Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sandwichplatte aus mindestens einer laminierten Deckschicht und mindestens einem Kernschicht-Materialblock sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Sandwichplatte.

Sandwichplatten sind weit verbreitetes Bau- und Konstruktionsmaterial. Begrifflich fassen sie Flachmaterial zusammen, dass aus mindestens zwei Schichten besteht.

Weit verbreitet sind Sandwichplatten aus einer verhältnismäßig voluminösen Kernschicht mit jeweils einer Deckschicht auf den beiden Seiten der Kernschicht. Um zum Beispiel einer Sandwichplatte sowohl thermisch dämmende als auch mechanisch tragende Eigenschaften zu verleihen, ist eine typische Sandwichplatte aus einer Kernschicht aus leichtem, formstabilen Kunststoffschaum und beidseitigen Deckschichten zum Beispiel aus GfK- oder CfK-Laminat aufgebaut. Glasfaserverstärkter Kunststoff (GfK) und kohlefaserverstärkter Kunststoff (CfK) bestehen bekanntlich aus Glas- beziehungsweise Kohlefaser-Gewebematten (als Faserverstärkung), die auf die zu laminierende Oberfläche (hier den einen Kernschichtmaterialblock aus dem Kunststoffschaum) in einer oder mehreren Lagen übereinander gelegt und mit Kunststoff, zum Beispiel Epoxid- oder Polyester-Harz mit Härter, vorzugsweise einschließlich Flammschutz durchtränkt (bestrichen und/oder Übergossen) werden (als sogenannte Matrix).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sandwichplatte zu schaffen, die noch verbesserte Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaft aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst sowie durch eine Sandwichplatte mit den Merkmalen von Anspruch 7. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Sandwichplatte aus mindestens einem Kernschicht-Materialblock und mindestens einer Deckschicht zum Beispiel aus GfK- oder CfK-Laminat hergestellt, die auf den Materialblock laminiert wird. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren den Schritt, mindestens einen Kernschicht-Materialblock sowie einen Querträger aus einer zuvor laminierten Platte so anzuordnen, dass eine Oberfläche des Kernschicht-Materialblocks und eine Kante des Querträgers in einer Fläche liegen, die gemeinsam laminierbar ist („eine gemeinsam laminierbare Fläche für die zu laminierende

BESTÄTIGUNGSKOPIE Deckschicht bilden"). Der Querträger liegt dabei in einem Winkel zu der laminierbaren Fläche - also nicht planparallel zu ihr.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren dann ferner den Schritt, die laminierbare Fläche (in der die Oberfläche des Kernschicht-Materialblocks und die Kante des Querträgers liegen) so zu laminieren, dass Harz eine Verbindung zwischen einerseits der Oberfläche des Kernschicht-Materialblocks und der Kante des Querträgers und andererseits der zu laminierenden Deckschicht herstellt. Mindestens in einem Bereich also, wo die Kante des Querträgers in der laminierbaren Fläche liegt, stellt Harz der laminierten Deckschicht eine Verbindung zwischen einerseits der Oberfläche des Kernschicht-Materialblocks und der Kante des Querträgers und andererseits der zu laminierenden Deckschicht her.

Erfindungsgemäß ist auch eine Sandwichplatte der Gestalt, die sich aus der erfindungsgemäßen Herstellung ergibt.

Erfindungsgemäß also werden Sandwichplatten (insbesondere des eingangs beispielhaft erwähnten Aufbaus mit einer leichten, formstabilen Kernschicht und tragfähigen Laminat- Außenschichten) mit zusätzlicher Biege- und Torsionsteifigkeit ausgestattet, indem in die Kernschicht mindestens ein Querträger aus einer zuvor laminierten Platte einlaminiert wird.

