DE202006020359U1 - Component made of composite material, for example a plate, with a honeycomb-like cell structure - Google Patents
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Abstract
Bauteil aus Verbundwerkstoff, das mindestens eine bienenwabenartige Zellstruktur (10) sowie einen synthetischen schaumförmigen Werkstoff (11), der die Zellen mindestens teilweise ausfüllt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellstruktur (10) aus Kunststoff besteht, dessen Oberflächenspannung vor einer Behandlung keine Anhaftung des Schaums zulässt, wobei mindestens ein Bereich der inneren Oberfläche der Zellen so behandelt ist, dass der Schaum direkt oder indirekt daran haftet.component made of composite material that has at least one honeycomb cell structure (10) and a synthetic foam-like material (11) which at least partially fills the cells, characterized in that the cell structure (10) is made of plastic, its surface tension does not adhere prior to treatment the foam allows, with at least a portion of the inner Surface of the cells is treated so that the foam is directly or indirectly liable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Platte oder ein Bauteil aus Verbundwerkstoff mit einer bienenwabenartigen Zellstruktur.The The invention relates to a composite plate or component with a honeycomb cell structure.
Bei der Errichtung von Gebäuden, beim Bau von Fahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen werden häufig Platten verwendet, bei denen gute Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, leichtem Gewicht, Schall- und Wärmedämmung erforderlich sind. Man verwendet zum Beispiel Isolierplatten aus geschäumtem oder gespritztem Polystyrol. Allerdings haben diese Platten mäßige mechanische Eigenschaften. Wenn man zum Beispiel einen isolierenden Fußboden herstellen will, kann man derartige auf den Boden gelegte Platten verwenden und darauf einen Glattstrich aufbringen. Die zulässige Belastung eines solchen Bodens ist aufgrund der Zusammendrückbarkeit der Platten begrenzt.at the construction of buildings, the construction of vehicles, aircraft or ships are often used plates in which good properties in terms of mechanical strength, lightweight Weight, sound and heat insulation required are. For example, foamed insulation panels are used or injected polystyrene. However, these plates have moderate mechanical properties. For example, if you have an insulating one If you want to produce flooring, you can do it on the floor use laid plates and apply a smooth coat on top. The permissible load of such a soil is due limited compressibility of the plates.
Bekannt sind sogenannte „Sandwich"-Platten, die äußere, parallel verlaufende Deckschichten umfassen, die durch einen Kern aus geschäumtem Kunststoff verbunden sind, wie etwa Polystyrol oder Polyurethan. Die Deckschichten bestehen beispielsweise aus Gips, aus Metallblech, aus Holz oder aus synthetischem Verbundmaterial. Solche Platten sind geeignet zur Herstellung von Abtrennungen, Wanden oder Bedachungen. Diese Platten haben aber ebenfalls eine begrenzte mechanische Festigkeit.Known are so-called "sandwich" plates, the outer, parallel extending cover layers that pass through a core made of foamed plastic, such as polystyrene or polyurethane. The cover layers are made, for example Plaster, sheet metal, wood or synthetic composite material. Such plates are suitable for the production of partitions, walls or Roofing. However, these plates also have a limited mechanical Strength.
Im
Dokument
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Bauteil aus Verbundmaterial zu liefern, wie etwa eine Platte, mit guten Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Wärme- und Schalldämmung. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Bauteil aus Verbundmaterial zu liefern, das am Lebensende leicht zu recyclen ist.The The invention has the object to provide a composite component, such as a plate, with good mechanical properties Strength and the heat and sound insulation. One Another object of the invention is a composite component which is easy to recycle at the end of life.
