DE1919274U - Wandtafel aus sandwich-teilelementen. - Google Patents

Description

aus Sandwich-Teilelementen

Die Neuerung betrifft ebene oder gewölbte grossflächige Bauteile, z. B. Bauplatten oder Raumzellen, die aus vorgefertigten Sandwich-Teilelementen mit Deckschichten und Kernlagen aus harten Schaumstoffen zusammengefügt sind.

Sandwich-Grossbauteile dieser Art sind bereits bekannt und finden vor allem Verwendung im Bausektor und bei Transportmitteln, z.B. als innen- und Aussenwände, Dächer, Pussböden, Türen od. dgl., insbesondere aber auch als hochisolierfähige und mittragende Kastenaufbauten für Kühlwagen.

Die Herstellung von grossflächigen Bauteilen 1st jedoch nach den bisherigen Verfahren Hüll- und Füllbauweise unwirtschaftlich und auch aus Montagegründen häufig unzweckmässig. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, Sandwich-Grossbauteile aus Sand-

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wich-Teilelementen durch feste oder lösbare Verbindungen mit ihren Anschlussflächen zusammenzufügen. Hierbei werden bisher an den Anschlussnähten lediglich die Deckschichten kraftschlüssig miteinander verbunden, während die Kernlagen der Sanäwich-Teileiemente mit mehr oder weniger grossen Luftspalten zwischen ihren Stirnflächen unverbunden bleiben. Die Sandwich-Bauart allgemein weist aber nur im Zusammenwirken mit kraftschlüssig durchlaufenden Deckschichten und ebenfalls kraftschlüssig durchlaufenden Kernlagen die besonderen Vorzüge auf, die darin bestehen, dass Sandwich-Bauteile bei grösster Isolierfähigkeit gleichzeitig auch stabile, hoch belastbare Konstruktionsteile ergeben. Die bei den bisher bekannten Sandwich-Grossbauteilen fehlende kraftschlüssige Kernlagenverbindung verursacht sehr hohe Beanspruchungen der Deckschichtenverbindungen, die erfahrungsgemäss vielfach undicht werden. Solche Undichtigkeiten der Deckschichten führen aber zur Bildung von KältebrUcken, insbesondere, wenn zwischen den Kernlagentstirnflächen Fugenhohlräume vorhanden sind, die bei Temperaturwechsel atmen und damit feucht-nasse Aussenluft einsaugen, wodurch die Kernlagen im Bereich der Anschlussnähte Hum Nachteil der Isolierfähigkeit durchnässt werden.

Bekannte Massnahmen, die das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kernlagen aus Schaumstoff verhindern, z. B. Randprofile, die senkrecht zur Plattenoberfläche die inneren und äusseren

Deckschichten verbinden -und damit die Kernlagenstirnflächen gegenüber den Fugenhohlräumen abdecken, verhindern jedoch -nicht, dass nach wie vor Feuchtigkeit in die Fugenhohlräume eingesaugt wird und gegebenenfalls in die Fugenhohlräume verlegte metallische Konstruktionsprofile korrosionsgefährden, was insbesondere bei unlösbaren Deckschichtenverbindungen unkontrollierbar ist. Hinzu kommt noch, dass die Randprofile entsprechend ihrer wasserabweisenden Aufgabe aus einem festen, dichten Werkstoff, ζ. B. aus Pressstoff oder Metall, bestehen, der an sich viel weniger isolierfähig ist als der Kernlagenschaumstoff, so dass auch derartige Randprofile Kältebrücken bilden.

Die bekannten, nach den bisher üblichen Zusammenfügungsverfahren erzeugten Sanäwich-Grossbauteile besitzen demnach weniger Stabilität und Isolierfähigkeit im Hinblick auf die besonderen Vorzüge der Sandwich-Bauarten, so dass ihre verwendung als mittragende, hochisolierfähige Bauteile, z. B. als Fahrzeugaufbauten für Kühlwagen, fraglich ist.

