WO2006048318A1 - Sandwichmaterial, verfahren zu seiner herstellung, verwendung von sandwichmaterial und container aus sandwichmaterial - Google Patents

Sandwichmaterial, verfahren zu seiner herstellung, verwendung von sandwichmaterial und container aus sandwichmaterial Download PDF

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WO2006048318A1
WO2006048318A1 PCT/EP2005/011882 EP2005011882W WO2006048318A1 WO 2006048318 A1 WO2006048318 A1 WO 2006048318A1 EP 2005011882 W EP2005011882 W EP 2005011882W WO 2006048318 A1 WO2006048318 A1 WO 2006048318A1
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WO
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core layer
cover
contact surface
layer
sandwich material
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PCT/EP2005/011882
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Herbert Gundelsheimer
Ralf Heyder
Marcus Anton
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Cohopa Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3484—Stopping the foaming reaction until the material is heated or re-heated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/32—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements
    • B29C44/326—Joining the preformed parts, e.g. to make flat or profiled sandwich laminates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/32—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements
    • B29C44/332—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements the preformed parts being three-dimensional structures

Definitions

  • Sandwich material process for its production, use of sandwich material and containers made of sandwich material
  • the present invention relates to a sandwich material and more particularly to a method for producing a sandwich material, and more particularly to the use of sandwich material, in particular for constructing containers and / or swap bodies, in particular for the transport of goods, and in particular containers which are at least partially made of sandwich material.
  • Sandwich materials are characterized in that in a middle layer, which usually consists of polyurethane foam or a honeycomb structure, for example of paper or plastic honeycomb, cover layers of, for example, glass fiber reinforced plastic, aluminum sheet or other materials are applied on both sides.
  • a middle layer which usually consists of polyurethane foam or a honeycomb structure, for example of paper or plastic honeycomb
  • cover layers of, for example, glass fiber reinforced plastic, aluminum sheet or other materials are applied on both sides.
  • the production of the outer layers is usually done in different steps.
  • the cover layers are made of glass fiber reinforced plastic in a separate step and are then used as a cover layer in the production of sandwich material. If polyurethane foam is used, this has a positive effect on the compressive strength, but below this the flexural rigidity is adversely affected.
  • honeycomb material as a middle layer has a positive effect on the
  • Prior art containers have many relevant components, such as floor frames with cross members, container corners, Roof corners, etc. made of sheet steel. This involves considerable costs and expenses, in particular due to emissions. Between the corner profiles, as in the case of the roof and front / rear, various materials are used, such as the corrugated sheet steel, plywood (wood with plastic surface) and also conventional sandwich material.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved, cost-effective and environmentally friendly method for providing sandwich material with high demands on both compressive strength and flexural stiffness, which is particularly suitable for the construction of floors, walls and
  • Containers is suitable. Another object of the present invention is to provide an improved sandwich container.
  • Fig. 2a shows a conventional container
  • FIG. 2b shows a container according to the invention.
  • the present invention relates in particular to a process for the production of sandwich material consisting of a middle layer between two outer layers, the production process for the production of the
  • Sandwich material is carried out in one step, wherein the cover layers of glass fiber reinforced material, material from renewable raw materials, natural fibers or other materials in the actual manufacturing process of Sandwich material are produced in one step integrated (so-called one-step sandwich), and wherein the middle layer of a honeycomb structure of paper, plastic or other suitable materials such as aluminum, in which introduced in the same operation to improve the compressive strength of flexural stiffness, a plastic foam becomes.
  • the present invention relates to a process for producing a sheet sandwich material, in particular in a flow process, wherein the sandwich material consists of a middle core layer between two covers, and the core layer has a polygonal, tubular or wavy structure, which consists of equal vertical wall sections between two parallel boundary planes is formed, the cavities between the boundary planes are filled completely with a cured plastic foam, and form the parallel boundary planes of the plastic-filled core layer, a first (upper) contact surface and a second (lower) contact surface and the upper
  • the core layer is deposited in a measured size with its lower contact surface on the plastic foam layer and is pressed in the direction of the lower cover layer until the lower contact surface rests flat on the inner surface of the lower cover, and also chosen in particular the beginning of the expansion of the plastic foam in that it begins to expand on the lower cover only after the lower contact surface of the core layer has been securely seated, with the core layer being retained on the lower cover in a non-slip manner, and in particular the following fourth method step is selected for the non-slip support of the top cover on the upper contact surface of the core layer delayed by a predetermined period of time, which is necessary to ensure both a continuous expansion of the foaming plastic foam in all the cavities of the core layer to its upper contact surface to an extent can ensure that a firm connection of the upper cover to the upper contact surface after a selected degassing time against the residual pressure of the degassing safely.
  • Plastic foam from the group of substances consisting of hard foam, in particular phenolic foam, polyurethane foam, PIR foam, hard foam with embedded glass powder, glass wool and / or glass granules, rigid foam with embedded carbon black and / or polystyrene (polystyrene), rigid foam with embedded animal feathers, animal hair and / or seaweed, Hard foam with embedded
  • Natural fibers, and foaming adhesives selected, and also advantageously the material for producing a single or multi-layer cover of the material group consisting of glass fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced plastic, reinforced with natural fibers plastic, aluminum sheet, steel sheet, smooth, canted, profiled, copper sheet, smooth, edged, profiled, synthetic resin, wood rods, wood boards, plastic and metal foils, wood fumulas, paper and cardboard, gypsum boards, plasterboard, fiberboard, plywood boards, textile materials, leather and imitations of leather, cement and cement fibers (Eternit), glass plates, and ceramic plates, and
  • the core layer is made of a material selected from the material group consisting of paper, cardboard, kraft paper, corrugated paper, parchment, water glass and / resin treated paper, treated cardboard, plastic, synthetic resin, polypropylene, and aluminum, wherein the core layer suitably has a honeycomb structure.