Im Hinblick auf diese Ziele ist Gegenstand der Erfindung ein Verbundmaterial-Bauteil, beispielsweise eine Verbundmaterial-Platte, die mindestens eine bienenwabenartige Zellstruktur hat, wobei ein Kunststoffschaum mindestens teilweise die Zellen ausfüllt. Die Zellstruktur besteht aus Kunststoff, dessen Oberflächenspannung vor der Behandlung das Anhaften des Schaums verhindert, wobei mindestens ein Teil der inneren Oberfläche der Zellen behandelt ist, damit der Schaum dort direkt oder indirekt anhaftet.in the With regard to these objects, the subject of the invention is a composite component, For example, a composite sheet having at least one honeycomb-like cell structure, with a plastic foam at least partially fills the cells. The cell structure exists made of plastic, whose surface tension before treatment prevents the adhesion of the foam, with at least a portion of the inner surface of the cells is treated so that the Foam there directly or indirectly adheres.
Bestimmte synthetische Materialien weisen normalerweise eine Oberfläche auf, an der es schwierig, ja sogar unmöglich ist, eine Adhäsion des Schaums oder des Klebers zu erreichen. Allerdings wird die Oberfläche der bienenwabenartigen Struktur durch eine geeignete Oberflächenbehandlung so modifiziert, dass der Schaum daran haftet. Demnach bilden die Struktur und der Schaum nach Aushärten des Schaums einen Komplex, der die mechanischen und isolierenden Eigenschaften vereint. Der Schaum ist beispielsweise Polyurethan- oder Polystyrol-Schaum. Es kann auch geschäumtes Polystyrol oder geschäumtes Polypropylen sein. In diesem Fall wird das Aufschäumen ausgeführt, wenn die Kügelchen in den Zellen sind und es wird ein geeigneter Kleber verwendet, um die Adhäsion des Schaums an den behandelten Wänden zu erreichen.Certain Synthetic materials usually have a surface on which it is difficult, even impossible, one To achieve adhesion of the foam or adhesive. However will the surface of the honeycomb-like structure by a suitable surface treatment modified so that the Foam sticks to it. Accordingly, the structure and the foam form after curing of the foam, a complex comprising the mechanical and insulating properties combined. The foam is for example Polyurethane or polystyrene foam. It can also be foamed Be polystyrene or foamed polypropylene. In this Case, the foaming is carried out when the There are globules in the cells and it becomes a suitable glue used to treat the adhesion of the foam to the treated To reach walls.
Unter den für die Herstellung der Zellstruktur verwendbaren Materialien sind beispielhaft Polyethylen, Polypropylen, Polyester oder Polyamid zu nennen. Das Material kann im Hinblick auf seine Recycling-Eigenschaften gewählt werden.Under the materials that can be used to make the cell structure are exemplified by polyethylene, polypropylene, polyester or polyamide to call. The material may be in terms of its recycling properties to get voted.
Um ein Beispiel zu geben: die Oberflächenspannung der Zellstruktur vor der Behandlung liegt unter 38 mN/m. Die Schäume oder die Kleber haften im allgemeinen nicht an Materialien, wie etwa Polypropylen, die eine solche Oberflächenspannung haben.Around to give an example: the surface tension of the cell structure before treatment is below 38 mN / m. The foams or the adhesives generally do not adhere to materials such as Polypropylene, which have such a surface tension.
Nach der Oberflächenbehandlung steigt der Wert der Oberflächenspannung der Zellstruktur, um beispielsweise einen Wert zu erreichen, der 38 mN/m (milli-Newton pro Meter oder Dyn pro Quadratzentimeter) übersteigt.To the surface treatment increases the value of the surface tension the cell structure, for example, to achieve a value that Exceeds 38 mN / m (milli-newton per meter or dyn per square centimeter).
Bei einer speziellen Ausführungsform füllt der Schaum die Zellen vollständig aus. In diesem Fall wird die innere Oberfläche der Zellstruktur vorzugsweise vollständig behandelt, damit der Schaum an einer möglichst großen Fläche anhaftet. Die Steifigkeit eines solchen Bauteils ist aufgrund der Füllung der Zellen mit dem Schaum und des Anhaften dieses Schaums an der inneren Oberfläche der Zellen größer als diejenige einer Struktur mit Bienenwaben allein.at In a specific embodiment, the foam fills the cells completely out. In this case, the inner Surface of the cell structure preferably completely treated so that the foam on as large as possible Surface adheres. The rigidity of such a component is due to the filling of the cells with the foam and the adhesion of this foam to the inner surface of the Cells larger than those of a structure with Honeycombs alone.
