DE2718626C2 - Schichtverbundplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schichtverbundplatte mit einer Kernschicht aus einem im wesentlichen aus einem ausgehärteten anorganischen Bindemittel, gegebenenfalls Zuschlägen und anderen Zusatzstoffen bestehenden anorganischen Material und mindestens einseitiger faserbewehrter Deckschicht, die kraftübertragend mit der Kernschicht verbunden ist

Das anorganische Material kann aus Zement, Kalk, Gips, Magnesium und/oder Mischungen von Magnesiumoxid mit Magnesiumchlorid bestehen. Faserbewehrungen in Schichtverbundplatten dienen zur Erhöhung der Festigkeit und es werden hierfür anorganische und/oder organische Fasern in geschnittener Form, als Endlosfasern, als flächenhafte Gebilde oder als Rovings verwendet

Ein derartiges mehrschichtiges plattenförmiges Bauelement ist aus der DE-OS 23 52 843 bekannt Es ist aus unterschiedlichen anorganischen Schichten zusammengesetzt Auf einer Kernschicht aus Leichtbeton mit haufwerksporigem Gefüge ist beidseitig je eine gefügedichte, faserbewehrte Schicht aus faserverstärktem Zementmörtel aufgebracht Alle Schichten dieses Verbundelementes sind zementgebunden. In der Druckschrift wird darauf hingewiesen, daß in der äußeren Feingefügeschicht an Stelle von Zementmörtel ein Kunstharzmörtel verwendet werden kann, jedoch nur dann, wenn auch für den Leichtbeton der Kernschicht ein entsprechendes Bindemittel verwendet wird. Durch diese Bauweise treffen keine im chemischen und physikalischen Verhalten grundsätzlich verschiedene Materialien in Grenzbereichen des Werkstoffes aufeinander und daher sind keine Grenzschichtprobleme zu befürchten. Solche Probleme treten aber sehr wohl bei Schichtverbundplatten aus Schichten unterschiedlicher Grundstoffe, nämlich einerseits anorganischer und andererseits organischer Materialien, auf.

Ferner ist aus der DE-AS 1174 679 ein Naß-in-Naß-Verfahren zur Herstellung von mit Kunststoff vergüteten Fertigteilen aus Beton bekannt, bei dem auf eine nicht ausgehärtete Kunstharzschicht Mörtel aufgebracht und die Schichten beispielsweise durch Rütteln ineinander verdichtet werden. Auf diese Weise werden Ornament- und Dekorationsschichten in den verschiedensten Gestaltungen, jedoch kein tragender Sandwichverbund erhalten. Die Kunststoffvergütung führt hier zu einem Mischkörper, in dem eine hydraulische Phase und eine organische Phase nebeneinander abbinden. Die Hydratationsprodukte der hydraulischen Phase liegen wie Inseln in der Harzmasse und beeinträchtigen deren vorteilhafte Biege- und

Zugfestigkeit erheblich. Die resultierende äußere Dekorationsschicht kann keine tragende Funktion

erfüllen.

Eine Verbundplatte mit einer Kernschicht aus

Asbestzement und einer Beschichtung ist aus dem DE-GM 75 16 513 zu entnehmen. Die Beschichtung kann aus Papier, Kunststoffolie, einem Anstrich, Holzfurnier, Gewebe oder einem Laminat bestehen. Zwischen der Kernschicht und der Beschichtung befindet sich eine Einlage. Diese besteht aus einem mit Kunststoff getränkten Filz oder Vlies. Hierdurch wird die Beschichtung dauerhafter und die Asbestzementplatte weniger brüchig, so daß sie dünner gewählt werden kann. Die Wetterfestigkeit wird erhöht

Eine Schichtverbundplatte aus anorganischen und organischen Schichten, bei der die unterschiedlichen Schichten dauerhaft und kraftübertragend miteinander verbunden sind und damit die guten Eigenschaften eines anorganischen Materials als Kernschicht mit den Vorteilen von Deckschichten aus organischen Kunststoffen ausgewertet werden, scheiterte an den Schwierigkeiten der Verbindung der einzelnen Schichten miteinander. Durch Verleimen und Verkleben konnte kein echter Verbund geschaffen werden. Neben Diffusionsschwierigkeiten treten zwischen Kernschicht und Deckschichten Spannungen auf, die sich naturgemäß nachteilig auswirken. Sowohl die Belastbarkeit als auch die Biegesteifigkeit bekannter Schichtverbundplatten sind unzureichend und lassen nur eine begrenzte

Verwendung zu.

