DE3823967C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges, ebenes oder gewölbtes Bauelement in Sandwichbauweise, ins­ besondere zur Verwendung in Luftfahrzeugen, mit wenig­ stens einer Schicht aus feuerhemmendem, nicht brenn­ barem Material.

Es sind plattenförmige Bauelemente vorgenannter Art bekannt, bei denen die feuerhemmende Lage aus Asbest, Zement, Gips oder chemisch behandeltem Holz besteht und bei denen diese Lage mit einem metallischen Werk­ stoff zum Zwecke der Feuersicherheit kombiniert wird. Der metallische Werkstoff wird dabei in der Regel als Abdeckfolie verwendet, während die Lage aus dem feuerhemmenden bzw. nicht brennbaren Material als tragendes Teil die statische Festigkeit des Bauelementes gewährleistet.

Es sind weiterhin Leichtbauplatten bekannt (DE-OS 24 53 761), bei denen mindestens drei Schichten vorge­ sehen sind, welche durch ein Bindemittel verbunden sind und bei denen die innere Schicht überwiegend Perlit oder Bimsstein enthält, während die jeweils äußeren Schichten überwiegend aus Blähglimmer bestehen.

Ein anderes bekanntes plattenförmiges Bauelement mit drei Schichten (DE-OS 27 00 608) soll eine Kern­ schicht aufweisen, welche überwiegend aus anorganischen, mit einem Bindemittel versetzten Leichtpartikeln wie geblähtem Perlit oder Vermiculit bestehen soll und bei dem die Deckschichten in Form eines flächigen Trägermaterials aus miteinander verbundenen anorganischen oder organischen Fasern oder Drähten bestehen und insbesondere als Glasfaservliese oder Glasfasergewebe ausgebildet sind.

Die vorgenannten Bauelemente sind zur Verwendung in Luftfahrzeugen weniger oder nicht geeignet, weil sie aufgrund ihres Verwendungszweckes als Dämmplatten keine tragende Funktion übernehmen können oder aber bei hinreichender Stärke der tragenden Schicht ein zu großes Gewicht haben.

Zur Verwendung in Luftfahrzeugen sind plattenförmige Bauelemente der einleitenden Art bekannt (US-PS 42 99 872), bei denen eine Wabenkernplatte aus einem feuer­ hemmenden nicht brennbaren Werkstoff beidseitig mit Abdeckschichten versehen ist, welche beispielsweise aus Metall oder aus einem feuerhemmenden Werkstoff bestehen. Die Abdeckplatten sind dabei klebend mit der Wabenkernplatte verbunden. Der Freiraum der ein­ zelnen Waben der Kernplatte ist bei der bekannten Ausführung teilweise mit einem unter Hitze- bzw. Flammen­ einwirkung aufschäumenden Kunststoff gefüllt. Derartige Bauelemente verlieren bei einer den Kunststoff auf­ schäumenden Hitze- oder Flammeneinwirkung ihre statische Festigkeit und damit auch ihre Tragfähigkeit. Beim Aufschäumen des Kunststoffes wird sowohl durch die in den Waben der Kernplatte komprimierte Luft als auch durch den aufschäumenden Kunststoff die Struktur der Platte zerstört, da die Abdeckschichten, soweit sie nicht durch unmittelbare Flammeneinwirkung zer­ stört werden, von der Wabenkernplatte abgesprengt werden. Wenn die den Flammen zugekehrte Abdeckschicht verbrennt und die den Flammen abgekehrte Abdeckschicht von der Wabenkernplatte abgesprengt ist, besteht die weitere Gefahr, daß der aufgeschäumte Kunststoff durch die Waben hindurchgepreßt und somit ein Durchtritt der Flammen durch die Wabenkernplatte ermöglicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein platten­ förmiges Bauelement der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß es bei geringem Gewicht seine Stabilität auch bei einer Hitze- oder Flammeneinwirkung behält unabhängig davon, von welcher Seite die Hitze bzw. die Flammen auf das Bauelement einwirken. Weiterhin soll das Bauelement unter der Einwirkung von Flammen möglichst wenig Rauch sowie toxische Gase entwickeln.

Zur Lösung vorstehender Aufgabe sieht die Erfindung alternative Lösungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 vor, bei denen entweder Vermiculit bzw. Perlit in eine tragende Schicht integriert wird oder aber beider­ seits der aus Vermiculit bzw. Perlit gebildeten Schicht statisch tragende Schichten vorgesehen sind, so daß unabhängig von welcher Seite auf das Bauelement die Hitze- bzw. Flammeneinwirkung erfolgt, stets eine der tragenden Schichten seine Funktion aufrechterhält und nicht der unmittelbaren Hitze- bzw. Flammenein­ wirkung ausgesetzt werden kann.