Eine solche Platte kann als Basiselement verwendet werden, um andere Produkte zu konstruieren. Zum Beispiel kann man eine Tür herstellen, indem man die Platte durch Verkleben in eine Einfassung oder zwischen zwei Deckschichten einsetzt. Sie wird auch verwendet für die Herstellung eines Fußbodens, indem sie zwischen einen Boden und einen Glattstrich eingefügt wird. Im Verhältnis zu einer geschäumten Platte des früheren Stands der Technik wird die mechanische Festigkeit gegen Zusammendrücken durch das Vorhandensein der Zellstruktur stark erhöht, wobei gleichzeitig gute Eigenschaften der Schall- und Wärmeisolierung erhalten bleiben.Such a plate can be used as a base to construct other products. For example, you can make a door by sticking the plate in a single box or between two cover layers. It is also used to make a floor by inserting it between a floor and a smooth line. Relative to a foamed plate of the prior art, the mechanical strength against squeezing is greatly increased by the presence of the cell structure, while maintaining good acoustic and thermal insulation properties.
Festzustellen ist, dass sogar bei Fehlen einer Deckschicht diese Platte nicht zerfällt, denn der in den Zellen vorhandene Schaum wird durch die Adhäsion an den Zellwänden festgehalten. Darüber hinaus bleibt der Schaum in den Zellen, wenn die Platte beispielsweise zerschnitten wird, selbst wenn diese offen sind. Die Kante zeigt also eine kontinuierliche Fläche, auf die man eine Kantenabdeckung kleben kann oder an der man die Platten miteinander verbinden kann.Detecting is that even in the absence of a top coat this plate is not disintegrates, because the foam in the cells is held by the adhesion to the cell walls. In addition, the foam stays in the cells when the Plate, for example, is cut, even if it is open are. The edge thus shows a continuous surface, on which one can glue an edge cover or at which one the Can connect plates together.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die Platte oder das Bauteil mindestens eine Deckschicht, die sich entlang der Zellstruktur so erstreckt, dass sie die Zellen verschließt und an den Schaum anhaftet. Die Deckschicht wird an der Zellstruktur mittels Schaum befestigt, der an den Wänden der Zellstruktur und an der Innenseite der Deckschicht haftet. Je nach dem Verwendungszweck der Platte oder des Bauteils kann die Deckschicht aus einem herkömmlicherweise verwendeten Material wie Holz, Gips, dünnen Schichten aus Verbund-Kunststoff oder Metallblechen bestehen. Wenn die Deckschicht eine Innenseite hat, die eine ausreichende Adhäsion des Schaums nicht zulässt, kann die innere Oberfläche ebenfalls zuvor behandelt werden.at a second embodiment comprises the plate or the component has at least one cover layer extending along the cell structure so extends that it closes the cells and attaches to the foam adheres. The cover layer is attached to the cell structure by means of foam attached to the walls of the cell structure and at the Inside of the cover adheres. Depending on the purpose the plate or the component, the cover layer of a conventional used material such as wood, plaster, thin layers Composite plastic or metal sheets exist. If the top coat has an inside that has adequate adhesion of the Foam does not allow the inner surface also be treated beforehand.
Das Bauteil kann eine einzige Deckschicht oder eine Deckschicht auf jeder Seite haben. Die zwei Deckschichten müssen nicht von der gleichen Art sein. Die eine der Deckschichten kann eine dünne Schicht sein, die eine adhäsive Außenseite hat, die mit einer Silikonfolie bedeckt ist. Demnach kann man die Platte auf einer tragenden Fläche befestigen, nachdem man die Silikonfolie entfernt und die adhäsive Seite auf die tragende Fläche angelegt hat. So verstärkt man die tragende Fläche und verbessert die isolierenden Eigenschaften.The Component may be a single topcoat or a topcoat have every page. The two layers do not have to to be of the same kind. One of the cover layers can be a be thin layer that has an adhesive outside has, which is covered with a silicone film. Accordingly one can the Fix plate on a carrying surface after one remove the silicone film and the adhesive side on the has created supporting surface. So you strengthen the bearing surface and improves the insulating properties.
