WO2004073981A1 - Bauelement - Google Patents

Bauelement Download PDF

Info

Publication number
WO2004073981A1
WO2004073981A1 PCT/EP2004/000545 EP2004000545W WO2004073981A1 WO 2004073981 A1 WO2004073981 A1 WO 2004073981A1 EP 2004000545 W EP2004000545 W EP 2004000545W WO 2004073981 A1 WO2004073981 A1 WO 2004073981A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layers
component according
materials
component
building element
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/000545
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Hensellek
Achim Tekath
Original Assignee
Karodur-Wirkteller Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karodur-Wirkteller Gmbh filed Critical Karodur-Wirkteller Gmbh
Publication of WO2004073981A1 publication Critical patent/WO2004073981A1/de

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/465Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating by melting a solid material, e.g. sheets, powders of fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/10Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products
    • E04C2/20Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products of plastics
    • E04C2/22Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products of plastics reinforced
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/10Building elements, e.g. bricks, blocks, tiles, panels, posts, beams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B2037/148Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers whereby layers material is selected in order to facilitate recycling of the laminate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/08Reinforcements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/38Meshes, lattices or nets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/202Conductive

Definitions

  • the invention relates to a component according to the preamble of claim 1.
  • Components made of composite materials are known in various forms and in particular material composition.
  • a base material is changed by means of at least one filler material, at least in terms of its use and processing properties, with the proviso that a new material is produced which is better adapted to a specific application.
  • imperfections in the base material are regularly compensated for by the filler material used in the form of particles, fibers or braids or fabrics.
  • polymeric composites In addition to reinforced concrete, polymeric composites should also be mentioned in this context, which consist of a continuous polymeric matrix and fillers embedded in it, which can consist of mineral substances, glass, metal or polymeric materials and are available as platelets, fibers or fabrics. These fillers regularly have a higher modulus of elasticity than the matrix material.
  • the fillers can also be used only for reasons of economy in order to reduce the use of a relatively expensive matrix material and, for example, consist of chalk particles, glass balls or metal powder. At least the mechanical properties of the matrix material are changed only slightly by these inactive fillers.
  • inactive fillers In addition to these inactive fillers, however, they can also be active fillers, which are used, for example, to improve properties such as strength, in particular breaking strength, puncture resistance, impact resistance, heat resistance, fire resistance, etc., and for example in the form of fibers, namely glass, polymer or carbon fibers or platelets made of kaolin, mica and the like.
  • active fillers which are used, for example, to improve properties such as strength, in particular breaking strength, puncture resistance, impact resistance, heat resistance, fire resistance, etc.
  • fibers namely glass, polymer or carbon fibers or platelets made of kaolin, mica and the like.
  • the matrix material and the fillers there are considerable differences with regard to the disposal of these composite materials, their landfill ability and possible reusability. Recycling can take place, for example, in terms of materials or raw materials or at least in terms of energy.
  • thermosets or reactive resins and elastomers, which are practically usable as fillers only after energy-intensive comminution, either directly or after further treatment
  • thermoplastics can be regularly recycled due to their almost reversible meltability and formability, so that they can be recycled Material group is considered to be particularly advantageous from the point of view of recycling.
  • the layers can be in the form of components which are produced separately from one another and are subsequently connected to one another in order to form the component according to the invention.
  • some of the components can also be construction materials that are commercially available.
  • the features of claim 9 are spatial, z. B. angular or generally shell-like and thus spatially curved configuration of the layers of the component. This configuration can be adapted to the intended purpose of the component.
  • claims 10 and 11 are directed to those configurations of the component in which the layers now have the shape of closed curves or enveloping bodies that surround one another, as seen in the cross section of the component.
  • the sequence of layers in the context of such an arrangement in turn depends on the technical intended use of the component. In this case it is also possible to start with separately produced components which form the individual layers and which are connected to one another to form the component. In this way, a component with a full cross section, but also one in the manner of a hollow profile, can be formed.
  • the component according to the invention can be used as a finished component or as a semi-finished product, which still needs further processing, in the entire machine and apparatus construction, electrical engineering and in general construction, wherever structural elements of a spatial, flat or columnar, elongated type are involved. It can be produced inexpensively by adapting it to a purpose, can be machined almost as desired, namely by machining or by hot forming.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments schematically represented by the accompanying drawings. Show it:
  • the reinforcement can be in the form of one or more fabrics - it can also be in the form of a uniform distribution of relatively short thermoplastic fibers, which are made of a material that is stronger than the base material. It is essential, however, that the base material and the reinforcing material or another material forming part of the composite material are elements of the same family of materials.