Aufgabe der Erfindung war es, eine Schichtverbundplatte der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie verbessert und wechselnd dynamisch belastbar ist und eine höhere Biegesteifigkeit aufweist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen der Kernschicht und der aus Kunststoff bestehenden Deckschicht eine faserbewehrte Zwischenschicht aus ausgehärteten Natur- oder Kunstharzen, die im ungehärteten Zustand wasserverdünnbar sind, vorgesehen ist

Durch eine solche Schichtverbundplatte wird eine echte Verbindung zwischen der Kernschicht und der Deckschicht bzw. den Deckschichten geschaffen, da praktisch eine Verwachsung bzw. Verzahnung zwischen

so den Schichten durch Ausbildung einer sowohl der Kernschicht als auch der Deckschicht zugeordneten Grenzschicht erreicht wird. Das Material der Zwischenschicht wirkt nicht als Klebstoff, sondern es treten Grenzstruktureigenschaften auf, die einen praktisch spannungsfreien Übergang zwischen den Schichten unterschiedlicher Materialien und einen kraftübertragenden Verbund schaffen.

Es wurde gefunden, daß durch die Zwischenschicht eine im Mikrobereich vernetzte Struktur der Grenzflächen erzielt wird, die der Schichtverbundplatte die Eigenschaften eines praktisch einheitlichen Gefüges verleiht. Versuche haben ergeben, daß die Platte tausenden von Wechselbeanspruchungen ausgesetzt werden kann, ohne daß eine Lockerung des Verbundes auftritt

Die Schichtverbundplatte kann geformt sein, z. B. als Rohr.
Während ebene und gebogene Schichtverbundplat-

ten in an sich bekannter Weise gefertigt und über entsprechenden Formen gebogen werden, können bei der Herstellung von Rohren mehrere Fertigungsverfahren verwendet werden. So bietet sich dar Schleuderverfahren an, wobei in einem kontinuierlichen Arbeitsgang alle Schichten hintereinander aufgebracht werden und einmal ein Spritzkopf mit den organischen Materialien und dann wieder ein Spritzkopf mit anorganischem Material eingesetzt wird. Ferner wäre die Filamentwinding-Methode zu nennen, nach der Körper aus der Schichtverbundplatte hergestellt werden können.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schichtverbundplatten und daraus hergestel'ten Formkörpern dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine beidseitig beschichtete Kernschicht 10, bei der eine Deckschicht 11 über eine Zwischenschicht 12 und eine Deckschicht 13 über eine Zwischenschicht 14 mit der Kernschicht 10 verbunden ist,

Fig.2 bis 7 verschieden geformte Schichtverbundplatten.

Die Erfindung wird an Hand einiger Beispiele näher erläutert·.

Beispiel 1

Es wurde eine Verbundplatte gemäß F i g. 1 hergestellt, bei der die Deckschichten 11 und 13 über je eine Zwischenschicht 12 bzw. 14 mit der Kernschicht 10 verbunden wurden.

Die einzelnen Schichten wurden wie folgt hergestellt. Kernschicht

100 Teile Schnellzement 450 F und Wasser, Wasserzementwert 0,4 wurden mit
S Teilen geschnittenen alkalibeständigen Glasfasern gemischt, die Mischung ausgeformt und 48

Stunden in üblicher Weise weiter behandelt; Deckschicht 11 und 13

100 g styrolhaltiger Vinylester wurden mit den hierfür an sich bekannten Katalysatoren und Aktivatoren versehen.

450 g Glasfasergewebe wurden in den Vinylester eingelegt und anschließend wurde gehärtet;

Zwischenschicht 12 und 14

10

15

20

25

30 Die genannten Systeme werden von den Restbeständen an Wasser, das in der Kernschicht enthalten ist, ohne Beeinflussung der Haftung aufgenommen. Die Prüfung der so hergestellten Schichtverbundplatten hat sehr hohe mechanische Werte ergeben. Diese Werte konnten noch gesteigert werden, indem der Kernschicht 10 zusammen mit dem Schnellzement 5 bis 10 Teile der für die Zwischenschicht 12 bzw. 14 verwendeten Kunststoffe zugegeben wurden.