Querträger aus einer zuvor laminierten Platte heißt erfindungsgemäß, dass eine Platte durch Laminieren hergestellt wird und dann erfindungsgemäß in einer Sandwichplatte verarbeitet wird. Platte heißt hierbei nicht zwangsläufig, eben zu sein. Sondern der erfindungsgemäße Querträger kann auch gekrümmt und/oder gewölbt, aber auch sogar zum Beispiel zickzack- oder wellenförmig sein. Durch Laminieren im erfindungsgemäßen Sinne hergestellt sein kann eine Platte zum Beispiel, indem eine oder mehrere Glas- oder Kohlefaser-Gewebematten auf einem ebenen Untergrund (oder auf einem Untergrund entsprechend der eben angedeuteten möglichen räumlichen Gestalt) ausgelegt und mit Kunststoff wie zum Beispiel Epoxidharz durchtränkt, bestrichen und/oder übergössen werden. Nach dem Aushärten des Harzes wird die so laminierte Platte von dem Untergrund abgenommen. Dazu kann der Untergrund mit Trennmittel versehen sein, um das Abnehmen zu erleichtern. Nötigenfalls wird die Platte nun zugeschnitten.

Vorzugsweise wir das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Platte folgendermaßen durchgeführt: Ein Kernschicht-Materialblock wird neben einen Querträger aus einer zuvor laminierten Platte ausgelegt. Dies geschieht vorzugsweise flächenbündig, das heißt, ein (vorzugsweise ebener) Querträger wird flächenbündig an eine (dann vorzugsweise ebene) Außenfläche (Seitenfläche, Stoßfläche) des Kernschicht- Materialblocks angelegt. Vorzugsweise an die andere Seite des Querträgers wird wieder ein Block angelegt, daran wieder ein Querträger und so weiter, zum Beispiel bis die Länger der herzustellenden Sandwichplatte erreicht ist. Diese aneinander gelegten Elemente bilden die Kernschicht der herzustellenden Sandwichplatte. Einige der Querträger sind dabei vorzugsweise so orientiert, dass die Länge, in der sie hergestellt (zum Beispiel von einer zuvor laminierten Großplatte abgeschnitten) wurden, nun als Höhe orientiert ist - also senkrecht. Die gegen diese Querträger angelegten Kernschicht-Materialblocks haben dann eine entsprechende Höhe und eine senkrechte Seitenfläche, die flächenbündig gegen den senkrecht orientierten Querträger anliegt. Andere der Querträger können dabei so orientiert sein, dass die Länge, in der sie hergestellt (zum Beispiel von einer zuvor laminierten Großplatte abgeschnitten) wurden, nun als Diagonale orientiert ist - also zum Beispiel unter 45°. Die gegen diese Querträger angelegten Kernschicht-Materialblocks sind dann entsprechend diagonal zugeschnitten und haben eine entsprechend (zum Beispiel 45°) schräge Seitenfläche, die flächenbündig gegen den senkrecht orientierten Querträger anliegt. Die Ränder dieser ausgelegten Bestandteile der Kernschicht werden vorzugsweise gerade zu einander ausgerichtet (oder, auch später zugeschnitten). Im nächsten Schritt wird nun auf eine gemeinsame Außenseite dieser bündig aneinander anschließenden Kernschicht-Bestandteile (die Außenseite aus den Oberseiten der Kernschicht-Materialblocks und den oberen Kanten der Querträger) eine Deckschicht zum Beispiel aus GfK- oder CfK-Laminat laminiert, so dass Harz der laminierten Deckschicht eine Verbindung zwischen einerseits der Oberfläche des jeweiligen Kemschicht-Materialblocks und der Kante des Querträgers und andererseits der zu laminierenden Deckschicht herstellt. Nach Trocknen dieser Deckschicht wird die Anordnung umgedreht, und das Laminieren der Deckschicht wird auf deren Unterseite wiederholt: auf die Außenseite der bündig aneinander anschließenden Kernschicht-Bestandteile (die Außenseite aus den vorherigen Unterseiten der Kernschicht-Materialblocks und den vorherigen unteren Kanten der Querträger) wird eine Deckschicht zum Beispiel aus GfK- oder CfK-Laminat laminiert, so dass Harz der laminierten Deckschicht eine Verbindung zwischen einerseits der Oberfläche des jeweiligen Kernschicht-Materialblocks und der Kante des Querträgers und andererseits der zu laminierenden Deckschicht herstellt.