Der Neuerung liegt nun die Aufgkbe zugrunde, die Nachteile der bisherigen grossflächigen Bauteile aus Sandwich-Teilelementen zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die Sandwich-Teilelemente an ihren Anschlussstirnflächen sowohl durch an sich bekannte kraftschlüssifee Verbindungen der die Kerflilagen überkragenden Deckschichten als auch durch

eine kraftschlüssige Verbindung der Kernlagen mittels Ausfüllen der Fugenhohlräume mit Schaumstoff ausammenzufügen. Man erhält hierdurch auch an den Nahtstössen kraftschlüssig durchlaufende Deckschichten und durchlaufende Kernlagen mit den gleichen Festigkeitswerten und der gleichen Isolierfähigkeit, wie sie jedes Sandwich-Teilelement für sich allein aufweist, so dass der Sandwich-Grossbauteil im gaa zen die vorteilhaften Merkmale der Sandwichausführung besitzt.

Vorteilhaft besteht die mit den Kernlagen kraftschlüssig verbundene Ausfüllung der Fugenhohlräume aus einem homogenen Schaumstoff mit einem spezifischen Raumgewicht von etwa 80 kg/m . Dieser Schaumstoff erhärtet nach der Endvernetzung eines in die Fugenhohlräume flüssig eingebrachten, treibfähigen Reaktionsgemisches , wobei die Fugenhohlräume konturgerecht ausgefüllt werden. Die in die Fugenhohlräume hineinragenden Konstruktionsprofile od. dgl. werden von dem Schaumstoff kontrurgerecht umschäumt.

Zum Herstellen derartiger grossflächiger Bauteile werden in einem ersten Arbeitsgang die in der Endkontur des'fertigen Sandwich-Grossbauteiles vorfixiert und mit den entsprechend der

gewählten Deckschichtverbindung versehenen, die Kernlagenstirnflächen überkragenden Deckschichtenenden der aneinanderliegenden Sandwich-Teilelemente kraftschlüssig miteinander verbunden. In einem zweiten Arbeitsgang werden dann die Kernlagen durch Ausschäumen der beim Vorfixieren zwischen den Kernlagenstirnflächen entstandenen Fugenhohlräume mit einem in sie flüssig eingebrachten, treibfähigen Reaktionsgemisch kraftschlüssig unter hydrostatisch wirksamem Schaumdruck miteinander verbunden. Hierbei können die senkrecht zu den Deckshhichten wirkenden hydrostatischen Schaumdrücke zur Verwendung von %%/ Konturveränderungen durch Stützvorrichtungen abgefangen werden. Zum Ausschäumen der Pugenhohlräume können vorteilhaft Polyurethan-Hartschaumstoffe Verwendung finden, wobei die flüssigen, treibfähigen Reaktionsgemische vorzugsweise ohne Zuführung äusserer Wärme in den Fugenhohlräumen auftreiben. Der zur Homogenisierung und zur Erzeugung des gewünschten spezifischen Raumgewichtes der Schaumstoffausschäumung erforderliche hydrostatische Druck kann z. B. durch Regelung des Schaumaustritts aus Entlüftungslöchern erzeugt werden, beispielsweise durch Abdecken der Entlf/Utungslöcher zum Fugenhohlraum hin mit Paservliesen od. dgl. . Die Deckschichten können in den Fugen vor deren Ausschäumen durch Stehbolzen od. dgl. gegeneinander abgestützt werden. Nach dem Ausschäumen und dem Entfernen dieser Stützvorrichtung können die Löcher im Schaumstoff durch SchaumstoffdUbel und

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die Löcher in der Deckschicht durch Stopfen od. dgl. verschlossen werden.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele von
grossflächigen Bauteilen gemäss der Neuerung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 ein vorgefertigtes Sandwich-Teilelement in -echaubildlicher Darstellung,

Fig. 2 einen Fugenstoss mit durch Stumpfschweissung verbundenen Deckschichten ohne Fugenausfüllung,

Fig. 3 einen Fugenstoss mit vernieteten bzw. verschraubten Deckschichtenüberlappungen,

Fig. 4 einen Fugenstoss mit durch äussere, bzw. innere Decklaschenvernietung verbundenen Deckschichten,

Fig. 5 einen Fugenstoss mit durch äussere Decklaschenvernietung bzw. Verklebung verbundenen Deckschichten,