  • the layers 2, 3, 4 can have an approximately the same and, in particular, uniform thickness - however, different configurations are equally possible.
  • the same thermoplastic materials are preferably used in the layers 3, 4 and in the base material of the middle layer 2. Although this requirement is advantageous, it is not absolutely necessary in all cases. It is essential, however, that the component is considered as a whole, in terms of material, at least to the extent that it is homogeneous, as far as questions of further processing, in particular also subsequent shaping and disposal, suitability for recycling, etc. are concerned.
  • the component 1 can be produced on the basis of commercially available boards which correspond in size to layers 2 to 4.
  • the material properties of these materials make it possible to join these plates together using heat and pressure, namely by surface melting, thus in the manner of a welding process. In this way, a plate-like homogeneous component 1 is created which can be used as an end product in a wide variety of functional contexts or a semi-finished product which is fed to further processing.
  • the plate-like component 1 ' "shown in FIG. 4 differs from that of FIGS. 1 to 3 only in the number of successive layers perpendicular to its base plane and in their sequence. Between two middle layers 5 ' , 5 " consisting of a reinforced thermoplastic material there is a layer 8 made of a non-armored thermoplastic, whereas layers 9, 10 made of a non-armored thermoplastic form the outer end of this layer sequence on both sides.
  • Components according to the invention are not limited to plate-shaped components. They are also conceivable in any spatially curved configuration.
  • 5 shows an angular component 11, the two wall elements 11 ′ , 11 ′′ of which, in the same way as that of FIG. 1, consist of three successive layers, namely two outer layers 12, 13 made of a non-reinforced thermoplastic and an inner layer 14 made of a reinforced thermoplastic.
  • central cavities can also be provided for components corresponding to that of FIG. 7, so that a tubular component is created.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Ein sich durch verbesserte Recyclingeigenschaften, eine einfache Herstellbarkeit sowie eine erhöhte Anpassbarkeit hinsichtlich seiner Gebrauchseigenschaften auszeichnendes Bauelement (1) weist einen durch mehrere aufeinander folgende Schichten (2,3,4) gekennzeichneten Aufbau auf, wobei sich beiderseits einer mittleren, durch ein Geflecht aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehenden, eine Armierungsfunktion erfüllenden Schicht (2) ebenfalls aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehende Schichten (3,4) befinden. Die Schichten (2,3,4) können eine gleichförmige Dicke aufweisen und es wird das Bauelement (1) ausgehend von jeweils den einzelnen Schichten entsprechenden plattenförmigen Ausgangsschichten nach Art eines Schweißvorgangs unter Aufwendung von Wärme und Druck miteinander verbunden. Wesentlich ist, dass im Rahmen der einzelnen Schichten technologisch gleichartige, insbesondere einer gemeinsamen Werkstofffamilie zuzuordnende Werkstoffe miteinander verbunden werden. Es ergibt sich ein aus Verbundwerkstoffen zusammengesetztes plattenartiges Bauelement, welches im Vergleich zu einem werkstofflich homogenen Bauelement verbesserte Recycling- und Verarbeitungseigenschaften aufweist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Bauelement
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bauelemente aus Verbundwerkstoffen sind in vielfältiger Form und insbesondere stofflicher Zusammensetzung bekannt. Ein Grundwerkstoff wird hierbei mittels wenigstens eines Zusatzwerkstoffs zumindest in seinen gebrauchs- und verarbeitungstechnischen Eigenschaften mit der Maßgabe verändert, dass ein neuer, an einen speziellen Anwendungszweck besser angepasster Werkstoff entsteht. Regelmäßig werden somit durch den Zusatzwerkstoff, der in der Form von Partikeln, Fasern oder Geflechten bzw.. Geweben eingesetzt ist, Unvoll- kommenheiten des Grundwerkstoffs ausgeglichen.