Es ist zwar wegen der geometrischen Übersichtlichkeit und Einfachheit und der daraus resultierenden wirtschaftlichen Herstellbarkeit (auch wegen des relativ größeren Bedarfs an ebenen Sandwichplatten) besonders bevorzugt, aus quaderförmigem Kernschicht- Materialblock-Material (oder zumindest mit ebener, planparalleler Ober- und Unterseite) eine ebene Sandwichplatte mit einer ober- und einer unterseitigen Deckschicht herzustellen. Aber auch alle anderen räumlichen Ausgestaltungen mit gekrümmten und/oder gewölbten Elementen mit den Merkmalen eines der beiden unabhängigen Ansprüche sind erfindungsgemäß möglich.

Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand von Ausfuhrungsbeispielen in den beigefügten Abbildungen weiter erläutert.

Figur 1 zeigt räumlich schematisch das erfindungsgemäße Herstellen einer erfindungsgemäßen Sandwichplatte in drei Stadien,

Figur 2 zeigt räumlich schematisch eine Alternative zu Figur 1 ebenfalls in drei Stadien,

Figur 3 zeigt eine Seitenansicht von vier verschiedenen erfindungsgemäßen Sandwichplatten,

Figur 4 zeig räumlich schematisch das Zuschneiden von erfindungsgemäßen Querträgern aus einer zuvor laminierten Platte und

Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf vier verschiedene alternative erfindungsgemäße Sandwichplatten.

Zunächst mit Blick auf Figur 4 ist erkennbar, wie aus einer zuvor laminierten Platte 2 zum Beispiel aus faserverstärktem Kunststoff Querträger 4 abgeschnitten werden. Die Querträger 4 werden in einer Länge L von der Platte abgeschnitten. D. h. mit anderen Worten, die parallelen Schnittkanten 6 der Querträger 4 haben den Abstand L voneinander. Geschnitten werden die Querträger 4 zum Beispiel mittels einer Bandsägeoder einer Kreissäge . Das Sägewerkzeug ist in Figur 4 nur schematisch durch eine strichpunktierte Linie 8 angedeutet.

Figur la zeigt vier Kernschicht-Materialblocks 8, 10, 12, 14, die im Wechsel mit jeweils einem Querträger 16, 4, 18 als Kernschicht einer herzustellenden Sandwichplatte 20 (Figur lc) bündig aneinander angeordnet sind.

Die Kernschicht-Materialblocks haben jeweils eine Oberseite 22 und eine Unterseite 24, die parallel zueinander sind. Die Querträger 4, 16 und 18 sind eben. Sie sind (mit ihrer jeweiligen Ober- bzw. Unterseite) flächenbündig an eine jeweilige ebene Außenfläche eines der Materialblocks flächenbündig angelegt. Der Querträger 4 ist so orientiert, dass seine Länge L, in der er von der zuvor laminierten Großplatte 2 gemäß Figur 4 abgeschnitten worden war, nun als Höhe orientiert ist - also in Figur la senkrecht. Die ausgelegten Materialblocks 8, 10, 12, 14 haben eine entsprechende Höhe, also einen Abstand L ihrer Oberseite 22 von ihrer dazu planparallelen Unterseite 24. Die Querträger 16 und 18 sind wie erkennbar diagonal unter 45° zur Oberseite 22 und Unterseite 24 orientiert. Diese beiden Querträger 16 und 18 haben eine größere Länge (L mal der Quadratwurzel aus 2), so dass ihre jeweilige obere Kante 6 mit der Oberseite der Materialblocks und ihre jeweilige untere Kante mit der Unterseite der Materialblocks eine ebene, gemeinsam laminierbare Fläche bilden.