  • At least one of the two covers can be formed in one or more layers, and the layer materials for the cover can be suitably selected such that they are in firm connection with the substrate Core layer optimize the required properties of the sandwich material as a whole, wherein advantageously at least one of the two covers can be waterproof, the lower and upper cover of the same or different materials, the respective wear requirements expectant can exist with the same or different strength, and at least one Cover can be formed profiled, and also suitably, at least one cover may have a refractory outer surface.
  • the corrugated structure of the core layer may be suitably formed in the manner of a multilayer carton in which the individual wavy paper strips are separated from unwoven paper strips and glued to the crests of the waves with the adjacent paper strips, wherein advantageously the undulating structure of the core layer adjacent wavy paper strips may be made, with adjacent wavy
  • the core layer may also consist of two superposed wave-shaped paper layers which form right angles with each other, and a flat core layer may be press-formed into a three-dimensional shape, wherein predetermined wall portions of the flat
  • Core layer in a manner may have incisions that favor or ensure the shaping, and wherein the core layer can be pressed, for example in a shell or tube shape and / or from a flat shape into an angled, in cross-section "V" - or " L “- or” U "- shaped shape can be pressed, wherein the core layer is suitably pressed during the curing phase of the plastic foam in the three-dimensional shape, and wherein also suitably the deformation of the core layer takes place together with the lower cover, and the upper Cover can be glued after deformation of the core layer with its upper contact surface.
  • the sandwich material may suitably be provided in predetermined lengths in a flow process
  • the flat base is a conveyor belt running at a selected constant speed, on which the lower single- or multi-layered cover, the plastic foam layer within a time-limited one, follow one another at predetermined time intervals and at feed speeds exactly matched to the conveyor belt speed
  • the core layer and the upper single- or multi-layer cover are each stored non-slip, the storage of the top cover on the upper contact surface of the core layer only after the plastic foam is expanded in the core layer and sufficiently degassed. This can be particularly advantageous degassing to achieve a predetermined
  • Porosity of the cured plastic are carried out to a selected residual gas content, and in particular before the top cover is applied to the upper contact surface, wherein suitably the foaming and / or degassing takes place in a vacuum chamber or vacuum chamber.
  • the core layer and / or the coverings are produced in process steps which precede the process for producing the sandwich material from the core layer and the two covers, and in particular dried the freshly prepared sandwich material in the pressed state and then into the divided into predetermined dimensions.
  • the present invention also relates to the use of sandwich material produced by the method according to the invention, in particular for the construction of floor panels and / or wall panels and / or
  • Containers and swap bodies in particular for trucks, freight trains and ships, and base plates and / or swap bodies, which consist at least partially of sandwich produced by the process according to the invention.
  • the inventive method for manufacturing comprises a step in which the cover layers 2 of glass fiber reinforced material, material from renewable raw materials, natural fibers or other materials in the actual manufacturing process of the sandwich material 1 is integrated and manufactured in one step (so-called one -Step sandwich), wherein in the process for producing the sandwich material in a honeycomb structure 3, which can be made of paper, plastic or other suitable materials such as aluminum in one operation plastic foam 4 is introduced, whereby a significant improvement in compressive strength and bending stiffness is achieved.
  • a lower covering layer 5 runs in the transporting direction 6 onto a working surface 7, and plastic foam 4 is applied to the covering layer 5 in the direction of arrow 8.
  • the honeycomb structure 3 is applied in the direction of arrow 9.
  • the plastic foam 4 expands into the honeycomb structure 3 and connects to the upper cover layer 2, which is supplied in the direction of arrow 10.
  • the honeycomb structure 3 with the plastic foam 4 integrated in the honeycomb structure 3 and the upper cover layer 2 are fed in the production direction 6 to a pressing operation which can be provided by means of a roller 11.
  • a sandwich material produced by the method according to the invention in particular suitable manner and for example a bottom plate can be produced in one piece, whereby the production is considerably simplified and production costs are saved.
  • sandwich material with predetermined compressive strength and bending stiffness existing floor panels and / or wall panels and / or cover plates lead to a significant reduction in weight compared to, for example, wood and also bring significant advantages in handling and processing in itself.
  • a sandwich material produced by the method according to the invention with a middle layer of paper honeycomb with polyurethane foam can provide a one-piece base plate, wherein, for example and advantageously, bonding of the base plate with, for example a base frame and, for example, circumferential longitudinal and transverse beams a self-supporting structure can be provided. Since the bottom plate is in one piece, their installation is particularly simple, since no consideration must be given to a positioning of cross members and other components, and by the gluing complex work such as screwing with the
  • Sandwich materials are provided in thicknesses of 5 mm to 300 mm thickness with different cover materials in particular but also glass fiber reinforced plastic.
  • a honeycomb structure here, for example, made of paper can consist of both honeycomb and as so-called honeycomb with wave structure and can be selected depending on the purpose and requirements predestined.