Bei der Lösung nach dem Anspruch 1 wird als tragende Schicht eine insbesondere für die Verwendung in Luft­ fahrzeugen bekannte Wabenkern- oder Gitterplatte aus Kunststoff als tragendes Element verwendet, wobei die zwischen den Waben- oder Gitterwandungen vorhandenen Freiräume mit wasserglasgebundenem Vermiculit- oder Perlitpulver gefüllt sind.

Zwar wird das Gewicht derartiger Wabenkern- oder Git­ terplatten durch die Füllung der Freiräume gering­ fügig erhöht, jedoch bleibt im Falle eines Brandes die statische Festigkeit des Bauelementes erhalten, da allenfalls die Waben- oder Gitterwandungen von der Flammenseite her ankohlen, ohne daß jedoch die Hitzeeinwirkung bis auf die gegenüberliegende Seite der Wabenkern- oder Gitterplatte gelangen kann. Die glas- oder kohlenstoffaserverstärkte Kunststoffschicht bleibt auf der von der Flamme abgewandten Seite von der Wärme weitgehend unbeeinflußt und durch die feste Verbindung dieser genannten Schicht mit dem eigentlichen Kernmaterial bzw. Gittermaterial die statische Festig­ keit des Bauelementes auch im Brandfalle gewährleistet.

Bei der Lösung nach Anspruch 2 bilden die beiderseits auf eine Schicht aus verpreßtem wasserglasgebundenen Vermiculit- oder Perlitpulver unter Zwischenanordnung einer glasfaser- oder kohlenstoffaserverstärkten Kunst­ stoffschicht aufgebrachten Balsaholzschichten die statisch tragenden Elemente. Im Falle der Hitze- oder Flammeneinwirkung kann dabei zwar die der Hitze bzw. den Flammen zugekehrte Balsaholzschicht verbrennen, jedoch wird ein Durchdringen der Wärme durch das gesamte Bauelement bis zu der anderen Balsaholzschicht ver­ mieden, so daß diese als tragende Schicht in jedem Falle erhalten bleibt.

Die Ausführung nach Anspruch 3 weist eine Mittelschicht aus watteähnlichem Aluminium-Magnesium-Silikat auf, die beiderseits unter Zwischenanordnung einer glas­ faser- oder kohlenstoffaserverstärkten Kunststoff­ schicht durch eine tragende Schicht abgedeckt ist. Dabei können die tragenden Schichten entweder aus aufgeschäumtem wasserglasgebundenem Vermiculit- oder Perlitpulver aufgefülltem Epoxydharz oder Polyurethan bestehen oder aber als Wabenkern- oder Gitterplatte aus Kunststoff mit in die Freiräume zwischen den Waben- oder Gitterwandungen eingepreßtem wasserglasgebundenem Vermiculit- oder Perlitpulver ausgebildet sein. Durch diese tragenden Schichten wird wiederum die statische Festigkeit des Bauelementes gewährleistet, wenn von der einen oder anderen Seite auf das Bauelement Hitze oder Flammen einwirken sollten.

Weitere günstige Ausbildungsformen der folienartigen Schichten aus glas- oder kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff sowie zusätzlicher äußerer Deckschichten ergeben sich aus den Ansprüchen 4 und 5.

Bei den dort beschriebenen Ausgestaltungsformen tragen die genannten folienartigen Schichten bzw. die zu­ sätzlichen äußeren Deckschichten ebenfalls noch zur Wärmedämmung bei. Diese äußeren Deckschichten können bereits dekorativ ausgestaltet sein, oder aber mit zusätzlichen dekorativen Außenschichten aus nicht brennbarem oder nur schwer entflammbarem Material abgedeckt sein.

Versuche haben gezeigt, daß beispielsweise Bauelemente gemäß dem Anspruch 1 mit einer Wabenkernplatte aus Phenolharz getränktem gepreßtem Papier mit einer Wand­ stärke von 8 mm und beiderseits aufgebrachter folien­ artiger Schicht aus einem glasfaserverstärkten Kunst­ stoff in Form einer mit Phenolharz verpreßten Schicht in der Dicke von 0,2 bis 0,5 mm bei Einwirken einer Temperatur von etwa 1000°C über einen Zeitraum von 5 Minuten auf der gegenüberliegenden Außenseite des Bauelementes keinerlei Struktur- oder Farbänderung erkennbar war.