Fig. 6 einen Fugenstoss mit durch äussere Einfach- bzw. Doppeiverfalzung verbundenen Deckschichten,

Fig. 7 einen Fugenstoss mit durch innere Einfachverfalzung verbundenen De&kschichten,

Fig. 8 einen Fugenstoss mit durch aussen aufgeklebte Decklaschen verbundenen Deckschichten und einer Hilfsvorrichtung zum Abfangen des beim Ausschäumen der Fugenhohlräume auftretenden hydrostatischen Schaumdruckes,

Fig. 9 einen Eckfugenstoss mit kombinierten Decklaschenverbindungen,

Fig. Io eine grossflächige ebene Sandwich-Bauplatte mit den Fugenstössen,

Fig. 11 einen Fugenstoss bei entfernter Hilfsvorrichtung und Zustand am fertigen Bauteil,

Fig. 12 einen Fugenstoss mit durch Decklaschenvernietung bzw. Verklebung verbundenen Deckschichten und einem in den Fugenhohlraum hineinragenden Konstruktionsprofil und einer Hilfsvorrichtung zum Abfangen des Schäumdruckes,

Fig. 13 eine gewölbte Sandwich-Bauplatte, schaubidlich dargestellt,

Pig. 14 eine gewölbte Sandwich-Raumi^Lle und Fig. 15 eine ebenflächige Sandwich-Raumzelle.

Zum Herstellen der grossflächigen Bauteile aus Sandwich-Teilelementen mit kraftschlüssig durchlaufenden Deck- und Kernlagen gemäss der Neuerung werden zwei Arbeitsgänge benötigt, und zwar werden zunächst die vorbereiteten Sandwich-Teilelemente montagemässig in die Kontur des fertigen Sandwichausgerichtet

Grossbauteiles/und anschliessend werden die kraftschlüssigen Deckschichtenverbindungen hergestellt, und dann wird das kraftschlüssige Ausschäumen der Fugenhohlräume vorgenommen. Zur Verwendung kommen beispielsweise ebene Sandwich-Teilelemente I, die in den Fig. 1 bis 12 angedeutet sind, oder aber gewölbte Teilelemente II und III nach den Fig. 15 und 14 oder aber auch Raumzellen IV gemäss Fig. 15. Die Sandwich-Teilelemente I bestehen aus den festen Deckschichten l und 2 mit der zwischen ihnen liegenden Kernlage 3 aus Schaumstoff. Die Deckschichten können aus beliebigem Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Stahl, Leichtmetall, glasfaserverstärkten Kunststoffplatten, Sperrholz oder Asbest-Zementplatten. Hierbei können auf beiden Seiten der Sandwichplatten die Deckschichten aus gleichem oder unterschiedlichem Werkstoff bestehen. Wie in der Zeichnung angedeutet ist,

überkragen die Deckschichten 1 und 2 die Kernschichten 3, so dass die Stirnflächen 4 der Kernlagen beim Zusammensetzen zweier Sandwich-Teilelemente einen Fugenhohlraum 5 begrenzen.

Die Verbindung der Deckschichten zweier Teilelemente kann in beliebiger Weise vorgenommen werden. So zeigt Pig. 2, dass die beiden Deckschichten 1 und la und die beiden Deckschichten 2 und 2a zweier Teilelemente durch Stumpfschweissung miteinander verbunden sind, wobei durch die Kernlagen 5 bzw. ^a der Fugenhohlraum 5 gebildet ist. Nach Fig. 5 sind die beiderseitigen Deckschichten -beispielsweise mittels Nieten 6 oder Schrauben 7 miteinander verbunden. In Fig. 4 ist angedeutet, dass die beiden Deckschichten 1 und la ζ. B. durch äussere Laschen 8 und die Deckschichten 2 und 2a durch innen liegende Laschen 9 miteinander verbunden sind. Bei dem Pugenstoss nach Fig. 5 sind die Deckschichten 1 und la durch eine äussere Decklasche Io mittels Vernietung miteinander verbunden, während die beiden Deckschichten 2 und 2a durch eine äussere Decklasche 11 verbunden sind, die mit den Deckschichten verklebt ist.