  • Water resistance of the sandwich material can be provided, and also a significantly improved flexural stiffness of the paper honeycomb material can be achieved.
  • the method according to the invention can provide a sandwich material with considerably improved flexural rigidity and at the same time improved compressive strength As in an integrated operation, for example, polyurethane foam is introduced into the paper honeycomb for their stabilization.
  • a waterproof sandwich material in addition to the increased strength and bending stiffness and a waterproof sandwich material can be provided, which can also be used outside of closed spaces, for example, for load-bearing structures in construction, vehicle, shipbuilding, aircraft and container construction.
  • Cover layers of glass fiber reinforced plastic advantageously eliminates conventionally separate process steps such as the separate production of the ceiling material and forgiving cover materials with the honeycomb material.
  • Fig. 2a shows a conventional container 20 with walls 21 made of steel, corners
  • FIG. 2b shows a container according to the invention 30 with walls 31 and corners 32 made of a sandwich material, which is produced by the inventive method, and a floor assembly 33, which is also a sandwich material the method according to the invention.
  • all the relevant components that is to say the bottom group, are advantageously made of a sandwich material by the method according to the invention.
  • the entire container 30 with the walls 31, the profiles 32 and the bottom group 33 is advantageously glued, wherein no emissions are incurred in the manufacture of the container 30 and an environmentally friendly and clean construction of the container according to the invention is provided.

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines flächigen Sandwichmaterials, insbesondere in einem Fließprozeß, wobei in einem ersten Verfahrensschritt die untere Abdeckung des Sandwichmaterials in abgemessener Größe zur Auflage auf eine flache Unterlage gebracht wird, und in einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt auf die untere Abdeckung innerhalb eines zeitlich begrenzenden Rahmens ein noch nicht expandierender (gebremster) (4) Kunststoffschaum in einer Schichthöhe aufgetragen wird, die einem vorbestimmten Bruchteil der Höhe der Kernschicht entspricht; in einem nachfolgenden dritten Verfahrensschritt die Kernschicht (3) in abgemessener Größe mit ihrer unteren Kontaktfläche auf die Kunststoffschaumschicht abgelegt wird und derart in Richtung auf die untere Deckschicht gedrückt wird, bis die untere Kontaktfläche auf der Innenfläche der unteren Abdeckung flächig aufliegt; und wobei der Beginn der Expansion des kunststoffschaums so gewählt ist, dass er erst nach dem sicheren Aufliegen der unteren Kontaktfläche der Kernschicht (3) auf der unteren Abdeckung rutschfest gehalten wird; der nachfolgende vierte Verfahrensschritt zur rutschfesten Auflage der oberen Abdeckung (2) auf die obere Kontaktfläche der Kernschicht (3) ist um einem vorbestimmten Zeitabschnitt verzögert gewählt ist, der notwending ist, um sowohl eine lückenlose Expansion des aufschäumenden Kunststoffschaums (4) in sämtlichen Hohlräumen der Kernschicht (3) bis an seine obere Kontaktfläche in einem Masse sicherstellen zu können, das ein fester Anschluss der oberen Abdeckung (2) an die obere Kontaktfläche nach einer gewählten Entgasungszeit auch gegen den Restdruck der Entgasung sicher gewährleistet ist. Ausserdem: Verwendung des Sandwichmaterials als Container und Container aus Sandwichmaterial.

Description

Sandwichmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung, Verwendung von Sandwichmaterial und Container aus Sandwichmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sandwichmaterial und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Sandwichmaterials und außerdem insbesondere die Verwendung von Sandwichmaterial insbesondere zum Aufbau von Containern und/oder Wechselbehältern insbesondere zum Transport von Gütern und außerdem insbesondere Container, die zumindest teilweise aus Sandwichmaterial bestehen.
Sandwichmaterialien zeichnen sich dadurch aus, dass in einer Mittelschicht, die üblicherweise aus Polyurethanschaum oder einer Wabenstruktur, beispielsweise aus Papier- oder Kunststoffwaben besteht, beidseitig Deckschichten aus beispielsweise glasfaserverstärktem Kunstoff, Aluminiumblech oder anderen Materialien aufgebracht werden. Herkömmliche Sandwichmaterialien und deren Verwendung insbesondere zum Aufbau für einen Lastkaufwagen sind beispielsweise aus der DE 19858880 A1 bekannt. Die Herstellung der Deckschichten geschieht üblicherweise in verschiedenen Arbeitsschritten. Beispielsweise werden die Deckschichten aus glasfaserverstärktem Kunststoff in einem separaten Arbeitsschritt gefertigt und kommen dann zum Einsatz als Deckschicht bei der Herstellung von Sandwichmaterial. Kommt Polyurethanschaum zum Einsatz, so wirkt sich dies positiv auf die Druckfestigkeit aus, wobei jedoch hierunter die Biegesteifheit nachteilhaft beeinflußt wird. Der Einsatz von Wabenmaterial als Mittelschicht wirkt sich zwar positiv auf die Biegesteifheit des Materials aus, und wirkt sich jedoch gleichzeitig nachteilhaft auf die Druckfestigkeit aus.
