DE2534436A1 - Verbundelemente aus zwei deckschichten und einer leichten innenschicht sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Verbundelemente aus zwei deckschichten und einer leichten innenschicht sowie verfahren zu seiner herstellung

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DE2534436A1 DE19752534436 DE2534436A DE2534436A1 DE 2534436 A1 DE2534436 A1 DE 2534436A1 DE 19752534436 DE19752534436 DE 19752534436 DE 2534436 A DE2534436 A DE 2534436A DE 2534436 A1 DE2534436 A1 DE 2534436A1
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Description

  • "Verbundelemente aus zwei Deckschichten und einer leichten
  • Innenschicht sowie Verfahren zu seiner Herstellung" Die Erfindung betrifft ein Verbundbauelement, bestehend aus zwei Deckschichten aus tragfähigem Material, die mit einer leichten, bewehrten Innenschicht aus Kunststoffschaum zu einem monolithisch wirkenden Körper verbunden sind.
  • Bei einem bekannten Verbundbauelement dieser. Art bestehen die Außenschichten aus Kunst- oder Naturstein und sind flächig mit einem Polyurethankern während dessen Reaktionszeit verbunden ( rYr-OS 1 609 573). Der Polyurethankern kann aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet sein, wobei verschiedene Schichten als Dampfsperre oder Dampfbremse dienen können. Zu diesem Zweck können einzelne Polyurethanschichten mehr oder weniger aufgeschäumt oder als dichtes Material ausgebildet sein. Der Polyurethankern kann auch mit einer Zug und Druckkräfte aufnehmenden Bewehrung versehen sein.
  • Es sind auch Verbundbauelemente dieser Art bekannt, bei denen verstärkende Schichten aus Harzfasern beigemischten Glasfasern Kanäle bilden, die mit Schaumstoff, z.B.
  • Polyurethanschaum, ausgefüllt sind ( DT-OS 1 484 322 ). In einem anderen Fall sind starre Folien aus verformbarem, insbesondere tiefziehbarem Material, z. B. Aluminium oder Stahlblech als Verstärkung vorgesehen, die im Wege der Vorfertigung Ausbuchtungen nach verschiedenen Seiten erhatten haben. So ist ein räumliches Gebilde entstanden, dessen Hohlräume wiederum mit Kunststoffschaum, insbesondere Polyurethanschaum, ausgefüllt sind ( DT-OS 2 063 546).
  • Bei beiden bekannten Verbundbauelementen sind die Außenflächen durch biegsame Deckfolien abgedeckt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbundbauplatte der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der über den leichten, wärmedämmenden Schaumstoffkern hinweg eine Schubkräfte übertragende Verbindung zwischen den tragfähigen Deckschichten besteht, wobei dieses Element außerdem noch mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Verbund~ bauelement der eingangs angegebenen Art dadurch, daß die Zug- und Druckkräfte aufnehmende Bewehrung mit dem Material der Deckschichten schubfest verbunden ist.
  • Die Innenschicht kann auch aus mehreren Lagen bestehen.
  • Dabei können zwischen den einzelnen Lagen der Innenschicht Zwischenschichten größerer Dichte angeordnet sein. Die Zwischenschichten bestehen zweckmässig aus dem gleichen Material wie die Innenschicht und unteracheiden sich von diesem durch größere Dichte.
  • Die Bewehrung kann aus Fasern, Spänen oder dgl. aus Glas, Kunstharz oder dgl. bestehen, die ungeordnet in das Material der Innenschicht eingebettet sind.
  • Der Vorteil dieser einfachsten Ausführung eines Verbundbauelements nach der Erfindung besteht in dem außerordentlich einfachen Aufbau und der leichten Herstellbarkeit. Hierbei wird auf die untere Deckschicht ein Schaum aus Kunststoff in an sich bekannter Weise aufgesprüht, wobei gleichzeitig mit der Grundmasse des Schaums kurze Fasern aus Glas, Diolen oder ähnlichem geeigneten Material aus einer zweiten Düse der Spritzpistole mit aufgesprüht werden. Auf der Deckschicht, auf welche Schaumgrundmasse und Fasern gleichzeitig auftreffen, schwallmt der Kunststoff unter der Wirkung des Treibgases auf und erhärtet anschließend, wobei Schaum und Fasern in einen innigen Verbund geraten, in dem die Fasern ähnlich wie eine Bewehrung im Stahlbetonbau wirken. I)a sie beim Einsprühen in allen Richtungen zu liegen kommen, können sie beliebig gerichtete Schubkräfte aufnehmen und übertragen.
  • Die Bewehrung kann aber auch aus etwa wellenförmig verlaufenden Schichten bestehen, die in der Innenschicht bzw. in den einzelnen, durch Zwischenschichten voneinander getrennten Lagen angeordnet und an den Scheitelpunkten mit den Deckschichten bzw. den Zwischenschichten verbunden sind. Diese wellenförmig verlaufenden Schichten können so angeordnet sein, daß die die Wendepunkte enthaltenden schrägen Bereiche benachbarter Schichten zumindest angenähert fortlaufend in Richtung der Schubspannungstrajektorien verlaufen. Dabei kann die Wellenlänge der wellenförmig verlaufenden Schichten der Größe der Schubspannungen angepaßt sein.
  • Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß es auf sehr einfache Weise gelingt, die Tragfähigkeit des fertigen Elements den auftretenden Kräften anzupassen, wobei die Möglichkeit besteht, wie im Stahlbetonbau, die zum Auflager hin wachsenden Schubkräfte gezielt durch die die Bewehrung bildenden wellenförmig bzw. schräg verlaufenden und untereinander verbundenen Schichten aufzunehmen. Dabei ist darauf zu achten, daß die Haupttrag richtung des Verbundbauelements senkrecht zu den Wellen verläuft, die insofern nicht als röhrenförmige Kanäle, sondern durch ihre schrägen Wände als Schubbewehrung wirken.