Man kann die beiden Deckschichten aber auch durch Falzung miteinander verbinden, in Fig. 6 sind die beiden Deckschichten 1 und la jeweils mit einem einfachen Falz versehen und durch einen Falzstreifen 12 verbunden. Die Deckschichten 2 und 2a

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stehen mittels eines Doppelfalzes IJ in verbindung. In Fig. ist angedeutet, dass diese Falze 15 auch in das Innere des Fugenhohlraumes 5 verlegt werden können.

In gleicher Weise wie die Verbindung zweier in einer Ebene liegenden Sandwich-Teilelemente nach den Pig. 2 bis 7 kann man auch Eckverbindungen gemäss Fig. 9 herstellen, wobei die Deckschichten 1 und la beispielsweise durch Nieten l4 verbunden sind, während zwischen den Deckschichten 2 und 2a noch eine Zwischenlasche 15 angeordnet wird.

Um beim Ausschäumen der Fugenhohlräume 5 die senkrecht zu den Deckschichten wirkenden Kräfte infolge Schäumdruck aufzunehmen, kann man gemäss Pig. 8 eine Hilfskonstruktion vornehmen, wobei die Fugen zwischen den Deckschichten 1 und la bzw. 2 und 2a z. B. durch U-Eisen l6 und 17 abgedeckt sind, die ihrerseits durch Stehbolzen 18 miteinander verbunden werden.

In Fig. 10 'ist schematisch das Ausfugen einer Vielzahl von Fugenhohlräumen vorfixierter Sandwich-Teilelemente V, VI, VII und VIII angedeutet. Das Schaumstoff-Reaktionsgemisch wird in einem Schuss in den unteren Füllraum I9 eingebracht, der mindestens die ganze Menge des zum Ausschäumen aller Fugenhohlräume erforderliche Reaktionsgemisch aufnehmen kann, wobei für dessen Volumenbemessung eine Ausgangsdichte von l,l bis

1,2 g/cnr für das Reaktionsgemisch angenommen werden kann. Aus diesem Füllraum, der z. B. als Rohr mit Mantelbohrungen in dem untersten waagerecht liegenden Fugenhohlraum 5 angeordnet ist und in dem das eingebrachte Reaktionsgemisch bis zum Beginn des Treibprozesses sich gleichmässig verteilen soll, drängt das Gemisch als flüssig-sahniger Schaum gleichmässig in die Fugenhohlräume 5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e und 5f. Der obere waagerechte Fugenhohlraum 5f ist mit Entlüftungsöffnungen 2o versehen, die zum Hohlraum 5f hin mit Faservliesen 21 abgedeckt sind. Die aus den Fugenhohlräumen verdrängte Luft entweicht durch diese Entlüftungslöcher 2o. Zwecks Erzielung einer notwendigerweise gieichmässigen Verteilung des Schaumes in allen zu füllenden und miteinander in Verbindung stehenden Fugenhohlräumen wird durch die Anzahl und Grosse der Entlüftungslöcher die Verdrängungsgeschwindigkeit für die entweichende Luft so beeinflusst, dass in allen Fugenhohlräumen ein gleichmässig leichter Überdruck entsteht. Sind in dieser Weise alle Fugenhohlräume mit dem noch flüssig-sahnigen Schaum ausgefüllt, so tritt dieser durch die Entlüftungslöcher 2o aus. Der Schaumaustritt ist zwar als Kontrolle für die erfolgte Füllung aller Fugenhohlräume erwünscht, jedoch soll die Austrittsmenge nur geringfügig sein, z. B. nur als über den Entlüftungslöchern sich bildende kleine Pilzköpfe erkennbar sein. Diese Wirkung wird durch das Abdecken der Ent-

lüftungslöcher mittels der Paservliesen 21 erreicht, die zwar gut luftdurchlässig sind, aber beim Eindringen des flüssigsahnigen Schaumes schnell verstopfen, so dass ein ungeregelt grosser Schaumaustritt verhindert wird. Hierdurch soll erreicht werden, dass dasin den Fugenhohlräumen eingeschlossene , noch treibfähige Schaumstoff-Reaktionsgemisch -unter sich steigernden hydrostatischen Schaumdruck gerät, wodurch die Hohlräume bis in die feinsten Konturen ausgefüllt werden und der Fugenfüllstoff zu einem überall gleichmässigen spezifischen Raumgewicht homogenisiert wird.