Diese Platte kann direkt als Trennwand, Wand oder Fußbodenelement, Bedachungselement, in einem Gebäude oder einem Flugzeug, Kraftfahrzeug oder Schiff verwendet werden. Man kann auch aufgrund ihrer Unsinkbarkeit eine Pontonbrücke oder eine Boje herstellen. Auch kann man ihr eine Form wie das Innere einer Autostoßstange geben. Im Vergleich zu einer Platte ohne Schaum sind die Dämpfungseigenschaften gegen Zusammendrücken dadurch verbessert, dass die Luft in den Blasen des Schaums, der an den bienenwabenartigen Zellen anhaftet, besser eingeschlossen ist.These Plate can be used directly as a partition, wall or floor element, Roofing element, in a building or an airplane, Motor vehicle or ship can be used. You can also because of their unsinkability to make a pontoon bridge or a buoy. Also you can give her a shape like the interior of a car bumper give. Compared to a plate without foam are the damping properties against compression thereby improves the air in the bubbles of foam, on the honeycomb cells attached, better enclosed.
In einem speziellen Fall hat die Platte oder das Bauteil aus Verbundmaterial zwei zueinander parallel laufende Deckschichten, die sich so entlang der Zellstruktur erstrecken, dass sie die Zellen verschließen, wobei der Schaum in zwei Schichten unterteilt ist, die jeweils an den Deckschichten haften. So bleibt ein Hohlraum zwischen den zwei Schaumschichten. Es entsteht eine leichte Platte, die besondere mechanische Eigenschaften bezüglich der Dämpfung eines senkrechten Stoßes auf die Platte hat, das heißt, in Richtung der Achse der Zellen. Tatsächlich kann die Platte oder das Bauteil bei einem lokalen Stoß durch die Annäherung der Schaumschichten und die Zerstörung des mittleren Bereichs der Zellstruktur zerdrückt werden.In In a special case, the plate or component is made of composite material two mutually parallel outer layers, so along the cell structure extend that they close the cells, wherein the foam is divided into two layers, each on adhere to the outer layers. This leaves a cavity between the two Foam layers. It creates a light plate, the special mechanical properties with respect to the damping has a vertical impact on the plate, that is, in the direction of the axis of the cells. In fact, the plate can or the component at a local push by the approach the foam layers and the destruction of the middle area the cell structure are crushed.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel hat das Bauteil zwei Zellstrukturen, die durch ein Blech getrennt und durch zwei zum Blech parallel laufende Deckschichten eingefasst sind, so dass die Zellen verschlossen werden, wobei das Blech und die Deckschichten am Schaum haften. Das Blech kann als Armierung aus Metall, wie etwa Stahl oder Aluminium, dienen und man erhält so eine besonders widerstandsfähige Platte. Eine solche Platte kann als Feuerschutz-Trennelement verwendet werden.at In a third embodiment, the component has two Cell structures separated by a sheet and by two to Sheet metal parallel running cover layers are bordered, so that the Cells are closed, with the sheet and the cover layers stick to the foam. The sheet metal can be used as a reinforcement of metal, such as steel or aluminum, serve and you get so special resistant plate. Such a plate can be used as a fire protection separator be used.
Bei einer speziellen Anordnung wird die Zellstruktur durch röhrenförmige Elemente gebildet, die nebeneinander liegen und durch den Schaum miteinander verbunden sind. Demnach bildet man mit den röhrenförmigen Elementen eine bienenwabenartige Struktur nach und verbindet diese Elemente durch den Schaum, der als Kleber zwischen ihnen wirkt.at In a special arrangement, the cell structure becomes tubular Elements are formed that lie next to each other and through the foam connected to each other. Accordingly one forms with the tubular Elements a honeycomb-like structure and connects them Elements through the foam acting as an adhesive between them.