  • Die Deckschichten können aus dem gleichen Material bestehen wie die Innenschicht und sich von diesem durch grössere Dichte unterscheiden. Sie können aber auch aus Kunststein, z.B. Beton oder Asbestzement, bestehen.
  • Bei einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauelements wird zweckmäßig so vorgegangen, daß auf die untere Deck#hicht zunächst Schaummaterial in unterschiedlicher Dicke in parallelen Wellen aufgetragen wird, daß die Oberfläche der Wellen dann durch Material größerer Dichte und konstanter Dicke abgedeckt wird, woraufhin die Wellen mit ebener Oberfläche mit Schaummaterial ausgefüllt werden, auf das die obere Deckschicht bzw. eine Zwischenschicht als Grundlage für weitere analog aufgebaute Schichten folgt.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch ein Verbundbauelement nach der Erfindung, Fig. 2 einen ähnlichen Teilquerschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels und Fig. 3 in schematischer Übersicht eines Traggliedes nach der Erfindung mit Andeutung der Hauptschubspannungsrichtungen.
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch Verbundbauelement nach der Erfindung, bei dem die Bewehrung ungerichtet in Form von im Schaum eingebetteten Fasern hergestellt ist.
  • Bei der Herstellung eines solchen Verbundbauelements wird zunächst auf die untere Deckschicht 1, die aus beliebigem Material bestehen kann, Schaum aus Kunststoff, wie z. B.
  • Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyester oder dgl. in flüssiger Form unter Zusatz von Treibgas mit der Spritzpistole in an sich bekannter Weise aufgesprüht und zwar in der Art, daß gleichzeitig mit der Grundmasse des Schaums kurze Fasern aus Glas, Diolen oder ähnlichem geeigneten Material aus einer zweiten Düse der Spritzpistole mit aufgesprüht werden. Erst auf der Unterlage, auf welche die Schaumgrundmasse 2 und die Fasern 3 gleichzeitig auftreffen, schäumt der Kunststoff unter der Wirkung des Treibgases auf und erhärtet anschließend auf chemischem Wege.
  • Dabei geraten Fasern und Schaum in einen innigen Verbund.
  • Die beim Einsprühen in alle Richtungen zu liegen kommenden Fasern können beliebig gerichtete Schubkräfte aufnehmen und übertragen. Damit ist eine schubfeste Innenschicht hergestellt.
  • Die Verbindung zwischen der unteren Deckschicht 1 und der Innenschicht 2 ist durch die hohe Klebwirkung des frisch aufgesprühten Schaums 3 gegeben.
  • Das Aufbringen der oberen Deckschicht 5 erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß die Oberflächenhaut des ausgehärteten Schaums 3 der Innenschicht 2 abgetrennt wird. Dabei werden die oberflächen-nahen Poren des Schaums geöffnet und die Enden der die Bewehrung bildenden Fasern 4 freigelegt. Sodann kann über ein Klebemittel oder über in flüssiger Form aufgebrachten Kunststoff ein guter Verbund zwischen der Schauminnenschicht 2 und der Deckschicht 5 hergestellt werden. Die obere Deckschicht kann aber auch direkt aus Kunststoff auf die Oberfläche des Schaumkernes aufgebracht, z. B.
  • aufgesprüht Werden1 wenn keine glatte Deckschicht verlangt ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Verbundbauelement, bei dem die schubfeste Innenschicht 7 aus mehreren Lagen 7', 7'', 7'>, usw. besteht. Bei dieser Ausführungsform bestehen sämtliche Schichten aus dem gleichen Material; die dichteren und damit tragfähigeren Zwischenschichten sind lediglich ohne Treibgaszusatz hergestellt.
  • Bei der Herstellung eines solchen Verbundbauelements wird auf die untere Deckschicht 6 zunächst in einzelnen Wellen die Lage 7' aus Kunststoffschaum unter Treibgaszusatz aufgebracht. Die Oberfläche der Wellen wird sodann durch eine Schicht 8 abgedeckt, die ohne Treibgaszusafz hergestellt wurde. Die verbleibenden Wellentäler werden sodann ausgefüllt und eine ebene Zwischenschicht 9 wiederum aus Kunststoffmaterial ohne Treibgas zusatz aufgebracht.
  • Diese bildet, wie die untere Deckschicht 6, den Ausgangspunkt für die Lage 7' und ggf. weitere Lagen, bis, ähnlich wie die Zwischenschichten 9, die obere Deckschicht 10 aufgebracht wird. Wenn die einzelnen Schichten in sofort anschließenden Arbeitsgängen aufgebracht werden, dann härten sie gleichzeitig aus und bilden einen innigen Verbund miteinander.
  • Durch sinnvolle Führung der festen, wellenförmigen Zwischenschichten 8 in Richtung der Schubspannungs traj ek -torien läßt sich die Schubtragfähigkeit des Verbundquerschnittes noch steigern. Ebenso läßt sich durch Variation der Wellenlänge der Zwi schenschichten 8 eine Verstärkung der Schubtragfähigkeit des Verbundquerschnitts im Bereich der Auflager erzielen, wie in Fig. 3 angedeutet ist. Das Verbundbauelement 11, das ein Träger oder eine Platte sein kann, ist hier als frei aufliegender Balken dargestellt.
  • Es besteht aus zwei Lagen, in denen wellenförmig geführte festere Zwischenschichten angeordnet sind, die etwa in Richtung der Schubspannungstrajektorien 12 verlaufen. Die Wellenlängen al, a2 und a3 der wellenförmig verlaufenden Zwischenschichten 13 sind so gewählt, daß sie im Auflagerbereich geringer sind als im Feldbereich.
  • L e e r s e i t e

