WO2001019604A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von randabschlüssen bei sandwichpaneelen - Google Patents

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    • B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B2305/02—Cellular or porous
    • B32B2305/024—Honeycomb

Definitions

  • the present invention relates to a method for closing the edges in sandwich panels with a core made of plastic and cover layers made of metal or plastic on both sides, a sandwich panel processed by the method and a device for carrying out the method.
  • edge seals are predominantly made using edge number pails (e.g. blockboard), edging profiles or filling the edges with subsequent sanding of the edges.
  • edge number pails e.g. blockboard
  • the edges of the sandwich panel have a relatively open structure with a honeycomb core or foam core. This provides inadequate structural surface for attaching edge profiles or for connecting to other panels.
  • the object of the present invention is to provide a method for sealing the edges of sandwich panels of the type described above in a simple manner even more reliably, even if the core is made of non-thermoplastic material at least in the central part of the panel should exist.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type defined in the introduction by the features of the characterizing part of claim 1.
  • Particular embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
  • thermoplastic core material near the edge is melted in a controlled manner and, if necessary, the top layers (which may be reinforced with glass fibers).
  • the contact pressure is maintained until the individual honeycomb webs lie on top of one another and consequently full material has formed.
  • These webs are thermoplastic connected to each other by the advancing hot tool.
  • the shape of the edge is determined by the shape of the hot tool. All known shapes (round, square, multi-level, oval, etc.) are possible.
  • the edge contour created during the hot pressing process can also be machined after cooling. For example, a hole can be drilled into which a threaded insert is inserted. The compacted material has now created a local situation that has a high mechanical strength.
  • the edge produced is very impact-resistant and, as an outstanding advantage, cannot be removed practically, since it is made from the composite of the plate and not from additional material. If the edge trim produced is damaged, it can be repaired simply and inexpensively by applying heated thermoplastic material (eg polypropylene) locally. After cooling, the excess material can simply be sanded mechanically.
  • heated thermoplastic material eg polypropylene
  • the invention also relates to a sandwich panel produced by the method and a device for carrying out the method.
  • the latter is characterized by the features of the characterizing part of claim 10.
  • the edge seal can also be e.g. be made as a tongue and groove connection. This makes it possible to string the sandwich panels together as required.
  • the sandwich panel is fixed on the assembly table to produce the edge seal.
  • the hot tool made of steel is located according to the desired side contour and can be rotated and moved.
  • the contour is created by controlled movement to the side of the plate by melting and running the thermoplastic material to the end. After the cooling process, the side stop is retracted and the end is made.
  • the method also works on curved or arched sandwich panels, even if the cover layers consist of non-thermoplastic material t, for example metal.
  • the method according to the invention places low demands on the cutting of the sandwich panel and its angularity. It is simply melted a little more at the points that do not immediately touch the hot tool. Especially with large sandwich panels, a precise cut is included associated with high costs. This is not necessary in the method according to the invention.
  • Figure 1 shows purely schematically the various process steps for closing an edge of a honeycomb core panel.
  • FIG. 2 shows a representation similar to FIG. 1 of a variant of the method
  • Fig. 3 shows a panel with a base core made of non-thermoplastic material, which core is replaced at the edge portions to be closed by thermoplastic material.
  • FIG. 1 a shows a sandwich panel with a honeycomb core 1 and cover layers 2, 3 made of thermoplastic material, the right-hand edge 4 of which is to be closed. This is done by means of a tool 5 which can be used both as a hot pressing tool and as a cooling tool.
  • a heating medium H is passed through the channel 6 to heat the tool 5. If the tool is used for cooling, the heating medium H is replaced by a cooling medium K.
  • the panel is fixed on a table (not shown) and moved with the heated tool 5 against the edge 4 to be sealed.
  • the contact surface 7 of the tool 5 is designed in such a way that the heated cover layer edge sections 2a, 3a are brought together and the honeycomb core edge section la (likewise heated and in melt) melts in a controlled manner under compression with the cover layer sections. This is illustrated by Fig. 1b. If the edge section created by the hot pressing process is now cooled (for example by the cooling tool according to FIG. 1c), the clean edge termination according to FIG. Id results.