Bei einer anderen speziellen Anordnung umfasst das Bauteil ein Befestigungselement, das in mindestens eine Zelle eingeführt und durch den Schaum gehalten wird. Das Einsatz-stück kann eine Mutter oder eine Schraube sein und ist mittels des Schaums, der als Kleber dient, mit der Zellstruktur verankert.at In another specific arrangement, the component comprises a fastening element, that is introduced into at least one cell and through the foam is held. The insert piece can be a mother or be a screw and is by means of the foam, which serves as an adhesive, anchored to the cell structure.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen vorstehend beschriebenen Bauteils, ein Verfahren, bei dem der Kunststoff durch Aufschäumen in die Zellen der Zellstruktur eingebracht wird. Zuvor wird mindestens ein Teilbereich der inneren Oberfläche der Zellen behandelt, um die Oberflächenspannung der Fläche und demnach die Adhäsion des Schaums zu erhöhen.The The invention also relates to a method for producing such component described above, a method in which the plastic brought into the cells of the cell structure by foaming becomes. Previously, at least a portion of the inner surface the cells treated to the surface tension of the area and thus to increase the adhesion of the foam.
Die Behandlung der Zellstruktur erfolgt durch eines der bekannten Behandlungsverfahren, darunter Koronabehandlung, Plasmabehandlung oder Behandlung auf chemischem Wege.The Treatment of the cell structure is carried out by one of the known treatment methods, including corona treatment, plasma treatment or treatment chemical way.
Die Koronabehandlung wird auch Koronaeffekt genannt und besteht darin, das synthetische Material einem elektrischen Feld auszusetzen, um die Atmosphäre an der Oberfläche des Materials zu ionisieren. Die chemische Struktur der Oberfläche wird in einer an sich bekannten Weise modifiziert, insbesondere durch Erzeugen von Peroxydgruppen (OOH), so dass die Oberflächenspannung erhöht wird.The corona treatment will also coronaef The effect of this is to subject the synthetic material to an electric field in order to ionize the atmosphere on the surface of the material. The chemical structure of the surface is modified in a manner known per se, in particular by generating peroxide groups (OOH), so that the surface tension is increased.
Eine ähnliche Wirkung kann erreicht werden durch Erzeugen eines Plasmas nahe bei der Oberfläche des Materials. Die chemische Veränderung der Oberfläche kann auch durch ein Bad in einer Chromit-Lösung erreicht werden.A similar Effect can be achieved by creating a plasma next to the surface of the material. The chemical change The surface can also be bathed in a chromite solution be achieved.
Bei einem speziellen Verfahren wird der Schaum aus Kügelchen aus aufschäumbarem Material gebildet, wobei die Zellstruktur mit Kleber bestrichen ist, dann werden die Kügelchen aufgeschäumt und haften dabei an der Struktur und untereinander mittels des Klebers. Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von Platten durch Aufschäumen von Kügelchen etwa aus Polystyrol, Polypropylen oder Polyethylen. Da die Zellstruktur zuvor mit Kleber bestrichen wurde, wird das Aufschäumen in den Zellen durchgeführt, wodurch die Kügelchen die Zellen ausfüllen und sich zusammenballen können. Darüber hinaus haftet dieser gebildete Schaum dank des Klebers auch an den Wänden der Zellen. Das Verfahren kann auch noch perfektioniert werden, indem auch oder ausschließlich die Kügelchen mit dem Kleber bestrichen werden, um ihre Haftung untereinander zu erhöhen. Das Aufschäumen bewirkt beispielsweise 20 bis 50% Volumenvergrößerung. Für einen Schaum und eine Zellstruktur aus Polypropylen kann zum Beispiel ein Vinylkleber wie etwa der Kleber Bostik Vinycol 1520 (eingetragenes Warenzeichen) mit 5% des Härtemittels Desmodur RC (eingetragenes Warenzeichen) verwendet werden.at a special process is the foam of beads formed from foamable material, wherein the cell structure coated with glue, then the beads are foamed and adhere to the structure and to each other by means of the adhesive. Are known methods for the production of plates by foaming of beads such as polystyrene, polypropylene or polyethylene. Since the cell structure has been previously coated with adhesive, this will Foaming is done in the cells, causing the beads fill the cells and clump together can. In addition, this educated person is liable Foam thanks to the glue also on the walls of the cells. The process can also be perfected by including or excluding the beads are coated with the glue to theirs To increase liability among each other. The foaming causes, for example, 20 to 50% increase in volume. For a foam and a cell structure made of polypropylene For example, a vinyl adhesive such as Bostik Vinycol may be used 1520 (registered trademark) with 5% of the hardener Desmodur RC (registered trademark).
