Die Erfindung betrifft ein Sandwich-Verbundbauteil, insbe sondere eine Verbundplatte, das für den Innenraum eines Flugzeugs, insbesondere eines Passagierflugzeugs, geeignet ist .

Sandwich-Verbundbauteile mit vorteilhaften primären Brandei genschaften (wie z.B. Brennbarkeit, Entzündlichkeit, Flam menausbreitung) sind bspw. aus dem Gebäudebau bekannt. Als Beispiel offenbart die WO 2013/113734 Al ein Sandwich- Verbundbauteil umfassend einen Schichtaufbau in Sandwichbau weise mit zwei Deckschichten, einer Kernschicht aus Polymer schaum und einer Glasfasermatte, die in den Polymerschaum eingebettet ist.

Ein weiteres Sandwich-Verbundbauteil mit vorteilhaften pri mären Brandeigenschaften für das Baugewerbe bzw. für den Gebäudebau ist aus der EP 2 777 926 Al bekannt. Dieses um fasst einen Schichtaufbau in Sandwichbauweise (vgl. dort FIG.l) mit zwei Funktionsschichten aus Metall (Al, A2), ei ner Brandschutz-Schicht (B) , einer isolierenden inneren Kernschicht aus Polymerschaum (D) und einer zusätzlichen Brandschutz-Schicht (C) umfassend einen Faserverbundwerk stoff mit dispergierten Kurzfasern, wobei die Schichten mit einander stoffschlüssig verklebt sind. Dieses Bauteil soll in einer Feuerwiderstandsprüfung für Gebäude (nach Norm EN1363-1) gute Ergebnisse erzielen.

Bekannte Sandwich-Verbundbauteile mit einem Schaumkern kön nen bereits preiswert hergestellt werden und werden typisch im Gebäudebau bzw. im Baugewerbe verwendet. Sie sind jedoch für spezielle Anwendungen bzw. Anwendungen mit strengeren Anforderungen nur bedingt oder nicht geeignet.

Insbesondere in der Luftfahrt werden neben besonders günsti gen primären Brandeigenschaften, z.T. auch noch deutlich strengere Anforderungen an die Brandnebenerscheinungen bzw. sekundären Brandeigenschaften, insbesondere die Rauchgas dichte und/oder Rauchgas-Toxizität, gestellt. Zudem gelten im Luftfahrtbereich ausgeprägte Anforderungen an geringes Flächengewicht bei dennoch hoher Festigkeit.

Hochwertige Wabenpaneele für Luftfahrt-Anwendungen, die für den Innenraum eines Passagierflugzeuges geeignet sind, sind bereits bekannt. Sie werden typisch in Sandwichbauweise her gestellt und beinhalten neben Faserverbund-Deckschichten bspw. phenolharzgetränkte Wabenstrukturen aus Aramid-Fasern als Kernschicht zur Gewichtsreduzierung.

Die DE 36 25 534 Al offenbart ein solches Sandwichpaneel mit Wabenkern, das vor allem für Fußböden in Flugzeugen bestimmt ist. Hierzu wird ein Schichtaufbau in Sandwichbauweise vorgeschla gen mit zwei Deckschichten aus Faserverbund und einem Kern aus wabenförmigem Material, der zu beiden Seiten durch den Faserverbund abgedeckt ist. DE 36 25 534 Al schlägt vor, eine vergleichsweise dünne Metallfolie, insbesondere Alumi niumfolie, als Isolierschicht zwischen zwei Teilschichten innerhalb der Deckschichten anzuordnen. Mit dieser Bauweise sollen gegenüber vorbekannten Konstruktionen Brennbarkeit, Rauch gasdichte und Giftigkeit der Rauchgase herabgesetzt werden.

Die Herstellung solcher Paneele mit Wabenkern ist jedoch technisch komplex und daher relativ kostenintensiv.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mithin, ein preiswert herstellbares Sandwich-Verbundbauteil vorzuschla gen, das für den Innenraum eines Flugzeugs, insbesondere eines Passagierflugzeuges geeignet ist. Diese Aufgabe wird in einer einfachen Ausführungsform be reits durch ein Sandwich-Verbundbauteil mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Sandwich-Verbundbauteil umfasst einen Schichtaufbau in Sandwichbauweise mit einer Kernschicht aus Polymerschaum, einer Verstärkungsschicht umfassend Faserverbundwerkstoff und weiterhin mindestens eine Funktionsschicht, wobei diese Schichten des Schichtaufbaus durch Klebeverbindung bzw.

stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Erfindungsgemäß wird eine Kombination von Maßnahmen vorgese hen. Einerseits umfasst der Faserverbundwerkstoff der Ver stärkungsschicht eine Polymermatrix, die eine höhere Massen dichte aufweist als der Polymerschaum der Kernschicht. Ande rerseits umfasst die mindestens eine Funktionsschicht des erfindungsgemäßen Sandwich-Verbundbauteils eine verhältnis mäßig dünne Metallfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie. Bereits die Kombination dieser beiden im Nachhinein ver meintlich einfach erscheinenden Maßnahmen erlaubt es trotz preiswerter Herstellung mit einem Schaumkern sowohl die er forderlichen Brandeigenschaften, insbesondere sekundären Brandeigenschaften, als auch ein günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Flächengewicht zu erzielen. Die Funktions schicht kann dabei insbesondere eine geringere, vorzugsweise deutlich geringere, Schichtstärke aufweisen als die Verstär kungsschicht .

Der Faserverbundwerkstoff umfasst Verstärkungsfasern, insbe sondere ein Gewebe oder ein Gelege aus geeigneten techni schen Fasern, wobei die Verstärkungsfasern im fertigen Fa serverbundwerkstoff in die Polymermatrix eingebettet sind.

