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DE2718626C2 - Laminated composite panel - Google Patents

Laminated composite panel

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Publication number
DE2718626C2
DE2718626C2 DE2718626A DE2718626A DE2718626C2 DE 2718626 C2 DE2718626 C2 DE 2718626C2 DE 2718626 A DE2718626 A DE 2718626A DE 2718626 A DE2718626 A DE 2718626A DE 2718626 C2 DE2718626 C2 DE 2718626C2
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layers
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DE2718626A
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Heidelberg Materials AG
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Heidelberger Zement AG
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Publication date
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Priority to AT0258178A priority patent/AT384261B/en
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Priority to ES469063A priority patent/ES469063A1/en
Priority to JP4918978A priority patent/JPS53137285A/en
Priority to FR7812321A priority patent/FR2388672B1/en
Priority to IT22747/78A priority patent/IT1109958B/en
Priority to GB16751/78A priority patent/GB1604736A/en
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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 istThe invention relates to a laminated composite panel with a core layer consisting essentially of one cured inorganic binders, if necessary aggregates and other additives inorganic material and at least one-sided fiber-reinforced cover layer that transmits force with the core layer is connected

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 verwendetThe inorganic material can consist of cement, lime, plaster of paris, magnesium and / or mixtures of magnesium oxide with magnesium chloride. Fiber reinforcements in composite panels are used to increase the strength and there are inorganic and / or organic fibers in cut form, as Endless fibers, used as flat structures or as rovings

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.Such a multilayer, plate-shaped component is known from DE-OS 23 52 843. It is composed of different inorganic layers On a core layer made of lightweight concrete with a pore structure, there is one on both sides Structured, fiber-reinforced layer of fiber-reinforced cement mortar applied. All layers of this Composite elements are cement-bound. In the publication it is pointed out that in the outer Fine structure layer instead of cement mortar a synthetic resin mortar can be used, however only when a suitable binding agent is also used for the lightweight concrete of the core layer. By this type of construction does not meet any fundamentally different chemical and physical behavior Materials in boundary areas of the material on each other and therefore no boundary layer problems are to be expected fear. However, such problems do occur with composite panels made of layers of different types Basic materials, namely on the one hand inorganic and on the other hand organic materials.

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- undFurthermore, from DE-AS 1174 679 a wet-on-wet process known for the production of plastic-coated prefabricated parts made of concrete, in which on an uncured layer of synthetic resin mortar is applied and the layers, for example, through Shaking are compacted into each other. In this way, layers of ornament and decoration are created in the various designs, but no load-bearing sandwich structure received. The plastic coating here leads to a mixing body in which a hydraulic phase and an organic phase are next to each other tie off. The hydration products of the hydraulic phase lie like islands in the resin mass and affect their advantageous bending and

Zugfestigkeit erheblich. Die resultierende äußereTensile strength considerable. The resulting exterior Dekorationsschicht kann keine tragende FunktionDecorative layer cannot have a load-bearing function

erfüllen.fulfill.

Eine Verbundplatte mit einer Kernschicht ausA composite panel made with a core layer

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 erhöhtAsbestos cement and a coating can be found in DE-GM 75 16 513. The coating can consist of paper, plastic film, paint, wood veneer, fabric or a laminate. There is an insert between the core layer and the coating. This consists of a with Plastic soaked felt or fleece. This makes the coating more durable and the asbestos-cement board less brittle, so that it can be chosen thinner. The weather resistance is increased

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 begrenzteA composite sheet made of inorganic and organic layers, in which the different Layers are permanently and force-transmitting connected to one another and thus the good properties of a inorganic material as the core layer with the advantages of outer layers made of organic plastics failed because of the difficulties in connecting the individual layers together. A real bond could not be created by gluing and gluing. Next to Diffusion difficulties arise between the core layer and the outer layers, which naturally arise adversely affect. Both the resilience and the flexural strength of known multilayer composite panels are insufficient and leave only a limited amount

Verwendung zu.Use too.

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 aufweistThe object of the invention was to design a layer composite panel of the type mentioned at the outset in such a way that that it is improved and dynamically resilient to changes and has a higher flexural strength

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 istThis object is achieved according to the invention in that between the core layer and from Plastic cover layer is a fiber-reinforced intermediate layer made of cured natural or Synthetic resins, which are water-thinnable in the uncured state, is provided

Durch eine solche Schichtverbundplatte wird eine echte Verbindung zwischen der Kernschicht und der Deckschicht bzw. den Deckschichten geschaffen, da praktisch eine Verwachsung bzw. Verzahnung zwischenSuch a layer composite panel creates a real connection between the core layer and the Cover layer or the cover layers created because there is practically an intergrowth or interlocking between

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.thus the layers by forming one assigned to both the core layer and the cover layer Boundary layer is reached. The material of the intermediate layer does not act as an adhesive, but it treads Boundary structure properties that create a practically stress-free transition between the layers different materials and create a force-transmitting bond.