Im nächsten Schritt wird nun auf die gemeinsam laminierbare Fläche auf der Oberseite 22 dieser bündig aneinanderliegenden Kernschicht-Bestandteile 8, 16, 10, 4, 12, 18, 14 eine Deckschicht 26 (Figur lb) laminiert. Nach Trocknen dieser Deckschicht 26 wird die Anordnung umgedreht. Es ergibt sich dann die Anordnung gemäß Figur lb. Erkennbar ist nun die vorherige Unterseite 24 als ebene, gemeinsam laminierbare Fläche 24 - (nun) an der Oberseite der so angeordneten Kernschicht-Elemente (von links nach rechts 14, 18, 12, 4, 10, 16, 8). Auch diese ebene, zu laminierende Fläche 24 wird nun mit einer Deckschicht 28 (Figur lc) laminiert und trocknen gelassen. So entsteht die fertige Sandwichplatte 20 gemäß Figur lc.

Erkennbar insbesondere in Figur lc hat das Laminieren der beiden Deckschichten 26, 28 so stattgefunden, dass Harz der laminierten Deckschicht eine Verbindung zwischen einerseits der laminierten Deckschicht 26, 28 und andererseits den Oberflächen des jeweiligen Kernschicht- Materialblocks (auf deren beiden Seiten 22 und 24) herstellt - und dass das Harz außerdem auch eine Verbindung zwischen einerseits der laminierten Deckschicht 26, 28 und andererseits den Kanten 6 der Querträger 16, 4, 18 herstellt. Um dies erfindungsgemäß zu ermöglichen, liegen die Kanten 6 der Querträger 16, 4, 18 in einer Fläche - hier sogar in einer Ebene - mit Außenseiten der Kernschicht-Materialblocks (hier an deren einer Seite 22 und der planparallel dazu liegenden anderen Seite 24). So bilden zum Beispiel gemäß Figur la die Oberseiten 22 der Kernschicht-Materialblocks 8, 10, 12, 14 zusammen mit den oberen Kanten 6 der Querträger 16, 4, 18 wie schon gesagt eine gemeinsam laminierbare Fläche für die zu laminierende Deckschicht (die nach dem Umdrehen gemäß Figur lb auf der Unterseite die Bezugsziffer 26 hat).

Die Verbindung zwischen den Kanten 6 der Querträger 16, 4, 18 und den jeweiligen laminierten Flächen 26, 28 entsteht dadurch, dass beim Laminieren der Deckschichten das Harz mit der Kante eine Verbindung eingeht. Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Querträger aus demselben Laminat hergestellt wurden wie nun die Deckschichten. Zumindest die Verwendung desselben Harzes ist vorteilhaft, wenn Querträger und Deckschicht zum Beispiel aus faserverstärktem Kunststoff (GFK oder CFK; Epoxid oder Polyester) hergestellt werden. Wie soweit zu Figur 1 beschrieben entsteht eine Sandwich-Platte, die in ihrer Seitenansicht nochmals in Figur 3 a abgebildet ist. Die Sandwichplatte 20 hat nämlich zwei planparallele Deckschichten 26, 28 sowie in gleichmäßigem Abstand von links nach rechts die beiden Deckschichten verbindende Querträger: senkrechte Querträger 4, zwischen denen sich unter 45° diagonal verlaufende Querträger finden, von denen abwechselnd ein Querträger 16 abfallend unter 45° nach links und ein Querträger 18 abfallend unter 45° nach rechts orientiert ist. Die Querträger 18, 4, 16, 4, 18, 4, 16, 4 usw. sind dabei soweit voneinander beabstandet, dass sie einander nicht berühren. Dies ist anders in einer alternativen Ausgestaltung einer Sandwichplatte gemäß Figur 3b: hier treffen sich immer ein diagonal nach rechts abfallender Querträger 18, ein senkrechter Querträger 4 und ein diagonal nach links abfallender Querträger 16 mit ihrer unteren Kante an der unteren Deckschicht 26, und an der oberen Decksicht 28 treffen sich (ebenfalls von links nach rechts) einer der Querträger 18 und einer der Querträger 16.

Figur 3c ist noch eine alternative Ausgestaltung einer Sandwichplatte, bei der keine senkrechten Querträger 4, sondern nur in die beiden Richtungen unter 45° diagonal orientierte Querträger 16, 18 Einsatz finden. Figur 3d zeigt schließlich eine Seitenansicht einer Sandwichplatte mit nicht nur senkrecht und unter 45°, sondern auch noch unter einem anderen Winkel orientierten Querträger. Insgesamt soll Figur 3 andeuten, dass Abstand und Orientierung der Querträger in der erfindungsgemäßen Sandwichplatte beliebig gestaltet sein können.