Mit Massendichte der Polymermatrix ist hierbei die Massen dichte der Matrix an sich ohne die Verstärkungsfasern des Faserverbunds bezeichnet. Diese Massendichte der Polymer- matrix im fertigen Faserverbundwerkstoff kann z.B. durch Verbrennen einer Probe des Faserverbundwerkstoffs mit einem bestimmten Volumen und einem bestimmten Gewicht ermittelt werden (wobei die durch das Verbrennen erfolgte Gewichtsre duktion der Probe dem Gewicht der Matrix entspricht) .

Das erfindungsgemäße Sandwich-Verbundbauteil für Luftfahrt anwendungen weist ein besonders niedriges Flächengewicht auf, insbesondere < 2,5 kg/m ² , vorzugsweise < 2 kg/m ² , beson ders bevorzugt < 1 kg/m ² , und bietet dennoch hohe Festigkeit. Die Festigkeit kann je nach Kundenanforderung durch die Zu sammenstellung und die Schichtstärken, insbesondere der Ver stärkungsschicht (en) flexibel angepasst bzw. eingestellt werden .

Das erfindungsgemäße Sandwich-Verbundbauteil kann somit ins besondere ein Flugzeuginnenraum-Verbundpaneel bzw. eine Flugzeuginnenraum-Verbundplatte sein oder hiervon einen Kernbestandteil darstellen.

Die Kernschicht aus Polymerschaum weist gute Isolierungsei genschaften, insbesondere Wärmeisolierungseigenschaften auf. Die Funktionsschicht aus Metallfolie ermöglicht es dabei, besonders preiswerte Kernschichten aus Polymerschaum zu ver wenden .

Das Sandwich-Verbundbauteil kann insbesondere in der Form einer flachen Verbundplatte hergestellt bzw. planar ausge führt sein. Das Sandwich-Verbundbauteil kann z.B. ein ebenes Paneel sein. Das Sandwich-Verbundbauteil kann jedoch auch nicht planeben sein, sondern z.B. eine vorgegebene Krümmung oder ggf. mehrere Krümmungen oder allgemein eine komplexere Geometrie aufweisen.

Die aneinander angrenzenden Schichten des Schichtaufbaus sind jeweils Stoffschlüssig, d.h. insbesondere nicht zerstö rungsfrei lösbar miteinander verbunden, insbesondere durch eine geeignete Klebeverbindung.

Die Kernschicht aus Polymerschaum kann insbesondere vorge fertigt sein und z.B. als handelsübliches Halbzeug dem Her stellungsprozess zugeführt werden.

Das Vorsehen mindestens einer Metallfolien-Schicht außensei tig zur Kernschicht aus Polymerschaum, jedoch bei ansonsten beliebiger Position im Schichtaufbau, kann insbesondere die Freisetzung von toxischen Stoffen wie Rauchgasen usw., die bei einem Brand oder starker Hitzeentwicklung der Kern schicht entweichen könnten, stark vermindern oder gänzlich verhindern .

Dank der Kombination aus einer kraftaufnehmenden Verstär kungsschicht, deren Zusammensetzung je nach Anwendung pas send ausgewählt werden kann, und einer besonders hinsicht lich sekundärer Brandeigenschaften vorteilhaft wirkenden Metallfolie kann das erfindungsgemäße Sandwich- Verbundbauteil preiswert hergestellt werden und trotzdem für die strengeren Luftfahrtanforderungen bei Verwendung in ei nem Innenraum eines Passagierflugzeugs geeignet sein.

Die Funktionsschicht mit einer Metallfolie ermöglicht insbe sondere überraschend gute Ergebnisse hinsichtlich der gel tenden Rauchgas-Erfordernisse, die ansonsten mit typischen Schaumkernen nicht oder nur mit sehr aufwendigen Zusatzmaß nahmen zu erzielen wären.

Das erfindungsgemäße Sandwich-Verbundbauteil erfüllt insbe sondere die Brandschutzanforderungen an Flugzeuginnenraum- Materialien hinsichtlich wunschgemäß geringen Entflammbar keit, Rauchgasdichte und/oder Wärmefreisetzung gemäß EASA Spezifikation. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Sandwich- Verbundbauteil selbstverlöschend ausgeführt sein. Die Wärme freisetzung, die Wärmefreisetzungsrate und die Rauchgasdich te sind relevante Parameter für die Beurteilung der Reaktion der Bauteile auf hohe Temperaturen bzw. Feuer. Dabei gelten als Normvorschriften über die BauartZulassung für Großflug zeuge die CS-25 der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) , für große, turbinengetriebene Flugzeuge, oder Part 25 „Airworthiness Standards: Transport Category Airplanes" des US Departments of Transportation FAR (Federal Aviation Administration) . Die europäische Norm entspricht weitestge hend der amerikanischen Norm und beschreibt Mindestanforde rungen, die für die Zertifizierung eines Flugzeugs dieser Klasse erfüllt werden müssen. Das erfindungsgemäße Sandwich- Verbundbauteil kann neben der EASA Spezifikation gleicherma ßen die Anforderungen der oben aufgeführten amerikanischen Vorschriften erfüllen. Paragraph 25.853 aus der EASA Norm CS-25 definiert dabei diverse brandschutztechnische Anforde rungen an Innenraum-Materialien eines Flugzeugs, insbesonde re bezüglich der Entflammbarkeit, Wärmefreisetzung, Wärme freisetzungsrate und auch an die Rauchemissionseigenschaf ten. Ähnliche Anforderungen sind in den sog. Federal Aviati on Regulations (FAR) durch die US-Amerikanische Luftfahrtbe hörde formuliert.