Neben armiertem Beton sind in diesem Zusammenhang auch polymere Verbundwerkstoffe zu nennen, die aus einer kontinuierlichen polymeren Matrix und darin eingebetteten Füllstoffen bestehen, welch letztere aus mineralischen Stoffen, Glas, Metall oder auch aus polymeren Werkstoffen bestehen können und als Plättchen, Fasern oder Gewebe vorliegen. Regelmäßig weisen diese Füllstoffe einen höheren Elastizitätsmodul als der Matrixwerkstoff auf. Die Füllstoffe können auch lediglich aus Gründen der Wirtschaftlichkeit eingesetzt sein, um die Verwendung eines relativ teuren Matrixwerkstoffs zu vermindern und beispielsweise aus Kreideteilchen, Glaskugeln oder Metallpulver bestehen. Durch diese inaktiven Füllstoffe werden zumindest die mechanischen Eigenschaften des Matrixwerkstoffs nur unwesentlich verändert. Neben diesen inaktiven Füllstoffen kann es sich jedoch auch um aktive Füllstoffe handeln, die z.B. zur Verbesserung von Eigenschaften wie Festigkeit, insbesondere Bruchfestigkeit, Durchstoßfestigkeit, Schlagzähigkeit, Warmbeständigkeit, Feuerwiderstandsfähigkeit usw. dienen und beispielsweise in der Form von Fasern, nämlich Glas-, Polymer- oder Kohlenstofffasern oder auch Plättchen aus Kaolin, Glimmer und dergleichen vorliegen. In Abhängigkeit von den speziellen werkstofflichen Eigenschaften des Matrixwerkstoffs sowie der Füllstoffe ergeben sich mit Hinblick auf eine Entsorgung dieser Verbundwerkstoffe, deren Deponierfähigkeit sowie eventuelle Wie- derverwertbarkeit beträchtliche Unterschiede. Eine Wiederverwertung kann beispielsweise werkstofflich bzw.. rohstofflich oder zumindest energetisch erfolgen.
Fragen der Entsorgung und Wiederverwertung von Werkstoffen gewinnen im Zuge einer sich zunehmend verschärfenden Umwelt- und Verbraucherschutzgesetzgebung jedoch auch mit Hinblick auf erwünschte Materialkreisläufe eine steigende Bedeutung. Im Gegensatz zu Duroplasten, bzw. Reaktionsharzen und Elastomeren, die praktisch nur nach einer energetisch aufwendigen Zerkleinerung entweder direkt oder nach weiterer Behandlung als Füllstoffe verwertbar sind, können Thermoplaste aufgrund ihrer nahezu reversiblen Schmelz- und Formbarkeit regelmäßig einer neuen Verwertung zugeführt werden, so dass diese Werkstoffgruppe unter dem Gesichtspunkt eines Recycling als besonders vorteilhaft gilt.
Als kostenaufwendig gilt die entsorgungstechnische Behandlung von Verbundwerkstoffen, da von den mehreren in diese eingebundenen Werkstoffen sich häufig nur einer für eine technisch und wirtschaftlich sinnvolle Wiederverwertung eignet, wohingegen die übrigen äußerstenfalls nur noch als Füllstoffe verwertet werden können. Neben einer Zerkleinerung des Verbundwerkstoffs ist eine Trennung des Stoffgemisches in dessen einzelne Komponenten erforderlich, wodurch zumindest die Wirtschaftlichkeit einer Wiederverwertung häufig infrage gestellt ist.
Im Hause der Anmelderin sind plattenartige, nach Art eines Verbundwerkstoffs ausgebildete Baumaterialien bzw.. Halbzeuge mit einer Dicke von weniger als 3 mm bekannt, bei welchen sowohl der Matrixwerkstoff als auch ein in diesen eingebundenes Armierungsgewebe aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehen. Ein solcher Verbundwerkstoff ist durch beträchtlich verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Kerbschlagzähigkeit, Warmformbeständigkeit und weiteren mechanischen Eigenschaften gekennzeichnet.
Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, ein allgemein zumindest im Maschinenbau einsetzbares, einfach bearbeitbares, gegebenenfalls halbzeugartiges Bauelement der eingangs bezeichneten Art zu konzipieren, welches sich durch verbesserte Recyclingeigenschaften, eine einfache Herstellbarkeit sowie durch eine erhöhte Anpassbarkeit hinsichtlich seiner Gebrauchseigenschaften auszeichnet. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Bauelement durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungswesentlich ist hiernach, dass das Bauelement aus einzelnen Schichten zusammengesetzt ist, die als Verbundsystem erst das fertige Bauelement bilden. In Abweichung von dem eingangs dargelegten Stand der Technik ist das erfindungsgemäße Bauelement somit aus voneinander unterscheidbaren Teilen zusammengesetzt, die nach Maßgabe ihrer stofflichen Beschaffenheit im Rahmen des Verbundsystems unterschiedliche technische Funktionen erfüllen können. Dies eröffnet die Möglichkeit zur Konzipierung einer an den bestimmungsgemäßen Zweck optimal angepassten Zusammenstellung und Anordnung der genannten Schichten im Rahmen des Verbundsystems. Erfindungswesentlich ist ferner, dass im Rahmen des Verbundsystems nur solche Werkstoffe Verwendung finden, die einer Werkstofffamilie angehören. Dies bedeutet, dass sämtliche, in dem Bauelement eingesetzten Werkstoffe durch Gemeinsamkeiten hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und der Wiederverwertbar- keit gekennzeichnet sind. Aus Eigenschaftsunterschieden resultierende Probleme klassischer Verbundwerkstoffe, die im weitesten Sinne mit der Zerlegung in dessen Komponenten und den jeweils unterschiedlichen Verarbeitungs- und Verwertungstechniken zusammenhängen, werden somit vermieden. Dies bedeutet, dass dieses Bauelement optimale Recyclingeigenschaften aufweist oder zumindest problemlos entsorgbar ist. Das Bauelement ist somit auf Materialkreisläufe hin, mit denen eine Wiederverwertung von Abfallstoffen anstelle deren Deponierung bezweckt wird, zugeschnitten. Das so erstellte Bauelement kann ein Fertigbauteil sein - es kann sich jedoch auch um ein Halbzeug handeln, welches anschließend noch bearbeitet werden muss. Bei den, im Rahmen des Bauelements eingesetzten Werkstoffen handelt es sich gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 um solche, die entweder reversibel schmelz- sowie formbar und/oder direkt energetisch verwertbar sind.