Beispiel 2 A Kernschicht

400 Teile MgO
25 Teile Harnstoff-

Formaldehydkondensationsprodukt 568 Teile MgCl₂ 20%ig
2,5 Teile Weichmacher

(Glycerin oder Butylglykol)

wurden gut gemischt und ausgeformt B Deckschicht

100 Teile Epoxidharz

90 Teile Härter

10 Teile Beschleuniger

1 Teil Beschleuniger

50 Teile Kohlenwasserstoffharz

100 Teile Glasmatte

Die Bestandteile der Deckschicht B wurden zu einer Platte geformt und bei 130⁰C gehärtet Zeitdauer 90 Minuten

C Zwischenschicht

100 Teile wasserverdünnbares Epoxidharz

100 Teile wasserverdünnbarer Epoxidhärter

20 Teile Glasfasern

1 Polyestervlies

40 Die ausgeformte Kernschicht wurde mit der vorgefertigten Deckschicht über die Zwischenschicht verbunden und dann noch einmal bei 8O⁰C zwei Stunden wärmebehandelt

45

100 Teile warm oder kalt aushärtbare Epoxidharzen, 80 Teile Spezialhärter aus modifizierten Polyaminen

und Polyamidoaminen sowie
10 Teile 5 bis 10 mm langen, alkalibeständigen

Glasfasern.

Diese Bestandteile wurden gemischt und auf die jeweilige der Kernschicht 10 zugekehrte Seite der Deckschicht 11 bzw. 13 und auf die beiden Seiten der Kernschicht 10 aufgebracht

Die Platten wurden unter leichtem Druck miteinander verbunden. Die für die Zwischenschicht verwendeten Stoffe gehörten zu einer Gruppe von flüssigen und festen Epoxidharzen und Härtern, insbesondere modifizierten Polyaminen und Polyamidoaminen, die in Verbindung mit Epoxidharzen eine weite Abstufung der Härtungsbedingungen und der Eigenschaften der gehärteten Produkte zulassen.

An Stelle des Schnellzements kann auch ein beliebiger anderer Zement zusammen mit einem Beschleuniger Verwendung finden. Der Vinylester kann durch einen ungesättigten Polyester oder ein Epoxidharz ersetzt werden.

Beispiel 3 A Kernschicht

100 Teile Zement PZ 550

20 Teile Zuschlag bis 2 mm

50 Teile Wasser

0,06 Teile Verflüssiger

6 Teile Glasfasern, zirkoniumhaltig

0,1 Teile Natriumsilikat, flüssig 10%ig

B Deckschicht

100 Teile ungesättigter Polyester

0,3 Teile Beschleunigerlösung mit 1% Co

2 Teile Katalysatorpaste (Ketonperoxid)

100 Teile Glasfasergewebe

C Zwischenschicht

100 Teile wasserdünnbares Epoxidharz 50 Teile Epoxid-Härter

1 Polyestergewebe Viomm Fadendicke mit

Baumwollfadeneinlaee

Entsprechend den in den Figuren dargestellten Schichtverbundplatten wurden die Komponenten A, B, C in der jeweils angegebenen Reihenfolge naß in naß in der entsprechenden Dicke verarbeitet und gehärtet.

Es wurde gefunden, daß durch das Naß-in-Naß-Arbeiten die mechanischen Werte sowie der innere Verbund der Schichtverbundplatte sehr günstig beeinflußt werden. Die Schichten werden übereinander gefertigt. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, in die Zwischenschicht ein Polyestergewebe oder ein Gewebe aus Polyäthylen einzulegen, das Kurzfasern aus Wolle oder Baumwolle enthält, also Fasern, die das Harz besonders gut aufnehmen und eine definierte Zwischenschicht ergeben.

Die Dicke der Schichten ist im wesentlichen nicht begrenzt. In der Praxis haben sich aber folgende Dicken bewährt:

Kernschicht
Deckschicht
Zwischenschicht

3 bis 20 mm 2 bis tO mm 0,5 bis 2 mm

Der Harzanteil im äußeren Bereich einer Deckschicht kann so gewählt werden, daß diese chemischen Einflüssen widersteht oder durch Einstreuen von Sand auch einer abrasiven Umgebung ausgesetzt werden kann.

Hierzu 1 Blatt zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schichtverbundplatte mit einer Kernschicht aus einem im wesentlichen aus einem ausgehärteten anorganischen Bindemittel, gegebenenfalls Zuschlagen und anderen Zusatzstoffen bestehenden anorganischen Material und mindestens einseitiger, faserbewehrter Deckschicht, die kraftübertragend mit der Kernschicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kernschicht (10) und der aus Kunststoff bestehenden Deckschicht (11; 13) eine faserbewehrte Zwischenschicht (12; 14) aus ausgehärteten Natur- oder Kunstharzen, die im ungehärteten Zustand wasserverdünnbar sind, vorgesehen ist

2. Schichtverbundplatte nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (12; 14) aus Epoxydharzen besteht