Das erfindungsgemäße Sandwich-Verbundbauteil kann insbeson dere die Anforderungen gemäß EASA Spezifikation CS 25.853 (d) bezüglich Wärmefreisetzung und Wärmefreisetzungsrate erfüllen, und weist vorzugsweise eine nach CS 25.853 (d) und Appendix F, Teil IV ermittelte Wärmefreisetzungsrate HRR <65 kW/m ² und Wärmefreisetzung HR <65 kW*min/m ² auf.

Das Sandwich-Verbundbauteil kann eine gemittelte Wärmefrei setzungsrate HRR <45 kW/m ² und/oder eine gemittelte Wärme freisetzung HR <40 kW*min/m ² aufweisen, wobei die Wärmefrei setzungsrate und die Wärmefreisetzung nach CS 25.853 (d) und Appendix F, Teil IV ermittelt sind.

Bezüglich Rauch-Emissionseigenschaften kann das Sandwich- Verbundbauteil eine gemittelte spezifische optische Rauch gasdichte Ds < 100 nach 4 min. aufweisen, wobei die spezifi- sehe optische Rauchgasdichte Ds nach ASTM Testverfahren F814-83 ermittelt ist.

Geringe Rauchentwicklung ist von besonderer Bedeutung für Materialien, die in von Passagieren und/oder der Crew ge nutzten Innenraum-Bereichen eines Passagierflugzeugs einge setzt werden. Rauchgasvergiftung stellt eine der häufigsten Todesursache bei Bränden dar.

Die erfindungsgemäß als Sandwich-Kern vorgeschlagenen Poly merschäume können aber Flammschutzmittel bzw. Brandhemmer, bspw. halogenhaltige Flammschutzmittel umfassen und/oder mit Flammschutzmittel bearbeitet sein. Die Flammschutzmittel einerseits erlauben es zwar, die geltenden Brandschutzanfor derungen hinsichtlich der Entflammbarkeit zu erfüllen, ande rerseits tragen sie erheblich zur Rauchgasentwicklung und/oder damit korrelierender Rauchgastoxizität bei. Das erfindungsgemäße Vorsehen einer Metallfolien-Schicht außen seitig zur Kernschicht aus Polymerschaum kann die Freiset zung der etwaigen Rauchgase stark reduzieren oder verhin dern, sodass die Brandschutzanforderungen an die Innenraum- Materialien auch hinsichtlich der Rauchgasdichte ebenfalls erfüllt werden.

Überraschenderweise ermöglicht bereits die Kombination aus einer Verstärkungsschicht, deren Polymermatrix eine höhere Massendichte als der Polymerschaum der Kernschicht aufweist, und einer Funktionsschicht aus einer Metallfolie, die vor zugsweise eine geringere Schichtstärke als die Verstärkungs schicht aufweist, das Erreichen der o.g. für die Luftfahrt erforderlichen Brandschutzeigenschaften bei gleichzeitiger Einhaltung der mechanischen Anforderungen (vgl. Verhältnis Festigkeit zu Flächengewicht) .

Die Verstärkungsschicht kann zwischen der Funktionsschicht und der Kernschicht in dem Schichtaufbau angeordnet sein.

Der Schichtaufbau kann zudem weitere Schichten zwischen der Funktionsschicht und der Kernschicht aufweisen. Es ist eben falls möglich, die Funktionsschicht unmittelbar an die Kern schicht angrenzend anzuordnen.

In einer Ausführungsform kann der Schichtaufbau ferner eine Trennschicht umfassend ein thermoplastisches Material auf weisen. Die Trennschicht kann eine Folie bspw. aus Polyes ter, Polycarbonat, Polyetherimid (PEI), Polyphenylsulfid (PPS), und/oder Polyetheretherketon (PEEK) sein. Dabei kann die Trennschicht insbesondere ein halogenhaltiges thermo plastisches Material umfassen, vorzugsweise eine Fluor- Kunststoff-Lage, besonders bevorzugt eine Lage aus Polyvi nylfluorid. Eine derartige Trennschicht verbessert die Haf tung zwischen der Funktionsschicht aus Metallfolie und der Verstärkungsschicht aus Faserverbundwerkstoff, die eine Po lymermatrix mit besonders vorteilhaftem Brandverhalten auf weist, bspw. eine Phenolharz-Matrix. Im Zuge der Fertigung entstehen beim Aushärten der Phenolharz-Matrix Dämpfe, die das Anbinden der Verstärkungsschicht an die Funktionsschicht erschweren. Die Trennschicht kann die Störwirkung solcher Dämpfe effektiv blockieren und somit als eine Art Kompatibi- litätsschicht wirken. Die Trennschicht kann somit die Her stellung des Sandwich-Verbundbauteils, bspw. in einer Heiß presse, vereinfachen bzw. die Klebeverbindung zwischen der Verstärkungsschicht und der Kernschicht verbessern. Das Vor sehen einer derartigen Trennschicht ist zudem auch für das Erzielen den für die Luftfahrt erforderlichen Brandeigen schaften vorteilhaft. Die Trennschicht aus bspw. einem halo genhaltigen Material weist an sich ein vorteilhaftes Brand verhalten auf. Die Trennschicht kann mit Flammschutzmittel bzw. Brandhemmer bearbeitet sein.

In einer Ausführungsform kann die Trennschicht zwischen der Verstärkungsschicht und der Funktionsschicht angeordnet sein. Die Trennschicht aus einem thermoplastischen Material kann ggf. auch als Deckschicht bzw. Dekorschicht für das Sandwich-Verbundbauteil verwendet werden.