Die Schichten können entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 als getrennt voneinander hergestellte Bauteile vorliegen, die anschließend zwecks Bildung des erfindungsgemäßen Bauelements miteinander verbunden werden. Soweit dies mit der Zweckbestimmung des Bauelements vereinbar ist, kann es sich bei einem Teil der Bauteile auch um im Handel verfügbare Baumaterialien handeln.
Die Merkmale der Ansprüche 4 bis 6 sind auf werkstoffliche sowie strukturelle Varianten der einzelnen Schichten gerichtet. Insbesondere kommen thermoplastische Werkstoffe zum Einsatz, und zwar in armierter oder auch in nicht armierter Form. Darüber hinaus kommen Schichten zum Einsatz, die elektrisch leitfähig sind. Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, dass in den thermoplastischen Werkstoff Kohlenstoff in fein verteilter Form eingebracht wird. Soweit die Zugehörigkeit der eingesetzten Werkstoffe zu einer Werkstofffamile gegeben ist, können im Rahmen des Verbundwerkstoffs mit Hinblick auf eine gezielte Modifizierung der Eigenschaften einzelner Schichten auch andere Werkstoffe als solche eingesetzt werden, die zur Bereitstellung der elektrischen Leitfähigkeit dienen. Die räumliche Anordnung von armierten und nicht armierten Schichten wird regelmäßig in Abhängigkeit von der mechanischen Beanspruchung des Bauteils vorgenommen werden, wobei im Vergleich zu glasfaserverstärkten Kunststoffen ein erfindungsgemäßes Bauelement den Vorteil einer Massereduzierung mit sich bringt. Als Thermoplast kommt z.B. preiswertes Polypropylen zum Einsatz, jedenfalls im Rahmen des Grundwerkstoffs. Auch als Armierung dienende Zusatzwerkstoffe können aus thermoplastischen Stoffen oder aus Kohlenstoff bestehen, und zwar in der Form von Geweben oder Fasern.
Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 sind auf eine erste bauteilmäßige Konkretisierung des Bauelements gerichtet. Dieses liegt hiernach in Platten-, Balken- oder Brettform, jedenfalls als ebenes Teil vor. Bei diesem erstrecken sich die einzelnen Schichten regelmäßig parallel zu einer Ober- oder Unterseite. Andere Orientierungen der Schichten sind jedoch nicht ausgeschlossen. Die Orientierung der Schichten und gleichermaßen deren stoffliche Zusammensetzung wird durch die technische Funktion bestimmt, der das Bauelement zugeführt wird.
Die Merkmale des Anspruchs 9 sind auf eine räumliche, z. B. winkelförmig oder allgemein schalenartig und damit räumlich beliebig gekrümmte Konfiguration der Schichten des Bauelements gerichtet. Diese Ausgestaltung kann unter Anpassung an den Bestimmungszweck des Bauelements erfolgen.
Die Merkmale der Ansprüche 10 und 11 sind auf solche Ausgestaltungen des Bauelements gerichtet, bei welchen die Schichten nunmehr - im Querschnitt des Bauelements gesehen - die Gestalt geschlossener Kurven bzw. einander umgebender Hüllkörper aufweisen. Die Schichtenfolge im Rahmen einer solchen Anordnung richtet sich wiederum nach dem technischen Bestimmungszweck des Bauelements, Auch kann in diesem Fall von getrennt hergestellten, die einzelnen Schichten bildenden Bauteilen ausgegangen werden, die zwecks Bildung des Bauelements miteinander verbunden werden. Auf diese Weise kann ein Bauelement mit einem Vollquerschnitt, jedoch auch ein solches nach Art eines Hohlprofils gebildet werden.