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 auftrittIt has been found that the interlayer creates a micro-crosslinked structure of the interfaces is achieved that the multilayer composite panel has the properties of a practically uniform structure confers. Tests have shown that the plate is exposed to thousands of alternating loads can be without loosening of the bond occurs

Die Schichtverbundplatte kann geformt sein, z. B. als Rohr.
Während ebene und gebogene Schichtverbundplat-The composite sheet may be shaped, e.g. B. as a tube.
While flat and curved multilayer composite

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.th manufactured in a manner known per se and bent over appropriate shapes, can be Several manufacturing processes are used in the manufacture of pipes. So the centrifugal process offers itself on, whereby all layers are applied one after the other in a continuous operation and once a spray head with the organic materials and then again a spray head with inorganic materials Material is used. Furthermore, there would be the filament winding method to name, after the body can be made from the laminated composite panel.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schichtverbundplatten und daraus hergestel'ten Formkörpern dargestellt Es zeigtIn the drawings are some exemplary embodiments of laminated composite panels according to the invention and Shaped bodies produced therefrom. It shows

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,F i g. 1 a core layer 10 coated on both sides, in which a cover layer 11 over an intermediate layer 12 and a cover layer 13 is connected to the core layer 10 via an intermediate layer 14,

Fig.2 bis 7 verschieden geformte Schichtverbundplatten. Fig. 2 to 7 differently shaped composite panels.

Die Erfindung wird an Hand einiger Beispiele näher erläutert·.The invention is explained in more detail by means of a few examples.

Beispiel 1example 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.A composite panel according to FIG. 1 produced, in which the cover layers 11 and 13 each have one Intermediate layer 12 or 14 were connected to the core layer 10.

Die einzelnen Schichten wurden wie folgt hergestellt.The individual layers were produced as follows. KernschichtCore layer

100 Teile Schnellzement 450 F und Wasser, Wasserzementwert 0,4 wurden mit
S Teilen geschnittenen alkalibeständigen Glasfasern gemischt, die Mischung ausgeformt und 48100 parts of rapid cement 450 F and water, water cement value 0.4 were used with
S parts of cut alkali-resistant glass fibers mixed, the mixture formed and 48

Stunden in üblicher Weise weiter behandelt; Deckschicht 11 und 13Hours treated in the usual way; Cover layer 11 and 13

100 g styrolhaltiger Vinylester wurden mit den hierfür an sich bekannten Katalysatoren und Aktivatoren versehen.100 g of styrene-containing vinyl esters were with the catalysts known per se and Provide activators.

450 g Glasfasergewebe wurden in den Vinylester eingelegt und anschließend wurde gehärtet;450 g of glass fiber fabric were inserted into the vinyl ester and it was then cured;

Zwischenschicht 12 und 14Intermediate layer 12 and 14

1010

1515th

2020th

2525th

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.30 The systems mentioned are made up of the residual water contained in the core layer, recorded without affecting the liability. The test of the laminated composite panels produced in this way has result in very high mechanical values. These values could be increased by adding the core layer 10 together with the rapid cement 5 to 10 parts of that used for the intermediate layer 12 and 14, respectively Plastics were added.

Beispiel 2 A KernschichtExample 2 A core layer

400 Teile MgO
25 Teile Harnstoff-400 parts of MgO
25 parts urea

Formaldehydkondensationsprodukt 568 Teile MgCl2 20%ig
2,5 Teile WeichmacherFormaldehyde condensation product 568 parts of 20% MgCl 2
2.5 parts plasticizer

(Glycerin oder Butylglykol)(Glycerine or butyl glycol)

wurden gut gemischt und ausgeformt B Deckschichtwere mixed well and formed B top layer

100 Teile Epoxidharz100 parts epoxy resin

90 Teile Härter90 parts hardener

10 Teile Beschleuniger10 parts accelerator

1 Teil Beschleuniger1 part accelerator

50 Teile Kohlenwasserstoffharz50 parts hydrocarbon resin

100 Teile Glasmatte100 parts glass mat

Die Bestandteile der Deckschicht B wurden zu einer Platte geformt und bei 1300C gehärtet Zeitdauer 90 MinutenThe constituents of the outer layer B were shaped into a plate and cured at 130 ° C. for 90 minutes