Die Funktionsschicht aus Metallfolie kann insbesondere durch mindestens eine Klebelage, vorzugsweise einen Klebefilm, der mit der Trennschicht verbunden sein. Der Klebefilm kann thermoplastisch oder duroplastisch sein und/oder mit einem Flammschutzmittel bzw. einem Brandhemmer bearbeitet sein.

Die Funktionsschicht kann aus einer Metallfolie bestehen.

Die Funktionsschicht kann insbesondere aus einer nichttra genden Metallfolie, insbesondere mit einer Stärke zwischen 7ym und 300 ym, vorzugsweise zwischen 7 und 100 ym, beson ders bevorzugt zwischen 50 und 90 ym, bestehen. Bevorzugt wird als Metallfolie eine Aluminiumfolie verwendet, insbe sondere eine Aluminiumfolie mit einer Beschichtung. Die Be schichtung kann anorganisch sein. Die Metallfolie kann eine Verbundfolie sein, die wiederum aus zwei oder mehreren ein zelnen Schichten aufgebaut ist. Die Verbundfolie kann eine zumindest einseitige Beschichtung aufweisen, die Verklebung zu Matrixmaterialien erlaubt. Die Funktionsschicht kann zu günstigen Brandeigenschaften beitragen.

Die Funktionsschicht kann auch eine mechanisch stützende bzw. tragende Funktion haben. Die Funktionsschicht kann die Bruchfestigkeit erhöhen und die Durchbiegung des Sandwich- Verbundbauteils bei Biegebelastung insbesondere um ca. 10- 30% reduzieren.

Vorzugsweise ist die Kernschicht als Hartschaum-Platte oder Hartintegralschaum-Platte vorgefertigt und in den Schicht aufbau integriert. Die Fertigung der Kernschicht kann unter Bedingungen durchgeführt werden, die speziell für das Aus härten des Schaums vorteilhaft sind und die sich von Bedin gungen für die Herstellung weiterer bzw. der restlichen Schichten unterscheiden können. Dadurch kann im Schichtauf bau eine Kernschicht mit speziellen, erforderlichen Eigen schaften vorgesehen werden. Die Hartschaum-Platte kann mit einem Haftvermittler bzw.

Primer, der zur verbesserten Verbindung mit den benachbarten Schichten dient, beschichtet sein.

Die Kernschicht bzw. deren Polymerschaum kann Flammschutz mittel bzw. Brandhemmer umfassen, insbesondere halogenhalti ge Flammschutzmittel auf Bromid- oder Chlorid-Basis, wie bspw. Pentabromdiphenylether, Tetrabrombisphenol A, oder HBCD (Hexabromcyclododecan) . Weitere Flammschutzmittel bzw. Brandhemmer können z.B. Chlor- oder chlororganische Verbin dungen, ATH, Magnesiumhydroxid und/oder Silicate umfassen. Auch phosphorhaltige Brandschutzmittel, wie z.B. Phosphor, Poly- und Pyrophosphate, Zinkphosphate, Phosphonate und/oder Phosphinate kommen in Betracht.

Die Kernschicht für sich genommen kann insbesondere eine Massendichte <400 kg/m ³ , insbesondere von 20 bis 300 kg/m ³ , vorzugsweise von 40 bis 150 kg/m ³ , besonders bevorzugt 40 bis 100 kg/m ³ , insbesondere von 40 bis 80 kg/m ³ aufweisen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Kern schicht aus Polyurethanschaum hergestellt, insbesondere PUR und/oder PIR. Polyurethanschaum weist niedrige Wärmeleitfä higkeit und besonders gute Wärmeisolationseigenschaften auf, insbesondere weil er Zellgase wie bspw. Kohlendioxid enthal ten kann, die eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweisen. Ein Polyurethanschaum mit kleinem Porendurchmes ser, kann einem Entweichen von Gasen oder Dämpfen entgegen wirken. Polyurethanschaum ist zudem besonders preiswert.

Nicht nur aber insbesondere bei Polyurethanschaum kann ein Hartschaum oder Hartintegralschaum verwendet werden.

Alternativ oder ergänzend kann die Kernschicht unter Verwen dung von einem PVC-, PET-, EPS-, PE- und/oder PMI-Schaum hergestellt sein. Auch diese Stoffe bzw. Schäume weisen je nach Zusammensetzung vorteilhafte Brandeigenschaften, insbe sondere vorteilhafte primäre Brandeigenschaften auf. Die Kernschicht kann Blähglas oder Blähgraphit umfassen oder aus Blähglas oder Blähgraphit hergestellt sein.

Die Kernschicht kann beispielsweise auch aus einer Kombina tion zwei oder mehr Schäumen, vorzugsweise ausgewählt aus: Polyurethan-, insbesondere PUR und/oder PIR, und PVC-, PET-, EPS-, PE- und/oder PMI-Schaum hergestellt sein bzw. beste hen. Bevorzugt ist dabei eine Kombination, die Polyurethan schaum, insbesondere PUR- und/oder PIR-Schaum, umfasst.

Die Kernschicht kann ferner Füllstoffe umfassen. Die Dichte der Kernschicht kann z.B. durch geeignete Füllstoffe ange passt werden.

Der Schichtaufbau kann auf einer Seite der Kernschicht die mindestens eine Funktionsschicht als erste Funktionsschicht und vorzugsweise die Verstärkungsschicht als erste Verstär kungsschicht sowie auf der anderen Seite der Kernschicht eine zweite Funktionsschicht und vorzugsweise eine zweite Verstärkungsschicht aufweisen. Die erste und die zweite Funktionsschicht können dabei beide aus einer Aluminiumfolie bestehen. Die Aluminiumfolie kann eine geringere Schicht stärke aufweisen als die erste Verstärkungsschicht. Die ers te und die zweite Verstärkungsschicht können vorzugsweise technisch identisch ausgeführt sein. Bevorzugt wird grund sätzlich ein in Bezug auf die Mittelebene der Kernschicht spiegelsymmetrischer Schichtaufbau verwendet.