Um eine Platte mit zwei Deckschichten und zwei Schaumschichten herzustellen, kann man zum Beispiel ein Verfahren verwenden, bei dem auf eine erste der Deckschichten eine erste Schicht aus aufschäumendem synthetischem Material aufgebracht wird, dann auf die erste Deckschicht die Zellstruktur durch die erste Schicht hindurch aufgebracht wird, um einen ersten Verbund zu bilden; auf die zweite Deckschicht bringt man eine zweite Schicht aus aufschäumendem synthetischen Material auf und setzt den ersten Verbund auf die zweite Deckschicht, wobei die Zellstruktur die zweite Schicht durchdringt.Around to produce a panel with two cover layers and two foam layers, For example, one can use a method in which a first the outer layers of a first layer of foaming applied to synthetic material, then to the first cover layer the cell structure is applied through the first layer to to form a first composite; on the second cover layer brings a second layer of intumescent synthetic Material and sets the first composite on the second cover layer, wherein the cell structure penetrates the second layer.
Für die Herstellung eines Bauteils aus Verbundmaterial mit röhrenförmigen Elementen wird vorzugsweise die gesamte Innen- und Außenfläche der röhrenförmigen Elemente behandelt.For the manufacture of a tubular composite material component Elements is preferably the entire inner and outer surface of the treated tubular elements.
Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Einzelheiten und Vorteile werden sich aus der folgenden Beschreibung ergeben, wobei die Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, die folgendes zeigen:The The invention will be better understood and further details and advantages will become apparent from the following description, the description relating to the accompanying drawings takes that show the following:
Platten oder technische Bauteile aus Verbundmaterial gemäß der Erfindung werden mit einer bienenwabenartigen Zellstruktur und Kunststoffschaum hergestellt.plates or technical components of composite material in accordance with Invention be with a honeycomb cell structure and plastic foam produced.
Die
Zellstruktur kann in klassischer Weise hergestellt werden, zum Beispiel
durch Extrusion von thermoplastischem Material oder durch Verbindung kontinuierlicher
Streifen, die abwechselnd mit dem einen oder dem anderen zweier
benachbarter Streifen verbunden werden, wie im Dokument
Die
innere Oberfläche der Zellstruktur wird mit dem Koronaeffekt
behandelt, zum Beispiel, indem man das Ende der Zellen nahe an einer
Elektrode vorbeiführt. Das Dokument
Bei
einem ersten Ausführungsbeispiel, das in
Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel, das in
Bei
einem dritten Ausführungsbeispiel, das in
Bei
einem vierten Ausführungsbeispiel erhält man eine
in
Bei
einem fünften Ausführungsbeispiel geht man vor
wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, doch wird die
Zellstruktur durch Aneinanderlegen von vor dem Aufbringen auf die
Deckschicht nicht miteinander verbundenen röhrenförmigen
Elementen
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- - WO 98/41388 [0037] WO 98/41388 [0037]
- - FR 2443753 [0038] FR 2443753 [0038]
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2006
- 2006-06-09 WO PCT/EP2006/063065 patent/WO2006134079A1/en active Application Filing
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