  • the compressed core material la is fused to the cover layer material 2a, 3a (the material of the cover layer edge sections 2a, 3a can also be slightly compressed).
  • FIG. 2 of the drawing shows a variant of the method, the same reference symbols being used for the different parts as in FIG. 1.
  • the tool can be provided with an auxiliary device 8 (shown in dashed lines) if necessary.
  • Figure 3 of the drawing finally shows a panel with cover layers 2, 3 made of plastic or metal and a basic core 1 'made of a non-thermoplastic material.
  • cover layers 2, 3 made of plastic or metal
  • basic core 1 ' made of a non-thermoplastic material.
  • the portions 1 "of the core 1 near the edge are replaced by thermoplastic material (honeycomb or foam structure).
  • cover layers 2, 3 consist of thermoplastic preformable material
  • an edge seal according to FIG. 1 can also be made here.
  • cover layers 2, 3 consist of non-thermoplastic material, e.g. Aluminum or steel is to be followed to form the edge closure according to Figure 2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Beim Verfahren zur Herstellung von Randabschlüssen bei Sandwichplatten mit einem mindestens in Randnähe aus thermoplastischem Material bestehenden Kern (1) und beidseitigen Deckschichten (2, 3) wird auf den zu bearbeitenden Plattenrand ein Heisspresswerkzeug (5) aufgesetzt und solange zumindest gegen den Kern (1) des zu verschliessenden Randabschnittes (4) angedrückt, bis das anliegende Kern- und ggf. Deckschichtmaterial unter Formhaltung zusammengeschmolzen ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Randabschlüssen bei Sandwichpaneelen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschlies- sen der Ränder bei Sandwichpaneelen mit einem Kern aus Kunststoff und beidseitigen Deckschichten aus Metall oder Kunststoff, ein nach dem Verfahren bearbeitetes Sandwichpaneel und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei den bisher bekannten Randabschlüssen von Sandwichpaneelen kennt man vorwiegend Randabschlüsse hergestellt mittels Kante- numleimern (z.B. Tischlerplatten), Einfassprofilen oder Spach- telung der Kanten mit anschliessendem Schleifen der Kanten.
Diese bisher verwendeten Randabschlüsse brauchen immer einen Vermittler zur Haftung an der Kante, z.B. Klebstoff, um zuverlässig und dauerhaft die Kante zu verschliessen.
Die Kanten des Sandwichpaneels besitzen bei einem Wabenkern oder Schaumkern als Abschluss eine relativ offene Struktur. Diese stellt zum Befestigen von Randprofilen oder zur Anbindung an andere Platten nur unzureichende Strukturfläche zur Verfügung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, um bei Sandwichpaneelen der vorstehend beschriebenen Art die Ränder auf einfache Weise noch zuverlässiger abzu- schliessen, dies auch für den Fall, dass der Kern zumindest im zentralen Teil des Paneels aus nicht-thermoplastischem Material bestehen sollte. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Das Verfahren kommt ohne zusätzliche Haftmittel aus. Durch gezieltes Erwärmen und Andrücken mittels eines speziellen Heiss- werkzeuges kommt es zum kontrollierten Zusammenschmelzen des randnahen thermoplastischen Kernmaterials und ggf . der Deckschichten (welche gegebenenfalls mit Glasfasern verstärkt sein können) .
Der Anpressdruck wird solange aufrechterhalten, bis die einzelnen Wabenstege aufeinander liegen und folglich volles Material entstanden ist. Diese Stege sind durch das nachrückende Heiss- werkzeug thermoplastisch miteinander verbunden.
Durch diesen Vorgang erhält man als Rand eine geschlossene Vollmaterialstruktur !
Die Form des Randes wird durch die Form des Heisswerkzeuges bestimmt. Es sind alle bekannten Formen (rund, eckig, mehrstufig, oval, etc.) möglich.