In bevorzugter Ausführungsform ist auf jeder Seite der Kern schicht jeweils mindestens eine Funktionsschicht aus Metall folie vorgesehen.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schichtaufbau auf mindestens einer Seite der Kernschicht mindestens zwei Funktionsschichten aus Metallfolie.

Die Verstärkungsschicht kann eine Matrix aus Phenol-Harz und/oder Benzoxazinharz , insbesondere auch aus anderen brandhemmend wirkenden oder brandhemmend eingestellten Har zen aufweisen. Diese Harze weisen vorteilhafte Brandeigen schaften auf. Die Matrix aus Benzoxazinharz ist besonders für höhere Einsatztemperaturen geeignet und weist hohe Feu erbeständigkeit auf. Benzoxazinharz härtet ohne Abspaltung flüchtiger Stoffe aus, sodass die Matrix die Anbindung an eine Metallfolie nicht stört und ggf. auch keine Trenn schicht zum Blockieren flüchtiger Stoffe, z.B. während der Herstellung, erforderlich ist.

Alternativ oder ergänzend kann die Matrix der Verstärkungs schicht bspw. Polyesterharz, Cyanatesterharz , Epoxidharz, Furfurylharz und/oder einer Kombination dieser Harze umfas sen .

Auch eine thermoplastische Matrix ist grundsätzlich für die Herstellung der Verstärkungsschicht denkbar.

Verschiedene Harzsysteme können in der Matrix der Verstär kungsschicht kombiniert werden. Die Matrix wiederum kann ebenfalls ein Flammschutzmittel bzw. einen Brandhemmer um fassen .

Vorzugsweise ist die Verstärkungsschicht aus einem Verbund werkstoff mit Glasfasern hergestellt. Die Matrix der Ver stärkungsschicht kann Phenolharz, Benzoxazinharz, Cyana testerharz, Epoxydharz umfassend, oder aus einer Mischung aus einer Auswahl von diesen Harzen hergestellt sein. Glas faserverstärkte Verbundwerkstoffe mit Phenolharz-Matrix z.B. sind besonders kostengünstig. Kohlenstofffaserverstärkte oder Basaltfaserverstärkte Verbundwerkstoffe sind jedoch ebenfalls als Verstärkungsschicht geeignet.

Vorzugsweise ist die Verstärkungsschicht aus einem vorgefer tigten Prepreg bzw. textilen Faser-Matrix-Halbzeug, z.B. einem mit Harz pre-imprägnierten Gewebe oder Gelege, herge stellt. Prepregs sind besonders bei der Herstellung von grö- ßeren Stückzahlen technisch günstig, da sie kürzere Her stelldauer bzw. Taktzeiten ermöglichen, einfach in Handha bung und gut lagerbar sind. Das Prepreg kann eine Matrix umfassen aus Phenolharz, Benzoxazinharz , Cyanatesterharz- , Epoxydharz- oder aus einer Mischung von mindestens zwei die ser Harze. Vorzugsweise umfasst das Prepreg Glasfasern als Verstärkungsfasern, insbesondere ausschließlich Glasfasern. Es kann ggf. ein Hochtemperatur-Prepreg eingesetzt werden, das gewisse Zeit bei Raumtemperatur lagerfähig ist.

Die Stärke der Verstärkungsschicht kann spürbar größer als 150 ym, typisch größer als 300 ym, meist >0,5mm sein.

In einer Ausführungsform weist die Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie, der Funktionsschicht Perforationen auf. Die Perforationen sollten einen Durchmesser < 10 mm, bevorzugt < 2 mm, besonders bevorzugt < 1 mm aufweisen. Perforationen können die Herstellung erleichtern und zum Entlüften beim Auflegen der Folie dienen, sodass etwaige Luftpolster zwi schen der Metallfolie und der Schicht, auf die sie aufgelegt wird, während der Herstellung des Sandwich-Verbundbauteils entweichen können. Vorzugsweise ist die Perforation gleich mäßig bzw. regelmäßig in beide Achsrichtungen über die Flä che verteilt. Die Perforation sollte nach einem im Verhält nis zum Durchmesser der Perforationen sehr grobmaschigen Rastermaß >>10mm vorgesehen sein, z.B. ein Raster von > 20 * 20 mm, insbesondere 50 * 50 mm bilden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Sandwich- Verbundbauteils weist der Schichtaufbau folgende Schich tungsreihenfolge auf:

- eine erste Funktionsschicht aus Aluminiumfolie;

- eine Klebelage, vorzugsweise aus einem Duroplast;

- eine erste Trennschicht umfassend eine Thermoplast- Schicht, insbesondere eine Fluor-Kunststoff-Lage, vorzugs weise eine Lage aus Polyvinylfluorid;

- eine erste Verstärkungsschicht aus Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus vorgefertigtem Prepreg;

- eine innenliegende Kernschicht aus Polymerschaum,

- eine zweite Verstärkungsschicht aus Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus vorgefertigtem Prepreg;

- eine zweite Trennschicht umfassend eine Thermoplast- Schicht, insbesondere eine Fluor-Kunststoff-Lage, vorzugs weise eine Lage aus Polyvinylfluorid;

- eine Klebelage, vorzugsweise aus einem Duroplast;