C ZwischenschichtC intermediate layer

100 Teile wasserverdünnbares Epoxidharz100 parts water-thinnable epoxy resin

100 Teile wasserverdünnbarer Epoxidhärter100 parts water-thinnable epoxy hardener

20 Teile Glasfasern20 parts glass fibers

1 Polyestervlies1 polyester fleece

40 Die ausgeformte Kernschicht wurde mit der vorgefertigten Deckschicht über die Zwischenschicht verbunden und dann noch einmal bei 8O0C zwei Stunden wärmebehandelt40. The molded core layer was bonded with the prefabricated covering layer on the intermediate layer and then heat treated again at 8O 0 C for two hours

4545

100 Teile warm oder kalt aushärtbare Epoxidharzen, 80 Teile Spezialhärter aus modifizierten Polyaminen100 parts hot or cold curable epoxy resins, 80 parts special hardener made from modified polyamines

und Polyamidoaminen sowie
10 Teile 5 bis 10 mm langen, alkalibeständigenand polyamidoamines as well
10 parts 5 to 10 mm long, alkali-resistant

Glasfasern.Fiberglass.

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 aufgebrachtThese ingredients were mixed and applied to the respective side facing the core layer 10 Cover layer 11 or 13 and applied to both sides of the core layer 10

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.The plates were connected to one another under slight pressure. The ones used for the intermediate layer Substances belonged to a group of liquid and solid epoxy resins and hardeners, especially modified ones Polyamines and polyamidoamines, which, in conjunction with epoxy resins, have a wide range of Allow curing conditions and the properties of the cured products.

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.Instead of the rapid cement, any other cement can be used together with a Find accelerators use. The vinyl ester can be an unsaturated polyester or an epoxy resin be replaced.

Beispiel 3 A KernschichtExample 3 A core layer

100 Teile Zement PZ 550100 parts of cement PZ 550

20 Teile Zuschlag bis 2 mm20 parts surcharge up to 2 mm

50 Teile Wasser50 parts of water

0,06 Teile Verflüssiger0.06 parts condenser

6 Teile Glasfasern, zirkoniumhaltig6 parts glass fibers, containing zirconium

0,1 Teile Natriumsilikat, flüssig 10%ig0.1 part of sodium silicate, liquid 10%

B DeckschichtB top layer

100 Teile ungesättigter Polyester100 parts of unsaturated polyester

0,3 Teile Beschleunigerlösung mit 1% Co0.3 part accelerator solution with 1% Co

2 Teile Katalysatorpaste (Ketonperoxid)2 parts catalyst paste (ketone peroxide)

100 Teile Glasfasergewebe100 parts fiberglass fabric

C ZwischenschichtC intermediate layer

100 Teile wasserdünnbares Epoxidharz 50 Teile Epoxid-Härter100 parts water-thinnable epoxy resin 50 parts epoxy hardener

1 Polyestergewebe Viomm Fadendicke mit1 polyester fabric Viomm thread thickness with

BaumwollfadeneinlaeeCotton thread inlet

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.Components A, B, C processed and cured wet-on-wet in the appropriate thickness in the order given.

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.It has been found that by working wet-on-wet the mechanical values as well as the inner bond of the laminated composite panel has a very favorable influence will. The layers are made one on top of the other. It has proven to be particularly advantageous in the Insert a polyester fabric or a fabric made of polyethylene, the short fibers made of wool or cotton, i.e. fibers that absorb the resin particularly well and a defined intermediate layer result.

Die Dicke der Schichten ist im wesentlichen nicht begrenzt. In der Praxis haben sich aber folgende Dicken bewährt:The thickness of the layers is essentially not limited. In practice, however, the following thicknesses have been found proven:

Kernschicht
Deckschicht
ZwischenschichtCore layer
Top layer
Intermediate layer

3 bis 20 mm 2 bis tO mm 0,5 bis 2 mm3 to 20 mm 2 to tO mm 0.5 to 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.The proportion of resin in the outer area of a cover layer can be chosen so that it is chemical Resists influences or is exposed to an abrasive environment by sprinkling with sand can.

Hierzu 1 Blatt zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 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 ist1. Laminated composite panel with a core layer consisting of a substantially hardened one inorganic binders, if necessary aggregates and other additives consisting of inorganic material and at least one-sided, fiber-reinforced Cover layer which is connected to the core layer in a force-transmitting manner, characterized in that that between the core layer (10) and the plastic cover layer (11; 13) a fiber-reinforced intermediate layer (12; 14) made of hardened natural or synthetic resins, which can be thinned with water in the uncured state are provided 2. Schichtverbundplatte nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (12; 14) aus Epoxydharzen besteht2. Laminated composite panel according to claim I, characterized in that the intermediate layer (12; 14) consists of epoxy resins
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