Die Merkmale der Ansprüche 12 bis 14 sind auf weitere Ausgestaltungen der Schichten gerichtet, die untereinander vorzugsweise durch Schweißung in Verbindung stehen.
Das erfindungsgemäße Bauelement kann als Fertigbauteil oder auch als Halbzeug, das noch einer Weiterverarbeitung bedarf, im gesamten Maschinen- und Apparatebau, der Elektrotechnik sowie im allgemeinen Bauwesen eingesetzt werden, wo immer es um Strukturelemente räumlicher, flächiger oder säulenförmig langgestreckter Art geht. Es ist kostengünstig unter Anpassung an einen Bestimmungszweck herstellbar, nahezu beliebig bearbeitbar, und zwar zerspanend oder auch durch Warmverformung. Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die durch die beiliegenden Zeichnungen schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines plattenartigen erfindungsgemäßen Bauelements;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines plattenartigen erfindungsgemäßen Bauelements;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines plattenartigen erfindungsgemäßen Bauelements;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines plattenartigen erfindungsgemäßen Bauelements;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines räumlich abgewinkelten erfindungsgemäßen Bauelements;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines balkenartigen erfindungsgemäßen Bauelements im teilweisen Schnitt;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines balkenartigen erfindungsgemäßen Bauelements im teilweisen Schnitt.
Im Einzelnen ist in Fig. 1 mit 1 ein ebenes, platten- bzw. scheibenartiges Bauelement bezeichnet, welches - senkrecht zu seiner Ebene gesehen - aus drei aufeinanderfolgenden Schichten zusammengesetzt ist. Es handelt sich um eine mittlere, aus einem armierten Thermoplast, z. B. Polypropylen bestehende Schicht 2, die beidseitig von nicht armierten, ebenfalls thermoplastischen Schichten 3,4 überdeckt ist. Von wesentlicher Bedeutung ist, dass die Armierung der Schicht 2 durch ein Geflecht, Gewebe oder dergleichen gebildet ist, welches ebenfalls aus einem thermoplastischen Werkstoff besteht, der jedoch regelmäßig eine im Vergleich zum Grundwerkstoff der Schicht 2 größere Festigkeit aufweist, so dass sich infolge der Armierung eine Verbesserung der Belastbarkeitskennwerte der Schicht 2 ergibt. Die Armierung kann in der Form eines oder auch mehrerer Gewebe vorliegen - sie kann auch durch eine gleichförmige Verteilung relativ kurzer thermoplastischer Fasern vorliegen, die aus einem Werkstoff von im Vergleich zum Grundwerkstoff höherer Festigkeit bestehen. Wesentlich ist jedoch, dass der Grundwerkstoff und der Armierungswerkstoff oder ein sonstiger, einen Bestandteil des Kompositwerkstoffs bildender Werkstoff jeweils Elemente der gleichen Werkstofffamilie sind.
Die Schichten 2,3,4 können wie aus der Zeichnung ersichtlich eine ungefähr gleiche und insbesondere gleichförmige Dicke aufweisen - hiervon abweichende Ausgestaltungen sind jedoch gleichermaßen möglich. Vorzugsweise werden in den Schichten 3, 4 sowie bei dem Grundwerkstoff der mittleren Schicht 2 gleiche thermoplastische Werkstoffe eingesetzt. Diese Vorrausset- zung ist zwar vorteilhaft, jedoch nicht in allen Fällen zwingend erforderlich. Wesentlich ist jedoch, dass das Bauelement als Ganzes betrachtet, werkstofflich zumindest insoweit als homogen anzusehen ist, als es um Fragen der weiteren Verarbeitung, insbesondere auch der nachträglichen Umformung sowie auch der Entsorgung, der Eignung für eine Wiederverwertung usw geht.
Die Herstellung des Bauelements 1 kann ausgehend von im Handel erhältlichen Platten erfolgen, die größenmäßig den Schichten 2 bis 4 entsprechen. Deren werkstoffliche Beschaffenheit eröffnet die Möglichkeit, diese Platten unter Aufwendung von Wärme und Druck miteinander zu verbinden, nämlich durch oberflächliches Aufschmelzen, somit nach Art eines Schweißvorgangs. Auf diese Weise entsteht ein plattenartiges homogenes Bauelement 1 , welches als Endprodukt in unterschiedlichsten Funktionszusammenhängen einsetzbar ist oder ein halbzeugartiges Produkt, welches einer Weiterverarbeitung zugeführt wird.