- eine zweite Funktionsschicht aus Aluminiumfolie;

wobei diese Schichten des Schichtaufbaus in geeigneter Tech nik, insbesondere durch Klebeverbindung, Stoffschlüssig mit einander verbunden sind. Das resultierende Sandwich- Verbundbauteil weist trotz hoher Festigkeit ein geringes Flächengewicht sowie vorteilhafte Brandeigenschaften bzw. Brandverhalten auf. Ein solches Sandwich-Verbundbauteil kann insbesondere die geltenden Brandschutzanforderungen an In- nenraum-Materialien für Großraumflugzeuge zumindest erfüllen oder übertreffen. Ferner weist das Sandwich-Verbundbauteil vorteilhafte wärmeisolierende und schallisolierende Eigen schaften auf.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch die Verwendung des Sandwich-Verbundbauteils im von Passagieren und/oder der Crew genutzten Innenraum-Bereich eines Passagierflugzeugs. Das Sandwich-Verbundbauteil kann insbesondere aufgrund sei ner guten Isolationseigenschaften zum Aufbau von luftführen den Strukturen, z.B. für die Innenraum-Klimatisierung, in Luftfahrzeugen verwendet werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind - ohne Beschränkung der Allgemeinheit der o.g. Merkmale

- der nachfolgenden, ausführlicheren Beschreibung bevorzug ter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen zu entnehmen. Diese zeigen, jeweils in schematischer Dar stellung einen vertikalen Teilschnitt:

FIG .1 : einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Sandwich-Verbundbauteils;

FIG.2 : einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Sandwich-Verbundbauteils;

FIG.3 : einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Sandwich-Verbundbauteils;

FIG .4 : einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Sandwich-Verbundbauteils;

FIG.5 : einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Sandwich-Verbundbauteils; und

FIG.6: einer sechsten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Sandwich-Verbundbauteils.

FIG. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Sandwich-Verbundbauteils 1. Das dargestellte Sandwich-Verbundbauteil 1 ist ein flächiges Paneel mit einem im Querschnitt zur Mittelebene spiegelsym metrischen Schichtaufbau. Der Schichtaufbau umfasst eine innenliegende Kernschicht 10, die zwischen zwei Verstär kungsschichten 20 angeordnet ist. An der Außenseite der je weiligen Verstärkungsschicht 20 ist jeweils eine Trenn schicht 30 angeordnet. Außenseitig an jeder Trennschicht 30 befinden sich eine Klebelage 40 und eine Funktionsschicht 50, wobei die Klebelage 40 die jeweilige Funktionsschicht 50 mit der angrenzenden Trennschicht 30 Stoffschlüssig verbin det .

Die Kernschicht 10 ist in FIG.l als eine vorgefertigte Hart schaumplatte aus Polyurethanschaum ausgeführt und weist vor zugsweise eine Massendichte von ca. 40 bis 80 kg/m ³ auf. Die Hartschaumplatte kann beidseitig jeweils eine zusätzliche Lage aus Aluminiumfolie mit einer Stärke zwischen 50 ym und 90 ym aufweisen (nicht gezeigt) . Die Kernschicht 10 hat eine deutlich größere Schichtstärke bzw. Wandstärke in Querrich- tung als jede der anderen Schichten und hält insbesondere die beiden Verstärkungsschichten 20 nach dem Sandwichprinzip auf Abstand zueinander. Die Kernschicht kann bspw. die

Schichtstärke von 10 mm aufweisen. Dank der Kernschicht 10 aus PU-Schaum ist das Sandwich-Verbundbauteil 1 zudem wärme- und schallisolierend.

Die beiden Verstärkungsschichten 20 sind technisch identisch ausgeführt und umfassen einen Glasfaserverbund mit Phenol harz-Matrix, wobei der Massenanteil der Matrix in dem Ver bund z.B. etwa 50% beträgt. Die Stärke der Verstärkungs schichten 20 ist hier spürbar größer 150 ym, typisch größer als 300 ym, meist >0,5mm. Die Verstärkungsschichten 20 sind die mechanisch tragenden Schichten des Schichtaufbaus und sorgen für hohe Festigkeit des Sandwich-Verbundbauteils 1.

Die Massendichte der Matrix per se kann in etwa 1200 kg/m ³ betragen, und die Massendichte der Verstärkungsfasern per se in etwa 2400 kg/m ³ . Die kombinierte Massendichte des Verbund materials der Verstärkungsschicht 20 liegt zwischen beiden Werten und kann bei ca. 50% Massenanteil etwa 1800 kg/m ³ betragen. Verstärkungsfasern niedriger Dichte, wie z.B.

Carbon-, Baumwoll-, Viskose-, Thermoplast -, und/oder Hoch leistungsthermoplast-Fasern können ebenfalls eingesetzt wer den. Die kombinierte Massendichte des Verbundmaterials kann dabei geringer als 1800 kg/m ³ sein.

Die beiden Trennschichten 30 sind ebenfalls technisch iden tisch ausgeführt und umfassen eine Folie aus Polyvinylfluo rid. Das bevorzugte Produktbeispiel nach Tabelle 1 umfasst Tedlar® TWH10BE 3 (Fa. DuPont, USA) als Polyvynylfluorid- Folie .

Die beiden brandschutzwirksamen Funktionsschichten 50 sind ebenfalls identisch ausgeführt und bestehen in FIG.l aus einer Aluminiumfolie. Die Stärke der Aluminiumfolie liegt zwischen 7 ym und 90 ym, z.B. bei 50 ym. Als Aluminiumfolie wird bevorzugt eine Legierung aus der Reihe 5xxx nach EN 573-3/4, z.B. Legierung 5052, eingesetzt. Die Aluminiumfolie bzw. Funktionsschichten 50 weist zur Erleichterung der Her stellung ggf. Perforationen mit einem Durchmesser von <2 mm in einer Rasteranordnung mit einem quadratischen Rastermaß von ca. 20-25 mm auf. Die Aluminiumfolie der Funktions schicht 50 ist im mechanischen Sinne nichttragend. Sie trägt überraschend wirksam zur Verbesserung der Eigenschaften des Sandwich-Verbundbauteils 1, insbesondere der sekundären Brandeigenschaften, im Brandfall bei. In FIG.l stellt die Aluminiumfolie die äußere Schicht des Schichtaufbaus dar.