Claims (11)

  1. Patentansprüche 1.) Verbundbauelement, bestehend aus zwei Deckschichten aus tragfähigem Material, die mit einer leichten, bewehrten, Innenschicht aus Kunststoffschaum zu einem monolithisch wirkenden Körper verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug- und Druckkräfte aufnehmende Bewehrung der Innenschicht mit dem Material der Deckschichten schubfest verbunden ist.
  2. 2. ) Verbundbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht aus mehreren Lagen besteht.
  3. 3.) Verbundbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Lagen der Innenschicht Zwischenschichten größerer Dichte angeordnet sind.
  4. 4. ) Verbundbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichten aus dem gleichen Material bestehen wie die Innenschicht und sich von diesem durch größere Dichte unterscheiden.
  5. 5. ) Verbundbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung aus Fasern, Spänen oder dgl. aus Glas, Kunstharz oder dgl. besteht, die ungeordnet in das Material der Innenschicht eingebettet sind.
  6. 6.) Verbundbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung aus etwa wellenförmig verlaufenden Schichten besteht, die in der Innenschicht bzw. in deren einzelnen, durch Zwischenschichten voneinander getrennten Lagen angeordnet und an ihren Scheitelpunkten mit den Deckschichten bzw. den Zwischenschichten verbunden sind.
  7. 7.) Verbundbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmig verlaufenden Schichten so angeordnet sind, daß die die Wendepunkte enthaltenden schrägen Bereiche benachbarter Schichten zumindest angenähert fortlaufend in Richtung der Schubspannungstrajektorien verlaufen.
  8. 8.) Verbundbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der wellenförmig verlaufenden Schichten der Größe der Schubspannungen angepaßt ist.
  9. 9. ) Verbundbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten aus dem gleichen Material bestehen wie die Innenschicht und sich von diesem durch größere Dichte unterscheidet.
  10. 10. ) Verbundbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten aus Kunststein, z. B. Beton oder Asbestzement, bestehen.
  11. 11.) Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauelements nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die untere Deckschicht zunächst Schaummaterial in unterschiedlicher Dicke in parallelen Wellen aufgetragen wird, daß die Oberfläche der Wellen dann durch Material größerer Dichte und etwa konstanter Dicke abgedeckt wird, woraufhin die Wellen mit ebener Oberfläche mit Schaummaterial ausgefüllt werden, auf das.die obere Deckschicht bzw. eine Zwischenschicht als Grundlage für weitere analog ausgebaute Lagen folgt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2518016A1 (fr) * 1981-12-14 1983-06-17 Applic Realisa Tissus Indl Dispositif de paroi cellulaire notamment pour voile de bateaux
DE19924330A1 (de) * 1999-05-27 2000-11-30 Juettner Hans Ulrich Mehrschicht-Wandstruktur
DE10057365A1 (de) * 2000-11-18 2002-05-23 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoff-Sandwichbauteiles nach dem LFI-Verfahren

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