Bei aus dem früheren Stand der Technik bekannten Containern werden viele relevante Komponenten, wie Bodenrahmen mit Querträgern, Containerecken, Dachecken, etc. aus Stahlblech gefertigt. Dabei fallen erhebliche Kosten und Aufwendungen insbesondere aufgrund von Emissionen an. Zwischen den Eckprofilen, so wie bei Dach und Front/Heck werden verschiedene Materialien wie beispielsweise die gesicktes Stahlblech, Plywood (Holz mit Kunststoffoberfläche) und auch herkömmliches Sandwichmaterial eingesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein verbessertes, kostengünstiges und umweltfreundliches Verfahren zu Bereitstellung von Sandwichmaterial mit hohen Anforderungen an sowohl Druckfestigkeit als auch Biegesteifheit bereitzustellen, das insbesondere für den Aufbau von Böden, Wänden und
Containern geeignet ist. Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen verbesserten aus Sandwichmaterial bestehenden Container bereitzustellen.
Die Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in den Merkmalen der
Unteransprüche und/oder der nachfolgenden Beschreibung erwähnt, die von schematischen Zeichnungen begleitet ist.
Hierzu zeigt:
Fig.1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung von Sandwichmaterial;
Fig. 2a einen herkömmlichen Container; und
Fig. 2b einen erfindungsgemäßen Container.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von aus einer mittleren Schicht zwischen zwei Deckschichten bestehendem Sandwichmaterial, wobei der Fertigungsprozeß zur Herstellung des
Sandwichmaterials in einem Arbeitsschritt erfolgt, wobei die Deckschichten aus glasfaserverstärktem Material, Material aus nachwachsender Rohstoffen-, Naturfasern- oder anderen Stoffen beim eigentlichen Herstellungsprozeß des Sandwichmaterials in einem Arbeitsschritt integriert gefertigt werden (sogenannten One-Step Sandwich), und wobei die mittlere Schicht aus einer Wabenstruktur aus Papier, Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien wie Aluminium besteht, in die in dem selben Arbeitsgang zur Verbesserung der Druckfestigkeit der Biegesteifheit ein Kunststoffschaum eingebracht wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Sandwichmaterials, insbesondere in einem Fließprozeß, wobei das Sandwichmaterial aus einer mittleren Kernschicht zwischen zwei Abdeckungen besteht, und die Kernschicht eine polygonförmige, röhrenförmige oder wellenförmige Struktur besitzt, die von gleich hohen senkrechten Wandabschnitten zwischen zwei parallelen Grenzebenen gebildet ist, deren Hohlräume zwischen den Grenzebenen lückenlos mit einem ausgehärteten Kunststoffschaum ausgefüllt sind, und die parallelen Grenzebenen der mit Kunststoff gefüllten Kernschicht eine erste (obere) Kontaktfläche und eine zweite (untere) Kontaktfläche bilden und die obere
Kontaktfläche der Kernschicht an die eine (obere) Abdeckung und die untere Kontaktfläche der Kernschicht an die andere (untere) Abdeckung jeweils fest anschließt, wodurch die Wandabschnitte der Kernschicht jeweils rechte Winkel mit den oberen und unteren Abdeckungen bilden, wobei erfindungsgemäß in einem ersten Verfahrensschritt die untere Abdeckung des Sandwichmaterials in abgemessener Größe zur Auflage auf eine flache Unterlage gebracht wird, und in einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt auf die untere Abdeckung innerhalb eines seitlich begrenzenden Rahmens ein noch nicht expandierender (gebremster) Kunststoffschaum in einer Schichthöhe aufgetragen wird, die einem vorbestimmten Bruchteil der Höhe der Kernschicht entspricht, und in einem nachfolgenden dritten
Verfahrensschritt die Kernschicht in abgemessener Größe mit ihrer unteren Kontaktfläche auf die Kunststoffschaumschicht abgelegt wird und derart in Richtung auf die untere Deckschicht gedrückt wird, bis die untere Kontaktfläche auf der Innenfläche der unteren Abdeckung flächig aufliegt, und außerdem insbesondere der Beginn der Expansion des Kunststoffschaums so gewählt ist, dass er erst nach dem sicheren Aufliegen der unteren Kontaktfläche der Kernschicht auf der unteren Abdeckung zu expandieren beginnt, wobei die Kernschicht auf der unteren Abdeckung rutschfest gehalten wird, und wobei außerdem insbesondere der nachfolgende vierte Verfahrensschritt zur rutschfesten Auflage der oberen Abdeckung auf die obere Kontaktfläche der Kernschicht um einen vorbestimmten Zeitabschnitt verzögert gewählt ist, der notwendig ist, um sowohl eine lückenlose Expansion des aufschäumenden Kunststoffschaums in sämtlichen Hohlräumen der Kernschicht bis an seine obere Kontaktfläche in einem Maße sicherstellen zu können, dass ein fester Anschluss der oberen Abdeckung an die obere Kontaktfläche nach einer gewählten Entgasungszeit auch gegen den Restdruck der Entgasung sicher gewährleistet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist außerdem vorteilhaft der
Kunststoffschaum. aus der Stoffgruppe bestehend aus Hartschaum, insbesondere Phenolharzschaum, Polyurethanschaum, PIR-Schaum, Hartschaum mit eingebetteten Glaspulver, Glaswolle und/oder Glasgranulat, Hartschaum mit eingebetteten Ruß und/oder Polysterol (Styropor), Hartschaum mit eingebetteten Tierfedern, Tierhaaren und/oder Seegras, Hartschaum mit eingebetteten
Naturfasern, und schäumende Klebstoffe ausgewählt, und außerdem vorteilhaft das Material zur Herstellung einer ein- oder mehrschichtigen Abdeckung aus der Materialgruppe bestehend aus glasfaserverstärktem Kunststoff, kohlefaserverstärktem Kunststoff, mit Naturfasern verstärkter Kunststoff, Aluminiumblech, Stahlblech, glatt, gekantet, profiliert, Kupferblech, glatt, gekantet, profiliert, Kunstharz, Holzstäbe, Holzplatten, Kunststoff- und Metallfolien, Holzfumier, Papier und Pappe, Gipsplatten, Gipskartonplatten, Holzfaserplatten, Sperrholzplatten, Textilmaterialien, Leder und Lederimitationen, Zement und Zementfasern (Eternit), Glasplatten, und Keramikplatten ausgewählt ist, und außerdem vorteilhaft die Kernschicht aus einem Material gefertigt ist, ausgewählt aus der Materialgruppe bestehend aus Papier, Pappe, Packpapier, gewelltes Papier, Pergament, mit Wasserglas und/der Kunstharz behandeltes Papier, behandelte Pappe, Kunststoff, Kunstharz, Polypropylen, und Aluminium, wobei die Kernschicht geeigneter Weise eine Bienenwabenstruktur besitzt.