Die Schichten des Schichtaufbaus sind in an sich bekannter Weise miteinander verklebt, wobei z.B. Klebelagen 40 aus einem Thermoset-Harz bzw. Duroplast verwendet werden können.

Das Sandwich-Verbundbauteil 1 wird vorzugsweise kostengüns tig durch ein geeignetes Press-Verfahren hergestellt, insbe sondere durch Verpressen des Schichtaufbaus und Aushärten in Heißpresstechnik . Dieses Verfahren ist besonders vorteil haft, wenn das Sandwich-Verbundbauteil 1 planar ist und vor gefertigte Verstärkungsschichten 20 in Form von Prepregs verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel nach FIG.l sind für die Herstellung der Verstärkungsschichten 20 Prepregs ein gesetzt worden. Die Schichten des Schichtaufbaus werden in der obengenannten Reihenfolge abgelegt in eine Heißpresse eingebracht und hierin in einem Schritt miteinander ver- presst und ausgehärtet. Die Prepreg-Schichten härten unter der Wärmeeinwirkung und verbinden sich mit dem angrenzenden Schaumkern 10 und der Polyvinylfluorid-Folie 30 stoffschlüs sig. Die Klebelagen 40 härten ebenfalls verbinden die Po- lyvinylfluorid-Folie 30 mit der Aluminiumfolie 50. Der ggf. nur vorgehärtete Schichtaufbau kann durch eine Nachtemperung in einem Ofen bei einer Temperatur bis 250°C, bei der sowohl die Klebelage 40 als auch die Matrix der Verstärkungsschich ten 20 vollständig ausgehärtet werden.

Es ist ebenfalls möglich, zuerst ein Laminat aus dem Prepreg der Verstärkungsschicht 20, der Polyvinylfluorid-Folie der Trennschicht 30, der Klebelage 40 und der Aluminiumfolie der Funktionsschicht 50 durch Heißpressen zu erstellen und im nächsten Schritt mit der Kernschicht 10, z.B. einer vorge fertigten Hartschaumplatte, zu verkleben.

Insbesondere für nichtplanare Bauteile kann eine vorgefer tigte Hartschaumplatte der Kernschicht 10 in eine offene Form eingelegt, eine Glasfaserschicht auf die Hartschaum platte aufgelegt und die Anordnung mit einer Polyvinylfluo- rid-Folie der Trennschicht 30 abgedeckt. Anschließend wird unter einer Folie Unterdrück erzeugt, z.B. etwa 75-90- prozentigem Vakuum. Eine Flüssigmatrix für die Verstärkungs schicht 20 kann dabei durch Harzinfusion zwischen die Trenn schicht 30 und die Kernschicht 10 unter Vakuumeinwirkung eingebracht werden, sodass die Glasfaser mit dem Harz ge tränkt wird und überschüssiges Harz abgesaugt wird. Die Mat rix kann unter Raumtemperatur an- oder aushärten. Bei Bedarf kann die Matrix der Verstärkungsschicht 20 durch eine an schließende Nachtemperung in einem Ofen bei höherer Tempera tur, bis etwa 250°C, vollständig ausgehärtet werden. In ei nem weiteren alternativen Herstellungsverfahren kann zu nächst die Verstärkungsschicht 20 in einer geschlossenen Form in einem Vakuuminjektionsverfahren oder im RTM- Verfahren hergestellt werden. Die Form kann im Ofen oder Autoklav erhitzt werden. Des Weiteren, kann die Verstär kungsschicht 20 auch durch Handlaminieren hergestellt wer den .

Die in geeigneter Weise vorgefertigte Verstärkungsschicht 20 ggf. mit Trennschicht kann dann anschließend in geeigneter Technik mit einer vorgefertigten Kernschicht 10 und den Funktionsschichten 50 zum endfertigen Sandwich- Verbundbauteil 1 verbunden werden. Ein noch nicht vollstän dig ausgehärtetes Halbzeug umfassend den oben beschriebenen Schichtaufbau kann auch in eine gewünschte Form verbogen und ggf. durch Heißhärtungsverfahren ausgehärtet werden. Es kommt auf die Herstellungstechnik und die Reihenfolge der Schichtherstellung grundsätzlich nicht an.

Technische Daten zu einem Produktbeispiel sind nachfolgend tabellarisch entsprechend der Schichtreihenfolge angegeben:

Tabelle 1 (technische Daten zu Produktbeispiel)

Ein nach FIG.l und mit den Daten nach Tabelle 1 fertigge stelltes Sandwich-Verbundbauteil 1 kann insbesondere die Brandschutzanforderungen an Flugzeuginnenraum-Materialien gemäß EASA Spezifikation CS 25.853 a, d, erfüllen bzw. über treffen .