Die beim Heisspressvorgang entstandene Randkontur kann nach dem Abkühlen auch mechanisch bearbeitet werden. So kann zum Beispiel ein Loch gebohrt werden, in das ein Gewindeinsert eingesetzt wird. Durch das verdichtete Material hat man nun örtlich eine Situation geschaffen, die hohe mechanische Belastbarkeit besitzt.
Der hergestellte Rand ist sehr schlagzäh und kann als herausragender Vorteil praktisch nicht abgelöst werden, da er aus dem Verbund der Platte heraus und nicht durch zusätzlich herangeführtes Material hergestellt ist. Sollte es zu einer Beschädigung des hergestellten Randabschlusses kommen, ist dieser einfach und kostengünstig durch örtliches Aufbringen von erhitztem thermoplastischem Material (z.B. Polypropylen) zu reparieren. Nach dem Abkühlen kann das über- schüssige Material einfach mechanisch geschliffen werden.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein nach dem Verfahren hergestelltes Sandwichpaneel und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Letztere zeichnet sich durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 10 aus.
Durch verschieden konstruierte Heisspresswerkzeuge kann der Randabschluss auch z.B. als Nut- und Federverbindung hergestellt werden. So wird es möglich, die hergestellten Sandwichplatten beliebig aneinanderzureihen.
Zur Herstellung des Randabschlusses wird die Sandwichplatte auf dem Montagetisch fixiert. An einem z.B. dreh- und verschiebbaren Seitenanschlag befindet sich das entsprechend der gewünschten Seitenkontur befindliche Heisswerkzeug aus Stahl. Durch gesteuertes Anfahren an die Seite der Platte wird durch das Abschmelzen und Verlaufen des thermoplastischen Materials bis zum vollen Abschluss die Kontur hergestellt. Nach dem AbkühlVorgang wird der Seitenanschlag zurückgefahren und der Abschluss ist hergestellt .
Das Verfahren funktioniert auch an gebogenen bzw. überwölbten Sandwichplatten, auch dann, wenn die Deckschichten aus nicht thermoplastisch verformbarem Material t z.B. aus Metall, bestehen.
Darüber hinaus stellt das erfindungsgemässe Verfahren einen geringen Anspruch an den Zuschnitt der Sandwichplatte und deren Winkligkeit. Es wird einfach etwas mehr an den Stellen ange- schmolzen, die nicht sofort am Heisswerkzeug anliegen. Vor allem bei grossen Sandwichplatten ist ein genauer Zuschnitt mit hohen Kosten verbunden. Dieser ist beim erfindungsgemässen Verfahren nicht notwendig.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch etwas näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 rein schematisch die verschiedenen Verfahrensschritte zum Abschliessen eines Randes eines Wabenkernpaneels;
Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1 einer Variante des Verfahrens, und
Fig. 3 ein Paneel mit einem Grundkern aus nicht-thermoplastisch verformbarem Material, welcher Kern an den zu verschliessenden Randabschnitten durch thermoplastisch verformbares Material ersetzt ist.
Fig. la zeigt ein Sandwichpaneel mit Wabenkern 1 und Deck- schichten 2, 3 aus thermoplastischem Material, dessen rechtsseitiger Rand 4 abgeschlossen werden soll. Dies erfolgt mittels eines Werkzeuges 5, das sowohl als Heisspresswerkzeug als auch als Kühlwerkzeug einsetzbar ist.
Zum Aufheizen des Werkzeuges 5 wird ein Heizmedium H durch den Kanal 6 geführt. Wenn das Werkzeug zum Kühlen gebraucht wird, wird das Heizmedium H durch ein Kühlmedium K ersetzt.
Das Paneel wird auf einem Tisch (nicht dargestellt) fixiert und mit dem erwärmten Werkzeug 5 gegen den abzuschliessenden Rand 4 gefahren. Die Kontaktfläche 7 des Werkzeuges 5 ist so ausgebil- det, dass die erwärmten Deckschichtrandabschnitte 2a, 3a zusammengeführt werden und der Wabenkernrandabschnitt la (ebenfalls erhitzt und in Schmelze) unter Verdichtung mit den Deckschicht- abschnitten kontrolliert zusammenschmilzt. Dies wird durch Fig. lb veranschaulicht . Wenn nun der durch den Heisspressvorgang entstandene Randabschnitt abgekühlt wird (z.B. durch das Kühlwerkzeug nach Fig. lc) , resultiert der saubere Randabschluss nach Fig. Id.'