Die neuartigen Bauelemente können entweder als ebene Platten oder aber auch zum Innenausbau von Luftfahr­ zeugen als gewölbte Bauelemente ausgeführt sein, wie dies bei der Verwendung von Wabenkern- oder Gitter­ platten aus Kunststoff in der jetzigen Form dieser Platten bereits üblich ist.

Die Zeichnung gibt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellung und in ihrem prinzipiellen Aufbau wieder.

Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem ebenen Bauelement mit abgesetzt wiedergegebenen Schichten, wobei mehrere Varianten der Mittelschicht dargestellt sind,

Fig. 2 eine Darstellung gemäß der Fig. 1 mit zwei beiderseits der Mittelschicht vorgesehenen Balsaholzschichten.

Bei der Anordnung nach der Fig. 1 ist angedeutet, daß die insgesamt mit 1 bezeichnete Mittelschicht, welche in diesem Beispiel als tragende Schicht ausge­ bildet ist, unterschiedliche Ausführungsformen aufwei­ sen kann.

Im mittleren Bereich der Schnittfläche der Mittel­ schicht 1 ist ein Bereich mit einer Wabenkernplatte 1a dargestellt, bei der die Freiräume zwischen den Wabenwandungen mit wasserglasgebundenem Vermiculite- oder Perlitpulver gefüllt sind.

Der obere Bereich der Schnittfläche zeigt eine Gitter­ platte 1d, bei der ebenfalls die Freiräume zwischen den Gitterwandungen mit wasserglasgebundenem Vermi­ culit- oder Perlitpulver gefüllt sind.

Unterhalb des Abschnittes mit der Wabenkernplatte 1a ist ein Abschnitt einer Schicht 1b aus aufgeschäum­ tem, mit Wasserglas gebundenem Vermiculit- oder Perlit­ pulver aufgefülltem Epoxydharz oder Polyurethan wie­ dergegeben.

In dem Beispiel der Fig. 1 ist somit das Vermiculite- oder Perlitpulver in der tragenden Schicht integriert.

Die tragende Mittelschicht 1 ist in diesem Beispiel beiderseits durch eine folienartige, aus einer glas- oder kohlenstoffaserverstärkten, mit Harz verpreßten Schicht 2 abgedeckt. Diese Schicht 2 wird bei der Herstellung mit einer der Mittelschicht 1 zugekehrten Naßharzschicht auf die Mittelschicht aufgepreßt.

Die glas- oder kohlenstoffaserverstärkte, mit Harz verpreßte Schicht 2 ist jeweils unter Zwischenanord­ nung einer Klebstoffschicht 3, die ihrerseits mit Vermiculit- oder Perlitpulver aufgefüllt als Harz­ schicht ausgebildet sein kann, mit einer äußeren Deck­ schicht 4 abgedeckt, die als Dekorschicht ausgebil­ det ist und aus Phenol-Epoxyd- oder Polyester-Harz und wasserglasgebundenem Vermiculit- oder Perlit­ pulver gepreßt sein kann.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 besteht die Mittelschicht 21 aus einer tragenden Schicht aus aufgeschäumtem, mit Wasserglas gebundenem Vermiculite- oder Perlit­ pulver aufgefüllten Epoxydharz oder Polyurethan. Diese Schicht ist beiderseits abgedeckt durch eine Schicht 22 aus glas- oder kohlenstoffaserverstärktem Kunst­ stoff. Hierauf ist eine Klebstoffschicht 23 aufge­ bracht, die aus einem mit Perlitpulver aufgefüllten Harz bestehen kann. Die Klebstoffschicht 23 trägt jeweils eine Balsaholzlage 24, auf die wiederum eine glas- oder kohlenstoffaserverstärkte Kunststoffschicht 25 aufgebracht ist. Unter Zwischenanordnung einer weiteren Klebstoffschicht 26 ist eine weitere Schicht 27 aus Balsaholz aufgebracht, die ihrerseits durch eine Deckschicht 28 in der bereits in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise abgedeckt ist.

Statt der in Fig. 2 wiedergegebenen Schicht 21 aus aufgeschäumtem mit Wasserglas gebundenem Vermiculite- oder Perlitpulver aufgefülltem Epoxydharz oder Poly­ urethan kann diese Schicht auch aus einer watteähn­ lichen Schicht aus Aluminium-Magnesium-Silikat be­ stehen. Dabei können weiterhin statt der Balsaholz­ schichten 24 und 27 Schichten vorgesehen sein, wie sie als Mittelschichten 1 in der Fig. 1 wiedergegeben sind.