Versuche an einem nach FIG.l und Tabelle 1 hergestellten Sandwich-Verbundbauteil 1 lieferten folgende Ergebnisse:

- das Sandwich-Verbundbauteil 1 weist eine Wärmefreiset zungsrate HRR von 39, 9 kW*m ^-2 und eine Wärmefreisetzung von 23,3 kW*min*m ^-2 auf (ermittelt entsprechend der Vor gaben aus Appendix F, Teil IV der EASA Spezifikation CS 25) ;

- das Sandwich-Verbundbauteil 1 nach FIG.l zeigt eine

spezifische optische Rauchgasdichte Ds = 56 nach 4 min (ermittelt gemäß ASTM Testverfahren F814-83) ; und

- das Sandwich-Verbundbauteil 1 zeigt eine mittlere Nach brennzeit von 3s nach Entfernen der Zündflamme, eine mittlere Länge der verkohlten Zone von 43 mm und eine bzw. keine mittlere Nachbrennzeit brennend abgefallener Tropfen von 0s (jeweils ermittelt entsprechend der Vor gaben von CS 25.853 a und Appendix F, Teil I der EASA Spezifikation einer vertikalen Testanordnung) .

FIG.2 eine zweite mögliche Ausführungsform des erfindungsge mäßen Sandwich-Verbundbauteils 2. Der Schichtaufbau des dar gestellten Sandwich-Verbundbauteils 2 umfasst im Unterschied zu dem Sandwich-Verbundbauteil 1 nach FIG.l an jeder Seite der Kernschicht 10 aus Polyurethanschaum jeweils eine Ver stärkungsschicht 22 aus Benzoxazinharz-Glasfaserverbund auf. Direkt an der Außenseite der jeweiligen Verstärkungsschicht 22 ist jeweils eine Funktionsschicht 50 aus Aluminiumfolie angeordnet. Die Matrix der Verstärkungsschicht 22 verbindet die Verstärkungsschicht 22 mit der Kernschicht 10 und mit der Funktionsschicht 50 Stoffschlüssig . Das Sandwich- Verbundbauteil 2 bedarf keiner Trennschichten bzw. zusätzli chen Klebelagen, da die Benzoxazinharz-Matrix direkt mit der Aluminiumfolie verbunden werden kann. Das Sandwich- Verbundbauteil kann jedoch alternativ auch eine Fluor- Kunststoff-Lage als die obere Dekorschicht 33 aufweisen, die durch eine Klebelage 40 aus einem Thermoset an die Alumini- umfolie angebunden ist, wie die Variante des Sandwich- Verbundbauteils 2' in FIG.3 zeigt.

FIG. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Sandwich-Verbundbauteil 4 schematische als weitere mögliche Ausführungsform. Der

Schichtaufbau dieses Sandwich-Verbundbauteils 4 wurde, im Unterschied zu dem Sandwich-Verbundbauteil 1 nach FIG.l, mit einer Verstärkungsschicht 24 in Form eines Laminats aufge baut. Jeweils eine Verstärkungsschicht 24 aus Phenolharz- Glasfaserverbund-Laminat wurde an jeder Seite der Kern schicht 10 aus Polyurethanschaum eingebunden, d.h. ein voll ständig ausgehärtetes und nicht mehr reaktionsfähiges Lami nat aus Phenolharz-Glasfaserverbund wurde in den Schichtauf bau integriert. Weil das Phenolharz im Laminat vor Aufnahme in den Schichtaufbau vollständig ausgehärtet ist wird das Laminat mittels einer Klebelage 40, z.B. aus Thermoset, an den beiden Seiten der Kernschicht 10 angeklebt. An der Au ßenseite der jeweiligen Verstärkungsschicht 24 wurde jeweils eine Funktionsschicht 50 aus Aluminiumfolie jeweils durch eine weitere Klebelage 40, z.B. aus Thermoset, mit dem Auf bau verbunden. Diese Variante des Sandwich-Verbundbauteils 4 bedarf keiner Trennschichten. Je nach dem Material der Kle belage kann der Schichtaufbau bei Raumtemperatur oder bei einer höheren Temperatur ausgehärtet werden.

FIG. 5 zeigt eine Abwandlung mit einem Sandwich- Verbundbauteil 4', wobei zusätzlich zum Schichtaufbau nach FIG.4, außenseitig jeweils eine weitere Verstärkungsschicht 24 aus dem Phenolharz-Glasfaserverbund-Laminat durch jeweils eine weitere Klebelage 40 an beiden Seiten angebracht ist.

FIG.6 zeigt als Variante ein Sandwich-Verbundbauteil 1', wobei die Funktionsschicht 50 aus Aluminiumfolie an beiden Seiten der im Querschnitt des Sandwich-Verbundbauteils 1 ' zentral liegenden Hartschaum-Kernschicht 10 durch Klebelagen 40 aus einem Thermoset direkt auf die Kernschicht 10 ange bracht wurde. Ferner ist jeweils eine Trennschicht 30 aus einem thermoplastischen Kunststoff jeweils durch eine Klebe lage 40 außenseitig der jeweiligen Funktionsschicht 50 ange bunden. Beidseitig außen auf der jeweiligen Trennschicht 30 wurde jeweils eine Verstärkungsschicht 20 aus Phenolharz- Glasfaserverbund-Prepreg angeordnet. Auch dieser Schichtauf bau des Sandwich-Verbundbauteils 1' nach FIG.6 kann in einer Heißpresse verpresst werden, um die Matrix der Verstärkungs schicht 20 und der Klebelagen 40 auszuhärten.

Bezugs zeichenliste

FIG. 1 FIG.6:

1; 1' Sandwich-Verbundbauteil

10 Kernschicht

20 Verstärkungsschicht

30 Trennschicht

40 Klebelage

50 Funktionsschicht

FIG. 2, FIG.3:

2, 2' Sandwich-Verbundbauteil

10 Kernschicht

22 Verstärkungsschicht

50 Funktionsschicht

40 Klebelage

33 Dekorschicht

FIG. 4, FIG.5:

4; 4' Sandwich-Verbundbauteil

10 Kernschicht

24 Verstärkungsschicht

40 Klebelage

50 Funktionsschicht