Zur Erzielung eines von der Höhe des erreichten Enddruckes abhängigen gewünschten spezifischen Raumgewichtes von bei- ^ieisweise etwa 80 kg/nr für den Fugenschaumstoff ist es erforderlich, den Enddruck durch Wahl der Menge und Zusammensetzung vorauszubestimmen.

Da die Fugenausschäumung insbesondere beipi Raumzellen oder bei in die Fugenhonlräume hineinragenden Kons trukt ions elementen infolge der vertikal und horizontal liegenden, meist sehr langen Fugenhohlräume ein ausreichend hohes Treib- und Steigvermögen haben muss, können Schaumdrücke bis zu etwa 4 atü erforderlich werden. Die Ausschäumdrücke müssen ihre Endwerte erreicht haben, bevor die die Fliessfähigkeit deg flüssigsahnigen Schaumes behindernde Endvernetzung einsetzt.

in Fig. 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Hilfskonstruktion angedeutet, um die senkrecht auf die Deckschichten 1 und 2 wirkenden Kräfte beim Schäumen aufzufangen.

Hierbei ist davon ausgegangen, dass die beiden Deckschichten 1 und la durch ein Verstärkungsprofil 22 miteinander verbunden sind, während die Deckschichten 2 und 2a eine aussen aufgeklebte Lasche 23 besitzen. Als Hilfskonstruktion findet hierbei ein U-Profil 24 Verwendung, das mittels Hülsenschrauben

25 auf Gewindebolzen 26 aufgeschraubt ist. Die Gewindebolzen

26 sind mit dem Verstärkungsprofil 22 verschweisst. Wenn derartige Verstärkungsprofile 22 nicht vorhanden sind, werden die Schrauben 25 mit einem Kopf gemäss Fig. 9 versehen.

Diese Hilfsvorrichtung wird nach dem Erhärten der Fugenausfüllung wieder entfernt. Die entstandenen Löcher werden gemäss Fig. 11 mit einem mit Kleber versehenen Schaumstoffdübel

27 zugestopft und die Löcher in den Aussenschichten werden z. B. durch einschraubbare Metallstopfen 28 verschlossen.

Werüen entsprechend den Fig. 6 und J die Deckschichtenverbindungen durch Falze hergestellt, so wird der parallel zu den Deckschichten wirksame hydrostatische Schaumdruck für die nur lose ausgerichteten und parallel zu den Deckschichten geringfügig nachgiebigen Verbindungen zur Erzielung des endgültigen festen Kraftschlusses ausgenutzt.

Selbstverständlich kann das Fugenhohraumnetz gemäss Fig. Io durch unverechieblich in den waagerechten Fugenhohlräumen angeordnete Schotten in mehrere Ausschäumabschnitte unterteilt werden, von denen jeder für sich getrennt ausschäumbar ist.

Claims (4)

1. Wandtafel aus Sandwich-Teilelementen mit Kernlagen aus harten Schaumstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandwich-Teilelemente (I bis IV) an ihren Anschlussstirnflächen (4) sowohl durch an sich bekannte kraftschlüssige Verbindungen der die Kernlagen (3) überkragenden Deckschichten (1,2) als auch durch eine kraftschlüssige verbindung der Kernlagen (3) mittels Ausfüllen der Fugenhohlräume (5) mit Schaumstoff zusammengefügt sind.

2. Wandtafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Kernlagen (3) kraftschlüssig verbundene Ausfüllung aev Fugenhohlrämme (5) aus einem homogenen Schaumstoff mit einem spezifischen Raumgewicht von etwa 80 kg/nr besteht.

3. Wandtafel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Entfernen der beim Ausschäumen verwendeten Stützvorrichtung in dem Schaumstoff und den Deckshcichtenverbindungen verbliebenen Löcher durch verklebte Schaumstoffdübel (27) und die Deckschicht-Verbindungen durch eingeschraubte Stopfen (28) od. dgl. verschlossen sind.

4. Wandtafel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fugenhohlräume (5) durch Polyurethan-Hartschaumstoffe

ausgeschäumt sind. Pc