Dabei ist das verdichtete Kernmaterial la mit dem Deckschicht- material 2a, 3a verschmolzen (auch das Material der Deckschichtrandabschnitte 2a, 3a kann noch leicht verdichtet werden) .
Fig. 2 der Zeichnung zeigt eine Verfahrensvariante, wobei für die verschiedenen Teile dieselben Ueberweisungszeichen verwen- det wurden wie in Fig. 1.
Um zu verhindern, dass die Randabschnitte 2a, 3a der Deckschichten nach aussen ausweichen, kann das Werkzeug bei Bedarf mit einer Hilfseinrichtung 8 (gestrichelt dargestellt) versehen sein.
Figur 3 der Zeichnung schliesslich zeigt ein Paneel mit Deckschichten 2, 3 aus Kunststoff oder Metall und einem Grundkern 1' aus einem nicht-thermoplastisch verformbaren Material. Damit ein Randverschluss 4 gemäss der Erfindung möglich wird, sind die randnahen Abschnitte 1" des Kerns 1 durch thermoplastisch verformbares Material (Waben- oder Schaumstruktur) ersetzt.
Falls die Deckschichten 2, 3 aus thermoplastisch vorformbarem Material bestehen, kann auch hier ein Randabschluss gemäss Figur 1 vorgenommen werden.
Sollten die Deckschichten 2, 3 aus nicht-thermoplastisch ver- formbarem Material bestehen, z.B. Aluminium oder Stahl, ist zur Bildung des Randabschlusses nach Figur 2 vorzugehen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Abschliessen der Ränder bei Sandwichpaneelen mit Kunststoffkern und beidseitigen Deckschichten aus Metall oder Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zu verschliessenden randnahen Abschnitte des Kerns aus thermoplastisch verformbarem Material ausgebildet werden, und dass auf die zu verschliessenden Randabschnitte von der Seite her ein Heisspresswerkzeug aufgesetzt und dieses im erwärmten Zustand solange mindestens gegen den Kern des Randabschnittes ange- drückt wird, bis das anliegende Kernmaterial unter teilweiser Verdichtung zusammengeschmolzen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Abschliessen der Ränder bei Sandwichpaneelen mit beidseitigen Deckschichten aus thermoplastischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte Heisspresswerkzeug gegen den ganzen Randabschnitt angedrückt wird, bis das anliegende Kern- und Deckschichtenmaterial unter teilweiser Verdichtung zusammengeschmolzen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkern der Sandwichpaneele als Wabenkern oder ther- moplastischer Schaum ausgebildet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Paneelen mit einem Kern aus nichtthermoplastischem Material ein randnaher Abschnitt dieses Kerns mit thermoplastischem Material, insbesondere mit Wabenstruktur, ausgestattet wird und dieses Material, zur Bildung eines Randab- schlusses in Wärme verformt und verdichtet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an das Zusammenschmelzen des thermoplastischen Randmaterials das zusammengeschmolzene Material kontrolliert abgekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung unter Verwendung eines KühlWerkzeuges erfolgt .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heisspresswerkzeug für die Abkühlung als Kühlwerkzeug verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Kontaktfläche des Heisspresswerk- zeuges ein beliebig wählbares Profil aufweist.
9. Sandwichpaneel hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 8, gekennzeichnet durch einen Tisch zum Auflegen und vorübergehenden Festhalten eines zu bearbeitenden Sandwichpaneels und durch ein Heisspresswerkzeug, welches zur Herstel- lung eines Plattenrandabschlusses an den Rand des Paneels gesteuert heranfahrbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Heisspresswerkzeug sowohl als Heizwerkzeug als auch als Kühlwerkzeug ausgebildet ist.
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