Hierbei kann geeigneter Wiese wenigstens eine der beiden Abdeckungen ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein, und die Schichtmaterialien für die Abdeckung geeigneter Weise derart ausgewählt sein, dass sie in fester Verbindung mit der Kernschicht die geforderten Eigenschaften des Sandwichmaterials insgesamt optimieren, wobei vorteilhaft wenigstens eine der beiden Abdeckungen wasserdicht ausgebildet sein kann, wobei die untere und die obere Abdeckung aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien, den jeweiligen Verschleißanforderungen gerecht werdenden mit gleicher oder unterschiedlicher Stärke bestehen können, und wenigstens eine Abdeckung profiliert ausgebildet sein kann, und außerdem geeigneter Weise wenigstens eine Abdeckung eine feuerfeste Außenfläche aufweisen kann.
Die wellenförmige Struktur der Kernschicht kann geeigneter Weise nach Art eines mehrschichtigen Kartons ausgebildet sein, bei dem die einzelnen wellenförmigen- Papierstreifen von ungewellten Papierstreifen getrennt sind und jeweils an den Scheiteln der Wellen mit den anliegenden Papierstreifen verklebt sind, wobei vorteilhaft die wellenförmige Struktur der Kernschicht aus nebeneinanderliegenden wellenförmigen Papierstreifen bestehen kann, wobei benachbarte wellenförmige
Papierstreifen mit Wellentälern an Wellenbergen in Kontakt sind und an den Kontaktstellen miteinander verklebt sind. Die Kernschicht kann außerdem aus zwei übereinanderliegenden wellenförmigen Papierschichten bestehen, die miteinander rechte Winkel bilden, und eine flache Kernschicht in eine dreidimensionale Form preßbar ausgebildet sein kann, wobei vorbestimmte Wandabschnitte der flachen
Kernschicht in einer Art und Weise Einschnitte aufweisen können, die die Formgebung begünstigen oder gewährleisten, und wobei die Kernschicht beispielsweise in eine Schalen- oder Rohrform gepresst werden kann und/oder aus einer flachen Gestalt in eine abgewinkelte, im Querschnitt „V"- oder „L"- oder „U"- förmige Gestalt gepresst werden kann, wobei die Kernschicht geeigneter Weise während der Aushärtphase des Kunststoffschaums in die dreidimensionale Form gepresst wird, und wobei außerdem geeigneter Weise die Verformung der Kernschicht zusammen mit der unteren Abdeckung erfolgt, und die obere Abdeckung nach der Verformung der Kernschicht mit ihrer oberen Kontaktfläche verklebt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann außerdem geeigneter Weise das Sandwichmaterial in vorbestimmten Längenabschnitten in einem Fließprozess hergestellt sein, wobei die flächige Unterlage ein mit einer gewählten konstanten ... Geschwindigkeit laufendes Förderband ist, auf dem in vorbestimmten zeitlichen Abständen aufeinanderfolgend und in auf die Förderbandgeschwindigkeit genau angepaßten Zuführgeschwindigkeiten die untere ein- oder mehrschichtige Abdeckung, die Kunststoffschaumschicht innerhalb eines zeitlich begrenzenden
Rahmens, die Kernschicht und die obere ein- oder mehrschichtige Abdeckung jeweils rutschfest abgelegt werden, wobei die Ablage der oberen Abdeckung auf die obere Kontaktfläche der Kernschicht erst dann erfolgt, nachdem der Kunststoffschaum in der Kernschicht expandiert und ausreichend entgast ist. Hierbei kann besonders vorteilhaft die Entgasung zur Erzielung einer vorbestimmter
Porosität des ausgehärteten Kunststoffs bis auf einen gewählten Restgasanteil durchgeführt werden und zwar insbesondere bevor die obere Abdeckung auf die obere Kontaktfläche aufgebracht wird, wobei geeigneter Weise die Aufschäumung und/oder die Entgasung in einer Vakuumkammer oder Unterdruckkammer erfolgt.
Geeigneter Weise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kernschicht und/oder die Abdeckungen in Verfahrensschritten hergestellt, die dem Verfahren zur Herstellung des Sandwichmaterials aus der Kernschicht und den beiden Abdeckungen vorgeschaltet sind, und außerdem insbesondere das frisch hergestellte Sandwichmaterial im gepressten Zustand getrocknet und anschließend in die vorbestimmten Mäße zerteilt.