Eine Weiterverarbeitung des Bauelements 1 kann - wiederum werkstoffbedingt - durch Warmverformung, jedoch auch zerspanend erfolgen. In den Figuren 2 und 3 sind zweite 1 'und dritte 1 " Varianten eines erfindungsgemäßen plattenartigen Bauelements dargestellt, die aus lediglich zwei Schichten 5,6 bzw.. 5,7 bestehen. Mit 5 ist wiederum eine aus einem armierten Thermoplast bestehende Schicht bezeichnet, die im Fall der Fig. 2 mit einer dickenmäßig im Wesentlichen gleichen Schicht 6 aus einem unarmierten Thermoplast einen Verbund bildet.
Im Fall der Fig. 3 steht die Schicht 5 aus armiertem Thermoplast mit einer Schicht 7 aus einem Kohlenstoff in fein verteilter Form enthaltenden Thermoplast in Verbindung. Die Schicht 7 ist somit elektrisch leitfähig und kann in dieser Eigenschaft einen Teil eines elektrischen Systems bilden. Sie kann beispielsweise bei Verwendung eines solchen Bauelements 1 " als Teil eines Gehäuses zur Ableitung statischer Elektrizität bzw. zur Verhinderung statischer Aufladungen benutzt werden. Sie kann auch ein sonstiges Element einer elektrischen Schaltungsanordnung sein.
Die Herstellung der beiden Bauelemente 1 ', 1 " kann in gleicher Weise wie diejenige des Bauelements 1 ablaufen. Auch gestaltet sich eine Weiterverarbeitung im Wesentlichen gleich.
Das in Fig. 4 dargestellte plattenartige Bauelement 1 '" unterscheidet sich von demjenigen der Figuren 1 bis 3 lediglich in der Zahl senkrecht zu seiner Grundebene aufeinanderfolgenden Schichten sowie deren Folge. Zwischen zwei mittleren, aus einem armierten thermoplastischen Werkstoff bestehenden Schichten 5', 5" befindet sich eine Schicht 8 aus einem nicht armierten Thermoplast, wohingegen Schichten 9, 10 aus einem wiederum nicht armierten Thermoplast beiderseits den äußeren Abschluss dieser Schichtenfolge bilden.
Erfindungsgemäße Bauelemente sind nicht auf plattenförmige Bauelemente beschränkt. Sie sind auch in beliebiger räumlich gekrümmter Konfiguration vorstellbar. So zeigt Fig. 5 ein winkelartiges Bauelement 11 , dessen beide Wandungselemente 11 ', 11 " in gleicher Weise wie dasjenige der Fig. 1 aus drei aufeinanderfolgenden Schichten bestehen, nämlich zwei äußeren Schichten 12, 13 aus einem nicht armierten Thermoplast und einer inneren Schicht 14 aus einem armierten Thermoplast.
Räumlich gekrümmte Bauelemente 11 ermöglichen eine weitergehendere Vorfertigung unter Anpassung an den jeweiligen Einsatzfall. Sie können grundsätzlich in gleicher weise wie die vorstehend bereits beschriebenen Bauelemente hergestellt werden, nämlich durch Verschweißen von nach Maßgabe der einzelnen Schichten 12 bis 14 vorgefertigten Bauteilen.
Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauelement 15, welches eine brett- bzw.. balkenartige Gestalt aufweist, die aus zwei äußeren Schichten 16, 17 aus einem nicht armierten Thermoplasten und einer mittleren Schicht 18 aus einem armierten Thermoplasten besteht. Diese Schichtenfolge ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen und es könnten gleichermaßen auch die beiden äußeren Schichten aus einem armierten Thermoplasten bestehen und eine mittlere Schicht bestehend aus einem nicht armierten Thermoplasten umschließen. Letztgenannte Variante kann bei Biegebeanspruchung unter Festigkeitsgesichtspunkten von Vorteil sein.
Wesensmerkmal der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist, dass das erfindungsgemäße Prinzip bei im Wesentlichen platten- oder scheibenartigen, ebenen oder räumlich gekrümmten oder in sonstiger Weise strukturierten Bauteilen verwirklicht ist, deren örtliche Wandungsdicke senkrecht zu ihrer Grundebene klein im Verhältnis zu ihrer flächenhaften Erstreckung ist, wobei die Folge der beispielsweise durch Schweißung miteinander verbundenen Schichten senkrecht zu dieser Ebene orientiert ist.