Kurz nochmals zurück zu Figur 1 kann jeder der Blöcke 8, 10, 12, 14 in Figur la bereits auf seiner Oberseite 22 und/oder Unterseite 24 mindestens eine Deckschicht auflaminiert haben insbesondere dann, wenn jeder der Blöcke 8, 10, 12, 14 bereits von Querträgern (Figur 5; in Figur 1 nicht dargestellt) durchzogen worden ist, und zwar auf die erfindungsgemäße Weise, wie sie zum Beispiel oben schon zu Figur 1 beschrieben wurde. Dann könnten diese bereits vorhandenen Querträger zum Beispiel rechtwinklig zu den nun gemäß Figur 1 einzularninierenden Querträgern 16, 4, 18 bereits durch jeden der Blöcke 8, 10, 12, 14 in Figur la verlaufen (dann also in Figur la von rechts nach links). Durch das erneute Überlarninieren mit den zu laminierenden Deckschichten 26, 28 entsteht dann eine Sandwichplatte mit Querträgern 18, 4, 16 und Längsträgern 34, 36, 38 zum Beispiel nach Figur 5a oder 5b. Die Quer- und Längsträger können aber auch nicht rechtwinklig zueinander orientiert sein (zum Beispiel nach Figur 5c oder 5d), und auch die Längsträger müssen nicht rechtwinklig den Deckschichten 26, 28 orientiert sein (nicht dargestellt). Diese (auch in der Draufsicht auf die Platten 2 fachwerkartige) Orientierung der Längs- und Querträger bietet sich zum Beispiel an bei transport- und/oder fertigungsbedingt großen, vorgefertigten, länglichen Sandwichplatten 2 - zum Beispiel mit Breiten von ca. 2,5 m (in Figur 5 von oben nach unten) und Längen von ca. 12 m (in Figur 5 von rechts nach links), bei denen dann die durchgehenden Träger 16, 4, 18 vorzugsweise in Richtung der Breite verlaufen.

Figur 2 zeigt eine Abwandlung - vielmehr eine Ergänzung - des soweit beschriebenen Verfahrens: in Gestalt von Zwischenräumen 30 dort, wo der jeweilige Querträger an der zu laminierenden Fläche endet. In Figur 2 ist nämlich erkennbar, dass jeder der Materialblocks 8', 10', 12 ^' und 14' dort entlang den Kanten 6 der jeweiligen Querträger 16, 4 und 18 eine Fase von 45° aufweist - also allgemein gesprochen einen Bereich, wo von dem Materialblock Materialvolumen entfernt wurde, damit sich der Zwischenraum 30 ausbildet. Solche Zwischenräume allgemein sind Gegenstand einer zweiten Patentanmeldung, die gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereicht worden ist.

Mit Blick auf 2b ist erkennbar, dass der Zwischenraum dort, wo die Deckschicht 26 bereits laminiert ist, bei deren Laminieren mit Harz volllief. So bildet sich dort eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Querträger und der laminierten Deckschicht, die wesentlich großflächiger ist als die entsprechenden Verbindungen gemäß Figur 1. Scher- oder Torsionsspannungen insbesondere bei Biege- und/oder Torsionsbelastung der Platte werden an diesen erfindungsgemäß großflächiger mit den Deckschichten 26, 28 verbundenen Kanten der Querträger durch einen größeren und vorzugsweise auch weniger abrupt seine Richtung ändernden Querschnitt übertragen. Dies vermindert vorteilhaft Materialspannungen und daraus möglicherweise resultierendes Versagen.

Angemerkt sei noch, dass in allen Figuren 1 bis 4 Bruchkanten 32 andeuten, dass das jeweils dargestellte Element sich in diese Richtung weitererstreckt. Auch sei angemerkt, dass gleich nummerierte Elemente in den Figuren die gleiche Gestalt haben.