In allen Ausführungsformen ist erkennbar, daß die oder wenigstens eine der tragenden Schichten des Bau­ elementes bei der Einwirkung von Hitze bzw. von Flam­ men auf die eine Seite des Bauelementes stets erhalten bleiben und somit bei entsprechender Bemessung die Tragfähigkeit des Bauelementes gewährleisten.

Durch die verwendeten und beschriebenen Materialien wird eine Rußbildung weitgehend verhindert, ebenso wie die Entstehung toxischer Gase. Dies ist beson­ ders von Bedeutung für die Verwendung der Bauelemente in Luftfahrzeugen zur Auskleidung derjenigen Räume, in denen sich die Passagiere und das Flugpersonal befinden.

Claims (5)

1. Plattenförmiges, ebenes oder gewölbtes Bauelement in Sandwichbauweise, insbesondere zur Verwendung in Luftfahrzeugen, mit wenigstens einer Schicht aus feuerhemmendem, nicht brennbarem Material in Form einer Wabenkern- oder Gitterplatte (1a, 1d) aus Kunststoff, Metall oder versteifend impräg­ niertem, wie phenolharzgetränktem, gepreßtem Papier bzw. Gewebe, deren zwischen den Waben- oder Gitter­ wandungen befindliche Freiräume mit Wasserglas gebundenem Vermiculit- oder Perlitpulver gefüllt sind, und die beiderseits durch eine fest aufge­ brachte folienartige Schicht (2) aus einem glas- oder kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff abgedeckt ist.

2. Plattenförmiges, ebenes oder gewölbtes Bauelement, insbesondere zur Verwendung in Luftfahrzeugen, mit wenigstens einer Schicht aus feuerhemmendem, nicht brennbarem Material in Form einer Schicht (21) aus verpreßtem wasserglasgebundenem Vermiculit- oder Perlitpulver mit beiderseits jeweils einer glasfaser- oder kohlenstoffaserverstärkten Kunst­ stoffschicht (22) und auf dieser fest aufgebrachten Balsaholzschicht (24) sowie auf die jeweilige Balsa­ holzschicht aufgebrachter weiterer glasfaserverstärk­ ter Kunststoffschicht (25).

3. Plattenförmiges, ebenes oder gewölbtes Bauelement in Sandwichbauweise, insbesondere zur Verwendung in Luftfahrzeugen, mit wenigstens einer Schicht aus feuerhemmendem, nicht brennbarem Material in der Form einer Schicht aus watteähnlichem Alum­ inium-Magnesium- Silikat mit beiderseits aufge­ brachter folienartiger, glasfaser- oder kohlen­ stoffaserverstärkter Kunststoffschicht sowie auf dieser jeweils aufgebrachter weiterer Schicht aus aufgeschäumtem, mit Wasserglas gebundenem Vermi­ culit- oder Perlitpulver aufgefülltem Epoxydharz oder Polyurethan oder einer auf die jeweilige folien­ artige Kunststoffschicht aufgebrachte Wabenkern- oder Gitterplatte aus Kunststoff mit in die Freiräume zwischen den Waben- oder Gitterwandungen einge­ preßtem, wasserglasgebundenem Vermiculit- oder Perlitpulver sowie je eine weitere fest aufgebrachte äußere folienartige glasfaser- oder kohlenstof­ faserverstärkte Kunststoffschicht.

4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die folienartigen Schich­ ten (2; 14; 22) aus glasfaser- oder kohlenstoffaserver­ stärktem Kunststoff als mit Phenol-Epoxyd- oder Polyester-Harz verpreßte Schichten ausgebildet und unter Verwendung des Harzes als Klebemittel auf die sie tragende Schicht aufgepreßt sind, und daß zwischen den übrigen miteinander verbundenen Schichten jeweils eine mit Wasserglas gebundene Vermiculit- oder Perlitpulver ausgefüllte Kleb­ stoffschicht (3; 12; 23, 26) insbesondere Harzschicht, vorgesehen ist.

5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche äußere Deckschichten (4; 15; 28) aus Phenol-Epoxyd- oder Polyester-Harz und wasserglasgebundenem Vermiculit- oder Perlitpulver gepreßte Schichten vorgesehen sind.