten Kunstharz 62 verschlossen, indem ein Vlies 64, Gewebe oder Gelege aus Kunstharz-, Glas- oder Kohlefasern auf die jeweils nach oben gedrehte Breitseite der Wabenstruktur aufgelegt wird, so dass es die offenen Enden der Kammern 6 vollständig bedeckt. Anschließend wird das Vlies 64, Gewebe oder Gelege mit dem aushärtbaren Kunstharz 62 getränkt, das in einer dünnen Schicht auf die Oberseite des Vlies 64, Gewebes oder Geleges gegossen wird und durch das Vlies 64, Gewebe oder Gelege hindurch bis zu den Enden der Hohlkörper 12 vordringt, an denen es beim Aushärten anhaftet. Nach dem Aushärten des Harzes 62 sind die beiden Enden aller Hohlkörper 12, welche die Begrenzungswände der Kammern 6 des Mehrkammer-Hohlprofils 4 bilden, fest mit dem faserverstärkten Harz 60 verklebt und bilden ein Leichtbauelement 2 mit hoher Biegesteifigkeit .
In allen Fällen können die von dem Mehrkammer-Hohlprofil 4 umschlossenen röhrenförmigen Kammern 6 entweder leer sein oder ein wärme- oder schalldämmendes Material, zum Beispiel ein
Polystyrol-Granulat 56, Papierflocken oder Sand enthalten, wie beispielhaft in einem Teil der Kammern 6 in Fig. 11
dargestellt. Bei dem Leichtbauelement in Fig. 9 sind die
Kammern mit dem Hartschaum 18 ausgeschäumt.

Claims

Patentansprüche
1. Tragfähiges oder tragendes Leichtbauelement mit einer oder mehreren Reihen von parallelen Kammern, die jeweils von
röhrenförmigen Begrenzungswänden umgeben sind, wobei die
Begrenzungswände mindestens teilweise aus Papier bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswände (12, 42) benachbarter Kammern (6) miteinander verbunden sind und ein Mehrkammer-Hohlprofil (4) bilden, das in Richtung der
Längsmittelachsen (8) der Kammern (6) einen gleich bleibenden Querschnitt besitzt und dass die den Kammern (6) zugewandten inneren Oberflächen (52) sowie die von den Kammern (6)
abgewandten äußeren Oberflächen der Begrenzungswände (12, 42) mit einer Wasser abweisenden und die Biege- und/oder
Druckfestigkeit des Papiers erhöhenden Beschichtung (10)
und/oder Imprägnierung versehen sind.
2. Leichtbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hartschaum (18) auf mindestens eine von den Kammern
(6) abgewandte Außenseite des Mehrkammer-Hohlprofils (4)
aufgebracht ist.
3. Leichtbauelement nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch
gekennzeichnet, dass die Begrenzungswände (12, 42) aus weniger als vier miteinander verklebten Papierschichten bestehen und eine Wandstärke von weniger als 2 mm aufweisen.
4. Leichtbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung und/oder
Imprägnierung aus einem in fließfähigem Zustand auf die
Oberflächen aufgebrachten und anschließend vernetzten
duroplastischen Harz (10) oder Kunstharz besteht.
5. Leichtbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung und/oder Imprägnierung aus einem Poly- oder Epoxyisocyanuratharz besteht.
6. Leichtbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammer-Hohlprofil (4) eine oder mehrere Reihen von nebeneinander angeordneten
röhrenförmigen Hohlkörpern (12) umfasst, die mit ihrem äußeren Umfang (14) gegen den äußeren Umfang (14) benachbarter
röhrenförmiger Hohlkörper (12) anliegen und mit den
benachbarten Hohlkörpern (12) durch die Beschichtung und/oder den Hartschaum (18) verklebt sind.
7. Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6 in Form eines Wandelements, dadurch gekennzeichnet, dass das
Mehrkammer-Hohlprofil (4) eine oder mehrere Reihen von
langgestreckten röhrenförmigen Hohlkörpern (12) umfasst, wobei zwischen benachbarten Hohlkörpern (12) Lücken vorhanden sind, und wobei die Lücken mit dem Hartschaum (18) gefüllt sind, der die Begrenzungswände (12, 42) der benachbarten Kammern (6) miteinander verbindet.
8. Leichtbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammer-Hohlprofil (4) mindestens zwei Platten (42) mit wellen- oder zickzackförmigem Querschnitt umfasst, die abwechselnde parallele Vorsprünge (44) und Vertiefungen (46) aufweisen, wobei sich die einander zugewandten Vorsprünge (44) und/oder die einander zugewandten Vertiefungen (46) benachbarter Platten (42) gegenüberliegen, und wobei die gegenüberliegenden Vorsprünge (44) gegeneinander anliegen und miteinander verklebt sind.
9. Leichtbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Mehrkammer-Hohlprofil (4) durchgehend über die gesamte Höhe des Leichtbauelements (10) erstreckt .
10. Leichtbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen den
Querschnittsabmessungen der Kammern (6) und der Wandstärke der Begrenzungswände (12, 42) größer als 25 : 1 und vorzugsweise größer als 50 : 1 ist und am besten etwa 100 : 1 beträgt.
11. Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hartschaum (18) mindestens eine Oberfläche (22) des Leichtbauelements (10) bildet.
12. Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
gekennzeichnet durch eine zusätzliche Deckschicht (28) .
13. Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass an zwei entgegengesetzten
Schmalseiten eine Nut (30) und eine Feder (32) angeordnet sind, die in den Hartschaum (18) eingeformt oder aus dem Hartschaum (18) ausgefräst sind.
14. Leichtbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Kammern (6) ein schall- und/oder wärmedämmendes Material (56) enthält und/oder mit Hartschaum ausgeschäumt ist.
15. Leichtbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche in Form einer Boden- oder Deckenplatte, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkammer-Hohlprofil (4) aus einer Vielzahl von kurzen röhrenförmigen Hohlkörpern (12) besteht, deren
entgegengesetzte offene Enden jeweils eine ebene Fläche
aufspannen und durch mindestens eine Lage (60) eines an den Enden der Hohlkörper (12) haftenden faserverstärkten Harzes
(62, 64) verschlossen sind.
16. Fracht- oder Wohncontainer mit einem Boden, Seitenwänden und einer Decke, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden und/oder mindestens ein Teil der Seitenwände und/oder die Decke aus Leichtbauelementen (2) nach einem der vorangehenden
Ansprüche bestehen.
17. Eisenbahnwagen- oder Lastkraftwagenaufbau mit einem Boden, Seitenwänden und einer Decke, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden und/oder mindestens ein Teil der Seitenwände und/oder die Decke aus Leichtbauelementen (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche bestehen.
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