Die vorliegenden Erfindung betrifft außerdem insbesondere die Verwendung von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sandwichmaterial insbesondere zum Aufbau von Bodenplatten und/oder Wandplatten und/oder
Containern und Wechselbehälter insbesondere für Lastwagen, Güterzuge und Schiffe, und Bodenplatten und/oder Wechselbehälter, die zumindest teilweise aus nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sandwichmaterial bestehen.
Zum bessern Verständnis der vorliegenden Erfindung wird die Erfindung nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen beschrieben. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einen Arbeitsschritt, bei dem die Deckschichten 2 aus glasfaserverstärktem Material, Material aus nachwachsender Rohstoffen, Naturfasern oder anderen Stoffen beim eigentlichen Herstellungsverfahren des Sandwichmaterials 1 in einem Arbeitsschritt integriert und gefertigt wird (sogenannte One-Step Sandwich), wobei bei dem Verfahren zur Herstellung des Sandwichmaterials in einer Wabenstruktur 3, die aus Papier, Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien, wie beispielsweise Aluminium bestehen kann in einem Arbeitsgang Kunststoffschaum 4 eingebracht wird, wodurch eine erhebliche Verbesserung der Druckfestigkeit und der Biegesteifheit erzielt wird. Hierbei läuft geeigneter Weise eine untere Deckschicht 5 in Transportrichtung 6 auf eine Arbeitsfläche 7 und Kunststoffschaum 4 wird in Pfeilrichtung 8 auf die Deckschicht 5 aufgebracht. Hieran anschließend wird die Wabenstruktur 3 in Pfeilrichtung 9 aufgebracht. Der Kunststoffschaum 4 expandiert in die Wabenstruktur 3 und verbindet sich dabei mit der oberen Deckschicht 2, die in Pfeilrichtung 10 zuführt wird. Das Sandwichmaterial 1 aus der unteren Deckschicht
5, der Wabenstruktur 3 mit dem in die Wabenstruktur 3 integrierten Kunststoffschaum 4 und der oberen Deckschicht 2 werden in Produktionsrichtung 6 einem Pressvorgang zugeführt, der mittels einer Rolle 11 bereitgestellt werden kann.
Mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sandwichmaterial kann insbesondere geeigneter Weise und beispielsweise eine Bodenplatte in einem Stück hergestellt werden, wodurch die Produktion erheblich vereinfacht wird und Produktionskosten gespart werden. Aus Sandwichmaterial mit vorbestimmter Druckfestigkeit und Biegesteifheit bestehende Bodenplatten und/oder Wandplatten und/oder Deckplatten führen zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung im Vergleich zu beispielsweise Holz und bringen außerdem erhebliche Vorteile beim Handling und bei der Verarbeitung in sich.
Beispielsweise und vorteilhaft kann ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Sandwichmaterials mit einer Mittelschicht aus Papierwabe mit Polyurethanschaum eine einstückige Bodenplatte bereitstellen, wobei beispielsweise und vorteilhaft eine Verklebung der Bodenplatte mit beispielsweise einem Grundrahmen und beispielsweise umlaufenden Längs- und Querträgern eine selbsttragende Struktur bereitgestellt werden kann. Da die Bodenplatte einstückig ist, ist deren Montage besonders einfach, da auf eine Positionierung von Querträgern und anderen Komponenten keine Rücksicht genommen werden muss, und durch das Verkleben aufwendige Arbeiten wie etwa Verschraubung mit dem
Grundrahmen entfallen. Aufgrund der vorteilhaften Einstückigkeit kann auf einfache Weise eine durchgehende glatte Bodenplatte bereitgestellt werden und außerdem beim Einsatz in einem klimageführten Aufbau Wärme wirksam vermeiden .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere und vorteilhaft
Sandwichmaterialien in Stärken von 5 mm bis 300 mm Dicke mit unterschiedlichen Deckmaterialien insbesondere aber auch glasfaserverstärktem Kunststoff bereitgestellt werden.
Eine Wabenstruktur dabei beispielsweise aus Papier kann dabei sowohl aus Waben als auch als sogenannten Waben mit Wellenstruktur bestehen und kann je nach Einsatzzweck und Erfordernissen vorbestimmt ausgewählt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Sandwichmaterialien können vorteilhaft sowohl eindimensional als auch zwei- und dreidimensional ja nach
Einsatzzweck bereitgestellt werden. Es ist klar, dass hierbei auch je nach Einsatzzweck zwischen diversen Papierwabenarten, Papiermaterialien und Deckschichten variiert werden kann.
Beim Einsatz beispielhaft und vorteilhaft behandelter Papiermaterialien kann eine
Wasserfestigkeit des Sandwichmaterials bereitgestellt werden, und außerdem eine erheblich verbesserte Biegesteifheit des Papierwabenmaterials erzielt werden.
Durch die Integration verschiedener bislang beim Stand der Technik separater Arbeitsschritte in ein integriertes Verfahren zur Herstellung wird das Verfahren zur
Herstellung erheblich vereinfacht und Produktionskosten gesenkt. Außerdem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Sandwichmaterial mit erheblich verbesserter Biegesteifheit und zugleich verbesserter Druckfestigkeit bereitgestellt werden, da in einem integrierten Arbeitsgang beispielsweise Polyurethanschaum in die Papierwabe zu deren Stabilisierung eingebracht wird.
Darüber hinaus kann neben der erhöhten Festigkeit und Biegesteifigkeit auch ein wasserfestes Sandwichmaterial bereitgestellt werden, das auch außerhalb geschlossener Räume, beispielsweise auch für tragende Strukturen im Hausbau, Fahrzeugbau, Schiffsbau, Flugzeugbau und Containerbau einsetzbar ist.
Durch die vorteilhafte Integration verschiedener Arbeitsschritte in ein einziges integriertes Verfahren zur Herstellung des Sandwichmaterials einschließlich der
Decklagen aus glasfaserverstärktem Kunststoff entfallen vorteilhaft herkömmlich getrennte Verfahrensschritte wie die separate Herstellung des Deckenmaterials und vergebende Deckmaterialien mit dem Wabenmaterial.
Fig. 2a zeigt einen herkömmlichen Container 20 mit Wänden 21 aus Stahl, Ecken
22 aus Stahl, und einem Boden 23 aus Holz mit Stahlquerträgern 24 und Fig. 2b zeigt einen erfindungsgemäßen Container 30 mit Wänden 31 und Ecken 32 aus einem Sandwichmaterial, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, und einer Bodengruppe 33, die ebenfalls ein Sandwichmaterial nach dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst.
Bei dem erfindungsgemäßen Container 30 nach Fig. 2b werden vorteilhaft alle relevanten Komponenten, also auch die Bodengruppe aus einem Sandwichmaterial nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellt. Der gesamte Container 30 mit den Wänden 31 , den Profilen 32 und der Bodengruppe 33 ist vorteilhaft verklebt, wobei bei der Herstellung des Containers 30 keine Emissionen anfallen und ein umweltfreundliche und saubere Aufbau des erfindungsgemäßen Containers bereitgestellt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines flächigen Sandwichmaterials, insbesondere in einem Fließprozeß, wobei
• das Sandwichmaterial aus einer mittleren Kernschicht zwischen zwei
Abdeckungen besteht,
• die Kernschicht eine polygonförmige, röhrenförmige oder wellenförmige Struktur besitzt, die von gleich hohen senkrechten Wandabschnitten zwischen zwei parallelen Grenzebenen gebildet ist, deren Hohlräume zwischen den Grenzebenen lückenlos mit einem ausgehärteten Kunststoffschaum ausgefüllt sind,
• die parallelen Grenzebenen der mit Kunststoff gefüllten Kernschicht eine erste (obere) Kontaktfläche und eine zweite (untere) Kontaktfläche bilden und
• die obere Kontaktfläche der Kernschicht an die eine (obere) Abdeckung und die untere Kontaktfläche der Kernschicht an die andere (untere) Abdeckung jeweils fest anschließt, wodurch
• die Wandabschnitte der Kernschicht jeweils rechte Winkel mit den oberen und unteren Abdeckungen bilden
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: • in einem ersten Verfahrensschritt wird die untere Abdeckung des Sandwichmaterials in abgemessener Größe zur Auflage auf eine flache Unterlage gebracht;
• in einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt wird auf die untere Abdeckung innerhalb eines zeitlich begrenzenden Rahmens ein noch nicht expandierender (gebremster) Kunststoffschaum in einer Schichthöhe aufgetragen, die einem vorbestimmten Bruchteil der Höhe der Kernschicht entspricht;
• in einem nachfolgenden dritten Verfahrensschritt wird die Kernschicht in abgemessener Größe mit ihrer unteren Kontaktfläche auf die
Kunststoffschaumschicht abgelegt und derart in Richtung auf die untere Deckschicht gedrückt, bis die untere Kontaktfläche auf der Innenfläche der unteren Abdeckung flächig aufliegt
• der Beginn der Expansion des Kunststoffschaums ist so gewählt, dass er erst nach dem sicheren Aufliegen der unteren Kontaktfläche der
Kernschicht auf der unteren Abdeckung zu expandieren beginnt, wobei die Kernschicht auf der unteren Abdeckung rutschfest gehalten wird;
• der nachfolgende vierte Verfahrensschritt zur rutschfesten Auflage der oberen Abdeckung auf die obere Kontaktfläche der Kernschicht ist um einen vorbestimmten Zeitabschnitt verzögert gewählt, der notwendig ist, um sowohl eine lückenlose Expansion des aufschäumenden Kunststoffschaums in sämtlichen Hohlräumen der Kernschicht bis an seine obere Kontaktfläche in einem Maße sicherstellen zu können, dass ein fester Anschluss der oberen Abdeckung an die obere Kontaktfläche nach einer gewählten Entgasungszeit auch gegen den Restdruck der Entgasung sicher gewährleistet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffschaum ausgewählt ist aus der Stoffgruppe bestehend aus
• Hartschaum, insbesondere Phenolharzschaum,
• Polyurethanschaum,
• PIR-Schaum, • Hartschaum mit eingebetteten Glaspulver, Glaswolle und/oder Glasgranulat,
• Hartschaum mit eingebetteten Ruß und/oder Polysterol (Styropor),
• Hartschaum mit eingebetteten Tierfedern, Tierhaaren und/oder Seegras,
• Hartschaum mit eingebetteten Naturfasern,
• schäumende Klebstoffe
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Abdeckungen ein- oder mehrschichtig ausgebildet ist und die Schichtmaterialien für die Abdeckung derart ausgewählt sind, dass sie in fester Verbindung mit der Kernschicht die geforderten Eigenschaften des Sandwichmaterials insgesamt optimieren.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Abdeckungen wasserdicht ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zur Herstellung einer ein- oder mehrschichtigen Abdeckung ausgewählt ist aus der Materialgruppe bestehend aus
• glasfaserverstärktem Kunststoff,
• kohlefaserverstärktem Kunststoff,
• mit Naturfasern verstärkter Kunststoff, • Aluminiumblech,
• Stahlblech, glatt, gekantet, profiliert,
• Kupferblech, glatt, gekantet, profiliert,
• Kunstharz,
• Holzstäbe, Holzplatten, • Kunststoff- und Metallfolien,
• Holzfurnier,
• Papier und Pappe, • Gipsplatten, Gipskartonplatten,
• Holzfaserplatten, Sperrholzplatten,
• Textilmaterialien,
• Leder und Lederimitationen, • Zement und Zementfasern (Eternit),
• Glasplatten,
• Keramikplatten.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die untere und die obere Abdeckung aus gleichen oder unterschiedlichen, den jeweiligen
Verschleißanforderungen gerecht werdenden Materialien mit gleicher oder unterschiedlicher Stärke bestehen.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Abdeckung profiliert ausgebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Abdeckung eine feuerfeste Außenfläche aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht aus einem Material gefertigt ist, ausgewählt aus der Materialgruppe bestehend aus
• Papier, Pappe, Packpapier, gewelltes Papier, Pergament,
• mit Wasserglas und/der Kunstharz behandeltes Papier, behandelte Pappe
• Kunststoff, Kunstharz, Polypropylen,
• Aluminium.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht eine Bienenwabenstruktur besitzt.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenförmige Struktur der Kernschicht nach Art eines mehrschichtigen Kartons ausgebildet ist, bei dem die einzelnen wellenförmigen Papierstreifen von ungewellten Papierstreifen getrennt sind und jeweils an den Scheiteln der Wellen mit den anliegenden Papierstreifen verklebt sind.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wellenförmige Struktur der Kernschicht aus nebeneinanderliegenden wellenförmigen Papierstreifen besteht, wobei benachbarte wellenförmige Papierstreifen mit Wellentälern an Wellenbergen in Kontakt sind und an den Kontaktstellen miteinander verklebt sind.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht aus zwei übereinanderliegenden wellenförmigen Papierschichten besteht, die miteinander rechte Winkel bilden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Kernschicht in eine dreidimensionale Form preßbar ausgebildet ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorbestimmte Wandabschnitte der flachen Kemschicht in einer Art und Weise Einschnitte aufweisen, die die Formgebung begünstigen oder gewährleisten.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht in eine Schalen- oder Rohrform gepresst wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kernschicht aus einer flachen Gestalt in eine abgewinkelte, im Querschnitt „V"- oder „L"- oder „U"-förmige Gestalt gepresst wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht während der Aushärtphase des Kunststoffschaums in eine dreidimensionale Form gepresst wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung der Kernschicht zusammen mit der unteren Abdeckung erfolgt und dass die obere Abdeckung nach der Verformung der Kernschicht mit ihrer oberen Kontaktfläche verklebt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sandwichmaterial in vorbestimmten Längenabschnitten in einem Fließprozess hergestellt wird, wobei die flächige Unterlage ein mit einer gewählten konstanten Geschwindigkeit laufendes Förderband ist, auf dem in vorbestimmten zeitlichen Abständen aufeinanderfolgend und in auf die Förderbandgeschwindigkeit genau angepaßten Zuführgeschwindigkeiten die untere ein- oder mehrschichtige Abdeckung, die Kunststoffschaumschicht innerhalb eines seitlich begrenzenden Rahmens, die Kernschicht und die obere ein- oder mehrschichtige Abdeckung jeweils rutschfest abgelegt werden, wobei die Ablage der oberen Abdeckung auf die obere Kontaktfläche der Kernschicht erst erfolgt, nachdem der Kunststoffschaum in der Kernschicht expandiert und ausreichend entgast ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasung zur Erzielung einer vorbestimmter Porosität des ausgehärteten Kunststoffs bis auf einen gewählten Restgasanteil entgast wird bevor die obere Abdeckung auf die obere Kontaktfläche aufgebracht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschäumung und/oder die Entgasung in einer Vakuumkammer oder Unterdruckkammer erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht und/oder die Abdeckungen in Verfahren hergestellt werden, die dem Verfahren zur Herstellung des Sandwichmaterials aus der Kernschicht und den beiden Abdeckungen vorgeschaltet sind.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das frisch hergestellte Sandwichmaterial im gepressten Zustand getrocknet und anschließend in die vorbestimmten Maße zerteilt wird.
25. Verwendung des Sandwichmaterials nach einem oder mehreren der vorstehenden Verfahrensansprüche zum Aufbau von Containern, Wechselbehältem und/oder Lastwagen.
26. Verwendung des Sandwichmaterials nach Anspruch 25 als einstüekige Bodenplatten.
27. Verwendung des Sandwichmaterials nach einem oder mehreren der vorstehenden Verfahrensansprüche als Fußbodenplatten.
28. Container oder Wechselbehälter oder Bodenplatte zumindest teilweise bestehend aus Sandwichmaterial nach einen der vorstehenden Ansprüche 1 bis 23.
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