Fig. 7 zeigt ein Bauelement 19, welches beispielsweise aus einem nicht armierten thermoplastischen, im Querschnitt rechteckigen Träger 20 besteht, der von einem Hüllkörper 21 bestehend aus einem armierten Thermoplasten umgeben ist, welcher seinerseits von einem weiteren Hüllkörper 22 bestehend wiederum aus einem nicht armierten Thermoplasten umgeben ist. Die Anordnung der Hüllkörper 21 , 22 bildet zusammen mit dem Träger 20 bzw. Kernabschnitt eine Schichtenfolge, die durch Verbinden von getrennt voneinander nach Maßgabe dieser drei Elemente vorgefertigten Bauteilen hergestellt worden ist. Die werkstoffliche Reihenfolge dieser Schichten ist wiederum lediglich beispielhaft zu verstehen und wird durch den Verwendungszweck des Bauelements bestimmt.
Das Prinzip eines schalenartigen Aufbaus eines Bauelements 19 gemäß Fig. 7 ist nicht auf die gezeigte rechteckige bzw. polygonale Querschnittsform beschränkt. Insbesondere kann dieses auch bei sonstigen Querschnittsformen einschließlich Kreisquerschnitten Verwendung finden.
Anstelle von Vollquerschnitten können bei Bauelementen entsprechend demjenigen der Fig. 7 auch zentrale Hohlräume vorgesehen sein, so dass ein rohrartiges Bauelement entsteht.
Die Schichtenfolge bei allen erfindungsgemäßen Bauelementen wird durch den Gebrauchszweck bestimmt. So sind auch Bauelemente vorstellbar, die zur Gänze aus gleichartigen, z. B. armierten thermoplastischen Schichten bestehen.
Man erkennt, dass die erfindungsgemäße Lehre in einem weiten Rahmen eine Anpassung der Eigenschaften von Bauelementen ermöglicht, und zwar durch modulartiges Zusammensetzen und Miteinanderverbinden von Basisbauteilen. Das auf diese Weise entstehende Bauelement weist aufgrund seiner Verbundeigenschaft äußerst vorteilhafte Gebrauchseigenschaften auf und kann trotz seines Charakters als Kompositwerkstoff aufgrund seiner besonderen werkstofflichen Zusammensetzung als zumindest in vielen Eigenschaften weitestge- hend homogen angesehen werden. Es kommt außerdem den zukünftig verstärkt zu erwartenden Anforderungen hinsichtlich einer Recyclingtauglichkeit besonders entgegen.

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Bauelement (1 , 1 ', 1 ", 1 '", 11 , 15, 19), bestehend aus wenigstens zwei miteinander einen Verbundwerkstoff bildenden Werkstoffen gekennzeichnet durch einen durch Schichten (2, 3, 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14, 20, 21 , 22) charakterisierten Aufbau, wobei wenigstens eine Schicht aus einem Verbundwerkstoff besteht und wobei insgesamt nur Werkstoffe einer Werkstofffamilie eingesetzt sind.
2. Bauelement nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Werkstoffe, die entweder reversibel schmelz- sowie formbar und/oder direkt energetisch verwertbar sind.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch getrennt voneinander hergestellte, die einzelnen Schichten bildende Bauteile, die untereinander in Verbindung stehen.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Verbundwerkstoffs ausschließlich thermoplastische Kunststoffe eingesetzt sind.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schichten elektrisch leitfähig ist.
6. Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Schichten armiert ist.
7. Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch eine ebene, plattenartige Gestalt, wobei die miteinander in Verbindung stehenden Schichten senkrecht zu deren Grundebene aufeinander folgen.
8. Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine balken- oder brettartige Gestalt, wobei sich die einzelnen Schichten parallel zu einer Ober- oder Unterseite erstrecken.
9. Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine winkelartig oder schalenartig räumlich gekrümmte Gestalt, wobei die einzelnen Schichten ausgehend von einer Oberfläche senkrecht zu dieser aufeinander folgen.
10. Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch eine säulenförmige, einen polygonalen Querschnitt, einen Kreisquerschnitt oder einen in vergleichbarer Weise gekrümmten Querschnitt aufweisende Gestalt, wobei die Schichten nach Maßgabe geschlossener, einander umgebender Hüllkörper angeordnet sind.
11. Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt einen Hohlkörper bildet.
12. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten eine gleichförmige Dicke aufweisen.
13. Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die, einen Kernabschnitt umgebenden Schichten (21 , 22) eine gleichförmige Dicke aufweisen.
14. Bauelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten untereinander durch Schweißung in Verbindung stehen.
PCT/EP2004/000545 2003-02-20 2004-01-23 Bauelement WO2004073981A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20302787U DE20302787U1 (de) 2003-02-20 2003-02-20 Bauelement
DE20302787.6 2003-02-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004073981A1 true WO2004073981A1 (de) 2004-09-02

Family

ID=32103540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/000545 WO2004073981A1 (de) 2003-02-20 2004-01-23 Bauelement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE20302787U1 (de)
WO (1) WO2004073981A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211708A1 (de) * 1992-04-08 1993-10-14 Schaeffler Teppichboden Gmbh Auskleidungs-Formteil und Verfahren zu dessen Herstellung
US5626982A (en) * 1993-07-19 1997-05-06 Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. Heat insulating pad material, particularly for use in battery shield and manufacture of the same
DE19544451A1 (de) * 1995-11-29 1997-06-05 Basf Ag Sandwichplatten
DE9422147U1 (de) * 1993-02-09 1998-06-18 Roeder & Spengler Stanz Mehrschichtkörper
WO1998040196A1 (en) * 1997-03-10 1998-09-17 Perstorp Ab Article made of plastic material and a process for the manufacturing of the same
WO1998048962A2 (en) * 1997-04-25 1998-11-05 Brunswick Corporation Thermoplastic multi-layer composite structure

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3839218A1 (de) * 1988-11-19 1990-05-23 Hoechst Ag Dimensionsstabiler verbundkoerper
DE29608870U1 (de) * 1996-05-17 1996-08-14 Rowo Coating Ges Fuer Beschich Unterlage für Parkett- oder Laminatböden
US6764968B1 (en) * 1999-06-24 2004-07-20 Johns Manville International, Inc. Reinforced roofing membranes
DE20005948U1 (de) * 2000-04-03 2001-08-09 Wihag Nutzfahrzeugtech Paneel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211708A1 (de) * 1992-04-08 1993-10-14 Schaeffler Teppichboden Gmbh Auskleidungs-Formteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE9422147U1 (de) * 1993-02-09 1998-06-18 Roeder & Spengler Stanz Mehrschichtkörper
US5626982A (en) * 1993-07-19 1997-05-06 Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd. Heat insulating pad material, particularly for use in battery shield and manufacture of the same
DE19544451A1 (de) * 1995-11-29 1997-06-05 Basf Ag Sandwichplatten
WO1998040196A1 (en) * 1997-03-10 1998-09-17 Perstorp Ab Article made of plastic material and a process for the manufacturing of the same
WO1998048962A2 (en) * 1997-04-25 1998-11-05 Brunswick Corporation Thermoplastic multi-layer composite structure
US6444073B1 (en) * 1997-04-25 2002-09-03 Brunswick Corporation Thermoplastic multi-layer composite structure

Also Published As

Publication number Publication date
DE20302787U1 (de) 2004-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008061463B4 (de) Lasteinleitungseinrichtung
DE102017115451B4 (de) Vorimprägnierter Kohlenstofffaser-Verbundvorläuferwerkstoff mit verbesserter Formbarkeit und Kraftfahrzeug-Strukturkomponente
DE19939227B4 (de) Verbundwerkstoff
EP1395423A1 (de) Verbundbauteil und verfahren zu dessen herstellung
DE102019131625A1 (de) Randgestaltung einer flächigen Versteifungsstruktur für ein Bauteil
EP3150363A2 (de) Verfahren zur herstellung eines verbundformteils, verbundformteil, sandwichbauteil und rotorblattelement und windenergieanlage
EP1959223B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Verbundpanzerungsplatte
DE102012102637A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Fußboden- oder Wandelements
EP1925488B1 (de) Instrumententafel sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE102015118025A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Harzformteils und Verfahren zum Verbinden von Teilen
DE102009051392A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus mindestens einem vorzufertigenden Metallbauteil und mindesten einem Kunststoffbauteil und formschlüssig gefügter Verbundkörper
DE102020129065A1 (de) Klasse-a-komponenten mit formbarer kohlenstofffaser
DE10320331A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteiles mit einem Einlieger sowie nach diesem Verfahren hergestelltes Bauteil
DE102005050190A1 (de) Hybridplatte
EP2306135B1 (de) Grafitplatte
WO2004073981A1 (de) Bauelement
EP3030781B1 (de) Verbundbauteil und verfahren zur herstellung eines verbundbauteils
WO2018158048A1 (de) Faserbauteil mit zu einem fachwerk verbundenen faserstäben
CH679244A5 (en) Armoured vehicle cladding - comprises flat elastic prestressed and reinforced plates between enclosing layers
DE102015204426A1 (de) Sandwich-Bauteil oder Sandwich-Halbzeug
DE102020005020A1 (de) Tragrahmen für eine Batterie
DE102004062800B4 (de) Formschlussverbindung
DE102015007922A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils und Sandwichbauteil
DE102021209782A1 (de) Batteriegehäuse zum Aufnehmen wenigstens einer Batteriezelle
WO2023066800A1 (de) Verfahren zur herstellung von sandwichbauteilen aus einem plattenförmigen sandwichhalbzeug

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase