DE102004056546A1 - Zusammen gesetzter Kunststoffschaum - Google Patents

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Abstract

Nach der Erfindung wird für Verbundmaterial aus Kunststoffschaum ein Schichtmaterial mit hoher Scherfestigkeit verwendet, wobei die Scherfestigkeit durch innen in dem Schichtmaterial quer verlaufende Schichten höherer Festigkeit bestimmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen zusammen gesetzten Kunststoffschaum.
  • Verbundmaterial ist seit langem bekannt.
  • Das gilt auch für Kunststoffschaum.
  • Dabei werden üblicherweise verschiedene Kunststoffschaumschichten aufeinander laminiert, um zu einer neuen, zusammengesetzten Kunststoffschaumschicht zu kommen. Dabei kommt es zu einer Verdickung des Materials. Zum Teil ist nur die Verdickung ansgestrebt, zum Teil sind auch andere Eigenschaften angestrebt. Das bekannteste Verbundmaterial ist das Sandwichmaterial. Dabei ist zwischen starken Außenschichten ein weicher Kern vorgesehen. Die starken Außenschichten geben dem Verbundmaterial eine Außenfestigkeit.
  • Das Laminieren kann durch Kleben oder Verschweißen und zum Teil auch durch Sintern erfolgen.
  • Beim Kleben findet ein Kleber Anwendung, der auf die zu verbindenden Flächen aufgetragen wird.
  • Beim Schweißen werden die zu verbindenden Flächen angeschmolzen und anschließend mit dem Schweißdruck gegeneinander gedrückt.
  • Das Sintern kann als Abwandlung des Schweißens angesehen werden, indem die zu verbindenden Flächen weniger stark als beim Schweißen erwärmt werden und indem die geringere Erwärmung durch einen höheren Anpreßdruck ausgeglichen wird.
  • Zum Teil entsteht ein Verbundmaterial auch dadurch, daß eine Materialschicht an eine andere angeformt wird. Dieser Vorgang kann sich einmal oder mehrmals wiederholen.
    •
  • Auch die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verbundmaterial zu entwickeln Dabei hat die Erfindung erkannt, daß manches Verbundmaterial eine sehr geringe Scherfestigkeit in der Ebene der Schichten hat.
  • Die Scherfestigkeit kann je nach Anwendung des Verbundmaterials zu gering sein. Die Scherfestigkeit in der Ebene der Schichten ist immer nur so hoch wie in der schwächsten Schicht.
  • Deshalb hat sich die Erfindung im weiteren die Aufgabe gestellt, die Scherfestigkeit zu erhöhen.
  • Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß besonderes Schichtmaterial für das Verbundmaterial verwendet wird, das ihrerseits innen liegende Schichten von höherer Festigkeit als die übrigen Schaumbestandteile des Schichtmaterials besitzt, wobei die innen liegenden Schichten quer, vorzugsweise senkrecht, zur Ebene des Schichtmaterials verlaufen.
  • Die innen liegenden Schichten höherer Festigkeit entstehen bereits durch Schichten mit einem geringeren Schäumungsgrad. Die Festigkeit wird umso größer, je geringer der Schäumungsgrad ist. Wahlweise wird auch ein Kunststoff anderer Beschaffenheit als innen liegende Schicht höherer Festigkeit eingesetzt.
  • Der geringere Schäumungsgrad kann dadurch entstehen, daß innen liegende Schichten unterschiedlicher Beschaffenheit miteinander verbunden werden.
  • Der geringere Schäumungsgrad kann auch dadurch entstehen, daß innen liegende Schaumschichten gleicher Beschaffenheit miteinander verschweißt werden. Dabei macht sich die Erfindung zunutze, daß der Schaum an der Schweißfläche durch Anschmelzen der Schaumschicht soweit zusammen fällt, wie die Wärme in entsprechendem Umfang in den Schaum eindringt. Wahlweise wird das genutzt, um über das Anschmelzen der Schaumoberfläche die Dicke der Schicht höherer Festigkeit zu beeinflussen. Vorzugsweise haben die innen liegenden Schichten höherer Festigkeiten eine Dicke von 0,1 bis 2 mm, noch weiter bevorzugt 0,5 bis 0,8 mm.
  • Wahlweise werden auf obigem Wege Schichten von einer Dicke von 2 bis 15 mm, vorzugsweise 5 bis 8 mm, miteinander verschweißt.
  • Der Kunststoff kann im Prinzip jedes schäumbare Polymer sein. Wegen der in Betracht kommenden Kunststoffe wird auf die Aufzählung von Kunststoffe in Saechtling, Kunststoff Taschenbuch, 27.Ausgabe, Abschnitt 1.2, Bezug genommen. Vorzugsweise finden für hochfeste Produkte PVC (Polyvinylchlorid) und Abwandlungen davon sowie PET (Polyethylenterephthalat) und Abwandlungen davon Anwendung.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Schichtmaterial dadurch hergestellt, daß Kunststoffschaumfolien oder Platten miteinander verschweißt werden, bis ein ausreichend großer Quader entsteht. Ausreichend sind die Abmessungen des Quaders, wenn nach anschließender Zerlegung des Quaders ein Schichtmaterial mit den gewünschten Abmessungen entsteht. Die gewünschten Abmessungen können zum Beispiel sein 40mm bis 2000mm Breite, vorzugsweise 60 bis 1200mm Breite, 1000mm bis 18.000 mm Länge, vorzugsweise 1200 bis 2600 mm Länge und 10 bis 100mm Dicke, vorzugsweise 40 bis 60mm Dicke.
  • Die erfindungsgemäße Zerlegung des entstandenen Quaders kann durch Sägen oder Schneiden mit einem Heißmesser oder auch in anderer Weise erfolgen. Das Zerlegen von Schaumquadern mit einer Bandsäge ist zur Herstellung von Polystyrolschaumplatten bekannt. Die Heißmesser sind üblicherweise mit Strom beheizte Drähte und besitzen eine solche Temperatur, daß der Kunststoffschaum bei der Berührung mit dem Draht wegschmilzt.
    •
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • 1 zeigt einen Block 1 aus PET-Schaum.
  • Der Block hat im Ausführungsbeispiel eine Breite von 600 mm und eine Höhe von 1200 mm und besteht aus verschiedenen gleichen PET- Schaumschichten 2. Die PET-Schichten haben im Ausführungsbeispiel eine Dicke von 8 mm und sind miteinander verschweißt. Zur Verschweißung sind die Schichten 2 an den Schweißflächen auf eine Temperatur von 300 Grad Celsius erwärmt worden. In anderen Ausführungsbeispielen liegt die Temperatur zwischen 250 und 350 Grad Celsius.
  • In anderen Ausführungsbeispielen können andere Wärmequellen zur Erwärmung der Schweißflächen Anwendung finden.
  • Durch die Erwärmung wird ein Teil des Schaumes weggeschmolzen. Es entstehen Schweißschichten 3, in denen nur noch ungeschäumtes PET und teilweise durch die Erwärmung kollabierter Schaum vorliegt. Diese Schicht hat eine wesentlich größere Festigkeit als der übrige Schaum.
  • Die Dicke der Schicht 3 beträgt im Ausführungsbeispiel 0,5 mm.
  • Alle Schichten 2 werden im Ausführungsbeispiel gleichzeitig miteinander verschweißt. Dazu werden alle Schichten beabstandet und werden Heizplatten in den Zwischenraum gefahren, so daß alle Schweißflächen gleichzeitig in gewünschter Form erwärmt werden. Anschließend werden die Heizplatten wieder herausgezogen und werden alle Schichten 2 gemeinsam mit dem Schweißdruck zusammen gedrückt.
  • Für das Verfahren ist günstig, wenn die einzelnen Schichten 2 zum Erwärmen senkrecht gestellt werden und unten aufstehen.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung mit aufstehenden und beabstandeten Schichten 2 und darüber stehenden Heizplatten 15. Die Heizplatten 15 werden in nicht dargestellter Form heb- und senkbar gehalten und so geführt, daß sie beim Absenken genau mittig zwischen die Schichten 2 gelangen und eine gleichmäßige Erwärmung bewirken.
  • Durch die aufstehenden Schichten 2 wird das Problem der Nachgiebigkeit des Schaumes minimiert. Die Platten biegen sich nicht durch. Es kann überall ein gleicher Abstand zur Heizplatte gesichert werden. Das vereinfacht die gleichmäßige Erwärmung der Oberflächen.
  • In der 1 ist eine strich-punktierte Linie 7 dargestellt. Die Linie 7 verläuft im Ausführungsbeispiel in einem Abstand 6 von 40mm von der Frontfläche des Quaders.
  • Entlang der Linie 7 wird mit einer Bandsäge in Richtung des Pfeiles 8 parallel zur Frontfläche des Quaders eine Scheibe abgeschnitten. Die dadurch anfallende Platte 10 ist in 2 dargestellt.
  • Die 2 zeigt obige Schweißschichten 3 als senkrecht stehende Stege 23. Dazwischen finden sich obige Schaumschichten 2 als Schaumschichten 22. Durch die Stege 23 erfährt die Platte 10 eine höhere Scherfestigkeit in der Ebene der Platte 10. Die Scherfestigkeit kennzeichnet die Platten-Festigkeit bei einer Belastung der Platte 10 in den mit den Pfeilen 11 und 12 gekennzeichneten Richtungen.
  • Die Platte 10 ist im Ausführungsbeispiel dazu bestimmt, um in einem Flügel für eine Windmühle Anwendung zu finden. Dabei werden mehrere Platten 10 erneut miteinander verschweißt, bis ein Rohkörper entsteht, aus dem der Flügel dann geschnitten wird.

Claims (13)

  1. Schichtmaterial für Verbundplatten, wobei das Schichtmaterial (10) aus Kunststoffschaum mit innen liegenden Schichten (23) höherer Festigkeit versehen ist, die quer zur Ebene Schichtmaterials (10) verlaufen, wobei das Schichtmaterial in den Verbundplatten mit anderem oder gleichem Material übereinander liegend verbunden ist.
  2. Schichtmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegenden Schichten (23) senkrecht zur Ebene des Schichtmaterials (10) verlaufen.
  3. Schichtmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegenden Schichten (23) eine Dicke von 0,1 bis 2 mm besitzen.
  4. Schichtmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegenden Schichten (23) eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm besitzen
  5. Schichtmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Dicke von 2 bis 15 der Kunststoffschaumschichten (2).
  6. Schichtmaterial nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Dicke von 5 bis 8 m der Kunststoffschaumschichten (2).
  7. Schichtmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Dicke von 10 bis 100 mm.
  8. Schichtmaterial nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Dicke von 40 bis 60 mm.
  9. Schichtmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung von PET- oder PVC-Schaum.
  10. Verfahren zur Herstellung von Schichtmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Kunststoffschaumschichten (2) an den Schweißflächen erwärmt und anschließend mit Schweißdruck aneinander gedrückt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Platten gleichzeitig an den Schweißflächen erwärmt und anschließend zusammengedrückt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß Quader (1) aus den Kunststoffschaumschichten (2) erzeugt werden und alle Kunststoffschaumschichten (2) des Quaders (1) gleichzeitig miteinander verschweißt werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Quader in Platten (10) geschnitten wird.
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